Annuler un son grave dans une pièce

[bobflux]

Sinon tu pourrais annuler la résonance de la pièce à 55Hz avec un bass trap...
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[annjy]

Bsr,

@Vincent, ça, c'est de la chambre sourde RF/Hyper.

Dans mon coin, il y a une entreprise (Cabasse pour ne pas la nommer) qui étudie des enceintes haut de gamme et se donne les moyens en chambres sourdes "acoustiques".

https://static.actu.fr/uploads/2016/...3-IMG_2347.JPG

cdlt,
JY

[annjy]

En plus, j'avais zappé, mais là, dans la chambre hyper, il manque tout un paquet d'absorbants au sol......au fond...(qui doit de surcroît être métallique !).
Sans doute matériel en cours d’installation, sinon, ça craint.....

cdlt,
JY

[Vincent PETIT]

Pour le son je ne sais pas mais pour la CEM c'est normal qu'il n'y ait rien au sol, c'est une chambre semi-anéchoïque qui respect le setup CEM (une table au dessus d'un plan de masse)

Art1Fig3-931x720.jpg Illustrative-diagram-of-the-experimental-setup-for-the-EMC-immunity-test.png

Ici on voit la table et la mousse au pied de l'antenne sert à ne pas créer un réflexion sous la table.

10mch.jpg

Là un exemple de chambre CEM grand format (celle que j'utilisais était beaucoup plus petite, elle n'était pas prévu pour qu'un homme tienne debout dedans, assis peut être, c'était une sorte de très grosse boîte qui s'ouvrait à l'aide de verrin)
MIL-STD-Chamber-1024x500.jpg

[jiherve]

bonsoir
pour l'annecdote j'ai le souvenir d'un manager(électroniquement inculte) qui était entré dans la chambre d'essais CEM pour mieux entendre sur son smartphone car il y avait des étuves qui tournaient à coté, il n'avait pas été déçu et nous avions bien rit!
JR

[annjy]

Bsr,
ton exemple parle d'une chambre semi-anéchoïde.... là où il semble effectivement qu'un plan de masse soit nécessaire.

catastrophique en vraie chambre sourde hyper.
Effectivement, la structure est métallique (cage de Faraday avec joints idoines pour les portes) mais entièrement garnie d'absorbants hyper.

Quelques dm² de métal visibles sont à proscrire......

cdlt,
JY

[annjy]

bonsoir
pour l’anecdote j'ai le souvenir d'un manager(électroniquement inculte)

[HS]J'en ai connu quelques uns.....[/HS]

JY

[Pio2001]

Ca y est ! Ma "boîte à silence" fonctionne !

Il n'y a plus de bruit au niveau de mon divan, ou presque.

Voici une mesure acoustique MMM prise au niveau de mon divan (mesure en déplaçant manuellement le microphone autour d'un point, en accumulant les spectres pour afficher la moyenne finale) :

Bruit de fond.png

Le système permet une annulation de plus de 20 dB en moyenne (en réalité, cela fluctue toutes les secondes entre -17 dB et -29 dB).

Voici une mesure avec le système hifi en train de jouer un bruit rose à un niveau modéré / moyen :

Pink PN.png

Je ne sais pas d'où vient le pic à 50 Hz. Je ne l'entends pas.

En fin de compte, le compresseur de dynamique ne sert à rien. Je me suis rendu compte que le micro de captation était hyper sensible lorsqu'il était posé sur une surface. En l'enfermant dans sa boîte en carton, posée sur le four à micro-ondes, le son d'origine est fortement amplifié par les deux surfaces (tôle du micro-ondes et couverclede la boîte).
Il est résulte que la bonne annulation impose de ne surtout pas toucher au micro ou de décplacer sa boîte, ne serait-ce que de 10 cm, sous peine de devoir recalibrer le gain du système.

Le fait que le son parasite à annuler soit fortement capté de cette façon rend le système très peu sensible aux sons ambiants. Même en jouant un 55 Hz avec la hifi (qui est située à l'opposé du micro de captation dans la pièce), l'amplitude enregistrée à 55 Hz par le micro ne varie que de 2 ou 3 dB. J'ai laissé le module de compression de dynamique activé dans le DSP, mais le niveau du signal ne dépasse jamais le seuil de déclenchement de la compression, même quand la hifi joue de la musique.

Je me suis fait peur avec l'enceinte qui génère le 55 Hz : elle se mettait en veille automatiquement après 15 minutes. Problème réglé en augmentant le gain du signal et en baissant le niveau de sortie de l'enceinte.

Finalement, le plus difficile a été de gérer la chaîne de gain de l'ensemble : gain d'entrée de l'ampli micro, gain de sortie de l'apli micro, gain d'entrée du DSP, gain de sortie du DSP, sensibilité d'entrée de l'enceinte, gain de l'enceinte.

Deux éléments se sont révélés instables sans que je ne sache l'expliquer :
L'ampli micro s'est mis à générer un bruit, comme un clipping périodique. J'ai dû baisser le gain d'entrée pour l'éviter. Au passage, cela montre l'importance de contrôler le signal à chaque étape avec un casque, pour entendre ce qui se passe.
Le délai optimal pour obtenir la meilleure annulation est passé de 5.61 ms à 4.5 ms. Je ne comprends pas non plus pourquoi. Une erreur de mesure de ma part, sans doute. J'espère que ce n'est pas l'ampli micro à lampes qui a un temps de chauffe.

Je peux donner plus de détails si cela vous intéresse.

[f6bes]

Bjr à toi,
"....Je ne sais pas d'où vient le pic à 50 Hz. ...."
Ben de ton installation....électrique !
Il aurait été fort étonnant que le 50 hertzs ( Edf) ne soit pas capté...par ton électronique ( fils divers)
(induction diverse)
Bonne jounrnée

[gienas]

Bonsoir à tous

... Je ne sais pas d'où vient le pic à 50 Hz. Je ne l'entends pas ...

Comme déjà dit, le tout "baigne" dans du 50Hz, et un simple fil non blindé en récolte une fraction qui ne demande qu'à être amplifiée.

Tous les systèmes audio en laissent passer "un peu". Si tu ne l'entends pas, c'est que peut-être, ton filtre est un peu large et l'élimine aussi.

... Je peux donner plus de détails si cela vous intéresse.

Pour le fun, ce serait en effet intéressant de savoir ce qu'il faut mettre, ce que ça coûte, et quel est le volume "protégé".

As-tu pu faire constater par quelqu'un d'autre que toi, la réalité de la sensation auditive du "parasite" et constate-t-il la même sensation de suppression?

[Pio2001]

As-tu pu faire constater par quelqu'un d'autre que toi, la réalité de la sensation auditive du "parasite" et constate-t-il la même sensation de suppression?

Oui, ma mère est passée hier me rendre visite.
Assise à la place centrale du divan, oui elle entend le bourdonnement, mais cela ne la gêne pas. Elle peut en faire abstraction.
Une fois le système activé, ça alors ! Le bourdonnement a disparu !
Elle constate qu'il est également atténué ailleurs dans la pièce, pas seulement à l'emplacement précis pour lequel le système est réglé.
Mais à d'autres emplacements, dans le couloir, par exemple, c'est l'effet inverse. Il n'y avait aucun bourdonnement à cet endroit, et le système en crée un.

En fait, le système enlève le bourdonnement là où il se trouve, et en crée un là où il n'y en avait pas.

Mais, comme on va le voir, le bourdonnement initial a la forme d'une onde stationnaire à trois maximums et deux minimums. Or la zone couverte par les maximum est plus grande que le point d'annulation précis des minimums. De sorte que la "boîte à silence" a une action plus positive que négative sur l'ensemble de la pièce, avec un optimum réglé pour une place assise en particulier.

Actuellement, je finis la mise au point. Il restait deux problèmes à régler : la mise en veille intempestive de l'enceinte utilisée, qui se déclenche parce que le signal fourni est assez faible. Cela m'oblige à pousser le gain près de la limite et à ne garder que très peu de marge de manoeuvre pour encaisser les bruits ambiants intempestifs.

Le deuxième problème, en cours de finition, c'est l'hypersensibilité de l'installation du micro. Il est contre une paroi, ce qui lui permet de capter le signal source bien plus efficacement, mais l'amplitude du signal capté est sensible à la pression du micro sur la paroi, et peut varier fortement lorsque la pression se relâche.

[gienas]

Bonsoir à tous

... l'amplitude du signal capté est sensible à la pression du micro sur la paroi, et peut varier fortement lorsque la pression se relâche.

Quelle est la nature du micro?

Qu'entends-tu par pression du micro? Qui la fournit? Le contact est-il rigide ou au contraire souple?

Quelle est la nature de la paroi?

N'est-ce pas la paroi qui joue le rôle de "capteur", de plaque vibratoire?

[Pio2001]

Pour le fun, ce serait en effet intéressant de savoir ce qu'il faut mettre, ce que ça coûte, et quel est le volume "protégé".

Alors voici une description de la mise au point du système qui supprime le bruit.

Le matériel utilisé.

Pour la "boîte à silence elle-même" :
Microphone Superlux Pra 218A, 19,60 euros
Câble XLR 10 mètres : 6,60 euros
Préampli micro Behringer MIC100 Tube Ultragain, 31 euros
Adaptateur XLR / RCA : 4,77 euros
Processeur MiniDSP MiniDSP-in-a-Box 2x4 : 105 euros
Alimentation 5 volts pour le MiniDSP : 5,90 euros
Plugin de contrôle MiniDSP 2x4 Advanced : 9 euros
Câble RCA : récup
Adaptateur RCA / XLR : 5,50 euros
Enceinte JBL 305P mkII : 109 euros

Total : 296 euros

Matériel utilisé pour la mise au point :
Micro de mesure USB
Interface audio USB avec sortie casque
Casque
Logiciels Soundforge (Audacity fait tout aussi bien l'affaire), et REW.

Voici une photo prise pendant la mise au point :



Etape 1a : caractériser le son à éliminer

Il faut pour cela avoir un micro, de préférence un micro de mesure du style MiniDSP Umik-1, afin d'enregistrer les sons les plus graves. Un petit micro d'appoint ne captera pas les fréquences les plus basses.
Le logiciel gratuit REW permet d'afficher en temps réel le spectre du son capté par le micro.

Dans mon cas, il s'agit d'une fréquence pure et continue de 55 Hz. C'est un cas très favorable : il n'est pas possible de supprimer efficacement un son discontinu, et supprimer un son de fréquence plus élevée ne peut fonctionner que dans un volume étroit, tout en créant des sons indésirables à d'autres emplacements.

Etape 1b : faire une étude acoustique de la pièce

Une étape complexe, que j'avais par chance déjà faite lors de l'installation de ma hifi.
Le logiciel REW, associé à un micro de mesure étalonné, permet de tracer la courbe de réponse d'un système hifi, mesuré au micro depuis le point d'écoute. Il permet également de simuler la réponse en fréquence de la pièce dans le grave, en fonction de l'emplacement des enceintes, de l'emplacement du point d'écoute, des dimensions de la pièce, et des coefficients d'absorption des murs.

De cette étude, il en est ressorti que deux résonances particulières entre les murs, et entre le sol et le plafond, sont audibles depuis mon point d'écoute :
La première, à 54 Hz, est la seconde résonance de la plus grande longueur de la pièce. Son gain, entre les enceintes et le point d'écoute, est de +18 dB.
La seconde, à 69 Hz, est la première résonance sol-plafond. Son amplitude est moindre, environ +10 dB.

Ces informations m'ont été très utiles pour installer ma "boîte à silence" : il fallait absolument éviter que le micro de captation et que l'enceinte d'annulation ne se trouvent dans un point d'annulation acoustique. Grâce à mon étude, je savais que mon parasite prenait la forme d'une onde stationnaire et qu'il fallait éviter le premier quart et le troisième quart de la grande longueur de la pièce, lieux acoustiquement inertes du point de vue du son à éliminer.

La source du son parasite est au fond de la pièce (le conduit de la VMC), le point d'écoute au milieu de la pièce. Le micro de captation a été placé au plus près de la source afin qu'il continue à capter le son d'origine, même après annulation, et l'enceinte vers le milieu de la pièce, mais du côté opposé au point d'écoute, afin que son action soit relativement uniforme une fois l'amplitude réglée pour une annulation complète au point d'écoute. Si l'enceinte d'annulation avait été plus proche du point d'écoute, son action aurait été très limitée en raison de l'atténuation due à la distance lorsqu'on s'éloigne du point d'écoute.

Etape 2 : choix et installation du microphone

J'ai eu du mal à m'y retrouver dans la jungle des microphones : à condensateur, électret, dynamique, avec ou sans piles, avec ou sans alimentation fantôme, alim fantôme de tensions diverses, avec boîtier émetteur...

J'ai fini par choisir un micro dynamique dédié aux fûts de batterie et contrebasse. Il fallait que sa bande passante aille le plus loin possible dans le grave, et qu'il fonctionne sans piles.
Le Superlux Pra 218A est donné pour avoir une bande passante qui commence à 20 Hz, mais c'est une exagération commerciale. La courbe de réponse fournie avec le micro montre qu'en réalité, la réponse est de -10 dB à 20 Hz, et -3 dB à 110 Hz.
Un micro plus sensible aurait mieux convenu, mais j'ai pris le moins cher.

Pour installer le micro, j'ai connecté la sortie de l'ampli micro à l'entrée ligne de ma carte son, et j'ai paramétré un logiciel pour qu'il transmette le son de l'entrée ligne directement à la sortie (Audacity, je crois, ou peut-être Samplitude).

L'écoute au casque du son délivré par le micro est très utile. D'abord j'ai pu régler correctement le gain de l'ampli micro. Ensuite j'ai pu me rendre compte que le gain d'entrée de l'ampli micro ne devait pas dépasser une certaine valeur, au-delà, l'ampli fait n'importe quoi, il produit des bruits parasites.

Et surtout, je me suis rendu compte que le micro captait très fortement le son parasite s'il était en contact avec une surface, au lieu d'être tenu en l'air !
Au final, il se retrouve enfermé dans sa boîte en carton, en contact avec les trois parois, boîte disposée à un emplacement très précis de la cuisine.
Si le micro bouge, ne serait-ce que d'un millimètre sans sa boite, il n'est plus en contact avec les parois en carton et ne transmet plus le signal de la même façon.
De même, si la boîte est déplacée de quelques centimètres, le son parasite n'est plus capté correctement.
C'est de là que viennent mes problèmes actuels de mise au point. Je dois fixer le micro dans sa boîte de façon à ce qu'il ne puisse pas bouger du tout.

Je note aussi que j'ai eu énormément de chance. Lorsque le micro n'est pas assisté par le contact avec une surface en carton, il capte le son plus faiblement, et je ne parvient pas à obtenir une annulation vraiment satisfaisante. Je n'ai que 10 dB au mieux, d'annulation, alors qu'avec le micro bien plaqué sur les parois de sa boîte, j'ai 20 dB d'annulation.

Etape 3 : paramétrage du DSP

Le but est ensuite d'éliminer les sons ambiants captés par le micro et de ne conserver que le son à éliminer.
Pour cela, j'utilise le logiciel REW. Je fais un enregistrement du spectre du son à éliminer, puis, dans le module d'égalisation, je définis des filtres qui laissent passer toute la zone de fréquence concernée (53 à 57 Hz) et éliminent tout le reste.
Les filtres de type LPQ (Low Pass with Q) et HPQ (High Pass with Q) sont idéaux pour cela. REW et le MiniDSP permettent en outre d'utiliser des coefficients biquads pour définir les filtres. C'est assez utile car cela permet d'aller au-delà des limites définies usuellement pour ce genre de filtre.
J'ai ainsi défini un passe bas et un passe haut avec un Q égal à 10, ce que ne permettent pas les DSP ordinaires. Le corollaire est que je me retrouve avec un gain de 40 dB à la fréquence centrale ! Je dois donc prendre garde à atténuer l'entrée du DSP de 40 dB.

J'ai ensuite écouté au casque la sortie du DSP. J'ai comparé deux voies : une filtrée, et une non filtrée, pour m'assurer du bon fonctionnement de mon filtre.
J'ai également réglé le compresseur de dynamique en écoutant son effet. Le but étant que si le micro capte des sons de 55 Hz autres que le parasite, il ne doit pas les transmettre à l'enceinte pour annulation. Surtout s'ils font partie de la musique que j'écoute.
Après quelques tâtonnements, j'ai mis les trois délais du compresseur à 50 ms. Le seuil doit se trouver au-dessus du niveau maximal du parasite. C'est assez délicat à régler. Mais en fin de compte, je me suis rendu compte qu'étant donnée sa disposition dans une boîte en carton, elle-même placée sous la source du parasite, le micro ne captait presque rien d'autre à cette fréquence.

Etape 4 : choix de l'enceinte

L'enceinte utilisée pour annuler le son doit avoir une bande passante assez étendue dans le grave. Inutile d'essayer avec les HP intégrés à un ordinateurs portable ou à un smartphone. Ils sont muets à 55 Hz.
Les moniteurs de studio ont le bon goût de se vendre à l'unité. Mais la JBL 305P ayant une excellente réputation, j'en ai quand même pris deux pour essayer, et pour pouvoir les revendre ou les utiliser en stéréo si un jour je n'ai plus besoin de mon suppresseur de bruit.
Du reste, c'est le moniteur le moins cher que j'ai trouvé avec une bande passante descendant à 50 Hz.

Il a cependant deux défauts : le bouton de volume est cranté, ce qui interdit tout ajustement fin du gain, et il y a la calamiteuse mise en veille automatique, qui éteint l'enceinte si aucun signal jugé assez fort n'a été fourni pendant 15 minutes. Elle m'a donné bien du fil à retordre. J'ai dû revoir tous les gains plusieurs fois : sortie préampli, entrée DSP, sortie DSP, et entrée de l'enceinte. Je pense que j'en suis venu à bout. Cela fait un moment qu'elle ne s'est plus mise en veille.
Quand je pense que les acheteurs de la MSR 305 originale se plaignaient qu'il n'y avait pas de mise en veille auto !
J'ai eu de la chance, le préampli micro Behringer est muni d'un réglage de gain continu. C'est avec lui que je fais l'ajustement fin, tandis que le gain de l'enceinte reste fixe.

Etape 5 : obtention de l'annulation

Interviennent ici deux éléments : le délai, qui doit permettre de retrouver une opposition de phase exacte au point d'écoute désiré, et le gain, qui doit permettre une symétrie parfaite entre le signal original et le signal d'annulation.
Le délai se paramètre dans le DSP. L'amplitude de règlage est limitée, car le module est conçu pour compenser des délais entre un caisson de graves et une enceinte, et non pour compenser une demi-longueur d'onde de trois mètres. La valeur maximale est de 7.5 ms. C'est trop peu en théorie, mais on peut aussi inverser la polarité signal. Ce qui fait 15 ms d'amplitude. Il ne faut pas tomber dans les 3 ms qui restent pour couvrir la période d'une onde de 55 Hz, qui est de 18 ms.
Inutile de calculer les distances et les polarités acoustiques : le délai introduit par les ADC et DAC du DSP sont inconnus. Si on tombe mal, je pense qu'il faut dépalcer l'enceinte d'annulation pour modifier le délai. Mais ma configuration marche bien du premier coup.
Notez qu'annuler le son en introduisant un délai ne fonctionne que parce que le son est périodique. Si le son avait été bruité, cela aurait été une toute autre histoire.

Le réglage de l'annulation se fait en plaçant le micro de mesure (pas le micro de captation, qui est placé près le la source du bruit) exactement au point d'écoute désiré, en affichant le spectre en temps réel dans REW, et en jouant avec le délai et l'amplitude pour tenter de diminuer le plus possible le pic affiché à 55 Hz sur l'écran.
On règle d'abord le délai, et ensuite le gain.

C'est l'étape en cours sur la photo postée plus haut.

Je me suis peu à peu aperçu que mon annulation disparaissait au bout d'une heure ou deux. Modifier le délai ou le gain n'y changeait rien. J'ai fini par m'apercevoir que cela venait du micro qui n'était plus en contact avec les parois de sa boîte. J'ai contrôlé que, en contact ou non, cela ne changeait pas le délai à programmer dans le DSP, mais seulement le gain à utiliser.
J'ai donc pu ranger l'ordinateur qui pilote le DSP après avoir fixé les gains pour éviter la mise en veille de l'enceinte, et le délai optimal pour mon point d'écoute. Une fois toutes les valeurs réglées dans le DSP, on peut le déconnecter de l'ordinateur auquel il est relié en USB, il garde en mémoire les paramètres et les filtres choisis, et fonctionne de façon autonome sur son alimentation secteur.

Pour repositionner le micro, je n'utilise plus que le micro de mesure USB et REW pour mesurer, et le bouton de sortie du préampli micro pour réajuster l'annulation. Je dois me rappeler que le volume de l'enceinte doit toujours rester sur le troisième cran.

J'ai recalé soigneusement le micro dans la boîte. Ca commence à marcher vraiment bien. Cela fait une ou deux heures que l'annulation est stable aux alentours de -20 dB. Je dois pouvoir faire un peu mieux en fixant bien le micro, de façon à éviter de parfois dépasser le -20 dB. Il y a encore des crêtes à -15.

[Pio2001]

Pour installer le micro, j'ai connecté la sortie de l'ampli micro à l'entrée ligne de ma carte son, et j'ai paramétré un logiciel pour qu'il transmette le son de l'entrée ligne directement à la sortie (Audacity, je crois, ou peut-être Samplitude).

Ah non, je me trompe : ça, c'était pendant la phase de vérification de la faisabilité, avant l'achat du matériel. Je n'avais pas encore le micro dédié. Je n'avais que le micro USB.
Avec le micro dédié, c'est tout simple : la sortie du préampli micro va dans la carte son externe, et je peux y brancher un casque.