C5 - Les figures Les figures peuvent servir à présenter des données ou des résultats, quand ceux-ci concernent l'apparence, les caractéristiques, l'état, ou l'évolution d'un objet, d'un phénomène ou d'un processus qu'un simple énoncé ne suffirait pas à bien décrire. Elles servent aussi à fournir la signification de tous les symboles mathématiques représentant des quantités (distance, masse, etc.) associées à la situation ou au montage expérimental. Finalement, elles peuvent illustrer les liens logiques ou fonctionnels entre divers éléments d'une situation ou d'un montage. Elles proviennent généralement de dessins, d'esquisses ou de photographies (voire de séquences vidéo) réalisés lors de l'expérimentation et intégrés dans le cahier de laboratoire, soit physiquement, pour les dessins et esquisses, soit par référence, pour les fichiers (photos et vidéos). Dans un texte scientifique, les figures sont toujours numérotées; elles sont aussi commentés dans le texte en y faisant référence au moyen de ce numéro. Le présent texte vous fournit un exemple de la façon de le faire. Selon leur degré d'abstraction, on distingue trois types principaux de figures.
1.	Les photographies
2.	Les dessins au trait
3.	Les schémas
Le choix du type de figure dépend de nombreux facteurs, dont la complexité de l'objet ou du phénomène, le fait qu'il soit connu ou non des lecteurs et le média employé pour la diffusion du document.

  

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1.	Les photographies
On pourrait penser qu'une photographie est la meilleure façon de renseigner le lecteur sur les caractéristiques visuelles d'un objet ou d'un phénomène, mais ce procédé présente un certain nombre de limitations. Tout d'abord, une photographie « brute » est souvent difficile à interpréter. Elle ne montre un objet ou un ensemble d'objets que sous un seul angle, avec des effets de perspective ou d'occultation qui peuvent en modifier l'apparence ou en masquer des parties. Il faut aussi considérer le fait qu'il est souvent difficile pour un photographe non professionnel de bien faire ressortir les détails sur une photographie; l'éclairage acquiert ici une importance capitale. On pourra pallier ces limitations en superposant à la photographie des éléments graphiques ou textuels servant à en guider l'examen et facilitant le lien entre la figure et le texte explicatif. On songe ici à des inscriptions (textes ou simples numéros), associées à des zones mises en évidence dans la photo, ou encore à des traits pointant vers des éléments de l'image. On peut aussi combiner dans une même figure plusieurs photographies montrant l'objet ou le système sous divers angles ou à diverses échelles. La figure 1 présente une photographie d'un montage expérimental (un pendule composé) avec des inscriptions qui en énumèrent les principales composantes. On remarquera dans les mortaises (à droite) des prises de vues rapprochées de certaines parties du montage, sous des angles différents, qui permettent de montrer des détails difficiles à percevoir dans la photographie principale.
Figure 1. Photo d'un montage expérimental, avec inscriptions et détails en mortaises.
Cependant, ces moyens présentent eux-mêmes leurs inconvénients. Selon la nature de l'image et le nombre d'inscriptions requis, celles-ci peuvent venir cacher des parties de l'image que l'on voudrait montrer, ou simplement la surcharger d'informations difficiles à distinguer. Dans la figure 1, par exemple, il serait bien difficile d'ajouter les informations sur les dimensions des parties du pendule. Quand une figure est destinée à un média numérique, on peut contourner cette difficulté en ayant recours aux possibilités du multimédia. Il suffit de rendre facultatif l'affichage des inscriptions ou autres éléments de guidage ou d'interprétation. Sauf pour les présentations de type Power Point, les outils nécessaires pour réaliser ces animations (programmation Javascript ou de type Flash) ne sont pas très faciles d'utilisation. Il est toutefois possible de produire un effet assez satisfaisant à l'aide de simples documents HTML de base (sans aucune programmation). À titre d'exemple, la figure suivante (qui s'ouvrira dans une nouvelle fenêtre) montre comment on peut ajouter une certaine interactivité à la figure 1, de manière à y inclure de manière sélective un plus grand nombre d'informations qui, autrement, rendraient la figure difficile à interpréter. Ce qui s'ouvre dans la fenêtre est simplement une série de quatre fichiers HTML, interreliés par hyperliens, contenant chacun une version de la figure. Quand les données ou résultats sont formés de séquences vidéo et que le mode de diffusion ne permet pas de les montrer telles quelles, on optera pour une série de photographies présentant des instantanés permettant au lecteur de recréer le mouvement ou les modifications. Ces photos peuvent également comporter des inscriptions facilitant la comparaison d'un image à l'autre; de plus, le temps devra être clairement indiqué, de préférence sur les images elles-mêmes, ou encore dans la légende. Finalement, soulignons que si les photographies conviennent bien à la présentation sur ordinateur (projection, pages web), elles ne se prêtent pas aisément à l'impression. Les revues (autres qu'électroniques) hésiteront à les accepter; quand elles le sont, elles doivent souvent être converties en noir et blanc, ce qui risque de masquer les différences entre des zones voisines. De même, la plupart des imprimantes laser et des photocopieuses élimineront la couleur, avec de plus des conséquences souvent désastreuses sur le contraste. Pour éviter ce problème, la seule solution réside dans la technique du dessin au trait.

  

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2.	Les dessins au trait
Comme le font la plupart des modes d'emploi, les photos peuvent être remplacées par des dessins en noir et blanc, appelés dessins au trait, comportant uniquement les contours des objets; les détails de texture ou de « décoration » sont généralement omis. La figure 2 présente un dessin au trait réalisé à partir de la photographie de la figure 1. On constate que certains détails ou éléments ont été omis (le fil à gauche du pilier vertical, près de la base, et les graduations sur le pilier) ou simplifiés (le ressort, le système d'attache de la corde sur la plaque d'ajustement). Hormis ces différences, le dessin reproduit fidèlement les caractéristiques du montage. Figure 2. Dessin au trait réalisé à partir de la photographie de la figure 1.
La remarque touchant la limite du nombre d'inscriptions pouvant être incluses dans une photographie s'applique également, quoique parfois dans une moindre mesure, aux dessins au trait. Les schémas constituent un moyen de repousser quelque peu cette limite.

  

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3.	Les schémas
Les schémas sont des représentations plus ou moins abstraites d'objets, de systèmes ou de phénomènes.
-	À un extrême, ils peuvent représenter de manière assez fidèle les systèmes et les objets qui les constituent, mais en simplifiant leurs formes et en ne conservant que les objets ou parties d'objets pertinents à la compréhension de la donnée ou du résultat.
	La figure 3 illustre, toujours pour le même montage, un schéma qui n'en présente que les éléments essentiels (la tige, le cylindre, le pivot, le ressort et la plaque d'ajustement), sans se préoccuper du respect intégral de l'échelle et des formes (le ressort est montré beaucoup plus étiré qu'en réalité). L'élimination des éléments non pertinents permet maintenant d'indiquer toutes les quantités, fixes ou variables, mesurées durant l'expérimentation, avec leurs symboles mathématiques et, le cas échéant, leur valeurs. Figure 3. Schéma du même montage expérimental, ne faisant apparaître que les éléments pertinents, dont les valeurs mesurées et leurs symboles.
	Les schémas seront souvent des vues en deux dimensions (de face). Pour montrer la troisième dimension, on emploiera, plutôt que la perspective, une vue appelée isométrique, couramment utilisée en dessin technique, qui correspond à ce qu'on observe sur une photographie prise de très loin avec un téléobjectif, ce qui minimise les déformations pouvant causer des erreurs d'interprétation.
-	À un autre extrême, les schémas expriment essentiellement des idées et des liens entre elles. Ils ne contiennent alors que des éléments textuels et graphiques simples (formes géométriques ou icônes) reliés par des traits ou des flèches. La figure 4 illustre un exemple d'un tel schéma, qui ne donne aucune indication (autre que le texte des boîtes) sur la nature et les caractéristiques (forme, dimensions) des objets qu'il décrit.
Figure 4. Exemple de schéma illustrant un processus d'amplification/filtrage avec rétroaction.

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