LE SYSTÈME ÉVOLUTIF ET UNIVERSEL DE MESURE EN ACOUSTIQUE ET L'INGÉNIERIE DU SON

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Submitted on 1 Jan 1990

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LE SYSTÈME ÉVOLUTIF ET UNIVERSEL DE MESURE EN ACOUSTIQUE ET L’INGÉNIERIE DU

SON

B. Kostek

To cite this version:

B. Kostek. LE SYSTÈME ÉVOLUTIF ET UNIVERSEL DE MESURE EN ACOUSTIQUE ET L’INGÉNIERIE DU SON. Journal de Physique Colloques, 1990, 51 (C2), pp.C2-919-C2-922.

�10.1051/jphyscol:19902214�. �jpa-00230538�

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COLLOQUE DE PHYSIQUE

Colloque C2, supplément au n°2. Tome 51, Février 1990 C2-919

1er Congrès Français d'Acoustique 1990

LE SYSTÈME ÉVOLUTIF ET UNIVERSEL DE MESURE EN ACOUSTIQUE ET L'INGÉNIERIE DU SON

B. KOSTEK

Institut des Télécommunications, Ecole Polytechnique de Gdaûsk, ul.

MajakowsJilego 11/12, 80-952 Gdansk, Pologne

R é s u m é - Le p r o g r è s r a p i d e de l ' e n s e m b l e m a t é r i e l et, l o g i c i e l d e t r a i t e m e n t n u m é r i q u e du s i g n a l p e r m e t d ' e n v i s a g e r l ' i m p l a n t a t i o n d e t r a i t e m e n t p l u s s o p h i s t i q u é . On e s s a i e d ' u n e p a r t , de s i t u e r l ' é t a t d ' a v a n c e m e n t d e c e t t e d i s c i p l i n e d a n s l e d o m a i n e de l a m e s u r e a c o u s t i q u e , d ' a u t r e p a r t , de d é v e l o p p e r l e p r o j e t d ' u n s y s t è m e é v o l u t i f e t u n i v e r s e l d a n s l e b u t d e p a r t i c i p e r à l ' é l a b o r a t i o n d e s a n a l y s e u r s m u l t i f o n c t i o n s e t m u l t i d o m a i n e s .

A b s t r a c t . - The p r o g r e s o f t h e t e c h n o l o g y i n b o t h h a r d w a r e and s o f t w a r e domains allow o n e t o implement t h e f a s t s i g n a l p r o c e s s i n g i n more s o p h i s t i c a t e d way. The l a t e s t a c h i e v e m e n t s o f t h a t d i s c i p l i n e domain o f a c o u s t i q u e m e a s u r e m e n t w e r e r e v i e w e d , and t h e p r o j e c t o f a r e a l l y u n i v e r s a l c o m p u t e r i z e d m e a s u r i n g s y s t e m w a s p r e s e n t e d . .

1 - INTRODUCTION

M a l g r é l e s e f f o r t s c o n s i d é r a b l e s a u c o u r s d e s r é c e n t e s a n n é e s r é a l i s é s p o u r n o r m a l i s e r d e s o u t i l s d e m e s u r e a c o u s t i q u e , i l e x i s t e t o u j o u r s d e s t e n d a n c e s p o u r u t i l i s e r d e s i n s t r u m e n t s s p é c i a l i s é s . G r â c e a u x d é v e l o p p e m e n t s t r è s i m p o r t a n t s d e l a t e c h n o l o g i e , i l e s t p o s s i b l e d e r a s s e m b l e r t o u t e s l e s f o n c t i o n s n é c e s s a i r e s d a n s u n s e u l i n s t r u m e n t e t e n m ê m e t e m p s d ' a m é l i o r e r l e s p r o c é d u r e s d ' o p é r a t i o n , d ' a c q u i s i t i o n e t d e t r a i t e m e n t d e d o n n é e s a c o u s t i q u e s . En p l u s , l e s y s t è m e c o n s i d é r é , s e l o n l e s b e s o i n s p a r t i c u l i e r s p e u t ê t r e a d a p t é f a c i l e m e n t a u x a u t r e s t y p e s d e m e s u r e . L e p r o b l è m e l e p l u s i m p o r t a n t a v a n t q u e l e p r o j e t d ' u n s y s t è m e u n i v e r s e l e t é v o l u t i f d e m e s u r e a c o u s t i q u e s o i t é t a b l i e s t d e s p é c i f i e r l e m i e u x p o s s i b l e l e s f o n c t i o n s d e m e s u r e a u s s i b i e n q u e d e c e r n e r l e s a p p l i c a t i o n s r e s p e c t i v e s .

L e b u t d e c e t a r t i c l e e s t d e p r é s e n t e r l e c o n c e p t d ' u n s y s t è m e d e m e s u r e b a s é s u r u n m i c r o - o r d i n a t e u r s o u s l a f o r m e d e l o g i c i e l s d o n t l e s a p p l i c a t i o n s s o n t d e m ê m e s u t i l i t é s d a n s l e s d i f f é r e n t s c h a m p s a c o u s t i q u e s .

2 - SYSTEMES MULTTFONCTTONS: CONFIGURATIONS ET LOGICIELS

I l e x i s t e d e n o m b r e u x e x e m p l e s d e s y s t è m e s m i c r o — i n f o r m a t i s é s d e m e s u r e a c o u s t i q u e . I l e s t p o s s i b l e d e d i s t i n g u e r p a r m i e u x q u e l q u e s t y p e s . L e p r e m i e r g r o u p e c o n t i e n t t o u s l e s a n a l y s e u r s m u l t i f o n c t i o n s d e s t i n é s à u n s e u l d o m a i n e d ' u n e a p p l i c a t i o n p a r t i c u l i è r e , c o m m e l ' a c o u s t i q u e a r c h i t e c t u r a l e , l ' e x p l o r a t i o n u l t r a s o n o r e o u l ' i n g é n i e r i e d u s o n . On p e u t c i t e r i c i l e s a n a l y s e u r s B&K 2 0 3 2 , 2 0 3 4 , 2 1 3 3 d e m e s u r e e n t e m p s r é e l , l e s y s t è m e NFA-i o u l e s s y s t è m e s d e t y p e C o n t r o l l e r PEP 3 0 1 , 3 0 3 d e l a f i r m e T e k t r o n i x . L e g r o u p e s u i v a n t c o m p r e n d d e s s y s t è m e s m o u n i s d ' u n m i c r o - o r d i n a t e u r r e s p o n s a b l e d u c o n t r ô l e d ' u n p r o c e s s u s d e m e s u r e e t q u i e n m ê m e t e m p s p e r m e t d ' é t a b l i r l a c o m m u n i c a t i o n a v e c u n o p é r a t e u r . L e s - a n a l y s e u r s d e c e t y p e p e u v e n t ê t r e é q u i p é s d ' i n t e r f a c e s t a n d a r d p e r m e t t a n t l e s t o c k a g e e t r e s p e c t i v e m e n t l ' a n a l y s e d e d o n n é e s s u r u n m i c r o - o r d i n a t e u r . D a n s c e g r o u p e o n p e u t i n c l u r e " S y s t e m O n e " d é v e l o p p é p a r l a f i r m e A u d i o P r é c i s i o n . S a s t r u c t u r e f o n c t i o n n e l l e e s t t r è s c o m p l e x e , c o m p o s é e d e s d i f f é r e n t s m o d u l e s d e m e s u r e . L a c o m m u n i c a t i o n e n t r e l e s y s t è m e e t l e

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19902214

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micro-ordinateur CPC ou comptabile> e s t é t a b l i 6 p a r l'interface du "System One". Malgré c e t t e s o l u t i o n avantageuse, c e t i n s t r u m e n t est limité aux applications seulement dans l'ingénierie du son.

L'introduction d'un micro-ordinateur f o u r n i e n c a r t e s d'acquisition rapide e t logiciels c o r r e s p o n d a n t s dans un l a b o r a t o i r e de mesure p e u t a s s u r e r un o u t i l trés p u i s s a n t de mesure acoustique. Les p r o c e s s e u r s TMS 32010-30 ou NEC 77230, dont l e u r s a r c h i t e c t u r e s i n t e r n e s p e r m e t t e n t de r é a l i s e r les o p é r a t i o n s l i n é a i r e s sur les signaux d'une façon t r é s é f f i c a c e , s o n t d e s t i n é s à l'acquisition e t a u t r a i t e m e n t rapide de signaux.

D a n s c e s t y p e s de s o l u t i o n s on t r o u v e d e s ensembles: m a t é r i e l

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^logiciel,

proposés p a r l e s firmes: UW I n s t r u m e n t s , Inc (systéme MacADIOS>, Ariel Corporation <SYSid>, ou OldB.

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EVALUATION &J CONCEPT

D'UN

SYSTEME DE MESURE

Pour pouvoir donner un a v i s s u r l a q u a l i t é du concept de s y s t è m e de mesure, il f a u t prendre e n compte un ensemble de c r i t è r e s concernant c e choix. Les f a c t e u r s de c e jugement peuvent considérer comme: l'universalité d e s applications, la p o s s i b i l i t é d'adaptation aux besoins p a r t i c u l i e r s , l a p o s s i b i l i t é de mesures multifonctions, l a f i a b i l i t é d e s r é s u l t a t s , la précision, l'efficacité, l'analyse en t e m p s r é e l , la s i g n a l i s a t i o n du dépassement anormal d e s événements s o n o r e s , la p o s s i b i l i t é de s t o c k a g e d e s données acoustiques, l'érgonomié d'emploi, e t c .

Un d e s p o i n t s l e s plus d i f f i c i l e s de c e t t e é t u d e r é s i d e dans l a d e s c r i p t i o n mathématique c o r r e c t e correspondant aux phénoménes physiques.

Formules mathkmatiques r é p r e s e n t é e s par l e s algorithmes s e r v o n s comme b a s e de procédures é c r i t e s e n langues de programmation ou e n assembleur.

Evidemment, c e s procédures ne s o n t p a s également é f f e c t i v e s , c e qui e s t de grande importance quand l e s deux: l'aise de programmation e t la v i t e s s e de t r a i t e m e n t d e s données s o n t discutées.

D a n s le r e s p e c t de c e s f a c t e u r s , il f a u t bien s p é c i f i e r l e s f o n c t i o n s de mesure e t les applications r e s p e c t i v e s . Ainsi, e n acoustique d e s s a l l e s on v e u t mesurer: la d u r é e de la r e v é r b é r a t i o n (selon d e s d i f f é r e n t s r é f é r e n c e s > , l a r é p o n s e impulsionnelle, l'isolement acoustique, l e s c a r a c t é r i s t i q u e s f r é q u e n t i e l l e s , les c a r a c t é r i s t i q u e s de d i r e c t i v i t e de s o u r c e s , l a t r a n s m i s s i o n s o n o r e , l'absorption. On détermine a u s s i la puissance acoustique ou on f a i t l'analyse v i b r a t o i r e . D a n s l e s t u d i o le s y s t è m e p e u t s e r v i r

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e n t r e a u t r e s

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^aux ^mesures automatiques d e s c a r a c t é r i s t i q u e s f r e q u e n t i e l l e s , d e s niveaux, d e s phases, d e s d i s t o r s i o n s harmoniques e t de l'intermodulation, d e s d i s t o r s i o n s du t y p e TIM ou TDFD /6,8/ d e s équipements d'enregistrement e t de reproduction sonore. Ceci implique un accord avec l e s normes i n t e r n a t i o n a l e s comme c o u r b e s de pondération normalisées: IEC, A,B,C, CCIR 468-2. UrAce a u s t o c k a g e d e s c o u r b e s d e r é f e r e n c e s e n mémoire du s y s t è m e on e s t i m e l e s r é s u l t a t s de mesure e n f o n c t i o n de s e n s a t i o n perçue p a r l'oreille.

Puisque la r é a i i s a t i o n d e s f o n c t i o n s p a r t i c u l i è r e s de mesure n é c e s s i t e seulement l e s procédures typiques d'acquisition d e s mesures analogiques <conversion A/N e t N/A> e t de t r a i t e m e n t de signal ( t r a n s f o r m é e de Fourier rapide, t r a n s f o r m é e d'Hilbert e t d'Hadamard, e s t i m a t i o n de la d e n s i t é s p e c t r a l e de puissance, de l ' i n t e r s p e c t r e , de c o r r é l a t i o n > , donc e l l e s vont se t r o u v e r t r a n s p o s é e s dans t o u s l e s domaines d'acoustique /7/.

A p a r t d e s o p é r a t i o n s a r i t h m é t i q u e s e t d e s f o n c t i o n s mathématiques, il est indispensable d'établir d e s f o n c t i o n s s t a t i s t i q u e s pour avoir d e s p o s s i b i l i t é s de d é c r i r e d e s p a r a m é t r e s mesures e n t e r m e s de s t a t i s t i q u e . D a n s c e t t e c a t é g o r i e de d e s c r i p t i o n d e s g r a n d e u r s mesurées on p e u t inclure les moments de la d i s t r i b u t i o n s t a t i s t i q u e . Il est bien évident, que la précision de mesure dépend de c r i t è r e s s t a t i s t i q u e s , donc i l f a u t analyser l e s c o e f f i c i e n t s de c o r r é l a t i o n e n t r e deux s u i t e s d e s données acoustiques. Parmi l e s l o i s a p p a r t e n a n t à l a t h é o r i e de l'échantillonnage e n s t a t i s t i q u e une a t t e n t i o n p a r t i c u l i è r e d o i t ê t r e p o r t é e à l'analyse de variance dans l e b u t d ' ê t r e sûr d'avoir obtenu l e nombre s i g n i f i c a t i f d e s v a r i a t i o n s e n t r e les valeurs numériques /5/.

L'examen d e s d i f f é r e n t s s y s t é m e s micro-informatisés de mesure acoustique conduit a u concept d'instrument basé s u r le micro-ordinateur IBM 386

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CFig.1) muni d e s c a r t g s CUA, EUA e t de c o p r o c e s s e u r a r i t h m é t i q u e 387. Le complément de PC indispensable pour a s s u r e r le t r a i t e m e n t rapide d e s données acquises de 36 voies e s t un p r o c e s s e u r du t y p e TMS 32030. En plus, dans la configuration du s y s t è m e e n p e u t distinguer: le p r o c e s s e u r de c o n t r 6 l e responsable de g e s t i o n e t de t r a n s m i s s i o n de données <Motorola 68020>, l'amplificateur conditionneur à usage multiple <régLage du niveau sur une voie ind&pendante>, l e s f i l t r e s analogiques, les c o n v e r t e u r s a/n e t d a s u r 16 b i t s , l'interface s é r i e R S 232

<

ou 432 t r a v a i l l a n t dans l e s t a n d a r d TTL>, le g & n & r a t e u r de b r u i t blanc b i n a i r e e t pseudo-aléatoire

<séquence de lo&ueur maximum> M,2,3,4/, l'horloge programmable.

Fig.1

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Systéme de mesure acoustique

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^évolutife t universel.

PRQCESSEUR DE CONTROLE +

68820 ^RS-232

l I î 1

HORLOGE ROM

DONNEE

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D a n s ses principes, le s y s t è m e e s t bicanal, m a i s , i l est possible d e conduire l e s mesures dans p l u s i e u r s c a n a w simultanément <jusqu7aux 32 voies), e n p a r t i c u l i e r dans le c a s d'un examen d e s c a r a c t é r i s t i q u e s d e s consoles de mixage ou d e s magnétophones multi-voies, c e qui est t r é s u t i l e pour c o r r i g e r l e s d i f f b r e n c e s e n t r e les canaux.

Les logiciels é t a n t e n p r é p a r a t i o n p o u r r o n t fonctionner s o u s t o u s les t y p e s de s y s t è m e s opérationels.

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CONCLUSION

Tout d'abord, l'analyse de p l u s i e u r s r é f é r e n c e s qu'on a e f f e c t u é e montre qu'il e x i s t e une grande d i v e r s i t é de c o n c e p t s d e s i n s t r u m e n t s micro-informatisés de mesure. C e f a i t prouve que jusqu'à c e j o u r on a p a s développé la s o l u t i o n d'un o u t i l de mesure compléte adaptée. Il e x i s t e d é j à d e s logiciels hautement p e r f o r m a n t s , on d i t , pratiquement universels, m a i s le problème qui s e pose, et qui l'on d e v r a i t r é s o u d r e , e s t la compatibilité d e s s y s t é m e s o p e r a t i o n e l s e t d e s s t r u c t u r e s i n t e r n e s d e s d i f f é r e n t s t y p e s de micro-ordinateurs.

D'autre p a r t , e n m e t t a n t à p r o f i t la technique d e s microprocesseurs, on p e u t envisager l a r é a l i s a t i o n d e s équipements universels e t p e r f o r m a n t s , facilement adaptables aux besoins p a r t i c u l i e r s . On c o n s t a t e que la composition de c e t y p e de s y s t é m e n é c e s s i t e un c e r t a i n nombre de modules r e s p o n s a b l e s d'acquisition e t de t r a i t e m e n t d e s données acoustiques dans un ensemble: m a t é r i e l

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^logiciel. ^En ^même ^temps, ^une a t t e n t i o n t o u t e p a r t i c u l i è r e d o i t B t r e a p p o r t é e à l'optimisation d e s f o n c t i o n s de mesure, a u s s i bien qu'à l'analyse s t a t i s t i q u e d e s données acoustiques.

Au s t a d e actuel, on t r a v a i l s u r l e développement d e s logiciels e n a t t r i b u a n t une importance à l a p o s s i b i l i t é d e s les appliquer dans t o u s les domaines d'acoustique e t de pouvoir l e s i n s t a l l e r s o u s t o u s les s y s t è m e s o p e r a t i o n e l s <DOS, CPM, s t a n d a r d Macintosh). Ce qui s u i t e s t donc une t e n t a t i v e d'avoir un s y s t è m e micro-informatisé évolutif e t universel de mesure e n acoustique.

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