Faisabilité d'un projet de TIPE

Bonjour/Bonsoir,

Étant actuellement en CPGE j'ai un projet de TIPE à réaliser pour l'année prochaine c'est globalement un travail personnel ou on doit répondre à une problématique autour d'un thème (ici "Santé, prévention") accompagnée d'un projet personnel.

J'aimerais travailler sur la réduction de bruit active pour une pièce par exemple une chambre. Mon projet consisterait à avoir un ensemble haut-parleur/micro avec le micro qui capte les sons ambiants et qui au travers d'un logiciel et d'une carte arduino (d'où ma présence sur le forum :slight_smile: ) ordonne au haut-parleur d'émettre la fréquence opposée au son entendu pour atténuer le bruit ambiant.

Cependant n'ayant absolument aucun connaissance en programmation de carte électronique je suis un peu perdu quant aux possibilités qu'elles permettent. J'ai par exemple plusieurs interrogations dont je n'ai pas trouvé les réponses sur internet :
La carte arduino doit-elle être forcément branché à un ordi pour fonctionner ? Ou alors cette carte peut contenir un programme et être alimentée par une batterie ou un secteur afin de rendre l'ensemble indépendant d'un ordi?
Peut-on brancher à la fois le haut-parleur et le micro sur une même carte ou il faut en avoir deux séparées?

Ce post est un peu long mais voila globalement l'idée de mon projet. J'aimerais donc savoir si selon vous il est réalisable avec une carte Arduino, ou le cas échéant si vous connaissiez d'autres moyens pour y parvenir?

Merci de m'avoir lu !
Bonne journée/soirée.

Je ne veux pas être alarmiste, mais ce projet est infaisable avec un Arduino.
Et même avec un microcontrôleur plus puissant et un grand nombre de micros, tu n'as pas le niveau académique suffisant pour arriver à un résultat probant.
Si tu n'as pas encore validé ce projet avec tes profs, je te conseille vivement d'en choisir un autre.
Désolé...

Bonsoir

je partage l'avis ci-dessus,
par ailleurs 'emettre la fréquence opposée' est une formulation problématique.....

Sur le point suivant la réponse est oui :

Ou alors cette carte peut contenir un programme et être alimentée par une batterie ou un secteur afin de rendre l'ensemble indépendant d'un ordi?

Merci pour vos réponses !
J'aimerais juste comprendre ce qui coince dans le projet, c'est la difficulté des données à traiter? (mesurer la fréquence des sons par ex) ou autres choses?
Merci :slight_smile:

la grande difficulté ne réside pas dans la connaissance du spectre du signal ambiant mais la maîtrise des sons complexes a émettre (spectre, amplitude, phase)

Oui, le son à annuler sera complexe (spectre non monochromatique), avec du bruit et une variation rapide dans le temps.
L'annulation par opposition de phase est très locale, il est fort probable que le son soit amplifié à quelques centimètres du point d'annulation, ce qui rendra le résultat difficile à démontrer.
Il existe des casques à annulation active. Ils font d'abord une atténuation mécanique, puis une annulation dans la zone très petite autour de l'oreille. C'est un cas favorable, probablement le seul...

Si il suffisait de capter un son d'inverser le signal et de le restitué, cela poserait déja pas mal de problèmes car une Arduino n'est pas analogique. Il ne sait pas ni amplifier le son venant du micro, ni fournir la puissance au haut-parleur. Il ne pourrait pas servir à grand chose, tout serait fait par les deux amplis.

Une expérience simple qui montre que l'annulation est possible mais qu'elle est locale est d'utiliser un signal sinusoïdal pur, de l'amplifier et de le brancher sur un ampli dans une pièce fermée. En se déplaçant dans la pièce, il y a des endroits ou le son est nul, d'autre pas. En changeant la fréquence les points "calmes" ne sont plus les mêmes.

Une première recherche sur internet permettrait de déblayer le terrain pour savoir ce qui est possible et dans quelle mesure c'est possible.

Si tu fais une recherche sur Active Noise Cancellation ANC, tu vas trouver quelques documents intéressants. Ton travail pourrait justement consister à présenter les limitations/possiblités de l'ANC à partir des algorithmes généralement utilisés dans ce type de projet. Ensuite tout est une question de temps disponible....

Quelques liens utiles pour commencer à y voir clair:
https://dr.ntu.edu.sg//handle/10356/64636
https://www.control.isy.liu.se/student/tsrt78/file/lab2CancelNoise.pdf

https://www.researchgate.net/publication/328537806_Audio_Signal_Conditioning_Circuits_for_Arduino_Platforms

Émettre un son en opposition de phase par rapport au bruit ambiant est théoriquement possible, mais le logiciel introduira un décalage, donc le signal ne sera pas annulé.

Avec de l’analogique pur (simple AOP inverseur), pourquoi pas ? Mais cela suppose l’utilisation d’un haut-parleur non directif, ce qui est impossible, à moins de passer par un système quadriphonique, au minimum, et cela risque de fonctionner en un seul point de la pièce, là où se trouve le micro.

Merci pour toutes vos réponses elles ont été très utiles et appréciés ! je vais analyser tout ça et essayer de dégager un autre axe d'étude sur le sujet. Peut-être essayer de partir sur montrer pourquoi ce n'est justement pas possible d'isoler une pièce par annulation de bruit active?
Bonne journée

Pour cela il sera peut-être utile de le démontrer quand même par une expérience, avec une mise en œuvre pratique.
Certains dispositifs utilisent des DSP, bien plus puissants qu'un µcontrôleur pour les traitements audio.

Les systèmes ANC sont en général applicables dans 2 cas :

casques audio : dans ce cas le bruit est traité au plus près de l'oreille.

bruits localisés (gaine de ventilation par exemple) : dans ce cas le bruit est traité au plus près de la source.

hbachetti:
bruits localisés (gaine de ventilation par exemple) : dans ce cas le bruit est traité au plus près de la source.

Merci pour vos réponses. En lisant précisément cette partie une nouvelle idée m'est venu pour un projet peut-être plus facilement réalisable. En effet le problème initial étant que le bruit ambiant est trop compliqué à exploiter du coup peut-être que chercher à réduire un son produit localement serait plus facile. Mon idée est la suivante : jouant du violon qui est un instrument ayant un volume élevé surtout pour le joueur qui a son oreille très proche de la caisse de résonance de l'instrument, j'ai pensé à mettre un micro au niveau de la caisse de résonance pour capter un son qui sera je pense plus facile à analyser et de relier le tout à un haut-parleur/oreillette dirigé vers le joueur pour produit un son déphasé et ainsi réduire le volume perçu par le joueur sans affecté l'auditoire afin de préserver son audition.
Est-ce plus réalisable selon vous?
Merci encore de m'accorder de votre temps !

Le problème est que la vitesse de propagation du son n'est pas infinie. de la caisse de résonance à l'oreille il y a tout de même quelques dizaines de cm, donc il y aura un déphasage.

Oui c'est vrai... après le résultat n'a absolument pas besoin d'être parfait le but de l'épreuve est d'effectuer un travail de recherche scientifique et de produire une quelconque expérience. La note jouée pourrait être une note jouée en continue pour simplifier la chose par exemple.
De toute façon demain j'ai rendez-vous avec les professeurs pour parler de ce TIPE je leur parlerai de cette idée et je verrai bien ce qu'ils me disent !

En quoi ce projet "violon" est il dans le thème "santé-prévention" proposé ? Autre propositions :

  • Réaliser un respirateur artificiel d'urgence en utilisant l'aspirateur de la maison, un masque de plongée Decathlon, et une ou deux soupapes commandées, qui peuvent être des réalisations sur imprimante 3D
  • En utilisant les modules M5Stack, y compris leur module d'interface "electro-cardiogramme", réaliser une surveillance permanente de certains dysfonctionnements cardiaques
  • Mesurer les paramètres de l'air dans une maison ou un appartement et signaler les anomalies : fort utile pour les gens qui obstruent les bouches d'aération dans leur appartement pour avoir une température un peu plus élevée
  • Utiliser une camera thermique et un traitement d'image, sur diverses zones de peau d'un patient, pour détecter des anomalies de circulation sanguine
  • Mesurer divers paramètres dans les urines pour détecter tel ou tel dysfonctionnement rénal ou autre
  • Utiliser des capteurs (accéléromètres, gyros) sur un jeu vidéo adapté pour détecter des problèmes de coordination musculaire ou suivre l'évolution de certaines maladies (Parkinson...)

Bon, je m'arrête là. Si j'avais encore votre âge j'aurais proposé cinq fois plus de projets.

Dans le coté prévention des oreilles du joueur ! Il y a plusieurs cas de joueurs professionnels ayant des problèmes d'audition à l'oreille gauche à cause de l'instrument. C'est peut-être un peu pris au sens large du thème mais bon..
Mais un grand merci pour vos idées je note tout ça et je regarderai attentivement !