Enregistrement et traitement de données ultrasonores

[Benben31]

Bonsoir,
Je souhaiterai mettre en place un projet et j'ai besoin de votre aide car je ne maitrise pas tous les domaines qu'il va impliquer.
J'étudie le comportement de souris qui se retrouvent à faire des choix (face à un obstacle, un objet nouveau, entre plusieurs sources alimentaires...). Dans ces conditions, j'observe des comportements particuliers, qui différent selon que l'individu est seul ou en groupe. Les souris sont capables de communiquer par voie sonore audible et non audible pour nous. Dans ce dernier cas, elles utilisent des vocalises ultrasons allant de 20 à 100kHz. Je souhaite étudier ces vocalises pour voir si elles sont présentes dans certaines situations, si elles diffèrent selon que l'individu est seul ou en groupe, et essayer de caractériser des patterns spécifiques à des situations.
Pour réaliser ce projet, je pensais utiliser un enregistreur comme celui-ci (https://www.jama.fr/boutique/fr/pris...phone-x-y-5264) pour capter et enregistrer les sons. Ensuite, à l'aide de mon pc, je pensais analyser le fichier vocal enregistrer pour extraire l'information pertinente. Cette information serait les fréquences enregistrées sur une durée déterminée (passer par une transformée pour identifier les fréquences présentes en discrétisant/echantillonant une durée d'enregistrement correspondant au moment de choix de l'animale) et leur caractéristiques (utilisation d'un filtre passe-haut et par la suite d'une fonction pour éventuellement diminuer le bruit et isoler des structures d'intérêt).
Voila le projet. J'ai donc besoin de vous pour savoir si cela vous semble envisageable à faire (partie technique avec cet enregistreur et informatique) sachant que c'est la première fois que j'étudie l'activité sonore donc merci de me juger avec bienveillance ^^ Également, j'ai la possibilité d'utiliser Matlab pour réaliser le traitement du signal audio. Mais j'aimerai bénéficier de vos conseils réaliser les différentes étapes du projet théorique.
Merci par avance pour tous les conseils bienveillants que vous pourrez me proposer.
En vous souhaitant une bonne soirée,
Benben31
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[Antoane]

Bonjour Benben31 et bienvenue sur Futura,

Cet enregistreur est prévu pour le spectre audible uniquement, il ne pourra enregistrer au-delà d'une vingtaine de kHz. On déduit cette fréquence du fait que le système est prévu pour l'audible et de la fréquence d'échnatillonnage (44.1 kHz) associée au théorème de Shannon.
Je n'ais pas de référence ou de fabriquant à recommander spécifiquement.

Le signal récupéré en sortie d'un tel dispositif est déjà échantillonné et numérisé.
Le reste du traitement devrait se faire assez aisément avec n'importe quel logiciel de traitement du signal (Matlab, Python, etc).

[Benben31]

Bonjour Antoane et merci pour votre réponse.
J'ai noté dans la description de l'enregistreur disponible sur le site du vendeur que l'appareil possède une "fréquences d’échantillonnage de 44.1, 48 ou 96 kHz". Sachant que les souris peuvent utiliser des fréquences jusqu'à 100kHz, cette échantillonnage du bruit ambiant aurait pu selon moi capter ces émissions pour pouvoir ensuite les identifier en décortiquant le signal. Donc selon vous, cela ne marcherait pas ? Sans évoquer de références ou de fabricant, pouvez vous m'expliquer vers quel type d'appareil (caractéristiques) devrais je me tourner. Excusez si ma question vous semble naive.

Ensuite, je pensais tout d'abord explorer les possibilités du logiciel Audacity avant de migrer sur un script Matlab (à faire ad hoc). J'ai cru comprendre qu'il pouvait permettre d'explorer en partie (voir en totalité ?!) le signal enregistré.

Concernant la numérisation, c'est un projet exploratoire donc la précision du signal analogique n'est pas nécessaire dans ce premier temps. En fonction des résultats, peut etre que je migrerai vers un signal plus "pur".

Merci par avance,
Benben31

[Antoane]

Bonjour,

La fréquence d'échantillonnage de 96 kHz devrait permettre de capturer des signaux atteignant 48 kHz. Ce n'est néanmoins pas le cas ici : le circuit (en particulier la partie analogie) n'est pas conçu pour traiter de tels signaux (pourquoi le serait-il: ces signaux sont inaudibles) les échantillons superflus sont utilisés pour améliorer artificiellement la résolution de l'ADC (suréchantillonnage). En gros : on fabrique des bit à partir de kHz.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Benben31]

Re-bonjour,
Ok je comprends mieux pourquoi vous faisiez référence au théorème de Shannon précédemment (Pour 48kHz on utilise du 96kHz afin d'avoir deux échantillons par période du signal). De plus, je comprends que l'architecture employée focalise sur la bande "audible" (0.02-20kHz) donc néglige (ou ne capte pas) les autres bandes (celle qui m'intéresse en particulier). Enfin, je comprends également que l’algorithme de traitement numérique "lisse" le signal par un procédé de suréchantillonnage en calculant des points intermédiaires entre les échantillons. Bien que cela peut faciliter l'utilisation de filtres cela engendre une perte d'information (encore une fois des variations qui m'intéressent)...
Bon, si j'ai bien compris notre échange = l'outil d'enregistrement n'est pas le bon mais le reste de la procédure semble cohérente. En conclusion, il faut que je déniche un capteur compatible avec mon objectif soit minimum du 200kHz d’échantillonnage à la source et bloquer les procédés de traitement automatique qui engendre une potentielle perte d'information. Pour ce dernier aspect, je pourrai utiliser seulement un microphone relié au pc via un câble ethernet afin avoir un enregistrement direct microphone-fichier audio sans intermédiaire. Le fichier audio serait alors un meilleur reflet de la situation observée. Cela compliquera l'analyse du fichier par la suite car le rapport signal/bruit risque d'être important... mais avancer un pas à la fois me semble un bon début ^^

Merci pour votre aide, et n’hésitez pas à me critiquer si j'ai mal compris ou à me conseiller en fonction de votre expérience.
Benben31

[jiherve]

bonjour,
il faut d'abord un frontal analogique, micro compris, capable d'acquerir et de numériser les sons étudiés,cela existe mais cela n'est pas donné.
ensuite il y a un bon soft pour l'analyse : Raven.
JR

[Benben31]

Bonsoir JR et merci pour votre réponse.
En cherchant sur le net "frontal analogique ultrasons", je comprends mieux votre mention "cela n'est pas donné"!
Plus "cheap", j'ai noté qu'il existe des système émission/réception ultrasons pour la localisation spatial d'objet à monter avec un arduino. Naïvement, je me demandais si en retirant/neutralisant la partie émettrice et en ne gardant que le capteur on ne pourrait pas arriver à l'utiliser pour ce projet. Mais je suppose que la sonde réceptrice est bridée (focalisée sur la fréquence issus de l'émetteur et avec une plage restreinte pour limiter le bruit). Qu'en pensez vous ?
Merci beaucoup pour le lien, je ne connaissais pas le logiciel et la version gratuite semble adaptée aux questions que je me pose.
Ainsi, si vous avez en tête du matériel accessible (pas excessivement cher) pour l'acquisition du signal, n'hésitez pas à me faire signe !
Enfin, si un technicien ou ingénieur dans le domaine du son et/ou traitement du signal a des conseils/références ou bien souhaite s'investir dans ce petit projet, je suis à l'écoute.
Merci à vous,
Benben31

[jiherve]

bonsoir
non les bidules télémétriques utilisant des US sont inutilisables, au mieux le capteur nu et un peu de tripaille analogique en aval mais comme tu l'as compris c'est bridé en fréquence aux alentours de 40kHz.
Le soucis c'est bien le capteur car le reste c'est assez trivial.
JR

[goaoute]

bonsoir
non les bidules télémétriques utilisant des US sont inutilisables, au mieux le capteur nu et un peu de tripaille analogique en aval mais comme tu l'as compris c'est bridé en fréquence aux alentours de 40kHz.
Le soucis c'est bien le capteur car le reste c'est assez trivial.
JR

Pour le capteur on peut imaginer un cristal UHF avec concentrateur parabolique

[jiherve]

bonjour
qu'est ce qu'un cristal UHF ?
JR

[goaoute]

Pas trouvé dans Google image ceux qui sont utilisés dans les radars (ça ressemble à un fusible miniature avec les bouts plaqués or). On doit trouver du matos dans les détecteurs volumétriques à US
https://www.google.com/search?q=d%C3...t=firefox-b-ab

[Benben31]

Bonsoir,
"un cristal UHF avec concentrateur parabolique"
Là on a dépassé mon niveau de compétence... Je vois le système de parabole pour concentrer tout signal de l'environnement vers un point donné mais le cristal UHF m'échappe totalement, désolé ^^'
Si vous parvenez à m'expliquer ce dont il s'agit, j'en serai ravi !
Merci d'avance,
Benben31