Auteur Sujet: Qu'est que la phase acoustique ?  (Lu 1924 fois)

Tonipe

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Qu'est que la phase acoustique ?
« le: mars 07, 2018, 19:17:10 pm »
Bonjour

Au début des chapitres PC et Hi-Fi j'essaye d'expliquer ce qu'est la phase acoustique.
Mais je ne suis pas dans mon domaine de compétence, même si j'ai appris beaucoup de choses au fil des ans : Autodidacte à un sens !!!
Une relecture et correction par des plus compétents que moi n'est pas inutile.
http://petoindominique.fr/php/phase_acoustique.php

Citer
Définition :
Dans son livre Le haut-parleur : Manipulations et mesures électro-acoustiques, Joe d'Appolito nous explique la phase d'une sinusoïde :
La phase est l'Alpha et l'Oméga de la sinusoïde. La phase d'une sinusoïde n'est rien d'autre que son argument.
Par exemple dans l'expression x(t) = sin(2*Pi*ft+phi), le terme entre parenthèse (2*Pi*ft+phi) est la phase totale de la sinusoïde, avec f pour la fréquence, t pour le temps et phi pour la phase initiale à l'instant zéro, le début de l'intervalle de mesure.

Un signal musical est une suite de sinusoïde, donc avec une phase.
Les filtres de coupure entre les HP, ou les coupures acoustiques, apportent leurs rotations de phase.
Quand la fréquence augmente, les pentes deviennent de plus en plus négatives, les aigus sont de plus en plus en avance sur les graves.
Certaines enceintes corrigent une partie des problème de phase acoustique en reculant le médium et le tweeter par rapport au grave :
Les aigus sont bien en avance, une avance de phase correspond à une pente négative.


Analyse pertinente :
L'expression x(t) = sin(2*Pi*ft+phi) est trompeuse : Quand la phase dépasse 359°, la phase revient à 0°.
Pour ceux qui analysent les conséquences au milieu d'un train de sinusoïde ce n'est pas gênant, c'est invisible si vous n'avez ni le départ ni la fin du train d'onde.
Pour nous amateurs de musique qui n'est faite que d'impulsions, une phase à 360° n'est pas identique à une phase à 0° au niveau du résultat d'écoute :
Prenez un caisson de graves coupé à 80 Hz. La longueur d'onde, les 360° de phase, correspond à 344/80 = 4.3 m.
Déplacez votre caisson de 4.3 m dans votre pièce, vous n'aurez pas du tout la même qualité sonore !!!.

En haute-fidélité, pour les enceintes, l'analyse du signal doit se faire exclusivement sur la première demi sinusoïde.
Ainsi une phase de 90° ou de 360+90 = 450° ne sont plus identiques dans leurs conséquences.
La sommation du signal de deux haut-parleurs avec leur filtre n'est plus à l'attendu dans certain cas, et c'est audible.
Si vous faites l'analyse au milieu du train d'onde vous ne le voyez pas, si vous analysez sur la première demi sinusoïde cela saute aux yeux.

Exprimé autrement, si vous réglez votre système en utilisant le milieu du train d'onde, vous aurez un excellent résultat sur les notes continues de l'orgue, et un beaucoup moins bon sur les percussions des timbales.
Si vous réglez sur la première sinusoïde vous serez tout aussi bon sur l'orgue, et excellent sur le jeu des timbales ou sur les explosions dans vos films préférés.

Cordialement, Dominique

xnwrx

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #1 le: mars 07, 2018, 20:37:35 pm »
Bonjour Dominique,
j'ai lu ce sujet ; il y a énormément de corrections à apporter.J'essayerai de vous proposer quelque chose.

Tonipe

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #2 le: mars 07, 2018, 20:47:51 pm »
Bonjour xnwrx

A vous lire.

Cordialement, Dominique

xnwrx

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #3 le: mars 07, 2018, 22:15:36 pm »
Plutôt que vous proposer une ré-écriture, je vous propose un commentaire composé. C'est toujours mieux de comprendre ce qui ne va pas :

Définition :

        Dans son livre Le haut-parleur : Manipulations et mesures électro-acoustiques, Joe d'Appolito nous explique la phase d'une sinusoïde :
        La phase est l'Alpha et l'Oméga de la sinusoïde. Pas exactement. L'alpha et l'oméga d'une sinusoïde c'est une amplitude, une fréquence et une phase. Il faut les trois pour décrire intégralement et sans ambiguïté la sinusoïde
La phase d'une sinusoïde n'est rien d'autre que son argument.Exact, mais si on n'explique pas ce qu'est un argument et d'où ça sort, le lecteur ne comprend pas ce qu'on entend par argument. Une sinusoïde, c'est effectivement AxSin(wt+phi). A est l'amplitude, w est la pulsation, relatif à la fréquence f = w/2PI, t est le temps et phi est la phase. Mathématiquement on utilise la formulation complexe qui intéressante pour différentes raisons : sin(x) = (eix - e-ix) / 2i . Le module de cette fonction complexe correspond à l'amplitude, l'argument correspond à la phase. Je pense qu'il est préférable de ne pas parler d'argument car ce terme va perdre tout le monde
        Par exemple dans l'expression x(t) = sin(2*Pi*ft+phi), le terme entre parenthèse (2*Pi*ft+phi) est la phase totale de la sinusoïde, avec f pour la fréquence, t pour le temps et phi pour la phase initiale à l'instant zéro, le début de l'intervalle de mesure.La phase n'est que phi. Il n'y a pas de notion de phase totale et de phase initiale. Pour un sinus donné, de fréquence donnée, il y a une phase phi qui est constante à chaque instant. On constate dès lors que lorsqu'on parle de phase, c'est par comparaison à une référence (phi est la valeur de phase par rapport à phi = 0). Autre chose très importante à noter, c'est qu'on ne peut parler de phase que pour un signal sinusoïdal

        Un signal musical est une suite de sinusoïde, donc avec une phase.Un signal qui n'est pas sinusoïdal peut se ramener analytiquement et expérimentalement à une somme de signaux sinusoïdaux (séries de Fourier pour les signaux périodiques, analyse spectrale pour les signaux apériodiques). Un signal audio qui par essence n'est ni sinusoïdal ni périodique (il peut l'être à très court terme) est donc une somme de sinusoïdes. Il peut donc se représenter par autant d'amplitudes, de fréquences et de phases qu'il contient de sinusoïdes. Dit autrement, pour chaque fréquences de son spectre, on a une amplitude et une phase, ce qu'on représente par la courbe d'amplitude en fréquences (spectre d'amplitudes) et par la courbe de phase en fréquences (spectre de phases). Il n'a donc pas une phase, il a une distribution de phase en fréquences (autant de phases que de sinus)
        Les filtres de coupure entre les HP, ou les coupures acoustiques, apportent leurs rotations de phase.En réalité, tout système physique apporte une modification de la courbe de phase entre sa courbe de phase d'entrée et sa courbe de phase de sortie (on va dire qu'il déphase). Ceci vient du fait qu'un système qui ne déphase pas serait non-causal (présenterait un signal de sortie avant que le signal d'entrée ne lui soit fourni. C'est un principe physique immuable). Donc les HP eux-mêmes apportent aussi une modification de la courbe de phase. En fait tout dans une chaîne audio est susceptible de déphaser sa sortie par rapport à son entrée. Non seulement ce déphasage n'est pas nul, mais il est en plus fonction de la fréquence
        Quand la fréquence augmente, les pentes deviennent de plus en plus négatives, les aigus sont de plus en plus en avance sur les graves.non, les pentes sont maximales à la fréquence de résonance puis redeviennent asymptotiquement nulles. Vous êtes en avance sur votre explication. Si vous n'expliquez pas que vous vous intéressez à ce qui se passe autour de la fréquence de coupure d'un cross-over entre les deux HP, le lecteur est perdu. Il faudrait donc expliquer ce qu'il serait bon d'obtenir à la coupure entre deux HP : une phase identique à droite et à gauche de la coupure afin que les signaux des deux HP additionnent "en phase" pour donner la réponse attendue. Je pense qu'il faudrait donc au préalable expliquer cet aspect, ce que donne la somme de deux sinus en phase et pas en phase...etc.
        Certaines enceintes corrigent une partie des problème de phase acoustique en reculant le médium et le tweeter par rapport au grave :Attention à l'erreur trop souvent lue, écrite, mal interprétée. Un décalage spatial entre deux sources correspond effectivement à un déphasage d'une source par rapport à l'autre, déphasage qui est fonction de la position d'écoute et de la fréquence. En fait on crée un décalage temporel qui se traduit par une déphasage dépendant de la fréquence. Il faudrait tout un paragraphe pour bien faire comprendre la chose
        Les aigus sont bien en avance, une avance de phase correspond à une pente négative.Non, une avance de phase correspond à une avance de phase. Une pente dans la courbe de phase, c'est un déphasage pas constant en fonction de la fréquence

Il me semble que le problème est trop sensible et incompris parce que jouant avec des notions inconnues et non comprises du grand public qu'il ne faut se lancer dans ces explications que si elles sont didactiques et précises. Sans quoi c'est la noyade assurée (et c'est bien le cas pour 99,99% de la population).
Je me suis arrêté là parce qu'il y aurait trop à reprendre. Il faudrait revoir la forme et le fond.

« Modifié: mars 07, 2018, 22:25:09 pm par xnwrx »

dexter59

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #4 le: mars 08, 2018, 21:44:21 pm »
Bonjour, sujet qui m’intéresse, phase déjà réglée par convolution au niveau filtre, type de charges etc avec les valeurs entrées dans rephase et  foobar, ça change TOUT, surtout sur le grave !!!Le bass reflex devient (presque) aussi bon qu'un clos non corrigé.

Par contre jamais essayé à la mesure (je cherches encore à comprendre et apprendre) point de surdité intellectuelle pour ma part en réference à la fin de votre chapitre, même si c'est pas  évident.

etsimonogn

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #5 le: mars 09, 2018, 09:54:08 am »
Bonjour
Comme le dit XNWRX, il n'y a pas de phase possible sans référence. Et une phase ça concerne un signal sinus par rapport à un autre signal sinus de même fréquence. Vous attaquez bille en tête avec une expression matheuse sans donner la priorité absolue à ces deux aspects incontournables. Si vous passez par des graphiques, tout va être bien plus concret dans la tête de tout le monde. Remarquez que la phase acoustique est pas une expression qu'on rencontre beaucoup et que la plus grosse partie des retards de phase de la pression sonore par rapport au signal d'entrée sont d'origine électrique et mécanique, et assez peu acoustique.
Siméon
 
« Modifié: mars 09, 2018, 09:57:42 am par etsimonogn »

Tonipe

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #6 le: mars 09, 2018, 17:46:37 pm »
Bonjour

J'ai lu les réponses, et j'en suis au stade de la réflexion.
Comment intégrer les évolutions...

Reste que je ne suis pas d'accord avec tout, par rapport à ce que je lis dans le livre de Joe d'Appolito.
Et si ce n'est pas mon domaine, je ne suis pas sans connaissances non plus.
Réflexions...

Cordialement, Dominique

xnwrx

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #7 le: mars 09, 2018, 20:19:12 pm »
Si vous nous citez les extraits du livre de D'Appolito qui sont en contradiction avec ce que j'ai écrit, je pourrais vous dire si je suis d'accord ou non.

Tonipe

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #8 le: mars 09, 2018, 20:59:29 pm »
Dans son livre Le haut-parleur : Manipulations et mesures électro-acoustiques, Joe d'Appolito nous explique la phase d'une sinusoïde :
Citer
La phase est l'Alpha et l'Oméga de la sinusoïde. La phase d'une sinusoïde n'est rien d'autre que son argument.
Par exemple dans l'expression x(t) = sin(2*Pi*ft+phi), le terme entre parenthèse (2*Pi*ft+phi) est la phase totale de la sinusoïde, avec f pour la fréquence, t pour le temps et phi pour la phase initiale à l'instant zéro, le début de l'intervalle de mesure.

Pas de soucis pour dire que c'est a*sin(2*Pi*ft+phi) ou encore a*sin(wt+phi) avec w=2*Pi*f.
Phi n'est que la phase initiale.

Cordialement, Dominique

xnwrx

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Re : Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #9 le: mars 09, 2018, 22:00:15 pm »
Dans son livre Le haut-parleur : Manipulations et mesures électro-acoustiques, Joe d'Appolito nous explique la phase d'une sinusoïde :
Citer
La phase est l'Alpha et l'Oméga de la sinusoïde. La phase d'une sinusoïde n'est rien d'autre que son argument.
Par exemple dans l'expression x(t) = sin(2*Pi*ft+phi), le terme entre parenthèse (2*Pi*ft+phi) est la phase totale de la sinusoïde, avec f pour la fréquence, t pour le temps et phi pour la phase initiale à l'instant zéro, le début de l'intervalle de mesure.

Pas de soucis pour dire que c'est a*sin(2*Pi*ft+phi) ou encore a*sin(wt+phi) avec w=2*Pi*f.
Phi n'est que la phase initiale.

Cordialement, Dominique

Très bien je comprends et acquiesce. La notion de "phase initiale" et de "phase" sont effectivement les termes consacrés. Je préfère employer "Angle" pour ce qui est appelé "phase" et "phase" pour ce qui est appelé "phase initiale". Ca permet d'éviter les confusions car ainsi, la notion de phase est uniquement associée à un décalage angulaire et non à la fois à un angle et à un décalage angulaire. Dans la terminologie consacrée, la "phase initiale" est un décalage angulaire par rapport à 0° qui n'a rien à voir avec la "phase" qui est fonction du temps.
Au final dans toute les explications qu'on pourra donner, ce qui nous intéresse c'est la différence de phase entre un signal d'entrée (souvent électrique) et un signal de sortie (souvent acoustique), qu'il faudra appelé "déphasage", ce qui est ainsi sans ambiguïté. Et quand on parle de déphasage, on se réfère bien à la différence de phase du terme "phase" de la terminologie consacrée, mais pour un instant t = T identique pour les deux signaux, qui est alors égale à la différence des "phases initiales" de la terminologie consacrée (plus de notion de temps). Ma terminologie "phase" = phi lève l'ambiguïté de temps.
« Modifié: mars 09, 2018, 22:19:30 pm par xnwrx »

etsimonogn

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #10 le: mars 10, 2018, 00:17:54 am »
Bonjour,
Il y a mieux que chez D'Appolito pour s'initier aux notions de phase.
Siméon.

jaffar

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #11 le: mars 10, 2018, 19:19:36 pm »
  Je dois avouer que vos explications ne font que m'embrouiller sur ce que je pensais avoir compris de la phase . Pour moi la phase était une relation mathématique au temps qui permet mieux que le temps lui même dans l'absolu d'appréhender à la fois la continuité du temps mais aussi la périodicité de la fonction sinusoïdale . Aussi quand je lis la phrase de Xavier " pour un sinus donné de fréquence donnée il y a une phase phi constante à chaque instant " je ne comprends plus  :refl:  Je pensais au contraire que la phase était mesurée à un temps défini pour une position définie et une fréquence définie par rapport à une référence spatiale et temporelle .

  Secundo il me semble que dans l'absolu la phase est une "longueur" qui se mesure en fractions de pi ( 2*pi*f*t=degrés ? ) ; la conversion en degré et la représentation angulaire de la "trigo" ne sont elles pas une facilité qui permet encore une fois d'apprécier plus facilement la périodicité ?

   pardon pour cette digression de béotien
« Modifié: mars 10, 2018, 19:30:30 pm par jaffar »

xnwrx

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #12 le: mars 10, 2018, 20:57:10 pm »
Restons sur la définition consacré, je me rends compte que je vous embrouille. La phase est l'argument du sinus. C'est un angle (et non une longueur) qui varie en fonction du temps et de la fréquence. A fréquence fixe, la phase varie continument en fonction du temps. Il n'y a rien de spatial dans la phase, rien d'associé à une longueur. C'est un angle qui varie continument en fonction du temps. Elle n'est pas périodique, la fonction sinus l'est.
Comme je l'indiquais précédemment, ce qui nous intéresse n'est pas la phase dans l'absolue, mais la différence de phase entre deux fonctions sinus de fréquence identique à un temps identique. C'est ce qu'on appelle par abus "phase" (et que j'ai moi même appelé phase), mais il faut employer le terme déphasage ou différence de phases, ce qui est sans ambiguïté. Si on fait cette différence de phase, pour un temps identique et fréquence identique, on obtient une constante. C'est cette constante qui va nous intéresser.
« Modifié: mars 10, 2018, 21:58:21 pm par xnwrx »

jaffar

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #13 le: mars 12, 2018, 10:18:30 am »
   Ce qui nous intéresse est aussi la différence de phase de plusieurs sinus mesurés au même point au même instant , non ? N'est pas là l'objet de Rephase  ?

   Effectivement la phase n'est pas une longueur mais bien un angle . Ce qui m'a fait dire "longueur" est la référence à un cycle , à une révolution ( au sens physique ) . Par ailleurs le terme 2*pi*f  est appelé "pulsation" . C'est bien parce que l'on fait référence à une fonction cyclique , non ?

   Autre question : est il possible de représenter ( dessiner ) l'angle de phase  en un point quelconque d'une sinusoïde ?

xnwrx

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Re : Qu'est que la phase acoustique ?
« Réponse #14 le: mars 12, 2018, 20:32:12 pm »
Bonjour,
l'objet de Rephase, c'est de générer des filtres FIR à partir de configurations à lui rentrer. Ce qu'on en fait et d'où viennent les paramètres de configuration que nous y rentrons sont autre chose.
A ma connaissance, on ne mesure pas la différence de phase de plusieurs sinus mesurés au même point spatial au même instant. Avez vous un exemple ?
La pulsation, w = 2.PI.f = (2.PI)/T, où T est la période, est une vitesse angulaire exprimée en rad/s. C'est une constante. Exprimée ainsi on constate qu'elle n'a rien de périodique puisqu'elle ne varie pas en fonction du temps. Ce n'est qu'une vitesse angulaire. wt est un angle (la phase donc), qui varie linéairement à la vitesse angulaire w, et qui peut varier de -infini à +infini. C'est une droite de pente w. Le sinus est lui périodique et varie périodiquement entre -1 à +1.