LE MICRO : UN CAPTEUR DE SON

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Prérequis

Qu'est-ce qu'on mesure en physique ? (TP)

Comment transformer son ordinateur en thermomètre ? (TP)

La tension une grandeur de toute première importance !
 

Introduction

Il serait intéressant, dans un premier temps, de comprendre comment un microphone (micro pour les intimes) fonctionne pour se demander ensuite quelles mesures est-il possible réaliser en sortie ?

On pourra alors différencier différents sons. Pour cela, on utilisera la carte d'acquisition CANDIBUS...

Ouvre et enregistre le compte-rendu déjà (très bien) illustré : Il résume tous les travaux que tu as pu réaliser concernant l'acquisition d'un son avec CANDIBUS. Il ne reste plus qu'à le compléter notamment par de brefs commentaires au-dessous des graphes.

Plan

1 - Comment un micro capte-t-il un son ?
2 - Quelles sont les caractéristiques d'un son ?
3 - Comment reconnaître un son faible d'un son fort ?
4 - Comment reconnaître un son grave d'un son aigu ?
5 - Comment différencier la voix de deux personnes différentes ?

Pour les plus rapides

6 - et si on changeait la fréquence d'échantillonnage ?

Rédacteur : JMR

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1 - Comment un micro capte-t-il un son ?

Entendre la voix d'un ami, cela peut sembler banal. Pourtant, cela ne serait  pas possible sur la Lune. En effet, le son est-une onde, une vibration qui se propage dans un milieu matériel.  Dans l'air, ce sont les molécules de dioxygène et de diazote qui, en se serrant puis en s'espaçant permettent au son de se propager. Sur la Lune, il n'y a pas d'air donc pas de sons.   Le schéma ci-contre montre la propagation d'un son produit par un haut parleur   Un micro est sensible aux mouvements des molécules d'air : C'est un récepteur de son. A l'intérieur du micro, une membrane vibre en suivant les mouvements des molécules d'air, cette membrane entraîne la vibration d'une petite bobine de cuivre dans l'entrefer d'un aimant.

D'après le schéma suivant, à ton avis, en quoi sont convertis ces mouvements ?

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2 - Quelles sont les caractéristiques d'un son ?

Pour étudier un son , tu vas acquérir le signal délivré par le micro grâce à l'interface CANDIBUS.
Comme le signal du micro est faible, on doit placer un amplificateur entre le micro et l'interface.

Réalise le montage photographié : Fais-le vérifier par le professeur !

Attention, un système d'amplification (ampli pour les intimes) doit toujours être alimenté !
Ici, on utilise une alimentation - 15 V / 0 V / + 15 V.

Lance le logiciel CANDIBUS et fais les réglages suivants :

- Règle le temps d'acquisition sur 100 ms, choisi un nombre de points égal à 1024.

- Double clique sur la voie 1 pour la paramétrer. Le micro délivre une tension, il s'agit donc seulement de préciser que l'unité sera le volt, que 0V correspond à 0V et que 1V correspond à 1V.

Allume le micro, chante une note plutôt grave et lance en même temps l'acquisition.

Fais vérifier la courbe obtenue par le professeur, bascule sous REGRESSI et enregistre cette courbe dans ton dossier personnel.

La courbe obtenu représente une tension. La période et la fréquence que tu as définies sont également la période et la fréquence du son

Quelles mesures pourrait-on faire ?

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3 - Comment reconnaître un son faible d'un son fort ?

Acquiert un son grave et fort, exporte les données sous REGRESSI .
Recommence avec le même son grave mais faible.

Tu devras choisir l'option "Nouvelle page" à l'ouverture de REGRESSI.

Sous REGRESSI , clique sur l'icône coordonnées XY puis sélectionne superposition de pages et enfin choisi les pages que tu dois superposer pour comparer un son fort et un son faible.

Pense à rajouter une légende pour différencier les différents graphes

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4 - Comment reconnaître un son grave d'un son aigu ?

Acquiert un son aigu, exporte les données sous REGRESSI .

Sous REGRESSI , clique sur l'icône coordonnées XY puis sélectionne superposition de type analyseur logique  et enfin choisi les pages que tu dois superposer pour comparer un son grave et un son aigu.

Pense à rajouter une légende pour différencier les différents graphes

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5 - Comment différencier la voix de deux personnes différentes ?

Acquiert un son grave et fort, exporte les données sous REGRESSI.
Ton binôme recommence avec le même son grave et fort.

Sous REGRESSI , clique sur l'icône coordonnées XY puis sélectionne superposition de pages et enfin choisi les pages que tu dois superposer pour comparer le même son émis par deux voix différentes.

Pense à rajouter une légende pour différencier les différents graphes

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Pour les plus rapides

6 - Et si on changeait la fréquence d'échantillonnage ?

"A" comme analogique "D" comme numérique

Pour être gravé sur un CD, un son doit être numérisé, c'est à dire codé par des 0 et des 1. Ces 0 et ces 1 doivent permettre de retrouver la courbe d'origine correspondant au son.  La première étape de la numérisation d'un son est l'échantillonnage, c'est à dire la mesure à intervalle de temps réguliers de la tension (fig1) aux bornes du micro.  Chaque mesure correspond à un des points de la courbe (fig2) . En reliant ces différents points on obtient la courbe représentant le son (fig3).    Chacun de ces points peut ensuite être codé avec des 0 et des 1, puis ces 0 et 1 sont gravés sur le CD sous forme de creux ou de bosses microscopiques.

Un des paramètre important de la numérisation d'un son est la fréquence d'échantillonnage : C'est le nombre de mesures que l'on effectue par seconde.   

Tu peux régler la fréquence d'échantillonnage d'une acquisition sous CANDIBUS juste en faisant varier le nombre de points de mesure sans changer la durée d'acquisition de 50 ms .

Acquiert un son avec une fréquence d'échantillonnage maximale puis exporte sous REGRESSI .

Acquiert le même son avec une fréquence d'échantillonnage minimale puis exporte sous REGRESSI

Acquiert encore une fois le même son avec la fréquence d'échantillonnage la plus faible qui conserve quand même la forme de la courbe. Exporte sous REGRESSI .

Sous REGRESSI , clique sur l'icône coordonnées XY puis sélectionne superposition de pages et enfin choisi les pages que tu dois superposer pour comparer le même son émis par deux voix différentes.

Pense à rajouter une légende pour différencier les différents graphes

Réponds éventuellement aux questions suivantes :

Quel échantillonnage sera la plus fidèle au son d'origine ?

Quel échantillonnage ne permettra pas de retrouver le son d'origine ?

A ton avis, quel avantage y a-t-il tout de même à minimiser la fréquence d'échantillonnage ?