TP 03 A : Analyse spectrale de sons musicaux



Documents pareils
ACOUSTIQUE 3 : ACOUSTIQUE MUSICALE ET PHYSIQUE DES SONS

Chapitre 2 Les ondes progressives périodiques

Caractéristiques des ondes

TRAVAUX PRATIQUES SCIENTIFIQUES SUR SYSTÈME

Partie Agir : Défis du XXI ème siècle CHAP 20-ACT EXP Convertisseur Analogique Numérique (CAN)

TP 03 B : Mesure d une vitesse par effet Doppler

Didier Pietquin. Timbre et fréquence : fondamentale et harmoniques

Communication parlée L2F01 TD 7 Phonétique acoustique (1) Jiayin GAO <jiayin.gao@univ-paris3.fr> 20 mars 2014

Exercices d application

Etudier l influence de différents paramètres sur un phénomène physique Communiquer et argumenter en utilisant un vocabulaire scientifique adapté

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL EPREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES SUJET A.1

«Tous les sons sont-ils audibles»

TS 35 Numériser. Activité introductive - Exercice et démarche expérimentale en fin d activité Notions et contenus du programme de Terminale S

PRODUIRE DES SIGNAUX 1 : LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES, SUPPORT DE CHOIX POUR TRANSMETTRE DES INFORMATIONS

Cours d Acoustique. Niveaux Sonores Puissance, Pression, Intensité

Chapitre 5 Émetteurs et récepteurs sonores

Séquence 1. Sons et musique. Sommaire

EFFET DOPPLER EXOPLANETES ET SMARTPHONES.

INTRODUCTION A L ELECTRONIQUE NUMERIQUE ECHANTILLONNAGE ET QUANTIFICATION I. ARCHITECTURE DE L ELECRONIQUE NUMERIQUE

Présentation du programme. de physique-chimie. de Terminale S. applicable en septembre 2012

Baccalauréat technique de la musique et de la danse Métropole septembre 2008

Régler les paramètres de mesure en choisissant un intervalle de mesure 10µs et 200 mesures.

La chanson lumineuse ou Peut-on faire chanter la lumière?

TP Modulation Démodulation BPSK

Production de documents audio-numériques

Son et Mathématiques

Mini_guide_Isis_v6.doc le 10/02/2005 Page 1/15

SONS. Dossier pédagogique. Enseignants Niveau lycée

TEMPÉRATURE DE SURFACE D'UNE ÉTOILE

OBJECTIFS. I. A quoi sert un oscilloscope?

TP Détection d intrusion Sommaire

Analyse des bruits de clavier d ordinateur

Chapitre I La fonction transmission

V corr Jacques Ferber. LIRMM - Université Montpellier II 161 rue Ada Montpellier Cedex 5

AP1.1 : Montages électroniques élémentaires. Électricité et électronique

TABLE DES MATIÈRES 1. DÉMARRER ISIS 2 2. SAISIE D UN SCHÉMA 3 & ' " ( ) '*+ ", ##) # " -. /0 " 1 2 " 3. SIMULATION 7 " - 4.

A. N(p) B + C p. + D p2

La téléphonie via Internet..(VoIP) Une solution économique et versatile

Mini_guide_Isis.pdf le 23/09/2001 Page 1/14

Scanner acoustique NoiseScanner

A la découverte du Traitement. des signaux audio METISS. Inria Rennes - Bretagne Atlantique

TD séance n 10 Multimédia Son

CARACTERISTIQUE D UNE DIODE ET POINT DE FONCTIONNEMENT

Systèmes de transmission

Observer TP Ondes CELERITE DES ONDES SONORES

Ce document a pour but d aider à planifier l achat d équipement en éducation pour les niveaux primaire et secondaire.

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

Chapitre 22 : (Cours) Numérisation, transmission, et stockage de l information

Charges électriques - Courant électrique

-1- SOUNDMAN. Fabrication et distribution. SOUNDMAN e.k. Bornimer Str Berlin (Allemagne) Tél & Fax (+49)

«Le Dolby Digital 5.1 et les tests en champ libre par ordinateur»

Projet audio. Analyse des Signaux ELE2700

FICHE 1 Fiche à destination des enseignants

Documentation Technique du programme HYDRONDE_LN

Fiche Mémo : Options d accessibilité sous Windows et Internet Explorer 5

PHYSIQUE, INFORMATIQUE ET MUSIQUE

1 Démarrer L écran Isis La boite à outils Mode principal Mode gadget Mode graphique...

LES CARACTERISTIQUES DES SUPPORTS DE TRANSMISSION

La famille de microphones USB polyvalents de Blue Microphones est la gamme de microphones USB à condensateur avec câble la plus vendue de la planète.

M1107 : Initiation à la mesure du signal. T_MesSig

ANALYSE SPECTRALE. monochromateur

GROOBAX. cliquer sur le «G» Cliquer sur «options» Sélectionner le dossier qui contiendra les paramètres => Cliquer A chercher le dossier créé en 2/

EXCEL Les tableaux croisés dynamiques

Rapport d acoustique : La hauteur d un son

Numérisation du signal

PRISE EN MAIN D UN TABLEUR. Version OPEN OFFICE

MONTAGE DE L UNITÉ MOBILE. Montage de l unité mise en onde Couverture événementielle

Chapitre 2 Caractéristiques des ondes

Mallette Métrologie Contrôle des spectrophotomètres

Planète Multimédia. Voici le logo qu il faut choisir : et tapez sur puis acceptez.

Une fréquence peut-elle être instantanée?

Sons et ultrasons applications: échographie et doppler PACES

ETUDE D IMPACT ACOUSTIQUE

2 g Net - 36 g emballé 2 tips silicone anallergique small + 2 medium + 2 filtres à membrane. 2 tailles d embouts

Scarlett Plug-in Suite

Approche expérimentale du rayonnement électromagnétique émis par un téléphone portable

DIPLÔME INTERUNIVERSITAIRE D ECHOGRAPHIE. Examen du Tronc Commun sous forme de QCM. Janvier h à 16 h

Niveau 2 nde THEME : L UNIVERS. Programme : BO spécial n 4 du 29/04/10 L UNIVERS

La téléphonie via Internet..(VoIP) Une solution économique et versatile

NOTICE D' UTILISATION CAMWORKS FRAISAGE. Luc Vallée Lycée Blaise Pascal Segré

Intensité sonore et niveau d intensité sonore

Logiciel d analyse et de gestion du bruit OUIE2000

ipod shuffle Guide de l utilisateur

Comment suivre l évolution d une transformation chimique? + S 2 O 8 = I SO 4

Travailler et organiser votre vie professionnelle

Chapitre 13 Numérisation de l information

MISE AU POINT FINANCIÈRE GUIDE DE L UTILISATEUR. Le logiciel MISE AU POINT FINANCIÈRE est offert sous licence par EquiSoft.

Atelier «son» Séance 2

TP 7 : oscillateur de torsion

Transmission d informations sur le réseau électrique

Chapitre 18 : Transmettre et stocker de l information

Atelier «personnaliser l environnement de l ordinateur mai 2015

Installation d un ordinateur avec reprise des données

Chapitre 6 La lumière des étoiles Physique

SYSTEME DE GESTION DES ENERGIES EWTS EMBEDDED WIRELESS TELEMETRY SYSTEM

Mise en pratique : Etude de spectres

Styler un document sous OpenOffice 4.0

Aide du logiciel sona:fit 1.3

Mode d emploi ALTO MONITOR PROCESSEUR D ÉCOUTE. Version 1.0 Juillet 2003 Français

Transcription:

TP 03 A : Analyse spectrale de sons musicaux Compétences exigibles : - Réaliser l analyse spectrale d un son musical et l exploiter pour en caractériser la hauteur et le timbre. Objectifs : - Enregistrer les différentes notes d instruments de musique permettront d illustrer les notions de hauteur, timbre, analyse spectrale, fondamental et harmoniques. - Réaliser l analyse spectrale d un son musical, puis en déduire sa hauteur et son timbre. Document 1 : Qu est-ce que l acoustique musicale? Les fréquences audibles par une oreille dite normale sont comprises entre 20 Hz et 20 khz, ces valeurs évoluant d un individu à l autre et pour une même personne, avec l âge. Toutefois, on peut entendre des sons de fréquence très inférieure à 20 Hz! Les ondes ultrasonores, de fréquences supérieures à 20 khz, ne constituent pas un son musical, du moins pour l Homme! Un son musical a trois caractéristiques : - sa hauteur, caractérisée par sa fréquence f 1 appelée aussi fréquence fondamentale ; - son timbre, auquel nos oreilles sont sensibles, qui en font un son plus ou moins harmonieux, caractérisé par l allure du signal sonore et/ou par son spectre ; - son intensité, traduisant un son plus ou moins fort, caractérisée par son intensité sonore (I en W/m²) ou le niveau d intensité sonore (L en db), qui est accessible par une mesure au sonomètre. Document 2 : Son pur / son complexe Un son pur, produit par exemple par un diapason, engendre une onde sonore sinusoïdale. La fréquence f de ce signal est égale à la fréquence du mode fondamental : c est sa hauteur. Voir à droite. Un son complexe émis par une voix, par un instrument,... est un signal périodique dont l allure est quelconque (n est pas sinusoïdale). Il résulte de la superposition de sons purs, c est-à-dire de la somme mathématique de leur amplitude. Voir à gauche. Document 3 : Matériel - Une interface d acquisition EXAO Sysam + ordinateur (avec Latis Pro) - Un microphone préamplifié Sysam - Au bureau : diapasons, Flutes à bec 18

I. Comprendre l analyse spectrale I.1. Compréhension des documents (25 min) 1. Le signal ci-contre est celui d un diapason (note La 3 ) : (*) Est-ce un son pur? Un son complexe? Justifier. s (V) 2 1,5 1 0,5 0 (**) En déduire sa période T, puis calculer sa fréquence f. -0,5-1 -1,5-2 2 4 6 8 10 t (ms) 2. Le signal ci-dessous correspond à la note Ré 4, jouée à la flûte. - (*) Est-ce un son pur? Un son complexe? Justifier. - (**) En déduire sa période T, puis calculer sa fréquence f. Appel n 1 (APP/ANA) : Appeler le professeur pour qu il évalue vos réponses (A) : 6 étoiles (B) : 5 ou 4 étoiles (C) : 3 étoiles (D) : 2 étoiles ou moins 19

I.2. L analyse de Fourier (20 min) Document 4 : principe de l analyse de Fourier Le mathématicien Fourier a montré que toute fonction périodique quelconque de fréquence f 1 est la somme de fonctions sinusoïdales de fréquence f 1, f 2, f 3,..., multiples de f 1. Ces fréquences sont appelées harmoniques. Des logiciels permettent de réaliser une transformée de Fourier(FFT) c'est-à-dire une décomposition d un signal périodique en somme de sinusoïdes ; le résultat apparaît sous forme d un spectre, c'est-à-dire d un graphe «amplitude en fonction de la fréquence». Dans ce spectre, chaque sinusoïde est représentée par un pic dont l abscisse est la fréquence. Document 5 : animation «analyse de Fourier» L animation «Fourier.jar» est disponible sur l Espace Classe, «Documents en Consultation» N utiliser que le 1 er onglet (Discontinu). Cocher Mise à l échelle automatique, en bas de page. En faisant varier l amplitude de chaque mode (fondamental ou harmonique), on voit les effets sur le signal résultant. 3. (*) Associer par une flèche chaque signal à son spectre de Fourier. Justifier. Spectre n 1 Spectre n 2 4. (**) Quelle est la fréquence f 1 du mode fondamental du spectre n 1? Combien comporte-t-il d harmoniques, et à quelles fréquences? 5. (**) Même question pour le spectre n 2. Appel n 2 (APP) : Appeler le professeur pour qu il évalue vos réponses (A) : 5 étoiles (B) : 4 étoiles (C) : 3 étoiles (D) : 2 étoiles ou moins 20

II. Analyse spectrale de quelques sons II.1. Son pur et son complexe (20 min) Expérience n 1 : le diapason On étudie ici le son émis par un diapason, instrument utile pour accorder une guitare, par exemple. - Relier le microphone amplifié au module SYSAM V6 via le câble gris. - Ouvrir ensuite Latis Pro. Choisir «62 à 114 db» et cliquer sur OK. - Vérifier que l entrée «son» est cochée. - Choisir un total de 20 ms / 200 points. - Frapper le diapason, puis lancer l acquisition (F10). - Pour afficher le spectre : cliquer sur Traitements, Calculs spécifiques, Analyse de Fourier (F6). 1. S agit-il d un son pur ou d un son complexe? Justifier de deux façons. 2. A l aide du réticule (clic droit), noter l abscisse en fréquence du pic observé. Que représente cette valeur? 3. A quelle grandeur est liée l'intensité sonore? Expérience n 2 : la flute à bec soprano On a vu que le diapason émet un son appelé «La 3» (La de la 3 ème octave). On va analyser ici le son émis par une flute à bec en jouant un «La». Boucher les deux premiers trous à l avant et le trou à l arrière. - Procéder comme précédemment pour acquérir le son sur la même durée de 20 ms. Jouer ensuite un «La#» (La dièse) en bouchant le 1 er trou, le 3 ème et le 4 ème à l avant et celui à l arrière. 4. S agit-il de sons purs ou de sons complexes? Justifier. 5. Déterminer, à l aide du curseur, les principales fréquences composant le son. Le son a-t-il la même hauteur? Justifier. A quelle octave appartient-il? Appel n 3 (ANA / REA) : Appeler le professeur pour qu il valide votre protocole et les résultats (A) : réussi (B) : aide partielle (C) : aide intense (D) : échoué 21

II.2. Timbre d un son (30 min) L objectif est ici de comparer le même son (La 3 ) produit par un piano et par un violon. Etude du «La» émis par un piano : - Ouvrir le logiciel Aquisonic, puis «Fichier», «Importer Wav», «La_Piano.wav». 6. Préciser l allure du signal sonore : son attaque (début du signal) et sa chute (fin du signal). - Dans l onglet «Etude du signal», «Curseurs-sélecteurs». - Déplacer les curseurs bleu et rouge en les resserrant sur la zone du signal d amplitude élevée, de façon à ne garder que t 2 t 1 50 ms environ. - Cliquer à droite sur «Sélectionner». - Puis dans l onglet «Données», «Tronquer», «Ne garder que les données sélectionnées». Le signal est ainsi limité à une vingtaine de périodes. - Afficher le spectre de Fourier en cliquant sur l onglet «Etude du signal», «Spectre». On peut utiliser les flèches pour déplacer le curseur sur l axe des fréquences. 7. Noter les harmoniques principaux, et représenter l allure du spectre. Etude du «La» émis par un violon : - Réitérer les opérations pour analyser le même son produit par un violon. 8. Comparer l allure du signal sonore (attaque et chute) avec celle du piano. 9. Noter à nouveau les harmoniques principaux, et représenter l allure du spectre. Retrouve-t-on les mêmes? Le timbre d un son est caractérisé par la répartition de ses harmoniques et son enveloppe (son attaque et sa chute). 22

10. Sans faire de mesures, pouvait-on prévoir que le La3 du piano serait différent de celui du violon? Proposer une idée simple, et la tester. Appel n 4 (REA / ANA) : Appeler le professeur pour qu il valide votre protocole et les résultats (A) : réussi (B) : aide partielle (C) : aide intense (D) : échoué III. Complément : introduction à l effet Doppler Problématique : le mouvement d une source sonore modifie-t-il un son? (25 min) Protocole : - Le montage suivant est déjà réalisé. Vériier que le microphone est relié à l ordinateur (prise rose), et que tous les boutons du GBF sont relâchés. - Régler le GBF sur 1000 Hz avec un signal créneaux. - Après avoir «paramétrer» ACQUISONIC comme cidessous, et valider sur «OK», enregistrer le son en cliquant sur «Acquisition» en haut à droite. Vous effectuerez deux enregistrements : 1) Lorsque le haut-parleur (HP) ne bouge pas. 2) Lorsque il effecture 4 allers-retours en direction du microphone. Sauvegardez chaque courbe sous votre espace personnel. Sélectionnez une petite partie du signal émis (sur 50 ms environ) lorsque le HP est immobile, puis tracez son spectre. 1. Noter la fréquence fondamentale ainsi que celle des harmoniques intenses. Sélectionner une petite partie du signal émis lorsque le HP s éloigne du micro et tracer son spectre. 2. Noter la fréquence fondamentale ainsi que celle des harmoniques intenses. 3. Conclure sur l'influence du mouvement d'une source sonore sur les notes jouées. BONUS Appel n 5 (REA / ANA) : Appeler le professeur pour qu il évalue vos résultats (A) : réussi (B) : aide partielle (C) : aide intense (D) : échoué 23