Analyse spectrale audacity (TPE)

[sejren]

Bonjour,


Nous faisons nos TPE sur la perception du son par le foetus et devons faire l'analyse spectrale d'un enregistrement audio in-utero (sans stimulation extérieure).
On veut donc déterminer les principales fréquences et les intensités associées à ces fréquences dans le milieu.


Pour les fréquences, c'est assez limpide, mais pour l'intensité, j'ai déjà plus de mal à comprendre :
Sachant que l'environnement in-utero est de l'ordre de 30dB, comment en déduire les différentes intensités? Est-ce d'ailleurs possible?

J'ai peur de faire une bétise, alors si quelqu'un pouvait m'aider je serait déjà plus rassurée


Avec audacity, on obtient le spectre suivant :


Merci d'avance,


Sejren
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[phuphus]

Bonsoir,

le problème est donc de calibrer / caractériser toute la chaîne d'acquisition. Comment cet enregistrement a-t-il été fait ? Avec quel matériel ? Dans quelles conditions ?

Lorsque tu dis que l'environnement est de l'ordre de 30dB, veux-tu dire par là que le niveau global de cet enregistrement est de 30 dB ? Sais-tu si c'est bien la pression de référence dans l'eau qui a été prise pour déterminer ce niveau ?

PS : c'est inférieur à un ordre 5, stefjm va peut-être pouvoir aider
Et si je comprends bien, te tu demandes comment on fait les dB ?

[LPFR]

Bonjour et bienvenue au forum.
Je ne vois pas très bien votre manip.
J’imagine que vous n’avez pas mis un hydrophone dans le liquide amniotique.
D’autre part, les sons que l’on trouve sont ceux produits par le fœtus lui-même (son cœur), plus les bruits intestinaux de la mère et ses bruits cardiaques et pulmonaires Plus les sons émis par la mère (paroles) et un peu les sons extérieurs au corps de la mère.

Mais dans votre courbe, vous ratez les bruits les plus forts et le plus intéressants : ceux en dessous de 1 kHz.
L’autre chose qui me dérange est le niveau en dB. Par rapport à quoi ?

Et je ne vois pas non plus est comment allez-vous mesurer la perception du son par le fœtus. J’imagine que vous n’implantez pas des électrodes sur le cerveau du fœtus.
Au revoir.

[sejren]

Tout d'abord, merci à vous deux pour vos réponses.

"veux-tu dire par là que le niveau global de cet enregistrement est de 30 dB ?" Oui, c'est ce que je voulais dire.
La manipulation a été réalisée en 1983 avec un équipement Doppler et un hydrophone dans un hôpital de Londres. Il n'y avait aucune stimulation extérieure significative (seulement des bruits ambiants) et la mère ne parlait pas pendant l'enregistrement. C'est tout ce qu'on sait.
Après, quand je dis que l'environnement fœtal est de l'ordre de 30 dB -dans ce contexte-ci, sans stimulation extérieure- c'est parce que c'était l'estimation d'études récentes...Mais en effet les scientifiques ne sont pas tous d'accord sur ce point...
Par contre toutes les études récentes vont dans le sens d'un environnement fœtal "calme" (avant les années 1980, c'était de l'ordre des 70-90dB; maintenant c'est plutôt 30-60dB...)

Donc peut-être qu'effectivement je ne devrais pas donner de valeurs précises (?)...Surtout qu'apparemment l'intensité varie (énormément) suivant l'emplacement de l'hydrophone. Ou alors, justement j'essaie de donner des valeurs avec l'hypothèse que le niveau d'intensité sonore est de 30dB...Mais ce serait peut-être du travail pour rien; et pas très intéressant compte tenu des incertitudes ^^'.


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Par contre, je me pose toujours cette question : pourquoi Audacity utilise des valeurs négatives, et à partir de quoi il se base?
Je sais comment se calculent les décibels (enfin, plus ou moins...J'ai lu des cours de TS).

Mais si, comme vous dites, je voulais "calibrer / caractériser toute la chaîne d'acquisition" comment est-ce que je devrais faire...Vu que c'est des dB? ^^'

Merci d'avance.


PS: Ce sont des TPE, il n'est pas nécessaire de faire des expériences : on se base sur des études qui répondent à notre problématique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[phuphus]

Bonsoir,

calibrer toute la chaîne à partir d'un enregistrement et du résultat final, c'est simple ; tout du moins beaucoup plus que de se taper tous les maillons un par un.

La première chose à faire, c'est de générer dans Audacity un sinus d'amplitude connue, et de :

- calculer son niveau global (est-ce que Audacity en est capable ?)
- faire le spectre

Cela te donnera une idée de la manière dont Audacity calcule les niveaux dans le spectre.
Ensuite, tu calcules le niveau global de ton enregistrement intra-utérin (même question : Audacity sait faire ?), et y'a plus qu'à faire des additions et des soustractions.
Si Audacity ne te renvoie pas un niveau global pour ton signal, il faudra aller chercher un autre logiciel. Je sais que Cool Edit Pro 2.0 le fait (un logiciel qui a 15 ans... Je ne sais pas si son successeur, Adobe Audition, le fait toujours) , et si tu t'en sens capable, le mieux d'un point de vue pédagogique serait de faire cela sous Matlab (je peux aider...).

Ce qui est dérangeant, c'est que tout repose sur une hypothèse de départ, les fameux 30 dB, et que tout ceci ne t'apportera pas grand chose pour exploiter tes données spectrales. Tout au plus, tu changes juste l'échelle de niveau pour la recaler sur 30 dB. Mais à quoi cela va-t-il te servir ?

[phuphus]

Au fait, combien de temps dure l'enregistrement ? Et je rejoins LPFR : pour tirer quelque chose de l'enregistrement, un spectre tel qu'affiché en PJ de #1 n'est pas ce qu'il y a de mieux. Un sonagramme serait beaucoup plus parlant (on pourrait voir les battements de coeur, la respiration, etc.).

Pourrais-tu mettre l'enregistrement en PJ, ou donner un lien où on peut le trouver ? L'as-tu écouté ?

[sejren]

Oui, en effet, je pense que je vais abandonner l'idée.

Pour ce qui est de l'envoyer en pièce jointe, je ne peux pas parce qu'il est commercialisé.
L'enregistrement est relativement court (5 secondes tout au plus); avec une période qui dure environ une seconde. On entend un bruit contant+un battement de cœur.

J'ai fait un sonogramme avec Audacity, voila ce que ça donne :

[Pio2001]

Bonjour,

Pour les fréquences, c'est assez limpide, mais pour l'intensité, j'ai déjà plus de mal à comprendre :
Sachant que l'environnement in-utero est de l'ordre de 30dB, comment en déduire les différentes intensités? Est-ce d'ailleurs possible?

Bonjour,
C'est peut-être possible, mais c'est compliqué, et je dirais même que la définition de "l'intensité d'une fréquence" est arbitraire. Par exemple tu as ici une taille de FFT de 1024 (deuxième liste déroulante). Passe à 4096, et toute l'échelle d'intensité va changer.
D'ailleurs, reste à 4096, c'est ce qui représente le mieux la perception humaine.

Le niveau en décibel indiqué sur l'axe représente les dB numériques, avec comme définition 0 dB = amplitude instantanée maximale dans le fichier (+32767 ou -32768 pour un fichier audio numérique codé sur 16 bits). C'est tout-à-fait arbitraire en ce qui te concerne puisque cela dépend du volume auquel l'enregistrement initial a été numérisé.

Un point essentiel à noter sur le spectre que tu as publié est qu'il n'y a absolument aucun signal au-delà de 6000 Hz. La zone plate à -75 dB n'est qu'un bruit de fond dû au matériel d'enregistrement. Cela ne représente pas un son enregistré, mais probablement le bruit de la bande magnétique utilisée, ou de l'ampli de l'hydrophone.

Ensuite, pour voir plus clairement le signal, dans la liste "axe", choisis fréquence logarithmique au lieu de linéaire.

Je ne sais pas comment fonctionne Audacity, mais tu pourras ensuite visualiser ce qui se passe dans un sonogramme, comme suggéré par Phuphus. Mais il faut savoir le paramétrer et le lire. Toute la zone bleue dans le sonogramme ci-dessus correspond au bruit de fond : aucun signal. Le vrai signal est visible en bas, en blanc.
En espérant que tu puisses garder une échelle logarithmique sur le sonogramme aussi, et que tu puisses limiter le graphe à la plage 20 - 5000 Hz, tu auras quelque chose d'intéressant.

Tu pourras ensuite jouer sur la taille de la FFT pour avoir plus de résolution horizontale (FFT plus courte), ou plus de résolution verticale (FFT plus longue). Comme "fonction", choisis Blackmann-Harris plutôt que Hanning, si tu as le choix. Tu pourras mieux voir les faibles bruits. Hanning est utile pour avoir une grande précision en fréquence, mais ici, il n'est pas utile de mesurer précisément les fréquences.

[phuphus]

Bonjour,

Le niveau en décibel indiqué sur l'axe représente les dB numériques, avec comme définition 0 dB = amplitude instantanée maximale dans le fichier (+32767 ou -32768 pour un fichier audio numérique codé sur 16 bits). C'est tout-à-fait arbitraire en ce qui te concerne puisque cela dépend du volume auquel l'enregistrement initial a été numérisé.

J'ai regardé un peu Audacity, et un sinus pleine amplitude donne un spectre avec un pic à 0dB à la fréquence concernée. Ce même sinus a naturellement un niveau global à -3dB. Donc connaissant le niveau global de l'enregistrement (30dB), il suffit de faire un calcul de niveau global et c'est OK. Si ce niveau global est X dB, alors on peut corriger l'échelle du spectre d'audacity avec :

Nouvelle_echelle = Ancienne_echelle + 30 - X - 3

On a alors un spectre d'amplitude. Le niveau X peut facilement être calculé dans Matlab (ou Excel...), c'est juste un calcul de valeur rms. Je pense qu'au niveau terminale, en aidant un peu avec le formalisme Matlab et en laissant sejren trouver pour le calcul d'une valeur rms en numérique, ça sera pédagogique et réaliste.

@ sejren : pour tout le reste, le message de Pio2001 donne d'excellents conseils !