Annuler un son grave dans une pièce

[Pio2001]

Bonjour,
J'aimerais me procurer un dispositif pour tenter de supprimer un son grave et persistant dans mon salon.
Grosse difficulté : le système doit fonctionner même si de la musique est jouée par dessus.

Pour cela, j'aimerais savoir s'il existe un moyen pas trop cher de générer un signal sinusoïdal de fréquence et d'amplitude fixe, mais verrouillé en phase sur un signal externe de même fréquence, mais d'amplitude variable.

Voici le contexte : mon problème est une fréquence sonore de 55 Hz pure et continue, de niveau constant. Elle vient probablement de la ventilation de l'immeuble, et par un manque de chance, elle excite une résonance acoustique très forte de mon salon. Le système hifi, placé sur un autre ventre de la même résonance, sort +18 dB à 54 Hz, mesuré depuis le point d'écoute,situé sur le troisième point de résonance (c'est un mode axial d'ordre 2 sur une longueur de 6.2 m : résonance aux deux extrémités et au milieu, annulations à 1/4 et aux 3/4).

J'ai fait venir le technicien en charge des chaudières et de la ventilation de l'immeuble. Mais il n'entend rien du tout, et je sens que ça va être très difficile de ce côté là. Notez que je ne rêve pas : j'ai enregistré le son avec un micro :



Ce diagramme montre le spectre du bruit ambiant au niveau de mon canapé. Le micro est étalonné sur la bande de fréquence 20-20 kHz, mais il n'est pas calibré en volume, l'échelle verticale est arbitraire.

Pendant la mesure, on n'entendait, à l'oreille que
-les ventilateurs de l'ordinateur
-le chuintement habutuel de la ventilation
-le bourdonnement (le gros pic à gauche)

Or j'ai remarqué que je pouvais annuler ce bourdonnement en jouant une sinusoïde en opposition de phase dans les enceintes. Mais l'annulation ne dure que quelques secondes avant que les signaux ne se déphasent, et ne fonctionne qu'à un volume précis.

Mon idée serait la suivante : capter le son à la source avec un micro. Filtrer le signal du micro pour ne conserver que la bande de fréquence 53 - 58 Hz pour éviter de traiter les autres sons ambiants (à affiner en étudiant le spectrogramme du bruit). Utiliser un générateur de sinusoïde (afin que le niveau soit constant même si d'autres sons ambiants existent à la même fréquence) qui serait esclave, au niveau de la phase, du signal issu du micro (pour rester parfaitement en opposition de phase avec le son à annuler). Alimenter un haut-parleur avec ce signal pour produire un son égal et opposé.

Outre le prix, qui risque d'être assez élevé pour tout ce matériel, je bute sur une difficulté : générer la sinusoïde.

Capter le son, ma foi avec un petit micro relié à un mixeur audio, ce doit être possible.
Filtrer en fréquence le signal du micro, avec un MiniDSP 2x4, je sais faire... (pour une centaine d'euros )
Générer le son opposé : une petite enceinte active pour home studio fera l'affaire.


Reste le problème du générateur de fréquence asservi. Je n'y connais pas grand chose en électronique. Est-ce que ce genre d'appareil existe ? Est-ce qu'il accepterait un signal d'horloge en entrée d'amplitude variable ?

Voilà, et s'il y a d'autres idées, je suis preneur.
Merci d'avance
-----

[penthode]

hello ,

absolument impossible en l'état actuel de l'Art.

seuls des casques anti-bruits remplissent cette fonction , et pour un tarif

bref , il faut trouver la source de cette nuisance.

[Pio2001]

absolument impossible en l'état actuel de l'Art.

Pourquoi pas ? J'arrive à une annulation complète sur une durée de 10 secondes. Il me manque juste la référence de phase pour pouvoir prolonger la synchro, et c'est bon.

bref , il faut trouver la source de cette nuisance.

Pour cela, la prochaine étape est de demander la coupure de l'eau chaude dans les 12 appartements de l'immeuble pour tester l'arrêt de la VMC commune, à laquelle sont assujetties toutes les chaudières. Et ça, cela permattra de confirmer l'origine du bruit, pas de le supprimer. Parce qu'après, il faut remettre en route.

Sachant que le gars qui est venu me disait que cela devait venir de mon évier qui s'était déplacé et qui faisait vibrer ma cloison... j'ai eu beau lui répondre que l'évier ne faisait pas de bruit, j'ai bien vu qu'il n'était pas convaincu.

[penthode]

tu es-donc beaucoup plus fort que la plupart des chercheurs dans le domaine !

poursuis et dépose un brevet

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pio2001]

C'est quand je dis que je peux annuler le son pendant une durée de 10 secondes qu'il y quelque chose qui te choque ? Je peux effectuer un enregistrement, si tu ne me crois pas.

Ou bien tu me suggères de breveter l'invention de la boucle à verrouillage de phase ?

[penthode]

bref ,

y faut un capteur (micro) qui va permettre un asservissement en volume et phase du générateur de "contre son"
y'a plein de littérature sur le sujet (surtout en anglais)

mais ça n'avance pas beaucoup

[Pio2001]

Je pense que je vais faire un essai avec ce que j'ai. Je dois pouvoir sortir le signal capté par mon micro USB avec l'ordinateur.
Ensuite, à défaut d'avoir un générateur de fréquence, je peux utiliser le MiniDSP que je possède pour faire le filtrage passe-bande (filtres IIR). Avec un filtre extrêmement étroit, je ne devrais avoir que du 55 Hz en sortie. Les IIR permettent de faire des filtres étroits en basse fréquence.

Et ensuite il y a un compresseur de dynamique en sortie. Le DSP possède également un délai réglable en sortie qui me permettra de changer la phase.

Déjà cela me parmettrait de voir si en l'absence d'autres bruits ambiant, cela fonctionne ou pas.

[mag1]

Bonjour,

Si le problème est au niveau de l'immeuble, tu n'es sans doute pas le seul à entendre ce bruit.
Il faut faire une enquête de voisinage et mesurer dans les logements touchés.
Après, si ce bruit est avéré, il faut agir au niveau du syndic pour rechercher l'origine et faire cesser la gêne.

C'est, à mon avis, la seule solution raisonnable.

MM

[jiherve]

bonsoir
le soucis c'est que l'annulation ne fonctionnera que dans un volume réduit, je laisse réfléchir!
JR

[RomVi]

Bonjour

Dans la mesure où la suppression du son consiste à générer un signal en opposition de phase on comprend aisément que l'annulation ne peut se faire qu'en un point dans l'espace. C'est un peu comme si on espérait supprimer toutes les vaguelettes provoquée par un caillou tombé dans l'eau en jetant un autre caillou à coté.

[Pio2001]

le soucis c'est que l'annulation ne fonctionnera que dans un volume réduit, je laisse réfléchir!

Ce n'est pas gênant. Je cherche à l'annuler au centre du canapé. La longueur d'onde est de 6 mètres. Le son est faible et ce n'est pas grave si on entend des résidus à d'autres emplacements dans la pièce.

Dans la mesure où la suppression du son consiste à générer un signal en opposition de phase on comprend aisément que l'annulation ne peut se faire qu'en un point dans l'espace. C'est un peu comme si on espérait supprimer toutes les vaguelettes provoquée par un caillou tombé dans l'eau en jetant un autre caillou à coté.

Pas tout-à-fait, ici on est en présence d'une onde stationnaire prisonnière de la pièce, avec trois ventres de résonance : un à chaque extrémité de la pièce et un au milieu. Toute fréquence voisine de 54 Hz va se propager, une fois le régime permanent établi, selon cette géométrie, avec un room gain d'environ 18 dB (mesuré sur les HP de la hifi).

Pour ce point, je n'ai pas de souci, j'ai déjà vérifié que cela fonctionnait avec la chaîne hifi et une fréquence de 55 Hz. Or la source du signal d'annulation était carrément à l'opposé de la source du bruit, au point de résonance d'en face. Ca marche quand même parce que l'onde finale ne se propage pas de façon sphérique dans un espace infini, mais résonne entre deux parois.

Par contre, une inconnue que je dois tester, c'est si une fois le HP mis en route et réglé pour annuler l'onde au niveau du canapé, est-ce que le micro, placé à proximité de la source (le conduit de la chaudière) captera encore le signal ? Parce que cela va l'annuler là aussi.

[Antoane]

Bonsoir,

Pour ma part, je chercherait tout d'abord à prouver la faisabilité de la chose, sans me fixer de limites quant au hardware disponible. Je ferais donc tout sur PC, en utilisant la carte son comme périphérique I/O, associée à un logiciel tel que Matlab, audacity, ou en python.

Ceci dit, je serai bien en peine de t'aider sur les questions techniques

[Pio2001]

Oui, c'est ce que je vais faire. J'ai pu configurer Audacity pour qu'il me joue le son du micro en direct. Mais il faut que je déplace du matériel pour faire le test. Et que je programme le MiniDSP pour qu'il me fasse le filtre que je veux après la sortie audio du PC.

[Antoane]

Pourquoi ne pas faire tout le traitement dans le PC, et directement raccorder le home-cinéma au PC ?

[polo974]

...
Par contre, une inconnue que je dois tester, c'est si une fois le HP mis en route et réglé pour annuler l'onde au niveau du canapé, est-ce que le micro, placé à proximité de la source (le conduit de la chaudière) captera encore le signal ? Parce que cela va l'annuler là aussi.

Puisque tu as une source bien repérée: micro directif (vers la source), si possible insonorisation partielle, et source (en opposition), directive vers la pièce.

Pour casser les résonances, il faudrait des murs non parallèles et de l'absorbant acoustique... mais pas facile à mettre en oeuvre au milieu du salon...

[jiherve]

Bonjour,

l'absorbant acoustique.

des boites à œuf collées sur les murs, cela peut être déco et c'est efficace.
Ceci dit si l'onde est stationnaire c'est peut être jouable mais effectivement cela revient à un systeme bouclé le micro fournissant un signal d'erreur il y a donc risque d’accrochage/pompage , qu'il faudra gérer par soft .
sujet intéressant au demeurant
JR

[Pio2001]

Si le problème est au niveau de l'immeuble, tu n'es sans doute pas le seul à entendre ce bruit.
Il faut faire une enquête de voisinage et mesurer dans les logements touchés.
Après, si ce bruit est avéré, il faut agir au niveau du syndic pour rechercher l'origine et faire cesser la gêne.

Cela paraît être le bon sens même. Enquête faite auprès du voisinage, il n'y a que moi.

Pourquoi ne pas faire tout le traitement dans le PC, et directement raccorder le home-cinéma au PC ?

C'est un peu compliqué. Il faudrait une carte son multicanal pour sortir le signal d'annulation sur une piste et le son en stéréo sur deux autres pistes. Et il faudrait que l'entrée audio soit monopolisée par le micro en permanence. De plus, la source du bruit est au fond de la pièce, au niveau de la chaudière dans le coin cuisine. Pas évident de raccorder le micro à l'ordinateur, qui est de l'autre côté dans le coin salon.
Je préfère un système autonome, qui peut fonctionner même quand l'ordinateur est éteint.

Puisque tu as une source bien repérée: micro directif (vers la source), si possible insonorisation partielle, et source (en opposition), directive vers la pièce.

Pour casser les résonances, il faudrait des murs non parallèles et de l'absorbant acoustique... mais pas facile à mettre en oeuvre au milieu du salon...

Merci pour les conseils. Mais à 55 Hz, le son est non directif. Pour l'insonorisation, c'est une bonne idée : une porte devant l'alcôve de la chaudière. Hélas, la libre circulation de l'air doit être garantie pour l'évacuation des gaz brûlés. Or pour bloquer une fréquence de 55 Hz, il faut une porte bien fermée.

Quant aux absorbants et boîtes à oeufs, pour être efficaces, il faut qu'ils aient une épaisseur égale à la moitié de la longueur d'onde. Ici, il faudrait des boîtes à oeufs de 3 mètres d'épaisseur.

[mag1]

Cela paraît être le bon sens même. Enquête faite auprès du voisinage, il n'y a que moi.

Ne pas oublier les voisins au dessus et en desous.
Bon, ça n'empêche pas de rechercher l'origine de ce bruit, interne ou externe à l'appart.
C'est l'été. boucher toutes les ventilations, couper le compteur...

MM

[Pio2001]

Voilà, j'ai fait un "POC", comme on dit, pour vérifier la faisabilité. C'est concluant !

Le système testé :

Micro USB
************ Ordi portable *************
Source audio : micro USB
Entrée micro, gain 100%
Logiciel Audacity, enregistrement avec option lecture du son enregistré en temps réel
Sortie casque, gain 100 %
************ Processeur audio Mini DSP 2x4 **************
Input gain : -40 dB
Filtres IIR biquad générés par REW : ne transmet que la fréquence de 55 Hz (gain, 40 dB)
Délai et polarité ajustables (0 à 7.2 ms, +/-)
Compresseur de dynamique, seuil -30 dB, ratio 10, attack 20 ms, hold 10 ms, release 20 ms
************ Ampli - Enceinte *********************

Les filtres biquad éliminent tous les bruits ambiants autres que la fréquence à annuler
Le compresseur de dynamique évite la saturation quand il y a de la musique dans la pièce avec des fréquences de 55 Hz, et aide à stabiliser le contre-signal.

Test avec le micro près de la source du bruit, le haut-parleur au-dessous : il y a une atténuation notable, mais il reste un résidu fluctuant.
Test avec le micro près de la source du bruit, le haut-parleur à 3 mètres de la source, à 1.5 mètre à droite du point d'écoute : après réglage du gain et du délai, l'atténuation est presque complète, et la réaction à la musique est faible d'après l'indicateur de niveau, et inaudible.

Le système cible serait donc :

Micro bon marché
Module avec entrée micro et sortie audio
MiniDSP avec les mêmes réglages que ci-dessus
Enceinte amplifiée

Et merci pour vos commentaires.

[gienas]

Bonjour Pio2001 et tout le groupe

... Quant aux absorbants ... pour être efficaces, il faut qu'ils aient une épaisseur égale à la moitié de la longueur d'onde. Ici, il faudrait des boîtes à oeufs de 3 mètres d'épaisseur.

Tu dois avoir parfaitement raison. En comparant avec le volume de ta pièce, en comptant les quatre murs, le sol et le plafond, tu obtiens un volume négatif. Tu devrais être "tranquille" un peu "avant", dès que ton volume sera nul.

[Pio2001]

poursuis et dépose un brevet

Trop tard ! Quelqu'un l'a fait avant moi

https://www.psiaudio.swiss/avaa-c20-active-bass-trap/

L'engin est un absorbeur actif. C'est un caisson de graves qui émet tout ce qu'il reçoit, mais avec la polarité opposée.
Sauf qu'il coûte 2000 euros, et qu'il en faut plusieurs pour que ce soit efficace.
Je vais en rester à ma solution en kit.

[Pio2001]

Bon, maintenant, il faut que j'arrive à m'y retrouver dans les microphones.
Je n'y comprends rien à ces histoires d'alimentation fantôme, de piles, de surtout pas brancher un micro pas pro sur un alim fantôme pro sous peine de le détruire...

Comment ça marche ? Ce micro a l'air très bien, spécial pour basses fréquences : https://www.thomann.de/fr/superlux_pra_218a.htm
Mais est-il lui faut une pile ? Est-ce que je peux le brancher sur cet appareil ? https://www.thomann.de/fr/behringer_..._micpreamp.htm

[jiherve]

Bonsoir ,

Quant aux absorbants et boîtes à oeufs, pour être efficaces, il faut qu'ils aient une épaisseur égale à la moitié de la longueur d'onde. Ici, il faudrait des boîtes à oeufs de 3 mètres d'épaisseur.

est ce si sur :https://www.solutions-elastomeres.co...se50al-ml.html
c'est ce qui utilisé dans les studios.
JR

[Pio2001]

est ce si sur :https://www.solutions-elastomeres.co...se50al-ml.html
c'est ce qui utilisé dans les studios.
JR

Tout-à-fait, cela permet de lutter contre la réverbération des hautes fréquences et le flutter echo. Mais cela n'a pas d'effet sur les très basses fréquences.

Si on clique sur le document "essais acoustiques", en page 2 le coefficient d'absorption de ces panneaux est indiqué par fréquence. Au-dessus de 4000 Hz, l'absorption du son est complète.
A 100 Hz, elle est quasi nulle, et ce sera pareil en dessous si on prolonge la courbe en dehors du graphe (la fréquence qui m'intéresse est 55 Hz).

De toutes façons, je me vois mal recouvrir ma baie vitrée avec ces trucs-là

[jiherve]

Re
à 100Hz on lit environ 18dB d’atténuation ce qui est déjà bien.
JR

[Pio2001]

Bon, maintenant, il faut que j'arrive à m'y retrouver dans les microphones.

C'est bon, j'ai fini par trouver les infos.
Micro dynamique : pas de pile, pas d'alim fantôme, mais préampli nécessaire.
Donc le préampli en lien fait l'affaire à condition de mettre l'alim fantôme sur off.

[Pio2001]

Re
à 100Hz on lit environ 18dB d’atténuation ce qui est déjà bien.
JR

En transmisison, oui, à cause de la tôle qui empèche le son de passer. Mais ce qui nous intéresse, ce n'est pas la transmission, c'est la reflexion, qui est mesurée plus bas.

[annjy]

Bsr,

j'ai l'impression qu'on est en train de construire une usine à gaz.....

la solution est dans l'élimination de la perturbation, pas son camouflage.

Donc :

- trouver la source réelle de cette basse fréquence (ventilateur ou autre....ça peut aussi être une résonance dans les conduits). Analyses sérieuses à mener ou faire faire.
- y remédier, par exemple par ajout d'amortisseurs (ad hoc pour cette fréquence) sur la source..

tout ceci étant du ressort du syndic.

cdlt,
JY

[jiherve]

re
en effet, mais pour amplifier du 55Hz n'importe quel AOP fera le boulot pas besoin d'un engin sophistiqué, à tube en plus.
JR

[Vincent PETIT]

Quant aux absorbants et boîtes à oeufs, pour être efficaces, il faut qu'ils aient une épaisseur égale à la moitié de la longueur d'onde. Ici, il faudrait des boîtes à oeufs de 3 mètres d'épaisseur.

Ca ne dépend pas vraiment de la longueur d'onde mais de la masse volumique du matériau utilisé et aussi de sa géométrie.

Comme en optique il y a une onde incidente, une onde réfléchie et une onde réfractée (transmise dans le matériau) et comme en électronique on parle d'impédance (des milieux).

Pour atténuer la transmission dans le matériau on choisit une forte impédance (du matériau) mais si l'impédance du matériau est trop grande par rapport à l'impédance de l'air, il y aura beaucoup de réflexion. Si on veut atténuer la réflexion tout en gardant une bonne atténuation en transmission on va d'abord adapter en impédance avec un matériau en forme conique car à la pointe du cône l'impédance est égale à celle de l'air (pas de réflexion la transmission est quasi parfaite, ça rentre dans le matériau) puis l'impédance grandit en fonction de la géométrie du cône jusqu'à atteindre l'impédance du matériau à forte masse volumique (forte capacité d'absorption)

Si l'onde incidente arrive entre les cônes, elle va rebondir de cone en cone, en s'atténuant, jusqu'à atteindre le milieu à forte masse volumique (grosso modo car c'est un poil plus complexe que ça)

C'est comme ça qu'on réalise les chambres anéchoïques.