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</head><body style="" lang="FR" link="blue" vlink="blue">
<div class="Section1">
<p><img id="_x0000_i1025" src="sujetMiniprojetSSII2010_files/Logo_polytech_SI.jpg" height="64" width="220"></p>
<h2>Analyse et synthèse de notes de musique</h2>
<h3>Mini-projet 'Signal Son et Image pour l'Informaticien' (S.S.I.I.) </h3>
<p>période et durée, décembre 2010/janvier 2011, 3 semaines,<br>
Jean-Paul Stromboni, et Joël Le Roux</p>
<h3>Objectifs du miniprojet S.S.I.I. 2010-2011 :</h3>
<p>L'objectif de ce projet est d’utiliser la programmation JAVA pour
effectuer des traitements de signaux comparables à ceux qui ont été faits
durant le cours et les travaux dirigés SSII . Nous vous demandons
d’utiliser une méthode de travail rigoureuse : décomposition du
problème en différentes étapes bien identifiées et bien spécifiées (ce que fait
le module correspondant, quelles sont les données qu’on doit lui fournir,
quelles sont les données produites par ce module, quelles sont les données sur
lesquelles il a été testé) et réalisations informatiques correspondantes,
clarté de la rédaction des modules programmés et commenté afin qu’un
autre utilisateurs puisse les reprendre ; détail des méthodes de
vérification qui vous permettent de valider votre travail</p>
<h3>Les modalité du miniprojet</h3>
<ul type="disc">
<li class="MsoNormal" style="">il dure trois semaines, </li>
<li class="MsoNormal" style="">voici les groupes de projet constitués par les enseignants : <a href="http://cours.polytech.unice.fr/ssii/s12.MiniProjet2010-11/MPSSII2010.pdf">cliquer ici pour les obtenir en pdf</a></li>
<li class="MsoNormal" style="">le langage utilisé est Java
a priori, on peut éventuellement utiliser Scilab aussi, ou Matlab pour
faire un prototypage, en le mentionnant dans le rapport </li>
<li class="MsoNormal" style="">on travaille, ou tout au
moins on livre les résultats sous MS Windows </li>
<li class="MsoNormal" style="">le rendu des résultats se
fait sur le site <a href="https://entrepot.polytech.unice.fr/">https://entrepot.polytech.unice.fr</a>
<br>
lors de la première semaine de janvier 2011</li>
</ul>
<h3>Une liste de composants utiles : </h3>
<h4>Pour utiliser java :</h4>
<ul type="disc">
<li class="MsoNormal" style="">on utilise l'API
javax.sound.sampled</li>
<li class="MsoNormal" style="">on utilise deux classes
téléchargées sur www.cs.princeton.edu/introcs/97data, </li>
<ul type="circle">
<li class="MsoNormal" style=""><a href="http://cours.polytech.unice.fr/ssii/s12.MiniProjet2010-11/java/src/Complex.java">Complex.java</a> implémente le type complexe
et les opérations associées</li>
<li class="MsoNormal" style=""><a href="http://cours.polytech.unice.fr/ssii/s12.MiniProjet2010-11/java/src/FFT.java">FFT.java</a> calcule les TFD directe et inverse
(en utilisant Complex.java)</li>
</ul>
<li class="MsoNormal">Le fichier <span class="MsoNormal"><a href="http://cours.polytech.unice.fr/ssii/s12.MiniProjet2010-11/java/src/LireWaveComplexFFT/MP2.java">MP2.java</a> montre comment
utiliser l'API javax.sound.sampled pour :</span>
<ul class="MsoNormal">
<li><span class="MsoNormal">charger
un fichier wave et lire les paramètres de numérisation (fréquence d'échantillonnage,
...</span>)</li>
<li><span class="MsoNormal">calculer
le spectre, </span>en utilisant l'algorithme de FFT dans la classe FFT du
fichier <a href="http://cours.polytech.unice.fr/ssii/s12.MiniProjet2010-11/java/src/LireWaveComplexFFT/FFT.java">FFT.java</a> (FFT.java utilise <a href="http://cours.polytech.unice.fr/ssii/s12.MiniProjet2010-11/java/src/LireWaveComplexFFT/Complex.java">Complex.java</a> pour les calculs en complexe).</li>
<li>filtrer un signal en
annulant des portions du spectre (filtre dit "sauvage" :-)</li>
<li><span class="MsoNormal">jouer
un fichier wav, </span></li>
<li><span class="MsoNormal">placer
les échantillons à afficher avec Gnuplot dans un fichier texte, ...</span></li>
</ul>
</li>
</ul>
<h4>Pour tracer des chronogrammes, des spectres, ... </h4>
<ul type="disc">
<li class="MsoNormal" style="">Gnuplot, cf. <a href="http://www.gnuplot.info/">http://www.gnuplot.info</a>, trace des
courbes à partir des données d'un fichier texte, c'est un outil
performant, il y en a d'autres</li>
</ul>
<h4>Pour trouver des sons à analyser</h4>
<ul type="disc">
<li class="MsoNormal" style="">choisir sur internet des
sons brefs, quelques secondes, de fréquence d'échantillonnage élevée
(44100Hz), et tirés d'instruments à corde, de préférence, mais ce n'est
pas une obligation.</li>
<li class="MsoNormal" style="">voici l'exemple d'une note
de guitare enregistrée pour commencer (<a href="http://cours.polytech.unice.fr/ssii/s12.MiniProjet2010-11/java/src/LireWaveComplexFFT/NOTEguitare.wav">cliquer ici, Noteguitare.wav</a>). </li>
</ul>
<h3>Les consignes de rendu des résultats du projet</h3>
<p>Il s’agit d’un travail en binôme et donc d’un travail en
équipe ; comme en entreprise, vous n’avez pas choisi vos collègues
... Nous vous demandons de faire cet effort d’identification des tâches à
réaliser par chacun de vous, mettant en évidence les spécifications des modules
correspondant, l’interaction avec les autres modules et l’ensemble
du projet, les méthodes de vérification utilisées, les informations permettant
à l’un d’utiliser le module fourni par l’autre, etc ...</p>
<p>Dans le rapport vous montrerez la manière dont vous avez réparti les tâches,
en indiquant le travail réalisé par l’un ou l’autre des membres de
l’équipe ; chacun des deux doit rédiger une partie du rapport :
indiquez qui a rédigé telle partie</p>
<p>Dans la rédaction du rapport, donnez des explications claires permettant de
comprendre (à la fois du point de vue du traitement du signal et de la
programmation ) et d’utiliser le travail que vous avez réalisé ;
montrez en particulier comment vous avez vérifié que votre programmation est
juste et vos résultats pertinents.</p>
<p>N’oubliez pas qu’un document est structuré et a un plan (par
exemple résumé, introduction, présentation de la partie théorique, présentation
de la programmation, résultats, conclusion), que les figures ont des légendes,
des noms de variable en abscisse et en ordonnée, éventuellement des unités sur
les axes ; regardez à la bibliothèque ou sur le web (on y trouve des sites
très bien faits) pour trouver des consignes et des exemples de rédaction de
textes techniques et scientifiques et suivez ces exemples en n’hésitant
pas à détailler vos explications ; faites relire votre document par
quelqu’un pour l’améliorer avant de le rendre.</p>
<p>Le rapport doit aussi nous permettre de comprendre comment mettre en
œuvre les résultats informatiques (programmes, sons par exemple) que vous
remettez.</p>
<p>On rendra un zip structuré en quatre dossiers nommés 'doc', 'src', 'bin', et
'ressources', avec</p>
<ul type="disc">
<li class="MsoNormal" style="">le rapport de miniprojet au
format pdf dans le dossier 'doc', avec les résultats numériques et
graphiques de l'analyse commentés et interprétés, et les résultats de la
synthèse ; </li>
<li class="MsoNormal" style="">les sources .java du
miniprojet dans le dossier 'src', avec un fichier exécutable 'compilation.bat'
capable de compiler sous Windows tous les sources du miniprojet </li>
<li class="MsoNormal" style="">les exécutables du
miniprojet, les .class, dans le dossier 'bin' avec un ou plusieurs
fichiers 'execution.bat' capables d'exécuter le miniprojet, pour la partie
synthèse, pour la partie analyse, ...</li>
<li class="MsoNormal" style="">les fichiers wave analysés
comme les fichiers synthétisés, se trouvent dans le dossier 'ressources'</li>
</ul>
<div class="MsoNormal" style="text-align: center;" align="center">
<hr size="3" width="100%" align="center">
</div>
<h3>Les deux sujets qui sont proposés :</h3>
<p><b style=""><span style="font-size: 14pt;">Trois
sujets possibles
<o:p></o:p>
</span></b>:</p>
<p><b style="">Sujet 1. Compression d’un
signal audio par sous échantillonnage
<o:p></o:p>
</b></p>
<p>trouver la fréquence de sous échantillonnage permettant d’écouter une
version comprimée d’un signal haute fidélité sans le dégrader de
manière
excessive : il faudra analyser le contenu du spectre du signal
(en
particulier le spectrogramme) pour trouver la nouvelle fréquence
d’échantillonnage ;
créer un filtre passe bas adéquat en utilisant la méthode présentée en
cours et expérimentée avec Matlab et Scilab; ré-échantillonner le
signal après un filtrage passe-bas puis reconstruire le
signal à la fréquence d’échantillonnage initiale grâce au filtre
passe-bas utilisé comme filtre interpolateur ; on illustrera dans
le
compte rendu les différentes étapes grâce à des présentations
graphiques
commentées de manière détaillée.</p>
<p><b style="">Sujet 2 : Synthèse additive de sons
musicaux
<o:p></o:p></b></p>
<p>Il s’agit d'utiliser le procédé de Philippe Guillaume étudié en cours
avec Matlab (et Scilab) pour créer des sons d'instruments de musique en langage
java. En résumé : </p>
<ul type="disc">
<li class="MsoNormal" style="">on crée un signal enveloppe
temporelle avec la fonction envelop.m,</li>
<li class="MsoNormal" style="">on crée une composition
fréquentielle ou spectre, avec la fonction synthad.m </li>
<li class="MsoNormal" style="">et on multiplie le signal
enveloppe par la composition fréquentielle, avec l'instruction '.*'</li>
</ul>
<ol start="1" type="1">
<li class="MsoNormal" style="">On demande de créer ainsi
en langage java des notes
de flute, ou d'orgue, ou des tintements de cloche, ou ... (voir la page de
Philippe Guillaume donnée en cours).</li>
<li class="MsoNormal" style="">on tracera et l'enveloppe temporelle
et le spectre des notes synthétisées</li>
<li class="MsoNormal" style="">On choisira ensuite selon le temps
disponible de créer une mélodie avec un instrument synthétisé, ou de
synthétiser un son nouveau en jouant sur la forme de l'enveloppe
temporelle et sur la
composition du spectre.</li>
</ol>
<div class="MsoNormal" style="text-align: center;" align="center">
<hr size="3" width="100%" align="center">
</div>
<p><b style="">Sujet 3 </b> : <b style="">synthèse de sons basée sur l’analyse
fine des harmoniques</b> (sur la même base que le sujet 1, mais plus élaboré<span style="font-size: 14pt;">)
<o:p></o:p></span></p>
<p>Ici encore, il s’agit d'analyser le spectre d'un signal audio musical
(une note jouée par un instrument de musique), afin de synthétiser ensuite cette
note à partir des informations tirées de l'analyse.<br>
On demande d'extraire le signal audio d'un fichier « <i style="">wave</i> », de trouver et de séparer les harmoniques de ce signal
et de déterminer la fréquence et l'enveloppe des différentes harmoniques.<br>
Ensuite, on synthétisera le signal audio en utilisant ces résultats. </p>
<h3><span style="font-size: 12pt;">Principe
de l'analyse</span><i style=""><span style="font-size: 12pt;">
<o:p></o:p>
</span></i></h3>
<ul>
<li class="MsoNormal">Analyse de la fréquence et de l’enveloppe d’une note jouée par
un instrument : <a href="http://cours.polytech.unice.fr/ssii/s12.MiniProjet2010-11/java/doc/PrincipeduMiniprojet.pdf">cliquer ici pour la
version pdf</a>.</li>
<li class="MsoNormal">Voici quelques essais menés avec Matlab pour comprendre le principe de la méthode (<a href="http://cours.polytech.unice.fr/ssii/s12.MiniProjet2010-11/miniprojet.pps">cliquer ici pour les obtenir</a>)</li>
<li class="MsoNormal"><span style="font-size: 12pt;">L'opération de démodulation permet de récupérer l'enveloppe,</span> <span style="font-size: 12pt; font-weight: normal;"><a href="http://cours.polytech.unice.fr/ssii/s12.MiniProjet2010-11/java/doc/enveloppeD%C3%A9modulation.pdf">cliquer ici pour avoir des
explications (en pdf</a>)</span><span style="font-size: 12pt;">
<o:p></o:p>
</span></li>
</ul>
<div class="MsoNormal" style="text-align: center;" align="center">
<hr size="3" width="100%" align="center">
</div>
<h3>Selon le temps disponible et en particulier pour les sujets 2 et 3 : </h3>
<p>on réalisera un maximum des opérations énumérées ci-dessous:</p>
<ol>
<li class="MsoNormal">analyser une note de musique (trouvée sur internet, ou enregistrée)</li>
<li class="MsoNormal">synthétiser entièrement une note à partir des résultats de l'analyse</li>
<li class="MsoNormal">varier la fréquence de la note synthétisée et évaluer le résultat obtenu</li>
<li class="MsoNormal">varier la durée de la note synthétisée</li>
<li class="MsoNormal">synthétiser une mélodie, en jouant sur la durée et la hauteur des notes</li>
</ol>
<p>Contactez nous si vous avez des questions qui vous empêchent de
progresser ; toutefois, faites preuve d’autonomie et essayez de
trouver par vous-même (dans les documents de cours, en recherchant sur le web,
en discutant avec vos collègues ...) les réponses aux questions que vous vous
posez avant de nous poser ces questions.</p>
<p class="MsoNormal">Jean-Paul Stromboni et Joël Le Roux.</p>
<p> </p>
<p> </p>
<p> </p>
</div>
</body></html>