Concrètement, la plupart des signaux physiques sont de nature analogique (signaux continus). Par exemple, le signal lumineux, les signaux acoustiques, les signaux sismiques, les signaux électriques, etc. La plupart du temps, ces signaux doivent être traités (afin d'éliminer le bruit, ou pour faire ressortir certaines propriétés).
La plupart des systèmes de traitement actuels sont numériques. On devra donc exprimer la plupart des signaux sous forme numérique afin de les traiter, puis éventuellement pour les reconstituer. Les signaux se présenteront donc sous deux formes :
une forme analogique liée à la description des systèmes physiques
une forme numérique susceptible d'être soumis à des traitements
Considérons, par exemple, deux abonnés au réseaux téléphonique Numéris. Le signal sonore, la voix, est traduit dans le poste téléphonique de l'appelant en un signal électrique continu. Ce signal est numériséet échantillonné pour former une suite d'éléments binaires. Ces éléments binaires sont acheminés sur le réseau numérique des télécommunications avant de parvenir sur le poste téléphonique de l'appelé. Le signal numérique est alors converti en signal électrique qui est amplifié et envoyé sur la membrane de l'écouteur de l'appelé.
Les différents types de signaux
Examinons les propriétés d'un signal numériques. Il est représenté par une suite de valeurs dans laquelle deux valeurs successives sont séparées par un intervalle de temps δt. Pour passer d'un signal continu à un signal discret, il faut l'échantillonner, c'est-à-dire prélever les valeurs du signal continu à des instants régulièrement espacés.
Chaque valeur d'un signal numérique est définie par une capacité en nombre de bits. Supposons par exemple qu'on veuille prélever des températures variant entre -20°C et +40°C. Chacune de ces valeurs que l'on va récupérer pourra être quelconque dans un intervalle de 60°C. Il y a donc une infinité de valeurs possibles, cette quantité dépendant de la précision recherchée.
Si l'on désire numériser ces valeurs dans un format de huit bits, cela signifie qu'on limite le nombre des valeurs possibles à 256 pour traduire un nombre de valeurs physiques beaucoup plus grand. On va donc perdre des informations à cause des limites du système numérique. Cette opération s'appelle la quantification. On dira dans ce cas que des valeurs de température sont quantifiées sur 8 bits. En pratique, on s'arrange pour que le nombre de valeurs quantifiées soit suffisant pour pouvoir exécuter le traitement numérique et en tirer des résultats significatifs.
En bilan, pour obtenir un signal numérique à partir d'un signal analogique, il faut quantifier le signal analogique (transformer les valeurs continues en valeurs discrètes) puis l'échantillonner (prélever des échantillons à des instants discrets).
Les composants qui exécutent automatiquement ces fonctions s'appellent des échantillonneurs codeurs. L'opération inverse existe également et permet de reconstituer un signal analogiqueà partir d'un signal numérique.