Analyse de fréquence sonore !

[JLLperdu]

Salut,
en terminale S option SI on a un PPE à préparer et cette année on a décidé de réaliser un accordeur de guitare automatique avec notre groupe !

On a déjà fait une bonne partie de la mécanique ( c'est à dire calculer la puissance des moteurs, modélisation... ). Le problème c'est au niveau de l'électronique...
On a un prof qui ne veut pas utiliser arduino et ce genre de carte toute faite, donc on doit créer entièrement la carte, l'imprimer, souder les composants etc...
On bosse sur des pic ATmega 32
On veut accorder la guitare en fonction d'une fréquence sonore captée. Mais la fréquence sonore.... Ba on l'a pas...
Donc on cherche comment traiter le signal envoyé par un micro pour en extraire la fréquence.

Merci de prendre le temps de répondre,
tchaobye !
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[f6bes]

Bjr à toi,
Un micro ne crée pas une fréquence...il la capte est c'est...tout.
Donc encore faut il GENERER ( auditivement ) cette fréquence...diapason..générate ur audio...etc...etc..
Ensuite si l'on veut un signal qq peu conséquent on...l'amplifie ( amplificateur BF)
Pour pouvoir accorder ta guitare FAUt comparer le sigal quelle produit avec le signal...voulu.
Bref générer une fréquence audio , rien de compliqué.

Ensuite à toi de comparer entre le son guitare et le son voulu.

Le ptit probléme qu'il risque d'y avoir c'est qu'un géné BF produit à peu prés une fréqence pure ( sinus), mais ta guitare
elle ne produit pas forcément un pur sinus.
A+

[Gérard]

PIC : Microchip
ATmega : ATMEL

Ce sont 2 marques différentes.

[annjy]

...........
On a déjà fait une bonne partie de la mécanique ( c'est à dire calculer la puissance des moteurs, modélisation... ). Le problème c'est au niveau de l'électronique...
..............

Bjr,

on peut avoir une idée de la mécanique ?
Je ne vois pas bien.....

et comment fait-on vibrer les cordes ?

cdlt,
JY

[A voir en vidéo sur Futura]

[JLLperdu]

Salut,
Oui on a bien compris le principe d'un micro, on connait les fréquences de comparaison et le son est généré par une corde ( logique ).
Tout ce qu'on cherche c'est comment calculer la fréquence que le micro capte justement. L'amplifier pas de problème on a déjà prévu cette partie.
On code sous codevision AVR pour ceux qui connaissent.
Merci !

[JLLperdu]

Bjr,

on peut avoir une idée de la mécanique ?
Je ne vois pas bien.....

et comment fait-on vibrer les cordes ?

cdlt,
JY

Un aperçu de la mécanique c'est à dire ?
On fera vibrer les cordes nous même

[Antoane]

Bonjour,

demande à Google de te parler de FFT.
Simple dans le principe, moins à implémenter, le plus simple sera de récupérer une bibliothèque déjà codée.

AMHA, la "mécanique" sert à actionner les clefs permettant de faire varier la tension dans les cordes.

[f6bes]

Salut,

Tout ce qu'on cherche c'est comment calculer la fréquence que le micro capte justement. L'amplifier pas de problème on a déjà prévu cette partie.
On code sous codevision AVR pour ceux qui connaissent.
Merci !

Remoi,
On ne la calcule pas!
On la mesure à l'aide d'un fréquencemétre (audio dans ce cas)... visualisation à l'osccillo possible aussi, mais
moins rapide !
Plu simple:http://www.google.fr/url?q=http://jm...Apzk-cE6nHxXgQ

A+

[JLLperdu]

On a déjà fait un peu nos recherche avant de venir poster et en effet la transformation de fourier revient souvent. Seulement la théorie ne nous parait déjà pas si simple que ça ( très peu abordée au programme de physique ) et l'application à notre cas franchement on voit pas....
Si quelqu'un pouvait nous expliquer ça simplement ce serait cool
Mais il me semble que beaucoup de personne disait que le processeur qu'on utilisait ne serait pas assez puissant pour faire ce genre de calcul assez rapidement pour être précis...

[JLLperdu]

Remoi,
On ne la calcule pas!
On la mesure à l'aide d'un fréquencemétre (audio dans ce cas)... visualisation à l'osccillo possible aussi, mais
moins rapide !

A+

Sur un oscillo on sait comment faire mais dans un programme sur une carte électronique on en a aucune idées... :/

[f6bes]

Reremoi,
Transformation de fourier ne sert à rien SANS BASE DE DÉPART !!
P arler de carte électronique sans dire ce que qu'on y rentre ça ne sert à rien !


A+

[annjy]

Bsr,

déjà, en 2013.....
http://forums.futura-sciences.com/el...e-guitare.html

appelez les anciens !!!!!

A+,
JY

[polo974]

heuu pourquoi se palucher une fft pour faire un accord ? ? ?
il faut comparer 2 fréquences, donc comparateur de phase, et afficher + ou -...

beauuuucoup moins de calcul.
les plies dureront plus longtemps (enfin, si personne ne fait de tempo avec une boucle vide...).

[Antoane]

Bonjour,

tu envoies le signal directement sorti du micro sur le comparateur de phase ?
Tu emploies quoi comme comparateur de phase ? un exemple de ref ?

[JLLperdu]

Reremoi,
Transformation de fourier ne sert à rien SANS BASE DE DÉPART !!
P arler de carte électronique sans dire ce que qu'on y rentre ça ne sert à rien !


A+

La carte se fera une fois qu'on aura compris comment récupérer la fréquence sonore émise par la corde

Bsr,

déjà, en 2013.....
http://forums.futura-sciences.com/el...e-guitare.html

appelez les anciens !!!!!

A+,
JY

Arduino...

heuu pourquoi se palucher une fft pour faire un accord ? ? ?
il faut comparer 2 fréquences, donc comparateur de phase, et afficher + ou -...

beauuuucoup moins de calcul.
les plies dureront plus longtemps (enfin, si personne ne fait de tempo avec une boucle vide...).

Et ce que je cherche c'est comment trouver cette fréquence pour la comparer ?

Bonjour,

tu envoies le signal directement sorti du micro sur le comparateur de phase ?
Tu emploies quoi comme comparateur de phase ? un exemple de ref ?

Tu me parle en chinois c'est quoi un comparateur de phases ? ^^

[f6bes]

La carte se fera une fois qu'on aura compris comment récupérer la fréquence sonore émise par la corde


Arduino...
Et ce que je cherche c'est comment trouver cette fréquence pour la comparer ?

Tu me parle en chinois c'est quoi un comparateur de phases ? ^^

Remoi,
Alors tu ne sais pas ce qu'est un...MICROPHONE !
Un microphone capte les sons ( fréquence), dérriére on AMPLIFIE (ta carte) pour avoir le niveau nécessaire.

Tu RECUPERES donc ainsi TA fréquence.
Reste à savoir ce que tu vas en faire..ENSUITE.

La suite c'est la COMPARAISON.. ( tiens donc ....un...comparateur) ENTRE ta fréquence "récupérée" et la fréquence que tu veux obtenir.

Il est bien évident qu'il te faut une fréquence à COMPARER ( celle de la guitare)
ET
ce à QUOI tu la ..compares.

En espérant que tu ais pigé le rpincipe !
A+

[gienas]

Bonjour JLLperdu et tout le groupe

Bienvenue sur le forum.

La carte se fera une fois qu'on aura compris comment récupérer la fréquence sonore émise par la corde...

Je suis assez d'accord avec le conseil de polo974: pas besoin d'en faire une montagne.

S'agissant d'un signal électrique périodique, il doit être possible de mesurer la période de ce signal, par exemple, si le signal est rendu alternatif, il doit être possible de quantifier la durée qui sépare deux passages par zéro (volt) à la croissance.

Ceci connu, il me semble qu'il doit être possible d'en "déduire" la fréquence correspondante.

Là, c'est à toi de continuer la cogitations.

... Et ce que je cherche c'est comment trouver cette fréquence pour la comparer ? ...

Oh, sachant que tu t'orienter vers un système réputé numérique, je te laisse aussi cogiter sur la meilleure manière de comparer sans se prendre la tête.

... Tu me parle en chinois c'est quoi un comparateur de phases ?

Là, c'est du bon français qui dit bien ce qu'il dit, mais cela laisserait davantage supposer que tu "traités" en analogique.

Quand deux signaux alternatif (sans?) issus de deux générateursur distincts, ils ont peu de chances d'être à la même fréquence.

Quand on se débrouille à s'en approcher, il est rare que l'on puisse les visualiser immobiles l'un par rapport à l'autre, car même s'ils sont (et demeurent) à la même fréquence, ils sont à coup sûr dépassé, et cette phase est très délicate à maintenir constante.

Si l'on voulait verrouiller cette phase, pour que les deux oscillogrammes soient fixes à l'écran, il faudrait capter cet écart de phase, puis l'asservir.

Pas sûr que cette condition soit indispensable dans le projet, mais sa connaissance et ses propriétés seront un plus. Ne pas la négliger, car elle peut être une autre approche possible du problème posé.

À toi, maintenant, et à ton groupe de creuser ces notions. C'est à vous qu'il appartient de faire le job, pas à nous.

[JLLperdu]

Et si on compte le nombre de fois que la tension vaut 0 pendant un intervalle de temps donnés et que l'on divise par deux ( car la sinusoïde vaut 2 fois 0 durant 1 période ) on peut bien obtenir la durée d'une période non ?
Car vous me parler d'oscillogrammes mais ça m'aide clairement pas, j'ai bien compris comment lire une fréquence sur un oscilloscope mais clairement pour le programme ça m'aide pas du tout.

[Antoane]

Bonsoir,

Et si on compte le nombre de fois que la tension vaut 0 pendant un intervalle de temps donnés et que l'on divise par deux ( car la sinusoïde vaut 2 fois 0 durant 1 période ) on peut bien obtenir la durée d'une période non ?

Une sinusoïde passe deux fois par zéro par période mais le son généré par une guitare n'est pas une sinusoïde... Et heureusement car si tous les instruments produisaient des sinusoïdes, on ne pourrait distinguer Le doux son du hautbois, de la clarinette ou le chant de la flûte du grincement du violon. Bon, évidement, on apprécierait mieux Verdi mais quelle perte pour Bruckner et Grieg ! Enfin bref.
Toujours est-il qu'on ne peut déterminer la fréquence d'un signal quelconque en comptant le nombre de fois qu'il passe par zéro.


edit : le message de Genias, sur lequel je suis passé un peu vite, lisait :

Je suis assez d'accord avec le conseil de polo974: pas besoin d'en faire une montagne.

S'agissant d'un signal électrique périodique, il doit être possible de mesurer la période de ce signal, par exemple, si le signal est rendu alternatif, il doit être possible de quantifier la durée qui sépare deux passages par zéro (volt) à la croissance.

Ceci connu, il me semble qu'il doit être possible d'en "déduire" la fréquence correspondante.

Il devait penser à qqch d'autre.

[Yvan_Delaserge]

Pour rester simple lors des premiers essais, on pourrait essayer d'utiliser un de ces modules, constitués d'un micro et d'un comparateur. Le signal de sortie est un créneau entre 0 et 5 V, dont la fréquence devrait (en plaçant le micro à un endroit favorable) être celle de la fondamentale de la corde de guitare activée.

Il suffirait donc de brancher le module sur une patte d'entrée du microcontrôleur.

[JLLperdu]

Bonsoir,

Une sinusoïde passe deux fois par zéro par période mais le son généré par une guitare n'est pas une sinusoïde... Et heureusement car si tous les instruments produisaient des sinusoïdes, on ne pourrait distinguer Le doux son du hautbois, de la clarinette ou le chant de la flûte du grincement du violon. Bon, évidement, on apprécierait mieux Verdi mais quelle perte pour Bruckner et Grieg ! Enfin bref.
Toujours est-il qu'on ne peut déterminer la fréquence d'un signal quelconque en comptant le nombre de fois qu'il passe par zéro.

En effet j'avais pas pensé à ça...

Pour rester simple lors des premiers essais, on pourrait essayer d'utiliser un de ces modules, constitués d'un micro et d'un comparateur. Le signal de sortie est un créneau entre 0 et 5 V, dont la fréquence devrait (en plaçant le micro à un endroit favorable) être celle de la fondamentale de la corde de guitare activée.

Il suffirait donc de brancher le module sur une patte d'entrée du microcontrôleur.Pièce jointe 271971

Ce module a l'air sympa mais ça parait un peu trop simple non ? Enfin une sinusoïde transformé en créneau pour 1,5 € ça me parait simple. Parce que à ce compte la autant comprendre comment marche ce module et le faire nous même non ?

[gwgidaz]

Bonjour,

Rien ne prouve que ce module détecte la fondamentale, car effectivement le signal de certains instruments peut passer plus de deux fois par zéro dans la période.
La solution, c'est ,bien sur, un filtre passe bas qui va renforcer la fondamentale par rapport aux harmoniques . Douze dB par octave de pente descendante doivent être suffisants. Et derrière, on amplifie à mort jusqu'à avoir un signal carré...

[JLLperdu]

En fait je crois que vous avez pas compris notre projet. On ne va pas faire vibrer toute les cordes, juste le "la" qui est justement la fondamentale, on cherche juste à accorder cette corde la.

[annjy]

Bsr,

il fallait le dire au post 1 !

d'autant que pour accorder le la d'une guitare, un diapason sur la caisse et l'oreille qui va bien, c'est aussi bon que l'électronique en question.....

d'autant que, comme ça se désaccorde avec la température, le musico devra avoir sa machine infernale sur scène.
Succès garanti.

Bon, maintenant, il reste le côté pédagogique. (pas nul, on vient d'apercevoir les comparateurs de phase, on n'est pas loin des PLL...)

Ceci dit, sans avoir tout relu, tu colles un micro sur la caisse, tu amplifies, tu transformes la sinusoïde en carré, et tu mesures la fréquence avec un processeur quelconque. Après, tu es en dessus ou en dessous de la fréquence cherchée, et tu fais tourner le moteur dans le sens qui va bien......

Au boulot !

JY

[Antoane]

Bonsoir,

Ce module a l'air sympa mais ça parait un peu trop simple non ? Enfin une sinusoïde transformé en créneau pour 1,5 € ça me parait simple. Parce que à ce compte la autant comprendre comment marche ce module et le faire nous même non ?

Transformer une sinusoïde en carré est trivial et se fait pour pas grand chose, avec un comparateur. C'est ce que fait le module proposé par Yvan.
Le problème, déjà évoqué, est qu'une guitare (fusse une unique corde) ne produit pas une sinusoïde. Cela se vérifie aisément avec une guitare, un micro et un oscilloscope.

La solution, c'est ,bien sur, un filtre passe bas qui va renforcer la fondamentale par rapport aux harmoniques . Douze dB par octave de pente descendante doivent être suffisants. Et derrière, on amplifie à mort jusqu'à avoir un signal carré...

"amplification à mort" = comparateur
L'idée est bonne mais pas sûr que ce soit suffisant. Plusieurs solutions :
1. Vérifier si c'est suffisant ou non à l'oscilloscope, utiliser si besoin un filtre d'ordre supérieur (éventuellement numérique, intégré au µC) ;
2. Faire un truc intelligent, mais qui demande un peu de travail de programmation : on sait qu'on veut mesurer un La 440Hz (par exemple), on sait donc que la fréquence mesurée sera entre (par exemple) 430 et 450Hz, en fonction du désaccord de l'instrument. de là, l'écart entre deux passages par zéro du fondamental (supposant donc un signal parfaitement sinusoïdal) sera compris entre 1/450=2,22ms et 1/430=2,33ms. Après chaque passage par zéro du signal sonor, il suffit donc de chercher le passage par zéro suivant se trouvant entre 2,22ms et 2,33ms pour être sûr de mesurer une période.
Si le signal n'est pas sinusoïdal (ce sera le cas), il y aura des passages par zéro en dehors de cette fenêtre, il suffira de les ignorer.
Si le signal sonore comporte des harmoniques de hautes fréquences, il peut y avoir plusieurs passages par zéro dans la fenêtre de recherche. Cependant, ces fréquences étant hautes (au moins 19,8kHz pour une fenêtre de 20Hz, comme dans mon exemple), elles seront "aisément" filtrées.
Je ne le ferai pas maintenant mais il est raisonnablement aisé de calculer quelle fenêtre de mesure (ex: +/-10Hz autour du fondamental) on peut accepter pour
un filtre donné en entrée et une composition harmonique du La 440.

3. Autre.

J'aime bien la 2e solution, qui est - je trouve - jolie, mais pas sûr que ça en vaille la peine.
Commence déjà par regarder le signal sortit d'un guitare à l'oscilloscope pour voir si la solution proposée notamment par gwgidaz fonctionne...

En fait je crois que vous avez pas compris notre projet. On ne va pas faire vibrer toute les cordes, juste le "la" qui est justement la fondamentale, on cherche juste à accorder cette corde la.

Heureusement, mais ça ne change malheureusement pas grand chose au problème

[annjy]

........
Le problème, déjà évoqué, est qu'une guitare (fusse une unique corde) ne produit pas une sinusoïde. Cela se vérifie aisément avec une guitare, un micro et un oscilloscope.

Bsr,

si on veut produire le fondamental, il faut pincer la corde en son milieu. Les harmoniques dépendent alors de l'instrument, et sont au minimum du second ordre.

On arrive très facilement à produire l'harmonique 3 en touchant la corde au tiers de sa longueur (on immobilise la corde à cet endroit, il faut exciter au 1/6)

après, si on pince n'importe où, on a tous les sons possibles, combinant le fondamental et ses hamoniques, avec contribution de la caisse de l'instrument.

cdt,
JY

[annjy]

Re,

j'ai zappé...
l' harmonique 2 sur une guitare, on immobilise le milieu de la corde en y posant un doigt, et on frappe au quart....
facile, non ?

JY