Analogique

Un peson est un instrument de mesure analogique : une longueur est proportionnelle à une force.

Le terme analogique désigne les appareils, notamment instruments de mesure et de communication, ainsi que les méthodes de calcul qui représentent une grandeur physique par une autre, comme on raisonne par analogie sur un objet quand on a remarqué qu'il présente une similitude de forme avec un autre, bien qu'il soit de nature différente[1].

Exemple : thermomètre :

Un thermomètre indique la température à l'aide d'une hauteur de mercure ou d'alcool coloré sur une échelle graduée.

La longueur du fluide est analogue à la température : c'est un instrument analogique.

Dans un système analogique, l'incertitude liée au transducteur qui convertit la grandeur objet en une grandeur image plus commode et la résolution avec laquelle on connaît cette grandeur image limitent la qualité métrologique des appareils de mesure.

Exemple : précision d'un calcul analogique :

On peut obtenir une longueur analogue à la racine carrée de deux par construction à la règle et au compas. L'exactitude avec laquelle la diagonale du carré unitaire représente cette valeur dépend de la précision avec laquelle on a effectué les opérations de construction, qu'on résume avec optimisme à « l'épaisseur du trait ».

Dans l'usage courant, la grandeur image est la plupart du temps une tension électrique. Un signal électrique représente une grandeur variable, par exemple une pression.

Le mode analogique s'oppose au mode numérique, qui suppose une discrétisation[2] — choisir les points ou les instants de mesure — et une quantification[1]— en inscrire le résultat sous la forme d'un nombre entier.

Les humains perçoivent aisément les informations visuelles analogiques : position d'un indicateur, longueur d'un segment, couleur d'une surface sur une carte, et en suivent aisément les variations. Les informations numériques sont souvent plus précises, mais elles exigent un temps de lecture.

Historique

Le nom analogie provient du grec analogos (αναλογος) signifiant « qui est en rapport avec, proportionnel ». En physique, l'analogie est la correspondance étroite entre des phénomènes différents, mais régis par des équations similaires[3].

Les premiers calculs sont numériques. On ajoute, on soustrait, on multiplie des nombres entiers. L'alternative analogique se trouve dans le tracé à la règle et au compas, qui permet, par exemple, d'obtenir des longueurs analogues à celles de racines carrées ou du nombre d'or. À partir du XVIe siècle, et surtout au XIXe siècle, on utilise des instruments de calcul analogiques, comme le compas de proportion et la règle à calcul. Au début du XXe siècle, on fabrique aussi des calculateurs analogiques, fonctionnant avec des engrenages et des cames. Ils atteignent un haut degré de perfectionnement au cours de la seconde Guerre mondiale, avec les calculateurs mécaniques de bombardement. Le calcul analogique a l'avantage de condenser dans une seule opération le calcul de la valeur nominale et celle de l'arrondi et de la précision : on ne s'interroge pas sur le nombre de décimales nécessaires.

On a construit des calculateurs analogiques électroniques entre les années 1950 et 1970 pour résoudre les équations différentielles rencontrées entre autres dans des problèmes de mécanique. Les machines numériques et logiques se sont révélées plus flexibles, tandis que le développement de l'algorithmique leur ouvrait des champs d'action de plus en plus larges. L'application à des usages largement diffusés dans le public amenant à une production de masse, moins coûteuse, les appareils analogiques, y compris pour le son et l'image, ont presque entièrement disparu dans les sociétés industrialisées.

Avantages et inconvénients

Pour mesurer, évaluer ou capter un élément naturel (son, image, phénomène…), il est généralement nécessaire de disposer d'une interface analogique (pour éventuellement ensuite numériser cette source). Les transducteurs transforment une grandeur physique en une autre grandeur analogue.

Exemples :

La précision de la numérisation dépend de la qualité de cette transduction, qui impose aux processus suivants son incertitude de mesure et son bruit de fond, et de celle du dispositif qui règle la discrétisation, horloge le plus souvent.

L'enregistrement de la donnée analogique exige la plupart du temps une nouvelle transduction, dans une grandeur qu'on sait conserver. L'enregistrement audio analogique utilise ainsi soit la longueur, dans les disques, soit le flux magnétique. Chaque opération exigeant de nouvelles conversions, elle détériore légèrement le signal. Une grandeur numérique peut, au contraire, se recopier sans erreur, et se vérifier par comparaison logique avec l'original.

La transmission analogique est simple dans son principe, mais utilise une grande largeur de bande. Elle réserve, pour chaque signal, une bande de fréquences aussi large que la bande passante du signal. Mais le signal n'occupe jamais, à tout moment, qu'une petite portion de cette bande. Le même espace de fréquences peut accueillir la combinaison de plusieurs signaux indépendants numérisés.

Dans le traitement du signal, la flexibilité des procédés numériques et leur capacité à transmettre sans ajouter de distorsion ni de bruit de fond finit par leur donner l'avantage.

Dans le domaine artistique, les controverses ont existé sur le choix entre des supports numériques ou analogiques. Certains mélomanes ont critiqué l'arrivée du son numérique et le CD à ses débuts en 1982, soulignant la qualité du disque vinyle, analogique, par rapport au Compact Disc audio, malgré les bruits de poussière et de frottement et le pleurage et scintillement. Ces critiques ont amené à examiner les effets positifs du bruit de fond par résonance stochastique — dans l'enregistrement musical, la pratique du dither.

Systèmes analogiques

Affichage analogique

  • L'afficheur utilise une grandeur correspondant à une perception visuelle : longueur, angle, couleur.
  • La présentation analogique de la grandeur permet d'apprécier la valeur plus précisément que la plus fine graduation de l'afficheur.
  • Quand la grandeur varie rapidement dans un intervalle, l'observation de l'affichage analogique permet une estimation de cet intervalle.
  • Le même appareil peut donner simultanément une mesure dans plusieurs unités différentes.

Électronique

L'électronique analogique est un système ou dispositif électronique qui met en jeu des courants et tensions électriques variant dans des limites fixées, mais sans paliers ni niveaux prédéfinis, contrairement à l'électronique numérique.

Notes

  1. a et b Richard Taillet, Loïc Villain et Pascal Febvre, Dictionnaire de physique, Bruxelles, De Boeck, , p. 25 « Analogique ».
  2. Marcello Vitali-Rosati, Michael Sinatra et Marcello Vitali-Rosati, Pratiques de l’édition numérique, Montréal, Presses de l'Université de Montréal, coll. « Parcours numérique », , 244 p. (ISBN 978-2-7606-3592-0, lire en ligne), « Pour une définition du « numérique » »
  3. Dic. Physique « Analogie ».

Annexes

Articles connexes