TRAITEMENT DU SON ACOUSTIQUE

Les instruments de musique mécaniques

Tout instrument de musique est constitué fonctionnellement de deux parties : l’excitateur, auquel le musicien fournit de l’énergie, et la structure vibrante (ou corps sonore), dont les déformations sont à l’origine du champ acoustique rayonné. [3] Dans les instruments à percussion, le musicien excite directement le corps sonore par l’intermédiaire d’un marteau. La hauteur et le timbre du son produit dépendent de la forme et de la nature du matériau percutant ainsi que ceux du percuteur. On rencontre de nombreux cas d’espèces : membranes élastiques (timbales), plaques métalliques (cymbales), verges de bois ou de métal (vibraphone), cavités diverses… Le son rayonné (Fig. 1.1) par un instrument à cordes provient principalement des déformations de la caisse (table d’harmonie, fond, éclisses) et de la vibration de l’air enclos dans le volume intérieur. La corde joue un rôle compliqué : mise en vibration par le musicien au moyen d’un marteau (piano), d’un plectre (guitare) ou d’un archet (violon), elle impose pratiquement à la caisse la fréquence des déformations. Dans le cas des instruments à cordes frottées, l’oscillation étant périodiquement entretenue par l’archet, le son produit est harmonique. Quant au timbre, il dépend de tous les éléments de la chaine de production : mode d’excitation, nature de la corde, forme et matériau de la caisse. Les instruments à vent ont en commun le mode de rayonnement : ce sont les orifices de cavités à l’intérieur desquelles l’air vibre à la fréquence perçue par l’auditeur. Cette fréquence est le résultat de la coopération entre deux oscillateurs ayant chacun leurs modes propres : l’excitateur et la cavité. L’excitateur est généralement dominant dans les anches ; il impose sa fréquence au système (cuivre) ou interagit fortement avec les modes propres du tuyau. Dans les flutes, au contraire, c’est la cavité qui impose au jet d’air sa fréquence d’oscillation. Le timbre de la source dépend à la fois du réglage de l’excitateur responsable de la forme de variation du débit d’air et de la géométrie interne de la cavité. Quant au timbre du son perçu par un auditeur, il est grandement dépendant de la position de ce dernier par rapport à la source ainsi que des caractéristiques acoustiques du lieu d’écoute.

Les caractéristiques d’une onde acoustique

La courbe mathématique d’une onde permet de décrire l’évolution de la perturbation du milieu de propagation en fonction du temps. Cette variation est associée à un apport d’énergie. L’onde véhicule ainsi une information et de l’énergie en provenance de la source, modifiées par le milieu de transmission entre la source et le récepteur. Cette information est de nature différente selon le type d’onde. Quand une vibration est entretenue à l’identique, la perturbation se répète de façon cyclique sous la forme d’un train d’ondes successives. Les variations d’une onde périodique entretenue peuvent être représentées par une ligne sinusoïdale (Fig. 1.3) et il suffit de connaître la période pour définir toute la courbe.

Perception physiologique de l’intensité acoustique

L’oreille humaine n’est pas sensible de la même manière à toutes les fréquences. Sa sensibilité est maximale entre 1 kHz et 2 kHz. De plus, la perception de l’intensité acoustique est relative au milieu de propagation. Dans l’air, la densité moléculaire étant peu élevée, il est difficile d’obtenir des intensités acoustiques importantes. Par contre dans un liquide ou un solide, de très petites amplitudes (1/10 000 mm) suffisent en haute fréquence pour obtenir des intensités très importantes. On représente la zone d’audibilité par un tableau dont l’axe horizontal les fréquences, et sur l’axe vertical les intensités acoustiques (Diagramme de Fletcher &Munson) [5]. On limite l’aire de sensibilité du côté supérieur par ce qu’on appelle le seuil de douleur, zone où le son commence à faire mal au niveau de l’ouïe.

Les directivités multiples

Certains microphones proposent de multiples directivités. Cela peut être obtenu en adaptant plusieurs capsules sur un même corps de microphone. Celles-ci se dévissent et ont chacune une directivité bien précise. C’est à l’utilisateur de change selon sa convenance.
– Le micro dispose d’une seule capsule (et membrane) et des labyrinthes acoustiques modulables mécaniquement changent la directivité. Il n’est pas possible d’obtenir de directivité intermédiaire.
– Deux capteurs sont associés et mis en opposition de phase. La combinaison des deux réponses permet d’obtenir des directivités intermédiaires. Certains microphones à condensateur combinent deux capsules de directivité cardioïdes en opposition de phase (montées dos à dos) et la somme électrique des signaux reconstitue une réponse bidirectionnelle.

Les Formats des fichiers son non compressé

.WAVE : Mis au point par Microsoft et IBM, le format Wave PCM est le format son standard de Windows. Il est limité à un poids de 2Go. Le format « Disque compact » 44.1 kHz, 16 bits et stéréo nous servira de référence pour le calcul du poids et ratio des autres formats.
.AIFF : format de stockage des sons sur les ordinateurs Macintosh d’Apple. C’est l’équivalent du format WAV dans le monde Macintosh. Les résolutions de 8, 16, 20, 24 et 32 bits (à virgule flottante) sont acceptées.
.RAW : Format audio brut
.AU : Le format AU est assez bien répandu grâce à Unix et Linux. La fréquence d’échantillonnage est comprise entre 1 kHz et 200 kHz. Mais les applications de rendu audio ne lisent principalement que trois fréquences d’échantillonnage : 8012.821Hz (codec entré), 22050Hz et 44100Hz. [13]

Programmation

Acoustic Sound MIDI a été écrit en langage évènementiel plus précisément en VB sous Visual Studio 2006. Il utilise le protocole MIDI pour synthétiser des sons. Les librairies utilisées sont : winmm.dll, fmod_dsp_pitch.dll et fmod.dll

Configuration requise

Acoustic Sound MIDI fonctionne sur toutes les versions de Windows supérieures à Windows 95 (Windows 95, 98, Me, NT, 2000, XP, 2003, Vista, 2008, Seven). Son utilisation ne nécessite aucune installation. Bien que « Acoustic Sound MIDI » fonctionne sur toutes les plateformes supportées par Windows, son ergonomie n’est au maximum que lorsqu’il est utilisé sur PC, plateforme pour laquelle il a été originalement conçu.

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Table des matières

INTRODUCTION
Chapitre I : Généralités sur le son et l’acoustique
I.1. Le Son
I.1.1. Définition
I.1.2. La propagation du son
I.1.3. La perception humaine du son
I.1.4. Caractéristiques d’un son
I.2. Notions préliminaires sur l’acoustique
I.2.1. Les sources acoustiques
I.2.2. Les grandeurs acoustiques
I.2.3. Les propriétés de l’acoustique
Les caractéristiques d’une onde acoustique
Chapitre II: Analyse et traitement des signaux acoustiques
II.1. Les signaux acoustiques
II.1.1. Définition
II.1.2. Typologies des signaux
II.2. Analyse des signaux acoustiques
II.2.1. La représentation temporelle des signaux
II.2.2. La représentation fréquentielle des signaux
II.2.3. Analyse harmoniques des signaux
II.2.4. Opérations sur les signaux
Chapitre III : Numérisation du son acoustique
III.1. Acquisition de son
III.1.1. Schéma du système d’acquisition
III.1.2. Le capteur analogique
III.1.3. Le CAN
III.2. Échantillonnage d’un signal acoustique
III.2.1. Définition
III.2.2. But
III.2.3. Principe d’échantillonnage
III.2.4. Spectre d’un signal échantillonné
III.2.5. Fréquence d’échantillonnage
III.2.6. Filtre anti-repliement
III.3. Quantification
III.3.1. Définition
III.3.2. Principe
Chapitre IV: Traitement du son acoustique
IV.1. La compression
IV.1.1. Les Formats des fichiers son non compressé
IV.1.2. Les principaux formats de fichiers son compressé
IV.2. La normalisation
IV.3. La réverbération
IV.4. La segmentation
IV.5. Les descripteurs
IV.5.1. Les descripteurs des sons monophoniques
Chapitre V : Réalisation
V.1. Présentation
V.1.1. La barre de menus
V.1.2. Les timbres et instruments
V.1.3. Gestion et création des accords
V.1.4. Gestion du volume
V.1.5. Le corps du clavier
V.1.6. Zone d’enregistrement
V.1.7. Le métronome
V.2. Programmation
V.3. Configuration requise
V.4. Organigramme
CONCLUSION
REFERENCES