• Aucun résultat trouvé

Op´ erations ´ el´ ementaires sur les signaux

1.2 La g´ en´ eration des signaux ´ el´ ementaires

1.2.3 Op´ erations ´ el´ ementaires sur les signaux

echantillons (samples en anglais) d’un signal sinuso¨ıdal dont la fr´equence varie lin´eairement de 660 `a 1000 Hz.

– La troisi`eme commande g´en`ere un fichiers3.mp3contenant un enregistrement de une minute et 20 secondes d’un signal triangulaire.

– La quatri`eme commande g´en`ere un fichier s4.mp3 contenant un enregistrement de une minute et 20 secondes d’un signal trap´ezo¨ıdal.

– La cinqui`eme commande g´en`ere un fichiers5.mp3contenant un enregistrement de 6 secondes d’un signal carr´e ayant un offset nul (pas de composante continue) une phase nulle et un rapport cyclique de 50 La commande-V4permet de choisir la quantit´e d’information fournie par SoX `a l’utilisateur : son bavardage (verbosity) va de 0 (aucune information renvoy´ee `a l’utilisateur) `a 4 (affichage du plus grand nombre d’informations).

– La sixi`eme commande g´en`ere un fichiers6.mp3 contenant un enregistrement de 5 secondes d’un bruit blanc de valeur moyenne nulle et compris entre 1 et 1.

– La septi`eme commande utilise une structure de r´ep´etition pour g´en´erer 3 fichiers contenant un enregistrement de 15 secondes d’une sinuso¨ıde . La variable %%i est utilis´ee `a la fois pour le nom du fichier et pour la fr´equence de la sinuso¨ıde . Le symbole ^ indique que l’instruction continue `a la ligne suivante.

– La derni`ere commande envoie le contenu du fichier s1.mp3 vers le p´eriph´erique par d´efaut (-d), c’est `a dire vers la carte son. Cela permet d’´ecouter ce signal.

Exercice I.1: Ecrire un fichier de commandes qui g´´ en`ere 10fichiers contenant des enregistrements de 2.5 s de sinuso¨ıdes dont les fr´equences sont lin´eairement espac´ees entre 100 et1000 Hz. Quelle est l’expression analytique de ces signaux ?

1.2.3 Op´ erations ´ el´ ementaires sur les signaux

Quelques op´erations ´el´ementaires peuvent ˆetre appliqu´ees sur des signaux existants. Le fichier de commandes ci-dessous (Generation2.bat) en effectue quelques-unes :

1.2 La g´en´eration des signaux ´el´ementaires 7

rem t r a n s f o r m a t i o n s e l e m e n t a i r e s de s i g n a u x a v e c SoX rem F . Auger , IUT S a i n t - N a z a i r e , dep . MP , jan . 20 1 0 sox s1 . mp3 s 1 _ f a i b l e 1 . mp3 vol -6 dB

sox s1 . mp3 s 1 _ f a i b l e 2 . mp3 vol -0 .4 a m p l i t u d e sox s1 . mp3 s2 . mp3 D e u x S o n s 1 . mp3

sox s2 . mp3 -v 0.6 s 1 _ f a i b l e 1 . mp3 D e u x S o n s 2 . mp3 sox s1 . mp3 s 1 _ a v e c _ s i l e n c e 1 . mp3 pad 1

sox s1 . mp3 s 1 _ a v e c _ s i l e n c e 2 . mp3 pad 1 0.5

sox s1 . mp3 s 1 _ a v e c _ s i l e n c e 3 . mp3 pad 1 5 0 0 0 s @3 0.5 sox -m s3 . mp3 s4 . mp3 S o m m e S o n s . mp3

sox s1 . mp3 s 1 _ a v e c _ o f f s e t . mp3 d c s h i f t 0 . 0 5 sox s1 . mp3 s 1 _ a _ l _ e n v e r s . mp3 r e v e r s e

sox s3 . mp3 s 3 _ m o r c e a u . mp3 t r i m 1.5 2

sox s3 . mp3 s 3 _ f a d e d . mp3 f a d e t 10 1 :00 20 rem p a u s e

– Les deux premi`eres commandes appliquent des gains sur le signal contenu dans le fichier s1.mp3. Il est de6 dB dans le premier cas (ce qui correspond `a un facteur 0.5) et de0.4 dans le second (ce qui correspond `a une r´eduction de l’amplitude de 60 % et `a un d´ephasage de 180 degr´es).

– Les deux commandes suivantes mettent deux signaux `a la suite l’un de l’autre pour g´en´erer une s´equence de signaux. Dans le deuxi`eme cas, une r´eduction de l’amplitude du premier signal par un facteur ×0.6 est appliqu´ee sur le premier signal.

– Les trois commandes suivantes ajoutent des valeurs nulles (donc du silence) au signal contenu dans le fichier s1.mp3. La premi`ere rajoute une seconde de silence au d´ebut, la seconde une seconde au d´ebut et 0.5 s `a la fin, et la troisi`eme ins`ere ´egalement 5000 ´echantillons (samples) `a partir de la troisi`eme seconde du signal.

– La commande suivante ajoute (mix) les deux signaux s3.mp3 ets4.mp3.

– La commande suivante ajoute une composante continue ´egale `a 0.05.

– La commande suivante retourne un signal (la fin devient le d´ebut, le d´ebut devient la fin).

– La commande suivante extrait un morceau du signal contenu dans le fichier s3.mp3, en commen¸cant `a 1.5 s et avec une dur´ee de 2 s. Il permet d’extraire facilement un morceau de signal pour l’analyser ou le modifier.

– La derni`ere commande permet d’appliquer une modulation d’amplitude sur un signal. Cela permet de faire varier progressivement l’amplitude d’un signal, au d´ebut et `a la fin. Le param`etre -t correspond `a une modulation lin´eaire. Le deuxi`eme param`etre indique que l’amplitude du signal passe de 0 `a sa valeur maximale pendant les 10 premi`eres secondes, le suivant indique que la d´ecroissance commence au bout d’une minute et le dernier indique que la d´ecroissance lin´eaire s’ach`eve au bout de 20 s. Les deux derniers param`etres sont fa-cultatifs. D’autres types de modulation sont disponibles, comme l’indique la documentation du logiciel.

Exercice I.2: Ecrire un fichier de commandes qui g´´ en`ere un fichier que l’on ap-pellera succession.mp3contenant les10signaux g´en´er´es lors de la question1, plac´es

successivement les uns apr`es les autres. ´Ecrire ensuite un autre fichier de comman-des qui g´en`ere un second fichier appel´eSommesons.mp3, qui contient la somme des 10 fichiers g´en´er´es lors de la question1. Quelle est l’expression analytique de ce deuxi`eme signal ? Quelle propri´et´e math´ematique v´erifie t-il ?

Exercice I.3: Ecrire un fichier de commandes qui g´´ en`ere un enregistrement d’une minute d’un signal ´egal `a la somme de deux sinuso¨ıdes de fr´equences440 et441 Hz et de mˆeme amplitude. Quelle est l’allure de ce signal ? Justifiez cette allure en utilisant l’une ou l’autre de ces deux relations

Ecrire enfin un fichier de commandes qui extrait´ 3secondes du fichier AriaCantilenaVillaLobosPetibon.mp3

`

a partir de 5min 24s, puis ´ecouter et visualiser ce morceau avec Audacity. Faire le lien avec la question pr´ec´dente.

Exercice I.4: G´en´erer d’abord un fichier Sinus.mp3 contenant une sinuso¨ıde de fr´equence 440 Hz, puis un fichier Bruit.mp3 contenant un bruit al´eatoire, tous les deux d’une dur´ee de 7 secondes. Utiliser ensuite une commande du type

sox - m S i n u s . mp3 - v 0 . 0 1 B r u i t . mp3 S i n u s B r u i t e . mp3

pour additionner la sinuso¨ıde au bruit, ce dernier ´etant att´enu´e par un facteur 0.01.

En dessous de quelle valeur du facteur d’att´enuation le bruit n’est-il plus perceptible

`

a l’oreille ?

Utiliser enfin une commande du type

sox - m B r u i t . mp3 - v 0 . 0 1 S i n u s . mp3 S i n u s B r u i t e . mp3

pour additionner le bruit `a la sinuso¨ıde, cette derni`ere ´etant att´enu´ee par un facteur 0.01. En dessous de quelle valeur du facteur d’att´enuation la sinuso¨ıde n’est-elle plus perceptible `a l’oreille ?

Exercice I.5: L’objectif de cet exercice est de montrer qu’il est possible de g´en´erer des fichiers assez complexes qui pourront ensuite ˆetre utilis´es pour des essais ou des contrˆoles.

Ecrire un fichier de commandes qui g´´ en`ere un fichiermp3contenant un enregistrement de 2 secondes de la somme de 6 sinuso¨ıdes de fr´equence f0, 2f0, 3f0, 4f0, 5f0 et 6f0, pour f0 = 523Hz. G´en´erer ensuite 2 autres fichiers obtenus pour des valeurs respectives def0 de659Hz, et830Hz. G´en´erer enfin un fichier contenant la succession de ces 3 sons, puis un dernier qui r´ep`ete 3 fois le fichier pr´ec´edent6.

Pour faciliter la r´ealisation de cet exercice, on pourra utiliser avec un tableur le fichier appel´eGenerationCode.xls, qui g´en´ere automatiquement un ensemble d’instructions SoX, qu’il suffit ensuite de copier dans un fichier de commande.

6En 1968, Jean-Claude Risset a construit sur ce principe un son ascendant perp´etuel, qui donne l’impression de devenir toujours de plus en plus aigu.

1.2 La g´en´eration des signaux ´el´ementaires 9

Exercice I.6: Ecrire un fichier de commande qui´

– g´en`ere deux signaux sinuso¨ıdaux ayant une dur´ee de10secondes et de fr´equences 12000 et 12440 Hz. Ces deux signaux seront stock´es dans des fichiers avec une extension .wav.

– calcule la somme de ces deux signaux et la stocke dans un troisi`eme fichier avec une extension .wav.

Ecoutez ensuite le signal obtenu (de pr´´ ef´erence avec un casque). Qu’entendez vous ? Justifiez ce r´esultat7.

1.2.4 Utilisation d’autres formats de fichier

Dans les paragraphes pr´ec´edents, les signaux ont ´et´e stock´es dans des fichiers au formatmp3. Mais SoXpeut aussi utiliser un tr`es grand nombre de formats de fichiers, que ce soit en lecture ou en

´ecriture. Parmi les tr`es nombreux formats utilisables, d´ecrits dans la documentation du logiciel, on peut citer le format.wav utilis´e par le syst`eme d’exploitationwindows, et le format .dat, qui correspond `a des fichiers de texte (en code ASCII), dans lesquels la premi`ere ligne correspond `a la fr´equence d’´echantillonnage, et les lignes suivantes contiennent deux nombres : le temps et la valeur du signal. Par exemple le fichier de commandes ci-dessous (Generation3.bat)

rem g e n e r a t i o n d ’ un f i c h i e r t e x t e au f o r m a t . dat rem F . Auger , IUT S a i n t - N a z a i r e , dep . MP , jan . 20 1 0

sox s1 . mp3 s1 . dat s i l e n c e 0 t r i m 0.1 10 s

g´en`ere un fichiers1.datcontenant 10 valeurs successives (10s) du fichiers1.mp3prises 0.1 s apr`es le d´ebut du signal (en ayant retir´e les valeurs nulles qui sont au d´ebut du fichier). Le contenu du fichier s1.dat est le suivant :

; Sample Rate 48000

; Channels 1

0 -0.68915808 2.0833333e-005 -0.65037082 4.1666667e-005 -0.60942747 6.25e-005 -0.56646369 8.3333333e-005 -0.52161656 0.00010416667 -0.47505816 0.000125 -0.42689275 0.00014583333 -0.37733861 0.00016666667 -0.32652545 0.0001875 -0.27462651

Fabriquer des fichiers de ce type va permettre de manipuler des signaux de mesure qui ne sont pas d’origine acoustique avec SoX . Il suffit de normaliser ces signaux pour qu’ils soient toujours compris entre1 et 1. En choisissant une fr´equence d’´echantillonnage adapt´ee `a l’oreille humaine, cela permet d’´ecouter des ph´enom`enes non acoustiques. Le programme ci-dessous (GenerationFichierDat2010.ch), ´ecrit en langage C pour l’environnement Ch, lit des nom-bres dans un fichier texte, en extrait le maximum et le minimum et g´en`ere ensuite un fichier.dat en appliquant une r`egle de trois sur les valeurs du fichier texte, pour que les valeurs entre xmin etxmax deviennent des valeurs entre 1 et 1. Le r´esultat peut ensuite ˆetre transform´e en fichier mp3et ˆetre ´ecout´e, `a l’aide de la commande

sox -V4 M e s u r e s . dat M e s u r e s . mp3

7Cette technique est utilis´ee par les haut-parleurs directionnels pour g´en´erer des ondes acoustiques `a l’aide de transducteurs ultrasonores. Voir K. Muira, “Haut-parleur directionnel `a ultrasons”, Elektor, mars 2011, pp 64–67.

// P r o g r a m m e p e r m e t t a n t de t r a n s f o r m e r un f i c h i e r de m e s u r e s au f o r m a t t e x t e

Exercice I.7: Si x est compris entre xmin et xmax, dans quelles intervalles sont compris

x−xmin

xmax−xmin et 2 x−xmin

xmax−xmin 1 ?

En d´eduire une justification de l’expression de xnorm utilis´ee dans le programme.

Modifier ensuite le programme pr´ec´edent pour convertir au format .dat le fichier ecg.txt. Ce fichier contient un ´electrocardiogramme ´echantillonn´e `a720Hz et acquis

1.3 L’analyse des signaux 11

Figure 1.4: R´esultat de la fabrication d’un fichiermp3 `a partir des courants ´electriques mesur´es aux bornes d’une machine asynchrone.

avec un convertisseur analogique-num´erique 12 bits8. Ce fichier pourra ensuite ˆetre converti au format .wavavec SoX, puis visualis´e avec Audacity.

Ce format peut aussi ˆetre utilis´e pour utiliser des signaux g´en´er´es par SoX dans d’autres logiciels, par exemple dans un tableur du type LibreOffice Calc9.

1.3 L’analyse des signaux

1.3.1 Mesure de caract´ eristiques temporelles et fr´ equentielles d’un signal

Trois commandes peuvent ˆetre utilis´ees pour analyser un signal `a l’aide de certaines de ses carac-t´eristiques :

– Le programmesoxi, fourni avecSoX, d´elivre des informations sur la structure d’un fichier.

Ainsi le fichier de commandes (Analyse1.bat) rem a n a l y s e d ’ un f i c h i e r a v e c so x i

rem F . Auger , IUT S a i n t - N a z a i r e , dep . MP , jan . 2 0 1 0 so x i s o n 1 . mp3

so x i s o n 1 . mp3 > s o n 1 _ i n f o _ s o x i . txt p a u s e

renverra les informations indiqu´ees ci-dessous. Avec les premi`ere commande, ces informa-tions sont affich´ees `a l’´ecran. Avec la seconde, ces informations sont stock´ees dans un fichier son1_info_soxi.txt.

Input File : ’son1.mp3’

Channels : 1 Sample Rate : 48000 Precision : 16-bit

Duration : 00:00:03.55 = 170496 samples ~ 266.4 CDDA sectors File Size : 28.4k

Bit Rate : 64.0k

Sample Encoding: MPEG audio (layer I, II or III)

8Source : http://www.physionet.org/physiobank/database/aami-ec13/

9Voir http://fr.libreoffice.org/

– La commande stat de SoX d´etermine certains param`etres caract´eristiques d’un signal.

renverra les informations ci-dessous. Avec la premi`ere commande, ces informations sont affich´ees `a l’´ecran. Avec la seconde, ces informations sont stock´ees dans un fichier appel´e son1_info_stat.txt.

– Enfin, la commandestatsdeSoXfournit d’autres param`etres caract´eristiques d’un signal.

Ainsi le fichier de commandes (Analyse3.bat)

renverra les informations ci-dessous. Avec la premi`ere commande, ces informations sont affich´ees `a l’´ecran. Avec la seconde, ces informations sont stock´ees dans un fichier appel´e son1_info_stats.txt.

10Attention ! il ne faut pas mettre d’espace entre “2” et “>”. Pr´ecisons `a l’intention des sp´ecialistes que le flux de sortie normal de SoXest stderr et non passtdout. La syntaxe 2>permet de faire une redirection du flux stderrvers un fichier, tandis que la commande> ou1>effectue une redirection du flux stdout. Si on n’utilise aucune redirection, les r´esultats apparaissent bien ´evidemment `a l’´ecran.

1.3 L’analyse des signaux 13

Num samples 169k Length s 3.528 Scale max 1.000000 Window s 0.050

La documentation deSoXfournit des informations sur la nature de ces param`etres caract´eristiques, qui sont trop nombreux pour d´etailler chacun d’entre eux. Certains d’entre eux sont redondants.

Exercice I.8: Analysez et v´erifiez les r´esultats obtenus par le fichier de comman-des11 ci-dessous (Analyse20130624.bat). On s’int´eressera en particulier `a la valeur efficace du signal.

rem a n a l y s e de s i g n a u x e l e m e n t a i r e s a v e c SoX

rem F . Auger , IUT S a i n t - N a z a i r e , dep . MP , ju n e 2 0 1 3 sox -n a n a _ s 1 . wav s y n t h 5 s i n e 440

sox -n a n a _ s 2 . wav s y n t h 5 t r i a n g l e 440

sox -n a n a _ s 3 . wav s y n t h 4 s q u a r e 440 0 0 40 sox a n a _ s 1 . wav -n s t a t 2 > A n a S t a t . txt

sox a n a _ s 2 . wav -n s t a t 2 > > A n a S t a t . txt sox a n a _ s 3 . wav -n s t a t 2 > > A n a S t a t . txt rem p a u s e

Exercice I.9: Quel est la fr´equence d’´echantillonnage des signaux g´en´er´es dans la question 1 ? ´Ecrire un fichier de commandes qui analyse de fa¸con tr`es d´etaill´ee le fichier SonRigolo3.mp3. Commentez les r´esultats obtenus.

1.3.2 Analyse temps-fr´ equence d’un signal

La structure de certains signaux peut ˆetre clairement mise en ´evidence en utilisant une repr´ esen-tation temps-fr´equence. Cette repr´esentation correspond `a une distribution de l’´energie du signal dans un plan constitu´e des deux dimensions temporelles et fr´equentielles. Cela permet de voir comment la repr´esentation fr´equentielle du signal ´evolue au cours du temps. L’image obtenue s’apparente `a une partition musicale : le temps est en abscisse et la fr´equence en ordonn´ee. Par exemple, le fichier de commandes (Analyse4.bat)

rem a n a l y s e d ’ un f i c h i e r av e c sox s p e c t r o g r a m

rem F . Auger , IUT S a i n t - N a z a i r e , dep . MP , jan . 20 1 0 sox -n s6a . wav s y n t h 3 s i n e 660 - 2 6 4 0

sox -n s6b . wav s y n t h 3 s i n e 1 3 2 0 - 5 2 8 0 sox -n s6c . wav s y n t h 3 s i n e 1 9 8 0 - 7 9 2 0 sox -m s6a . wav s6b . wav s6c . wav s6 . wav

sox s6 . wav -n s p e c t r o g r a m -o s 6 _ s p . png sox s6 . wav -n s p e c t r o g r a m -m -o s 6 _ s p 2 . png sox s6 . wav -n s p e c t r o g r a m -l -o s 6 _ s p 3 . png sox s6 . wav -n s p e c t r o g r a m -l -m -o s 6 _ s p 4 . png

sox s6 . wav -n s p e c t r o g r a m -l -m -S 0.5 -d 1.3 -o s 6 _ s p 5 . png

11L’utilisation de la commande >> permet de mettre tous les r´esultats dans le mˆeme fichier : le flux de sortie est redirig´e vers la fin du fichierAnaStat.txt.

Figure 1.5: Repr´esentation temps-fr´equence du signal s6.wav, obtenue `a l’aide d’un spectrogramme. Le sigledBFSsignifie dB full scale et indique que les niveaux de gris correspondent `a la valeur en dB du spectrogramme normalis´e par sa valeur maximale.

rem p a u s e

g´en`ere un fichiers6.mp3contenant un enregistrement de 3 secondes de la somme de trois sinuso¨ıdes dont les fr´equences augmentent progressivement dans le temps. Ce signal est ensuite analys´e

`

a l’aide d’un spectrogramme, qui est une m´ethode particuli`ere d’analyse temps-fr´equence. Le r´esultat de cette analyse est stock´e dans le fichier de sortie (-o)s6_sp.png. La commande suivante g´en`ere le mˆeme spectrogramme en utilisant des niveaux de gris plutˆot que de la couleur, ce qui se pr`ete mieux `a une impression de cette repr´esentation en utilisant une imprimante monochrome.

Les deux commandes suivantes utilisent l’option12 -l, qui permet d’avoir un fond blanc. La derni`ere commande effectue une analyse du signal en commen¸cant (-S) `a l’instant 0.5 s et sur une dur´ee (-d) de 1.3 s. Le r´esultat de l’avant derni`ere commande est pr´esent´e figure1.5. Entre autres choses, cette repr´esentation montre clairement la composante fondamentale et ses harmoniques, dont les fr´equences augmentent progressivement dans le temps. La documentation deSoXd´etaille les nombreux param`etres de la commandespectrogram.

Exercice I.10: Utilisez des spectrogrammes pour faire la diff´erence entre les trois signaux g´en´er´es par les commandes suivantes :

sox -n c h i r p 1 . wav s y n t h 3 s i n e 1 0 0 0 : 2 0 0 0 0 sox -n c h i r p 2 . wav s y n t h 3 s i n e 1 0 0 0 + 2 0 0 0 0 sox -n c h i r p 3 . wav s y n t h 3 s i n e 1 0 0 0 / 2 0 0 0 0

Exercice I.11: Compl´eter le fichier de commandes de l’exercice 9 pour construire un spectrogramme du signal SonRigolo3.mp3complet et de certaines de ses parties.

Commentez les r´esultats obtenus.

12Attention ! C’est la lettre L minuscule et non pas le chiffre 1 (un).

1.4 Le traitement des signaux 15

1.4 Le traitement des signaux

1.4.1 Filtrage “analogique”

Il est courant, parce qu’avantageux, d’utiliser des syst`emes lin´eaires stationnaires pour condition-ner des signaux de mesure, c’est `a dire pour mieux faire ressortir l’information qu’ils v´ehiculent.

En g´en´eral, ces syst`emes sont

dynamiques : leur ´evolution est r´egie par une ´equation diff´erentielle (pour des syst`emes `a temps continu) ou par une ´equation de r´ecurrence (pour des syst`emes `a temps discret) ; – monovariables :ils ont une seule grandeur d’entr´ee (appel´eeexcitation) et une seule grandeur

de sortie (appel´eer´eponse) ;

causaux : la valeur `a l’instant t de leur sortie ne d´epend que des valeurs de leur entr´ee aux instants t ≤t. Cette propri´et´e traduit le fait que les effets ne pr´ec`edent pas les causes.

lin´eaires : ils v´erifient le principe de superposition, qui d´eclare que la r´eponse d’un syst`eme

`

a une somme d’excitations ´el´ementaires est la somme des r´eponses du syst`eme `a chacune des excitations prises s´epar´ement.

stationnaires : si la mˆeme excitation est envoy´ee deux fois de suite `a l’entr´ee d’un syst`eme, dans des conditions initiales strictement identiques, les deux r´eponses obtenues seront elles aussi strictement identiques. Cette propri´et´e traduit le fait que les mˆemes causes produisent les mˆemes effets, ce qui revient `a n´egliger l’´evolution, par usure ou par vieillissement, du syst`eme.

Lorsqu’un syst`eme `a temps continu v´erifie toutes ces propri´et´es, on peut d´emontrer que sa sortie y(t) se d´eduit de son entr´ee x(t) par une op´eration appel´ee un produit de convolution :

y(t) =

+

0

h(τ)x(t−τ)

o`u h(t) est une fonction caract´eristique du syst`eme appel´ee sa r´eponse impulsionnelle. Une cons´equence importante de ce r´esultat est que la r´eponse d’un syst`eme lin´eaire stationnaire `a une sinuso¨ıde est une sinuso¨ıde de mˆeme fr´equence, amplifi´ee et d´ephas´ee par des termes qui ne d´ependent que du syst`eme utilis´e et de la fr´equence de la sinuso¨ıde :

si x(t) = X eȷ2πf t,

alors y(t) = HF(f)X eȷ2πf t, avec HF(f) = −∞+∞h(τ)eȷ2πf τ

Le coefficient de proportionnalit´e entrey(t) etx(t), HF(f), est la transform´ee de Fourier deh(t).

Plus g´en´eralement, si y(t) est la r´eponse `a une excitation x(t) d’un syst`eme lin´eaire station-naire, alors YF(f) = HF(f)XF(f), o`u XF(f) et YF(f) sont les transform´eees de Fourier des signaux x(t) et y(t). Cette relation montre donc la possibilit´e de conditionner des signaux de mesure en utilisant des syst`emes lin´eaires, qui vont se comporter dans le domaine fr´equentiel comme un masque appliqu´e sur le signal d’´entr´ee, permettant de conserver des informations (en choisissant HF(f) 1) et de faire disparaˆıtre des perturbations (en choisissant HF(f) 0). Ils permettent donc d’extraire une information des perturbations dans lesquelles elle est noy´ee, si leurs localisations fr´equentielles sont disjointes. Le logicielSoX permet de filtrer facilement des signaux `a l’aide d’´equivalents `a temps discret de filtres `a temps continus du premier ou du second ordre. Le fichier de commandes ci-dessous (Traitement1.bat) illustre ces possibilit´es :

rem f i l t r a g e d ’ un s i g n a l av e c les c o m m a n d e s sox rem lowpass , hi g h p a s s , b a n d p a s s et b a n d r e j e c t

rem F . Auger , IUT S a i n t - N a z a i r e , dep . MP , jan . 20 1 0

sox S o n R i g o l o 3 . mp3 S o n R i g o l o _ l p 1 . mp3 l o w p a s s -1 500

sox S o n R i g o l o 3 . mp3 S o n R i g o l o _ h p 2 . mp3 h i g h p a s s -2 2 0 0 0 0.8 q sox S o n R i g o l o 3 . mp3 S o n R i g o l o _ b p 2 . mp3 b a n d p a s s 200 5 q sox S o n R i g o l o 3 . mp3 S o n R i g o l o _ b r 2 . mp3 b a n d r e j e c t 200 0.6 q sox S o n R i g o l o _ b p 2 . mp3 S o n R i g o l o _ b p 2 b . mp3 g a i n -20

rem p a u s e

– La premi`ere commande applique un filtre passe-bas (lowpass) du premier ordre (-1) sur le signal SonRigolo3.mp3 avec une fr´equence de coupure de 500 Hz. Le signal de sortie du filtre est stock´e dans SonRigolo_lp1.mp3.

– La deuxi`eme commande applique un filtre passe-haut (highpass) du second ordre (-2) sur le signal SonRigolo.mp3avec une fr´equence de coupure de 2000 Hz et un facteur de qualit´e Q= 0.8. Le facteur de qualit´eQest ´egale `a 1/(2m),m´etant le coefficient d’amortissement.

Le signal de sortie du filtre est stock´e dansSonRigolo_hp2.mp3.

Le signal de sortie du filtre est stock´e dansSonRigolo_hp2.mp3.

Documents relatifs