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Réponse impulsionnelle et convolution


Cette page présentera les notions de "réponse impulsionnelle" et de "convolution".

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À quoi ça sert


Lorsqu'on veut reproduire dans nos ordinateurs le fonctionnement de systèmes physiques, il y a 2 approches.

La modélisation


À l'aide de formules mathématiques plus ou poins complexes, d'algorithmes, on tente de reproduire mathématiquement le plus fidèlement possible la déformation du signal qui traverserai le système réel.
Avantage : on peut prévoir de nombreux réglages afin que l'utilisateur modifie le modèle lui permettant ainsi de se rapprocher le plus possible du système réel. On peut même créer des choses qui n'existent pas physiquement suivant les réglages appliqués.
Inconvénient : ça n'est jamais parfaitement égal au système réel, et peut être très gourmand en temps de calcul.

La mesure


On mesure la réaction du système réel à un stimuli calibré, et on en déduit l'équivalent d'une courbe de réponse qui pourra ensuite être appliquée à n'importe quel signal.
Avantage : le résultat sera parfaitement identique à l'original, pour une puissance de calcul faible.
Inconvénient : ça ne fonctionne que pour des systèmes linéaires. Par exemple pour des réverbérations de pièces, pour des ampli + baffles + micro). Ça ne fonctionnera pas pour une distorsion ou un compresseur. Il faut posséder chaque système à reproduire, et faire la mesure pour chacun d'eux.



Comment ça marche ?


Comme déjà précisé, cela ne fonctionne que pour des systèmes linéaires. C'est à dire que si vous doublez l'amplitude du signal d'entrée, cela double l'amplitude du signal de sortie.

La mesure de la réponse impulsionnelle


Afin d'obtenir une courbe de réponse pour l'ensemble du spectre audible, on va appliquer en entrée du système un signal riche en contenu fréquentiel, mais au spectre parfaitement connu, et on mesure le signal de sortie. Idéalement, on devrait appliquer comme stimuli un signal de grande amplitude, et de durée infiniment courte, c'est à dire une impulsion, d’où le nom de "réponse impulsionnelle".
Dans la pratique, on applique un "swip", c'est a dire un signal sinusoïdal qui commence à basse fréquence, puis devient de plus en plus aiguë. On applique quelques équations mathématiques au résultat obtenu (déconvolution), et on obtient la réponse impulsionnelle du système.
Si on veut par exemple reproduire la résonance d'une cathédrale, on va placer un haut-parleur qui va diffuser le swip, et un micro va enregistrer le son à l'autre bout de la nef. Il faut bien laisser tourner l'enregistrement jusqu’à ce que le son résultant ait entièrement disparu (plusieurs secondes pour une cathédrale !)
Et il faudra renouveler l'opération dans chacune des cathédrales dont on voudra reproduire l'ambiance.

La convolution


On va ensuite utiliser cette courbe obtenue pour la mélanger à notre signal, à l'aide d'une opération mathématique appelée "convolution" (une sorte de multiplication ++). Le résultat sera identique à celui qu'on aurai obtenu en envoyant notre signal audio dans la cathédrale, en beaucoup plus pratique !



Mise en œuvre


Il faut tout d'abord obtenir la réponse impulsionnelle du système dont on veut reproduire l'impact sur le son. De nombreux passionnés ont par exemple mesuré la réponse impulsionnelle de tous les amplis de guitare qui leur passent entre les mains, associé à tous les micros qu'ils ont en stock, et pour diverses positions du micro par rapport au haut-parleur.
Une recherche sur internet avec "impulse response" vous fournira des dizaines de résultats (certains sont gratuits).
Il faut ensuite utiliser un greffon de convolution à mettre sur le chemin du signal à modifier.

LV2_convolution mono


Ce petit greffon LV2 (provenant des x42-plugins) ne fait qu'une chose, mais il le fait bien !
Image
Vous cliquez sur le petit dossier, vous naviguez jusqu'au répertoire où est stocké votre fichier de réponse impulsionnelle à utiliser, et c'est tout.

LSP_impulse response


Comme tous les greffons de la série LSP, il est très complet.
Image
Il vous permet de filtrer le signal après passage dans la réponse impulsionnelle par exemple.
Il existe en version mono, stéréo, et mono-stéréo (entrée mono, sortie stéréo, très utile pour une réverb).



Liens et commentaires


Mesurer une réponse impulsionnelle avec des logiciels opensource Image


Collaborateur(s) de cette page : piratebab et olinuxx .
Page dernièrement modifiée le Lundi 25 juillet 2022 09:41:37 par piratebab.
Le contenu de cette page est licencié sous les termes licence.

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calixtus06, 07:16, mer. 30 Nov 2022: Bonjour et bienvenue à Ikben Zogroot :-)
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Samuel, 21:17, lun. 14 Nov 2022: [Lien] C'est de la balle et c'est enregistré avec librazik
olinuxx, 18:53, dim. 13 Nov 2022: @christorbec : le mégaphone ne sert pas à se faire dépanner. Ouvre un fil dans le forum.
christorbec, 15:22, dim. 13 Nov 2022: changer de soundfont dans ToneLib-jam ?
calixtus06, 06:59, dim. 13 Nov 2022: Bonjour et bienvenue à Djefux :-)
calixtus06, 11:59, sam. 12 Nov 2022: Bonjour et bienvenue à zardoz45 :-)
calixtus06, 07:10, mer. 09 Nov 2022: Bonjour et bienvenue à majneb :-)