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TIPE synthese sonore: analyse/resynthese additive par temps fréquence

  • 181 réponses
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  • 12 followers
Sujet de la discussion TIPE synthese sonore: analyse/resynthese additive par temps fréquence
Bonjour à tous,
Voilà, je dois présenter un TIPE sur la synthèse sonore analogique en vue de passer des concours des grandes écoles.
Je voudrais savoir si certains pouvaient m'indiquer des livres (ou site si ça existe) qui approfondissent ce thème (au moins des auteurs).
Ma difficulté est de comprendre le principe de la synthese FM (pas du pt de vue mathematique mais du pt de vue réalisation). En fait j'aimerais savoir si on pouvait me donner de quoi elaborer une simulation de montage qui utiliserait le principe de la FM.
De même je cherche une idée ou quelques conseils pour realiser un montage qui simule une synthèse AM (multiplieur etc...) car je connais bien le principe mais je vois pas quel algorithme appliquer pr avoir des sons semblables à ceux d'instruments de musique par exemple.
Le but final est de faire une experience au labo de physique et de faire une analyse spectrale du signal emis (par exemple le son d'une guitare) et de le comparer au signal qu'on a voulu imiter.
Aussi, je voudrais savoir si qqun pouvait m'indiquer un site où l'on peut trouver l'analyse spectrale de différents instruments de musique (peu importe lesquels)
Merci à vous.
2
Yo :P:

1-Y a un dossier fait par psycom qui introduit la synthese
2-Y a mon site avec une doc sur la synthese

Citation : Je voudrais savoir si certains pouvaient m'indiquer des livres (ou site si ça existe) qui approfondissent ce thème (au moins des auteurs).



La synthese FM est nait en 1973 au labo CCRMA de stanford. Chowning travaillé sur les sons resultant d'un vibrato extreme (superieur a 20Hz). Il s'est rendu compte que le spectre resultant contenait beaucoup d'harmoniques.
1974, depot du brevet puis rachat par yamaha. Yamaha lance la serie de plusieurs synthetiseurs DX (notamemment le DX7 qui est l'un des synthé qui s'est le meiux vendu au monde).

le papier de chowning qui parle de ca doit s'appeler : The synthesis of complex audio by means of frequency modulation

Citation : En fait j'aimerais savoir si on pouvait me donner de quoi elaborer une simulation de montage qui utiliserait le principe de la FM.



Sur mon site y a des programmes matlab, honnetement c'est pas ce qu'il y a du pratique. Peut tu utiliser un synthé modulaire soft ? Si oui je te conseille pure data qui est gratuit.

Citation : Le but final est de faire une experience au labo de physique et de faire une analyse spectrale du signal emis (par exemple le son d'une guitare) et de le comparer au signal qu'on a voulu imiter.



OK le hic ! la synthese FM est vraiement une synthese au comportement difficilement previsible. Calculer le son resultant d'une sinusoide modulé en frequence par une autre sinusoide est assez compliqué (dans les calculs tu veras l'introduction de fonctions de bessels). Concernant des patch FM tres compliqué (comme ceux du DX7), le son est carement imprevisible mathematiquement (ou a moins d'avoir uen equation final sur 15 pages). Si tu veux vraiement faire de l'analyse resynthese je te conseille plutot la synthese additive, qui est beaucoup plus simple et qui beneficie de l'avancé des outils du traitement du signal (represnetation temps frequence notamment, peak tracking etc).

Pour les bouquins: L'audionumerique de curtis roads, sound synthesis and sampling de martin russ et si tu veux faire de l'analyse-resynthese additive "du signal au signe musical" au editions hermes :bravo:

Site personnel: https://www.enib.fr/~choqueuse/

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Merci beaucoup pour ta réponse qui est complète.:bravo:
Je me doutais que ça serait pas facile de faire un montage. Le problème de la synthèse additive c'est qu'il faut créer "à la main" tous les harmoniques, à partir de singnaux basiques...mais je consulterais les bouqins pour voir s'il existe une vraie théorie là dessus... Sinon est ce que tu sais si par contre on peut construire un algorithme pr la synthese AM car ce type de synthèse me semble + compréhensible que la FM (et puis c'est à mon niveau mathématiquement parlant car les fonctions de bessel on n'en parle pas en maths).
Et sinon est ce que tu connais un montage electrique analogique (compréhensible par un élève de math spé) qui permet de réaliser une modulation FM entre 2 signaux ???
Merci à ceux ce qui m'ont répondu et qui me répondront.. :D:
EDIT : Tu peux me donner l'adresse de ton site ?
4

Citation : Le problème de la synthèse additive c'est qu'il faut créer "à la main" tous les harmoniques, à partir de singnaux basiques



Oui, mais t'as des algorithmes d'analyse qui te permettent de faire ca a ta place, tu rentres un son, et zou ca te donne tous les parametres de synthèse.

Citation : mais je consulterais les bouqins pour voir s'il existe une vraie théorie là dessus



Y a plein de theorie sur l'analyse resynthese additive :P:

Citation : Sinon est ce que tu sais si par contre on peut construire un algorithme pr la synthese AM car ce type de synthèse me semble + compréhensible que la FM



Oui c'est fesable, mais c'est loin d'etre la plus interessante.

Citation : Et sinon est ce que tu connais un montage electrique analogique (compréhensible par un élève de math spé) qui permet de réaliser une modulation FM entre 2 signaux ???



La plupard des synthé FM, sont des synthé numerique pas analogique.

Pour mon site suffit de cliquer sur ma signature; juste en dessous

Site personnel: https://www.enib.fr/~choqueuse/

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Je suis allé faire un tour sur ton site c'est super sympa je trouve à peu près tout ce que je cherchais, donc je pense que je vais concentrer le TIPE sur la synthèse additive qui me parait effectivement + accessible tout en mentionnant qud même les autres types utilisés.
Et sinon 2 dérnière chose :
- tu ne saurais pas où l'on peut trouver une sorte de repertoire avec des instruments de musiques "référencés" et où l'on donne ces caractéristiques fréquentielles (est ce que les harmoniques décroissent en 1/n, 1/n² etc...)
- Est ce que les algo sont complexes (pr la synthèse additive) à mettre en oeuvre ? car j'aimerais faire une simulation informatique en Maple (genre un programme qui reçoit les caracteristiques d'un son et qui donne les paramètres à modifier).
Et encore merci bcp pour ton aide car je vois comment organiser mon truc.
6

Citation : tu ne saurais pas où l'on peut trouver une sorte de repertoire avec des instruments de musiques "référencés" et où l'on donne ces caractéristiques fréquentielles (est ce que les harmoniques décroissent en 1/n, 1/n² etc



je suis en train de faire un programme qui fait ca sur matlab.
En fait pour les harmoniques, il faut utiliser la transformée de fourrier. Malheureusement les instruments de musiques ne possedent pas des "spectre" simple avec des decroissances des harmonique en 1/n ou 1/n2. De plus les instruments de musiques ne generent pas signaux stationnaires, c'est a dire que leur spectre varient dans le temps.

Enfin mon programme devrait pourvoir de sortir les parametres pour modeliser un son par la fonction x(t) telle que

x(t)=A(n) sum {n=1}^{n=N) sin(2*pi*f_{n}*t+phase(n))

ou A(n) (l'amplitude) f(n) (la frequence) et phase (n) (la phase) sont generés par le programme d'analyse.

Citation : Est ce que les algo sont complexes (pr la synthèse additive) à mettre en oeuvre ? car j'aimerais faire une simulation informatique en Maple (genre un programme qui reçoit les caracteristiques d'un son et qui donne les paramètres à modifier).



Les algorithmes ne sont pas compliqué a mettre en oeuvre. Cependant suivant le nombre d'harmoniques (on parlera plutot de partiels car les composantes frequentielles ne sont pas des multiples de la frequence fondamentale) le calcul de la somme peut prendre un certains temps. Y a toujours la méthode du cercle magique qui permet d'accelerer les calculs. En synthese additive essaye de voir avec guitoo c'est son sujet de thèse, il est callé ! :clin:

Site personnel: https://www.enib.fr/~choqueuse/

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Merci beaucoup pour l'aide que tu m'as apporté. Pour ma simulation je pense que je ferais un truc assez rudimentaire (genre qui ne gère pas l'évolution des partiels au cours du temps d'une manière réaliste) c'est surtout pr montrer au jury que j'ai fait quelque chose et que j'ai compris de quoi ca parlait.
:clin:
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Voilà j'ai commencé à mettre en place mon TIPE mais je me heurte à une difficulté d'ordre mathématique à propos de la FFT. Ce que je ne comprend pas c'est en quoi le tps de calcul est amélioré et pourquoi le fait de prendre 2^n intervalles (et non un nombre premier) ameliore-t-il le tps de calcul ??
Merci.
En fait j'ai approfondi les recherches et j'ai trouvé quelques docs ca devrait me suffire.
Joyeuses fêtes à tous !!!
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Bonjour à tous, encore dans le cadre de mon TIPE, j'ai une difficulté à comprendre qque chose :
pourquoi quand on fait la transformée de Fourier on intègre sur les nombres négatifs (le signal n'est pas défini normalement) et pourquoi qud on applique la TFDiscrete on somme sur des intervalles de largeur 2/N alors qu'avec la frequence d'echantillonnage on devrait avoir des intervalles de largeur 1/N ??
Merci.
10

Citation : pourquoi quand on fait la transformée de Fourier on intègre sur les nombres négatifs (le signal n'est pas défini normalement)



tu veux dire pur un temps negatif ? Tous les signaux ne sont pas definie uniquement pour t>=0. D'ailleur la classe de signal qui est non definis sur t<0 est appelée "signal causal".

Site personnel: https://www.enib.fr/~choqueuse/