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Logiciels > Pro > AudioFondAndHarm - V1.0.0.0 (Win 7/8/10 - 32/64 bits)

Dernière mise à jour : 02/04/2017

Présentation

Le logiciel AudioFondAndHarm est un outil d'analyse spectral audio "dédié musique".

Il permet :

d'extraire et d'afficher la fréquence fondamentale d'un signal périodique de fréquence fixe
de déterminer le niveau relatif des 9 harmoniques H2 à H10 (s'il y en a bien sûr, et si elles tombent dans la bande audio analysée)
de déterminer la hauteur de la note musicale correspondante, ainsi que son écart en pourcentage par rapport à la valeur théorique.

Pour ce faire, le logiciel dispose de deux moteurs d'analyse qui fonctionnent en parallèle. Le premier permet de cerner grossièrement la valeur de la fréquence fondamentale et bénéficie d'une vitesse de rafraichissement "élevée". Le second permet d'obtenir une valeur précise, mais au détriment d'une vitesse de rafraichissement plus faible (toutes les deux secondes environ). L'analyse s'effectue sur le flux audio entrant dans l'interface audio spécifiée "par défaut" sur le PC.

Principe de fonctionnement

Le logiciel effectue simultanément deux analyses par transformée de fourrier (FFT) :

une avec un ordre "moyen", qui aboutit à l'affichage d'une valeur grossière
une avec un ordre élevé, qui aboutit à l'affichage d'une valeur précise

Les différentes composantes spectrales (raies) obtenues après décomposition du signal sont analysées et affichées. Le niveau des harmoniques exprimé en dB est relatif au niveau de la raie considérée comme fondamentale. La copie d'écran qui suit montre une analyse temps réel avec mon diapason 440 Hz, capté par le micro bas de gamme intégré à mon PC portable.

La valeur de la fréquence fondamentale qui a été detectée vaut 440,08 Hz, ce qui correspond à environ 0,02% d'erreur.
Remarque : la notation "A4" et non "A3" pour le LA 440 Hz est bien sûr ici volontaire.

Détection des notes de la gamme tempérée

Si la fréquence de la fondamentale trouvée est proche de celle d'une note de la gamme tempérée, alors cette note est affichée avec indication de l'écart en fréquence par rapport à la valeur théorique de cette note (affichage sur une échelle de +/-2%).

Cas des harmoniques de niveau plus élevé que celui de la fondamentale

Dans son fonctionnement de base, le logiciel considère que la fréquence fondamentale F correspond à la "raie" dont l'amplitude est la plus élevée. Mais il arrive qu'avec certains instruments, le niveau de l'harmonique H2 ou H3 soit plus élevé que le niveau de la fondamentale F. C'est pourquoi le logiciel effectue également une analyse dans deux autres bandes de fréquence, une centrée sur la moitié (F/2) et l'autre centrée sur le tiers (F/3) de la fréquence (F) de la raie de plus grande amplitude (et supposée à la base être la fondamentale).

Si le logiciel confirme la présence d'une raie d'amplitude "élevée" (1) à la fréquence F/2 (moitié de la fondamentale F détectée) il considère que ce qui est détecté comme fondamentale est en fait l'harmonique H2.
Si le logiciel confirme la présence d'une raie d'amplitude "élevée" (1) à la fréquence F/3 (tiers de la fondamentale F détectée) il considère que ce qui est détecté comme fondamentale est en fait l'harmonique H3.

(1) Est considérée ici comme valeur élevée, une valeur dont l'écart de niveau est inférieur ou égal à 40 dB par rapport à la raie considérée comme fondamentale.

Remarques :

Le logiciel analyse également ce qui se trouve à la fréquence F/1.5 (harmonique H2 d'une fondamentale à F/3).
Pour une levée de doute optimale, l'utilisateur peut spécifier la note à détecter. Dans ce cas, le logiciel effectue une analyse plus fine dans la zone de fréquence correspondant à cette note.
Si le logiciel détecte une raie de rang F/2 ou F/3 dont l'amplitude est plus faible que celle de la raie de plus haut niveau, la valeur de la note détectée est "décalée" pour en tenir compte. En revanche, la valeur de la fréquence de la raie de plus haut niveau est laissée comme telle. Par exemple, si l'analyse spectrale révèle deux raies à 440 Hz et 880 Hz et que la raie la plus élevée est celle de 440 Hz, alors la fréquence affichée pour la "raie de niveau le plus élevé" est 440 Hz et la valeur de la note détectée est A4.Si maintenant l'analyse spectrale révèle deux raies à 440 Hz et 880 Hz et que c'est la raie de 880 Hz qui possède l'amplitude la plus élevée, alors la fréquence affichée pour la "raie de niveau le plus élevé" est 880 Hz et la valeur de la note détectée est A4 (et non A5). Dans les deux cas, la valeur affichée pour la fondamentale est 440 Hz.

Générateur de test intégré

Un générateur de test interne permet de délivrer un signal sinus, carré ou triangle et de fréquence ajustable par l'utilisateur, pour vérifier le bon fonctionnement du moteur d'analyse.

Précision des mesures

Précision de la mesure de fréquence fondamentale évaluée de façon empirique, pour plusieurs fréquences délivrées par le générateur de signaux test intégré et par un générateur de fonction externe Rigol DG4062 (validation par double mesure, pour chaque fréquence du tableau qui suit).

Fréquence	Valeur approchée (et erreur)	Valeur précise (et erreur)
2,000 Hz	Mesure impossible (-%)	2,018 Hz (+2%)
20,000 Hz	43 Hz (+215%)	20,187 (+1%)
40,000 Hz	43 Hz (+7%)	39,701 Hz (-0,7%)
100,00 Hz	86,132 Hz (-6%)	100,26 Hz (+0,2%)
500,00 Hz	516,79 Hz (+3,3%)	499,97 Hz (-0,006%)
1000,0 Hz	990,52 Hz (-1%)	999,94 Hz (-0,006%)
5000,0 Hz	4995,7 Hz (-0,8%)	4999, 7 Hz (-0,006%)
10000 Hz	9991,4 Hz (-0,8%)	10000,1 Hz (+0,001%)
15000 Hz	14987 Hz (-0,8%)	14999 Hz (-0,001%)
20000 Hz	19982 Hz (-1%)	20000 Hz (+0,001%)

Comme on peut le constater, la valeur [approchée] présente une erreur énorme pour les fréquences de valeur faible, et ne peut raisonnablement être utilisée avant 1000 Hz. Cela est lié au fait que le découpage du spectre se fait avec un nombre de tranche limité, et que l'imprécision augmente en allant vers le bas du spectre (à largeur de tranches égales). La valeur [précise] quant à elle est nettement plus exploitable, même dans les basses fréquences où le pourcentage d'erreur a aussi tendance à remonter (1% à 20 Hz, ça va encore).

Téléchargement

Logiciel développé sur demande pro, non disponible en téléchargement.

Historique

02/04/2017
- Première mise à disposition (de l'article).