Mesure avec signal musical

[JIM]

Les mesures audio sont souvent critiquées de part les signaux utilisés, sinus pur, sinus glissant, modulation et sont jugées non représentative.
Elles ont quand même comme qualité principale de calculer des taux de distorsion, d'obtenir la réponse impulsionnelles, etc ...

La méthode la plus simple pour comparer reste de faire une différence entre l'entrée et la sortie et ça se fait très simplement en électronique.
Sur un signal musical, ce n'est pas plus compliqué et ne demande même pas de scope. REW fait ça parfaitement.
Avec une carte son disposant de réglage de gain sur les entrées, on ajuste le gain d'une voie pour obtenir le A-B le plus bas possible et on peut visualiser la différence sur une bonne partie du morceau/
REW ne permet pas cependant d'exporter l'enregistrement. Le moindre déphasage provoquera des différences importante et au final, ça n'aide pas vraiment.

Il existe un autre moyen, le même que celui utilisé par les logiciels de mesure, la convolution.

0n commence par enregistrer en même temps :
- une entrée de la carte son qui est en fait un rebouclage d'une sortie (recopie du signal envoyé à l'ampli)
- la sortie de l'ampli

On sauvegarde les 2 fichiers mono avec un temps pas trop long, j'ai pris un peu plus de 10s de Dire Straits.
Dans REW, on importe les 2 fichiers mono (import audio data).
Il suffit ensuite de faire A/B (convolution avec inversion de phase de B) et on obtient la réponse impulsionnelle de l'ampli calculée sur un temps long et à partir d'un signal musical et non d'un sinus glissant.

Il faut exporter l'impulse et la réimporter en tant qu'impulsion pour mieux l'exploiter dans REW, dont une visualisation de l'ondelette associée.
C'est en fait ce que font les logiciels tel que REW mais avec un sinus glissant qui est le signal permettant le meilleur rapport S/N.

La, vous verrez vite que l'on perd en précision car le signal musical ne contient pas forcément l'ensemble des fréquences avec un niveau suffisant.

[JIM]

Audiodesk (Motu) a été utilisé pour l'enregistrement

L'impulsion calculée par convolution, après ré-import.

Réponse en fréquence avec phase associée à cette impulsion et donc, celle de l'ampli (Yamaha p2500s ici).
Ici, c'est sur une voie médiu/aigu filtrée à pente raide à 500Hz.
Les ondulations sont liées au faible rapport signal/bruit sous la fréquence de coupure.

[fiscal]

Intéressant, j'avais un peu cette même idée sans avoir trouvé la méthode.
Comment interprètes tu ces résultats?

[JIM]

A quel niveau ? La mesure présentée, c'est juste un essai non optimisé pour essayer.
Les résultats sont sans trop de surprises, dommage que la disto ne soit pas affichée (je regarderai) mais pour le spectro en ondelette, ça fonctionne parfaitement.

[Esscobar]

Pas mal JIM .

J'avais aussi dans l'idée de faire un A - B non pas en fréquentiel, mais en temporel, pour voir quel partie d'une musique peuvent poser des problèmes pour être reproduit convenablement par certains amplis ... Mais évidemment il faut recaler un des signal pour éviter le moindre délai, sinon c'est la cata .

[GoodNoize]

Balèze tes manip soft. Jim

[JIM]

escobar, A-B reste A-B , tu peux aussi le faire avec REW une fois les enregistrements importés.
Mais les niveaux doivent être exactement les même pour A et B. Un ampli introduit également du déphasage à haute et basse fréquence (filtres), ce n'est pas juste un délai et ça rend l'opération peu intéressante.
Par contre, on peut exporter le résultat et l'écouter, avec les mêmes limitations.

La, c'est A/B.

Tout le mérite est pour REW qui permet aujourd'hui énormément de choses.

[Dagda]

Très intéressant comme test

La finalité est de savoir si c'est vraiment plus pertinent qu'un classique signal sinus ... mais l'avenir nous le dira.
Merci JIM pour le boulot fait (et à venir ?)

D.

[Esscobar]

escobar, A-B reste A-B , tu peux aussi le faire avec REW une fois les enregistrements importés.
Mais les niveaux doivent être exactement les même pour A et B. Un ampli introduit également du déphasage à haute et basse fréquence (filtres), ce n'est pas juste un délai et ça rend l'opération peu intéressante.
Par contre, on peut exporter le résultat et l'écouter, avec les mêmes limitations.

La, c'est A/B.

Tout le mérite est pour REW qui permet aujourd'hui énormément de choses.

Les niveaux cela se règle avec les potards sur les entrées ... Et se serait bien aussi d'extraire les données en vue de l'utiliser sous un tableur genre Calc (ce que font des oscilloscope comme les Lecroy), ça permet de peaufiner aussi .

Ce déphasage en haute et basse fréquence fait justement partie des défauts, il ne faut pas les compenser, mais bien les observer .

A voir si ce genre de soft permet des trucs : https://zeitnitz.eu/scope_en

[JIM]

Une fois que tu as l'enregistrement escobar, tu en fais ce que tu veux. Je te conseille de faire l'essai du A-B, ce que j'ai fais et tu jugeras par toi même avec plus de recul de l'intérêt de la manip.
REW peut faire de l'export de point et présente déjà un scope sympa.
Perso, j'ai du mal à régler un potar de gain de préampli sur une carte son pour atteindre une précision d'annulation suffisante, ce qui n'est pas nécessaire avec la convolution.

La finalité est de savoir si c'est vraiment plus pertinent qu'un classique signal sinus ... mais l'avenir nous le dira.

Oui, la finalité est d'identifier d'éventuelles formes de distorsion cachées qui ne seraient pas visible avec les mesures standard.
La, on ne peut pas être plus dans les conditions d'écoute.

[fiscal]

A quel niveau ? La mesure présentée, c'est juste un essai non optimisé pour essayer.
Les résultats sont sans trop de surprises, dommage que la disto ne soit pas affichée (je regarderai) mais pour le spectro en ondelette, ça fonctionne parfaitement.

Est-il possible de publier une capture de ce spectro? On a bien noté que c'est un premier test, tu affineras sans doute la méthode au fur et à mesure.
Comment t'affranchis tu des problèmes de déphasage qui dépendent de la fréquence?

[JIM]

Oui, je posterai une capture ce soir.

Ca fonctionne comme pour la mesure sur sinus glissant, sauf que l'on aura pas la distorsion harmonique avec cette méthode.

S'il y a déphasage, on le voit dans l'analyse de type FFT ou ondelette.
Avec une analyse FFT (section IR de REW), on peut faire l'analyse sur l'impulsion principale calculée avec une fenêtre plus ou moins large, décalée, de type différent (rectangular, hann, etc ...) voir en nombre de cycle.

La forcément, il n'y a pas grand chose à voir sur l'ampli.
D'autres essais sont nécessaire, notamment pour voir si ce type de mesure est exploitable en acoustique.
Sur une mesure acoustique, la phase évolue dans le temps et on le visualise en déplaçant la fenêtre d'analyse.

La méthode classique est décrite dans ce document d'Angelo Farina.
Simultaneous measurement of impulse response and distortion with a swept-sine technique

Sinon, on peut aussi directement afficher et comparer les analyses en ondelette des signaux enregistrés sur REW (entrée et sortie d'ampli)

[JIM]

Le spectro associé

[Esscobar]

Si des gens ont matlab, cela permet de faire joujou (je ne suis pas un spécialiste cela dit .

Mais déjà lorsque l'on divise un signal de sortie d'ampli, par son signal d'entrée (en ayant aucun délai évidemment), on doit simplement retrouver l'amplification, par exemple 2 si l'ampli amplifie le signal de 6 dB .

Code: Tout sélectionner

clear all; % efface toutes les variables déjà définies
close all; % ferme toutes les fenètres graphiques
N = 2000;
t = linspace(0,5,N); % créer un vecteur t avec N valeurs réparties uniforméement entre 0 et 5
v = sin(2*pi*t);
v = v';
w = 2*v;
w = w;
x = w./v;
z = [x,v,w];
figure;
plot(t,z);

On peut même rajouter un peu de bruit aléatoire sur le signal de sortie :

Code: Tout sélectionner

clear all; % efface toutes les variables déjà définies
close all; % ferme toutes les fenètres graphiques
N = 2000;
t = linspace(0,5,N); % créer un vecteur t avec N valeurs réparties uniforméement entre 0 et 5
u = sin(2*pi*t); %u est un sinus de fréquence 0.5 hz
u = u + 1/1024*randn(1,N); % on rajoute à u une composante aléatoire (Gaussienne)
u = u';
v = sin(2*pi*t);
v = v';
x = v./u;
z = [x,v,u];
figure;
plot(t,z);

Ça permet de vraiment mettre en évidence les moindres petits défauts .

Ensuite le fait d'apporter un micro délai fait qu'effectivement le résultat devient déplorable, notamment au passage à 0 ...

On peut aussi observer l'impact d'une distorsion :

Code: Tout sélectionner

%Avant de commencer, un peu de nettoyage
clear all; % efface toutes les variables déjà définies
close all; % ferme toutes les fenètres graphiques
N = 2000;
t = linspace(0,5,N); % créer un vecteur t avec N valeurs réparties uniforméement entre 0 et 5
u = sin(2*pi*t); %u est un sinus de fréquence 0.5 hz
%u = u + 1/1024*randn(1,N); % on rajoute à u une composante aléatoire (Gaussienne)
u = u';
% v = sin(2*pi*t+1.99*pi); % essai avec un déphasage
% v = v';
w = 4*sin(2*pi*t);
w = w';
y = sin(2*pi*t/2)/100; % essai avec une H2 100 fois plus petite que le signal d'entrée
y = y';
w = w+y;
x = w./u;
z = [u,w,x];
figure;
plot(t,z);

Autant il y a de petites variations sur l'amplification, mais clairement ce sont les passages à 0 où les défauts sont alors exacerbés ! Et c'est logique...

Car en haut d'un sinus sur en sortie qui amplifie 4 fois l'entrée, si on met un sinus qui va à 1 volt crête en sortie, on a 4 volts en sortie sur la crête. Avec une distorsion H2 sur la sortie qui est 100 fois inférieure à au signal d'entrée, on se retrouve avec un signal crête en sortie à 4.0071 volts ... Donc une amplification de 4.0071, ce qui par rapport à 4 est totalement transparent ... Mais au passage à 0 pour le signal d'entrée, ça se complique, Matlab me donne par rapport à mon exemple en entrée -0.0016 sur l'échantillon 201, et pour ce même échantillon 0.0037 ... Et là le rapport n'est plus du tout le même ! 0.0037 / -0.0016 = -2.3125 ... On est loin des 4 .

Faudrait faire d'autres essais pour bien saisir l'influence de chaque paramètre.

[JIM]

Je ne vois vraiment pas le rapport avec le sujet ?

Mais déjà lorsque l'on divise un signal de sortie d'ampli, par son signal d'entrée (en ayant aucun délai évidemment), on doit simplement retrouver l'amplification, par exemple 2 si l'ampli amplifie le signal de 6 dB .

Pour info, une simple soustraction sous REW en dB te donnera le gain de l'ampli en dB !
Et si tu fais 20 log de ton rapport de 2, tu retrouveras les 6dB, super