La température est mesurée par la hauteur de la colonne de mercure ou d'alcool dans un thermomètre, le temps est mesuré par le déplacement angulaire des aiguilles d'une montre... etc... etc...Ces mesures visuelles proportionnelles aux valeurs physiques, sont appelées "analogiques".

Pour être transmises à distance, ces valeurs analogiques doivent être converties en valeurs électriques qui pourront circuler dans des fils ou moduler des porteuses radio... c'est ce qui est fait dans le téléphone, du combiné jusqu'au central local (le réseau est ensuite numérique), ou dans la radio (AM et FM ou BLU) de même que la TV terrestre actuelle (2002).

Bien que la technique "analogique" soit encore utilisée, les progrès de l'intégration et les performances des circuits électroniques ont permis de construire des convertisseurs rapides qui font exploser une nouvelle technique : le "numérique".

Comme il a été écrit précédemment, les signaux analogiques sont le reflet, en tension ou courant, de l'information physique originelle. Par exemple, le microphone de Graham Bell composé d'une membrane derrière laquelle il y a de la grenaille de charbon, module le courant délivré par une pile, en fonction des sons. L'amplitude et la fréquence des signaux électriques obtenus seront donc dans les mêmes proportions que les vibrations sonores.

Ce signal "analogique" résultant est composé d'un ensemble de signaux sinusoïdaux que l'on peut visualiser sur un écran d'oscilloscope.

Actuellement (2002), c'est ce type de signal qui module directement en amplitude (AM) ou en fréquence (FM) les emetteurs de radio... (le micro n'est évidemment plus à ... charbon !)
Hormis l'amplification ou la réduction de l'amplitude, il est très difficile d'effectuer des traitements sur des signaux analogiques, de même ce type de signal peut subir des déformations et capter des signaux parasites pendant son transport ... et il faut bien l'avouer, il y aussi une question économique au détriment du signal analogique : il prend inutilement de la place dans les éléments de stockage et les médias de transport (bande passante) !

Qu'est-ce que le... numérique ?

La digitalisation consiste à découper le signal analogique en tranches fines (échantillonnage) et à mémoriser l'amplitude de ces tranches (quantification).
L'échantillonnage est obtenu par une porte logique que l'on ouvre pendant un temps et une périodicité donnée. La période d'échantillonnage dépend de la fréquence maximun du signal analogique... je m'explique :

Tous les signaux de formes quelconques, sont en fait composés d'un ensemble de sinusoïdes (série de Fourrier !) il est donc nécessaire, pour conserver la forme du signal originel, de restituer la sinusoïde à la fréquence la plus élevée.

Un certain ... Shannon a dit qu'il fallait au moins deux points pour reconstituer une sinusoïde, (il faut lui faire confiance, mais c'est vrai !) Par exemple il sera nécessaire pour transcoder un signal vocal de 4000 Hz, d'effectuer un découpage de 8000 points/s.

Echantillonnage d'un signal

Après ce découpage nous obtenons des échantillons de tension qu'il faut "mesurer" : c'est la quantification. Celle-ci est obtenue par le passage à travers un convertisseur analogique/digital... Plusieurs méthodes sont utilisées pour cette conversion, pour l'explication nous prendrons la plus simple : le convertisseur à rampe.

Le niveau d'un échantillon est temporairement mémorisé dans un circuit (sample and hold) et comparé à un signal en dent de scie généré par une horloge (rampe). Quand il y a coïncidence entre les deux valeurs de tension, on compte et mémorise le nombre d'impulsions utilisées.

La valeur chargée dans la mémoire est un "nombre" d'impulsions d'ou le nom de "numérique" donné aux valeurs digitales... (les convertisseurs rapides utilisent une méthode différente, mais le résultat reste le même).
Le nombre maximum de marches de la rampe (et donc le nombre d'impulsions) dépend de la précision demandée.

Dans le monde "son digital", un signal téléphonique se contentera de 256 niveaux. Pour des qualités "disque CD" il faudra 65536 niveaux.

Pourquoi ces valeurs bizarres ?

Dans le domaine "numérique" on utilise le comptage binaire soit des puissances de 2 :

>256 = 2 ⁸ soit 8 bits, et 65536 =2¹⁶ soit 16 bits.