Travaux Dirigés

TP associé à la séance :
Numériser le signal audio
Travaux Dirigés - Durée : 2 heures
Auteur : Jean-Paul Stromboni
Version : lundi 9 février 2004
Moyens : salle PC, casques micro HP, Goldwave
Texte : www-local.essi.fr/ModuleSSI/2.numeriser/TD2new.doc
Le logiciel Goldwave
Pour étudier et manipuler les sons numériques, on utilise le shareware Goldwave installé
sous Windows en salle de TP (222).. Dans le dossier Outils de l’URL du module, on trouve
une version d’évaluation de Goldwave téléchargeable en www.goldwave.com.
Dans la rubrique Sons de l’URL du module, on téléchargera les fichiers wav utilisés dans ce
TP. Le texte de ce TP se trouve également sur l’URL pour servir de gabarit de compte rendu.
Pour chaque résultat demandé (mesure, paramètre, allure, …) on ajoutera la méthode
appliquée pour l’obtenir avec Goldwave, et quand il y a lieu les remarques et les
interprétations qui en découlent sur les propriétés et les paramètres des sons numériques.
Il s’agit dans cette séance de découvrir les fonctionnalités de Goldwave pour charger, jouer,
représenter, éditer, mesurer, comparer les sons numériques existants, ou pour en créer de
nouveaux en enregistrant avec le micro ou en calculant une expression s(t).
Expérimentations sur les sons numériques
A.
Analyse d’un son numérique dans un fichier wav
Télécharger le fichier SheepBaa.wav depuis l’URL du module et ouvrir avec Goldwave
dans C:\Program Files\Goldwave\Goldwave.exe
1. Préciser la taille du fichier (avec l’unité de taille utilisée).
2. Ecouter et identifier le son enregistré
3. Trouver les paramètres de numérisation (fe, B, durée, format, mono/stéréo)
4. Quelles sont les valeurs extrêmes du signal affiché par Goldwave ?
5. Quelle est la hauteur du pas de quantification ? Vérifier le lien avec B
6. Mesurer la période d’échantillonnage. Rappeler le lien avec fe.
7. Prévoir la taille du fichier avec les paramètres de numérisation
Analyse « macroscopique » du signal :
• relever l’allure du signal dans son ensemble et
• ajouter le dessin de l’enveloppe du signal
Analyse « microscopique » :
• relever l’allure d’une quasi période du signal
• pourquoi quasi ?
• mesurer le pitch P
.
B. Enregistrer en monophonie à 8 kHz le son « Aaahh ! » durant deux secondes et
sauver dans aaahh.wav
1. Visualiser et écouter le signal dans aaahh.wav
2. Que vaut B ?
3. Quelle est la taille de aaahh.wav ?
4. Relever l’enveloppe du signal
5. Déterminer le pitch
C. Synthèse de sons numériques donnés par une expression mathématique
1. Créer avec la fonction f(x) de Goldwave la note pure s(t)=acos(2πft) avec a=0.5
et f = 440 Hz, fe=8kHz, monophonie, et durée de 1 seconde.
2. Ecouter le son obtenu que l’on stockera dans LA3.wav. On conseille de visualiser
et de reporter le spectrogramme durant l’audition (fenêtre Contrôle)
3. Comparer maintenant avec les cas où a=1 et puis f= 880 Hz, puis f=1760 Hz.
4. Conclure sur le rôle de a et celui de f.
5. Synthétiser s (t ) = e
−3t
cos(2π 440t ) . Ecouter, reporter l’allure, conclure.
Pour aller plus loin (hors TD, ou selon le temps disponible)
1. Fréquence nulle : Créer un son de fréquence nulle, à quoi ressemble le signal ? le
son est il audible ?
2. Enregistrer une courte phrase dans phrase.wav :
• En utilisant les possibilités d’édition de Goldwave, découper et séparer les
mots de cette phrase
• Appliquer à titre d’évaluation des effets proposés par Goldwave dans le
menu du même nom sur cette phrase enregistrée (resample, création d’une
enveloppe, changement du pitch, filtrage, …)
3. Comparer signal vocal et signal musical : reproduire au plus juste en hauteur,
intensité, et durée la note de PianoC3.wav avec la voix, on mettra le résultat dans
imitpianoc3.wav, et comparer à l’aide de Goldwave les deux signaux obtenus. Peut
on distinguer le signal musical et l’imitation vocale ?
4. Analyser le fichier Piano_C3.wav : nature du son, taille du fichier, paramètres de
numérisation, enveloppe, pitch. Considérer rapidement d’autres sons tels
guitarela.wav, Aaah1.wav, puis BBC.wav, tryo.wav, … pour les différencier
5. Séries de Fourier : créer un signal triangulaire de fréquence 440 Hz en utilisant son
développement en série de Fourier dont on rappellera l’expression, somme
2
d’harmoniques impairs en 1/n . Si on s’arrête à l’harmonique 5, l’approximation sur
le signal est elle visuellement suffisante ? Sinon, ajouter un ou deux harmoniques.
Pour terminer, écouter le son du « triangle ».
6. Appliquer des effets: avec l’aide de Goldwave au besoin, déterminer la nature des
effets proposés et comment les appliquer sur les signaux et répondre aux questions
suivantes :
• Ajouter un effet d’écho ou une réverbération à la phrase enregistrée
• Ajouter un offset à un son a t’il un effet à l’audition ?
• Inverser un son, est ce le jouer à l’envers ?
• Appliquer une enveloppe exponentielle décroissante à un signal sinusoïdal
• Comment implémenter un filtre passe bas ?
• Que réalise l’effet dynamics ? …
7. Y a t’il un rapport entre le pitch de piano_C3 et la périodicité de la note C3 ou DO
3/ 4
3 qui vaut 440/2 Hz ?
8. Bibliothèque de phonèmes : avec des paramètres d’enregistrement identiques, on
demande de constituer un échantillonnage de phonèmes, de type voyelle, «a »,
« e », « i », « o », « u », « ai » … , puis d’autres types, plosives, …