La troisième partie de notre série de didacticiels sur le traitement audio numérique couvre la modulation du signal, nous expliquons comment appliquer la modulation d'amplitude, l'effet de trémolo et la variation de fréquence.
Modulation
Modulation d'amplitude
Comme son nom l'indique, cet effet fait varier l'amplitude d'une sinusoïde en fonction du message à transmettre. Une onde sinusoïdale est appelée porteuse car elle transporte l'information. Ce type de modulation est utilisé dans certaines bandes publiques de diffusion et de transmission commerciales (AM).
Pourquoi utiliser la modulation d'amplitude ?
Radiation de modulation.
Si le canal de communication est un espace libre, des antennes sont nécessaires pour rayonner et recevoir le signal. Elle nécessite une antenne de rayonnement électromagnétique efficace dont les dimensions sont du même ordre de grandeur que la longueur d'onde du signal rayonné. De nombreux signaux, y compris les composants audio, ont souvent 100 Hz ou moins. Pour ces signaux, il faudrait construire des antennes d'environ 300 km de long si le signal devait être rayonné directement. Si la modulation du signal est utilisée pour imprimer le message sur une porteuse haute fréquence, disons 100 MHz, l'antenne doit avoir une longueur supérieure à un mètre (longueur transversale) uniquement.
Modulation de concentration ou multicanal.
Si plusieurs signaux utilisent un seul canal, la modulation peut être utilisée pour transférer différents signaux vers différentes positions spectrales permettant au récepteur de sélectionner le signal souhaité. Les applications qui utilisent la concentration ("multiplexage") incluent les données de télémétrie, la radio FM stéréo et la téléphonie longue distance.
Modulation pour surmonter les limites de l'équipement.
Les performances des dispositifs de traitement du signal tels que les filtres et les amplificateurs, et la facilité avec laquelle ces dispositifs peuvent être construits, dépendent de la situation du signal dans le domaine fréquentiel et de la relation entre la fréquence supérieure et le signal faible. La modulation peut être utilisée pour transférer le signal à une position dans le domaine fréquentiel où les exigences de conception sont satisfaites plus facilement. La modulation peut également être utilisée pour convertir un "signal large bande" (un signal pour lequel le rapport entre la fréquence la plus haute et la fréquence la plus basse est grand) en un signe de "bande étroite".
Effets audio
De nombreux effets audio utilisent la modulation d'amplitude en raison de la frappe et de la facilité avec laquelle il peut gérer de tels signaux. Nous pouvons en nommer quelques-uns tels que le trémolo, le chorus, le flanger, etc. Cet utilitaire est l'objet de cette série de didacticiels.
Effet trémolo
L'effet de trémolo est l'une des applications les plus simples de la modulation d'amplitude, pour obtenir cet effet, nous devons faire varier (multiplier) le signal audio par un signal périodique, sinusoïdal ou non.
>> tremolo='tremolo.ogg';
>> fs=44100;
>> t=0:1/fs:10;
>> wo=2*pi*440*t;
>> wa=2*pi*1.2*t;
>> audiowrite(tremolo, cos(wa).*cos(wo),fs);
Cela va générer un signal en forme de sinusoïde dont l'effet est comme un 'tremolo '.
Tremolo sur de vrais fichiers audio
Nous allons maintenant montrer l'effet de trémolo dans le monde réel. Tout d'abord, nous utilisons un fichier préalablement enregistré par une voix masculine disant "A". Le tracé de ce signal est le suivant :
>> [y,fs]=audioread('A.ogg');
>> plot(y);
Nous devons maintenant créer un signal sinusoïdal enveloppant avec les paramètres suivants :
Amplitude =1
Fréquence=1.5Hz
Phase =0
>> t=0:1/fs:4.99999999;
>> t=t(:);
>> w=2*pi*1.5*t;
>> q=cos(w);
>> plot(q);
Remarque :lorsque nous créons un tableau de valeurs de l'heure, par défaut, celui-ci est créé sous forme de colonnes, c'est-à-dire 1x220500 valeurs. Pour multiplier cet ensemble de valeurs il faut le transposer en lignes (220500x1). C'est la commande t=t(:)
Nous allons créer un deuxième fichier ogg qui contient le résultat signal modulé :
>> tremolo='tremolo.ogg';
>> audiowrite(tremolo, q.*y,fs);
Variation de fréquence
Nous pouvons faire varier la fréquence pour obtenir des effets musicaux assez intéressants tels que la distorsion, les effets sonores pour les films et les jeux entre autres.
Effet de la modulation de fréquence sinusoïdale
C'est le code où la fréquence de modulation sinusoïdale est affichée, selon l'équation :
Y=Ac*Cos(wo*Cos(wo/k))
Où :
Ac =Amplitude
wo =fréquence fondamentale
k =diviseur scalaire
>> fm='fm.ogg';
>> fs=44100;
>> t=0:1/fs:10;
>> w=2*pi*442*t;
>> audiowrite(fm, cos(cos(w/1500).*w), fs);
>> [y,fs]=audioread('fm.ogg');
>> figure (); plot (y);
Le tracé du signal est :
Vous pouvez utiliser presque n'importe quel type de fonction périodique comme modulateur de fréquence. Pour cet exemple, nous n'avons utilisé ici qu'une fonction sinusoïdale. N'hésitez pas à expérimenter en changeant les fréquences des fonctions, en mélangeant avec d'autres fonctions ou même en changeant le type de fonction.