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Le sujet de cette page est de proposer une approche d'évaluation de la sensibilité de l'oreille aux rotations de phase éventuellement induites par les filtres de répartition et les haut-parleurs lors de la conception d'une enceinte acoustique.

 

la loi d'Ohm acoustique selon Risset: < l'oreille est pour ainsi dire sourde aux relations de phase entre

les composantes harmoniques d'un son. (...) la loi d'Ohm stipule que le timbre d'un son périodique

dépend du seul spectre>


 

  Eléments d'analyse en acoustique musicale:

http://aune.lpl.univ-aix.fr/~ghio/diaporama/DiapoAcou02FR/index.htm

  Série de Fourier animation :http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Elec/Fourier/fourier1.html

 

Quelques représentations spectrales d'instruments ( logiciel audiosculpt IRCAM)

http://anasynth.ircam.fr/home/

spectrogramme.jpg

 

 

document : Laboratoire d'acoustique musicale ( jussieu - Paris 6)

 

quelques-instruments.jpg

ircam : analyse vocale.

 

spectre-et-diapason.jpg

 

 Cette introduction a pour but de mettre en évidence la dimension harmonique des timbres, visualisée

 par les raies parallèles du spectrographe.

  L'autre aspect, plus dur à modéliser, est la partie des transitoires et partiels ( inharmonique), qui correspond à une  excitation entretenue -- archet, anches, souffle-- , ou brève -- marteaux, pincements , etc.

 

    Sur ce sonagramme de piano les raies verticales correspondent aux attaques.(soft : Adobe Audition)

 

Sonagramme_piano.jpg

 

Petite clochette :sonogramme 2D et 3D  --- avec audiosculpt (ircam)---

ding-ding.jpg

  le même avec sonogram visible speech : d'un timbre initial un peu fêlé,

  on observe la recomposition progressive des rapports harmoniques parfaits pendant la résonance.

http://sourceforge.net/projects/sonogram/

 

ding-3D.jpg

ding-angle-2.jpg

 

 La structure harmonique est caractérisée par la fondamentale de fréquence F et des harmonique H2, H3,  à Hn

 dont les fréquences sont les multiples de la fondamentale soit  2F, 3F,... nF. 

  L'étape suivante consiste à synthétiser un son de structure harmonique à l'aide d'un synthétiseur élémentaire,

 un multi- générateur BF contrôlable indépendament en amplitude, fréquence et phase pour chaque composante.

  Logiciel utilisé: MacAudioToolbox

 

 

 http://www.blackcatsystems.com/download/audiotoolbox.html 

interface de la dernière version:

 

audiotoolbox-interface.jpg    

 

Il convient de définir une fr fondamentale puis des harmoniques ( dont les amplitudes resteront constantes), puis de 

faire varier les phases en monitorant la forme d'onde à l'oscilloscope, afin de juger au casque les altérations du timbre.

 

comparaison-1.jpg

 

sur cette première simulation la rotation de phase est de 143° pour deux octaves, et les harmoniques sont d'amplitude décroissante. On constate déjà la déformation du signal et l'augmentation du niveau crête résultant.

 La courbe de phase d'une enceinte trois voies peut présenter des variations de l'ordre

 de 90° par octave avec des filtres classiques de pentes moyennes de 24 dB/ oct ou plus.

 Document PSI audio     http://www.psiaudio.com/

PSI-audio-phase.jpg

 

Pour une estimation subjective je pars maintenant d'une structure plus riche avec neuf harmoniques

   spectra-one.jpg

   Spectre : http://www.audiofile-engineering.com/spectre/

 

dans cet enregistrement, la phase de chaque harmonique est successivement modifiée de 70° pendant quelques secondes tandis que le contenu spectral est invariant. à vos casques!

 

spactra_one_70.mp3

avec des variations supérieures

  special_gism.mp3

 

Sur le sujet à lire: Effect of phase relations on the timbre of harmonic tones --- Susumu Tachi ---

http://files.tachilab.org/review/tachi197600MEL.pdf

et

AES paper

Perceptual Study of Loudspeaker Crossover Filters

  et la thèse de Pressnitzer  -- ircam--

  http://recherche.ircam.fr/pcm/pressnitzer/these/download.html

 Partie expérimentale: influence de la phase:

 http://recherche.ircam.fr/pcm/pressnitzer/these/chapitres.html

  sur l'audibilité de l'enveloppe :

enveloppe-phase.jpg

delta-enveloppe-35-Hz.jpg

 

enveloppé

 

la profondeur de l'enveloppe à 35 Hz est modifiée en faisant varier la phase de la fréquence centrale 0° / 30° 

à écouter au casque :

 

  http://sd-2.archive-host.com/membres/playlist/11623797629788470/enveloppe_35_bis.mp3

 

 enrichi de quelques harmoniques, delta phy  0°/ 60° sur le 350 Hz, effet de masque :

timbre-et-enveloppe.jpg

 

http://sd-2.archive-host.com/membres/playlist/11623797629788470/env_et_timber.mp3

                                            -----------------------------------------------------------

 

Sur blogohl  la version récente de Xoralizer2 permet d'écouter des transmittances de filtres avec comparaison

original/filtré. 

XOralizer-new.jpg

Je suggère avec ce fichier son grougrou

ou bien  http://sd-2.archive-host.com/membres/playlist/11623797629788470/machin_truc.mp3

de juger (après l'avoir trancodé en wave) l'effet d'un filtre LR4 à Fc =100 Hz en utilisant direct/filtered

sur la hauteur subjective, matière, rugosité .

(hp alignés en coïncidence pour ne pas cumuler les variables).

 

                                              et la phase absolue?

 

  http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=5547

http://www.diyaudio.com/forums/everything-else/54596-audibility-absolute-phase.html

 

un même signal fortement assymétrique à 0 puis 180°

 

180-.jpg

 

in_et_out.mp3

 

 L'expérience laisse supposer que les mécanismes auditifs de réception ne sont pas symétriques par rapport aux  surpressions / dépressions.

 

http://www.nature.com/nature/journal/v429/n6993/full/nature02591.html

 

  La sensibilité à la distorsion de phase est réputée faible et même négligeable en dessous de  200 Hz.

Je ne puis qu'encourager vivement ceux que celà intéresse à essayer ce type de test avec le soft Audiotoolbox osX,(ou équivalent),  et à découvrir la palette de timbres, de sensations d'altération en hauteur et variations d'effets de masque qui peuvent être obtenues en ne jouant que sur les phases relatives dans une série d'harmoniques.

http://www.bodziosoftware.com.au/Att...udspeakers.pdf

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