[Demande d'Aide] Projet Pen Plotter pour Visualiser des Ondes Sonores en Temps Réel

[kti]

Bonjour à tous,

Je suis étudiant en école d'art et j'ai un projet en tête pour lequel j'ai besoin de votre aide. Je tiens à préciser que je suis totalement novice en Arduino et en programmation, donc je risque d'avoir besoin de beaucoup de conseils.

Mon Projet
Je voudrais créer un Pen Plotter qui dessinerait en temps réel les ondes sonores captées par un micro piézoélectrique. Le but est de capturer les sons ambiants et de les représenter visuellement sous forme de lignes sur un rouleau de papier.

Le Pen Plotter fonctionnerait de la manière suivante :

Un microphone piézo capterait les sons.
Ces sons seraient traduits en mouvements verticaux d'un stylo via un servomoteur.
En dessous, un moteur pas à pas déroulerait lentement un rouleau de papier, permettant ainsi au stylo de dessiner des formes d'ondes continues.
Ce que j'ai fait jusqu'à présent
J'ai commencé à me documenter sur les composants dont j'aurais besoin :

Un Arduino Uno
Un servomoteur pour déplacer le stylo
Un moteur pas à pas pour dérouler le papier
Un capteur piézoélectrique pour capter les sons
Quelques autres composants électroniques de base (drivers, alimentation, etc.)
Ce dont j'ai besoin
Comme je l'ai mentionné, je ne connais rien en programmation ni en électronique. J'ai quelques idées sur le matériel, mais je ne sais pas comment tout connecter ni comment écrire le code pour que cela fonctionne ensemble.

J'aimerais donc votre aide pour :

M'aider à comprendre comment assembler les composants (schémas, conseils sur les connexions, etc.).
M'aider à écrire le code Arduino pour que le Pen Plotter fonctionne comme décrit.
Toute autre suggestion ou conseil qui pourrait m'être utile pour mener à bien ce projet.


Merci d'avance pour votre aide !
-----

[gienas]

Bonjour kti et tout le groupe

... Un servomoteur pour déplacer le stylo
Un moteur pas à pas pour dérouler le papier
Un capteur piézoélectrique pour capter les sons ...

Hum. À lire ta description, je reconnais un oscillographe.

Pour bien vérifier que c’est ton véritable projet, tu peux simulerle résultat attendu sur un oscilloscope et faire une copie d’écran pour pouvoir l’imprimer sur papier.

Je doute fort que ce soit vraiment ton projet; c’est pourquoi il te faut bien préciser les choses avant de mettre la ”machine en route".

[GBo]

[...]
Je doute fort que ce soit vraiment ton projet; c’est pourquoi il te faut bien préciser les choses avant de mettre la ”machine en route".

Pourquoi pas ? en tapant "soundwave art" sur google on voit que c'est à la mode, et même un cadeau original personnalisé pour la Saint-Valentin (waveform "I Love You" par sa propre voix).
En temps réel c'est plus coton en effet, et donc encore plus cool.
Moi je tenterais de faire ça tout en 100% analogique, question de génération surement.

[antek]

Ka va être laineux . . .
Avant de choisir le matériel il faut dégrossir un minimum : quelle amplitude pour le tracé, jusqu'à quelle fréquence ? Comment sera réalisée la graphie ?
Avec le piezo qui va bien il serait même possible de visualiser les sons des chauves-souris !

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Un son c'est relativement bref......traduire MECANIQUEMENT en temps REEL, je vois mal une mécanique
capable de faire cela.
A la TV suivant les reportages on peut "voir" la bande son défiler sur l'écran sous forme " de pics".

Disons qu ça pourrait etre comparable aux plotters d'enregistrement type volcanologie... ou détection tremblement de terre.
A+

[GBo]

Un son c'est relativement bref......traduire MECANIQUEMENT en temps REEL, je vois mal une mécanique
capable de faire cela.
A la TV suivant les reportages on peut "voir" la bande son défiler sur l'écran sous forme " de pics".

Disons qu ça pourrait etre comparable aux plotters d'enregistrement type volcanologie... ou détection tremblement de terre.
A+

Je pensais au sismographe moi aussi (en remplaçant la Terre par un gros woofer !), mais ça ne printerait de façon visible que la partie grave du son je pense, à essayer quand même;

Pour rappel le principe du sismographe s'il n'est pas déjà connu:

https://www.see.leeds.ac.uk/afar/new...smo-works.html
https://youtu.be/zUnjHjxFwKA

Pour les sons plus aigus, je pensais à une adaptation du disque d'Edison. Il faudrait remplacer le mouvement radial qui grave en profondeur dans la cire par un mouvement tangentiel avec un stylet sur le papier.
Remarquer la vitesse de rotation nécessaire du disque d'Edison quand même:
https://youtu.be/wRTgl0qx6wE?t=26

[Gwinver]

Bonjour.

Une manip type oscillographe nécessite un temps de réaction très court, un plotter autant qu'un Arduino risquent de ne pas suivre.
Il serait possible de ne pas procéder en temps réel, c'est à dire enregistrer puis tracer.

La solution 100% de GBo (ce n'est pas qu'une question de génération ... ) est probablement plus adéquate à condition de trouver un traceur assez rapide (jet d'encre?).

Une autre possibilité est de tracer le niveau sonore moyenné.

[kti]

Merci beaucoup pour toutes vos réponses. C'est l'une des premières fois que j'utilise un forum et je suis étonnée qu'on m'ait répondu si rapidement et avec beaucoup de gentillesse. Effectivement au début, je pensais m'inspirer des sismographes. je voulais utiliser un stylo ou une sorte de feutre pour le trassage. Merci pour toutes vos idées.

[GBo]

Plus haut j'ai écrit "disque" d'Edison, je voulais dire "cylindre" d'Edison bien sûr...

Une autre piste, plutôt qu'une ligne sur papier, serait d'étudier et de reproduire la façon dont le son était modulé de façon optique sur les films argentiques à partir du parlant (il y a au moins 3 méthodes). Puisqu'on parle d'école d'art, c'est très beau je trouve, par exemple:


(Sur le coté droit de la pellicule, on voit la piste sonore, en stéréo s'il vous plait)

Sources:
https://www.youtube.com/watch?v=tg--L9TKL0I
https://www.youtube.com/watch?v=OjKQNykc_04

[kti]

Bonjour Gienas, merci pour ta réponse, alors je n'avais pas pensé à ca au début mais je vais regarder le fonctionnement de l'oscillographe. Mon idée était de faire le tracé papier en simultanée de la prise de son. désolée si mon énnoncé n'étais pas très claire

[kti]

Bonjour GBo, merci beaucoup pour toutes tes ressources, je les trouve très intéressantes je vais me renseigner en détailles sur celle-ci. Je ne connaissais absolument pas l'existence des pistes sonores sur les pellicules de l'époque.

[Pascal071]

Bonjour à tous

en temps réel, avec des servomoteurs et arduino, il ne faut pas y penser
sauf avec 0 à 10Hz de bande passante...
le séismographe avec un haut parleur va tracer une bande noire, sa largeur va dépendre du temps de réponse du ressort.

un plotter (stylo) bien placé avec rallonge sur la membrane d'un haut parleur sera le plus rapide,

le problème n'est pas de créer un plotter rapide, mais de faire avancer le papier assez rapidement pour voir un début de courbe !
- avec 0,5mm de résolution pour distinguer une ligne (valeur au pif)
- avec 1000Hz à visualiser (période=1mS)
il faudrait 1mm pour plotter 1 période
soit l'avance d' 1 mètre de papier pour plotter 1 seconde de signal !!!

les soundwaves décrits plus haut sont faits à partir d'un signal enregistré sur l’ordinateur.

exemple:
tu enregistres "I love u" avec Audacity, tu sélectionnes la zone choisie, tu zoomes, etc.
copie d' écran, agrandissement, retouche, etc. -> imprimer ou faire imprimer sur un support plastique ou Aluminium.

au passage, je recommande ce site pour photos ou faces avant perso: https://zor.com/photo-sur-aluminium-dibond.html

Cordialement

[GBo]

Bonjour à tous
un plotter (stylo) bien placé avec rallonge sur la membrane d'un haut parleur sera le plus rapide,

C'est pas faux...

[GBo]

Sinon, je saute du coq à l'âne sorry, c'est du brainstorming quoi: une alternative, si le projet "papier" est trop complexe à réaliser: une visualisation sur écran en temps réel (et donc sur un vidéoprojecteur d'une installation artistique éventuelle) des ondes sonores captées par le micro d'un simple PC est tout à fait possible.
Voir par exemple ce que fait The Coding Train avec p5.js*, dans cette série de 3 vidéos. C'est juste une base de travail, il y a possibilité de valeur ajoutée par l'étudiant, pour chiader la représentation comme il le souhaite.

https://youtu.be/q2IDNkUws-A
https://youtu.be/jEwAMgcCgOA
https://youtu.be/h_aTgOl9J5I

Ici un affichage de l'enveloppe du son temps réel sur un cercle:


*p5.js est justement un environnement de programmation fait pour les artistes qui ne veulent apprendre à programmer "the hard way": tout est dispo dans l'environnement sans devoir importer des librairies compliquées, cela demande quand même plusieurs jours d'autoformation, mais il y a de bons tutos pour ça. Cà se fait si on est motivé(e), et ça ouvre des perspectives techno-artistiques.

[kti]

Bonjour Pascal071, merci beaucoup pour ces indications, je ne pensais pas du tout a ca

[kti]

Merci pour ce Brainstorming GBo, cela me donne pleins d'idées ! oui, j'ai vu cette chaine youtube pendant mes précédentes recherches. Cela peut être une idée alternative intéressante à creuser!

[GBo]

Dernière idée, coller un bout de miroir sur une membrane couplée à un HP, viser le miroir avec un pointeur laser* bien fixé, et trouver par programmation (p5.js de nouveau ?) les combinaisons de sons qui génèrent de belles figures**:

"Laser + mirror + sound"
https://youtu.be/C-V1uXeyGmg?t=402

* Attention à la puissance de laser, prendre un pointeur laser très peu puissant pour présentateur/conférencier, car gros risque pour les yeux sinon (cécité irréversible).
** ce ne sont pas des waveforms stricto senso pour le coup, ni l'enveloppe de l'amplitude du son, mais une démultiplication des mouvements de la membrane à l'endroit du miroir.

[paulfjujo]

Dernière idée, coller un bout de miroir sur une membrane couplée à un HP, viser le miroir avec un pointeur laser* bien fixé, et trouver par programmation (p5.js de nouveau ?) les combinaisons de sons qui génèrent de belles figures**:

"Laser + mirror + sound"
https://youtu.be/C-V1uXeyGmg?t=402
.

oui, mais il faut 2 miroirs et 2 HP
un pour l'axe X ..le temps HP avec base temps signal dent de scie ..ou le meme signal => lissajous ROND
l'autre pour l'axe Y ..l'amplitude du signal

sinon tu n'auras qu'un trait (ligne) mais pas de figure.

[GBo]

Tu as regardé la vidéo de Steve Mould ?

[Pascal071]

Bonsoir

avec 1 HP., 1 miroir, on ne déplace que sur 1 axe...

dans la vidéo, il se sert de l'élasticité du tissu orange pour faire bouger le miroir dans plusieurs sens,
les figures sont liées à l'inertie du miroir et la souplesse du tissu.

pour déplacer sur 2 axes, 2 HP et 2 miroirs.

Cdlt

[GBo]

C'est de la physique de membranes.

[gts2]

Bonjour,

Un exemple actuel : oscilloscope-with-a-scanning-laser/ des expériences de cours des années 70.

[Gyrocompas]

Bonjour,

Peut être revoir l'objectif, par exemple, ne s'intéresser qu'à la variation d'amplitude d'un signal plutôt que de la partie fréquentielle.
Pourquoi ?
Autrefois j'ai utilisé des enregistreurs papier capables de capter les circonstances conduisant vers un défaut de traitement, typique 1ms.

Le principal souvenir associé à cet exercice est un coût important en papier et en encre ainsi qu'un volume important de papier, difficile à traiter par la suite.

Ce qui a dirigé vers une solution émergente du moment, un µP qui captait le signal pour ne restituer que la partie intéressante, 100 ms avant, 100ms après.

Les enregistreurs de course utilisent un papier spécial en rouleau très onéreux.
le signal, style sismographe, était inscrit par un galvanomètre équipé d'un stylet.
Une encre encore spéciale est nécessaire. Elle doit être très fluide sans créer de bavure sur le papier (glacé).

Piste : oublier le temps réel, préférer l'échantillonnage pendant un temps défini, pour le restituer sur un support classique moins contraignant, écran, imprimante etc.

[GBo]

Bonjour
@Gyrocompas: plus j'y réfléchis et plus je pense comme toi que l'objectif de représenter des waveform audio sur rouleau de papier en temps réel va être trop difficile (même pour une école d'ingé, ce qui n'est pas le cas ici) et/ou trop dispendieux. En plus toi tu as essayé...

Par contre si la représentation se fait sur un écran de PC ou sur un vidéoprojecteur full HD relié en HDMI sur ce PC, il est possible d'atteindre une représentation de l'amplitude du signal audio en temps réel comme je l'ai montré avec la chaine YT The Coding Train en utilisant p5.js par exemple. Ca permet en plus d'apprendre la programmation dans un environnement intégré pensé pour les artistes.

Une autre voie que le PC + vidéo projecteur serait la projection du point d'un pointeur laser sur miroir(s) mobile(s) émulant un oscilloscope analogique comme gts2 le suggère, j'ai vu sur le web qu'il y avait pas mal de propositions plus récentes et plus performantes que celle de son lien de 2015, mais de ce que je vois sur YT certains bricoleurs prennent le risque de devenir aveugle avec des laser bien trop puissants, donc prudence, un accident est vite arrivé.

Donc ma conclusion provisoire : soit on reste sur papier mais pas en temps réel, soit on oublie le papier mais on peut garder le temps réel pour passer à la projection vidéo ou de laser, mais il faut savoir ce qu'on fait dans le dernier cas.