@@@F_Titel SSM2000 réducteur de bruit audio @@@F_Text @@@F_Untertitel 25 dB de bruit en moins sans codage anticipé @@@F_Text @@@F_Einleitung C'est un nouveau système de réduction de bruit que la firme Analog Devices présente à l'occasion de la sortie de la puce HUSH(tm) SSM2000, une combinaison de filtrage dynamique à pente variable commandé par un détecteur de l'enveloppe de bruit. Le résultat est appréciable, puisqu'il peut atteindre 25 dB de réduction globale du souffle dans le domaine des audiofréquences, sans nécessiter de réglage manuel. @@@F_Text @@@Formel LOGO.TIF @@@F_Klickfont @@@Klicktext F2.TXT Caractéristiques techniques @@@F_Text Hush est l'onomatopée anglaise équivalente à notre «chut!» et c'est bien de cela qu'il s'agit ici, le SSM2000 est un système réducteur de bruit stéréophonique, universel et gratuit, puisqu'il est disponible sans licence. Il s'applique à toutes les sources de signaux audio, le multimédia, les communications, les systèmes de conférence sur lignes téléphoniques, la téléphonie mobile, la haute fidélité automobile ou domestique, la radio MA ou MF, les enregistrements sur bande ou cassette, même s'ils ont déjà été traités en Dolby B. Outre la réduction de bruit automatique, le système permet l'accès direct à l'amplificateur commandé en tension (VCA) interne, pour un réglage manuel de volume, de la compression, une compensation des bruits de la route, le silencieux (mute) ou l'arrêt du système, aux fins de comparaison avec le signal original. Le SSM2000 offre une dynamique de 100 dB et, avec un taux de distorsion de 0,02% seulement, on ne peut pas l'accuser de déformer le signal audio. @@@F_Textfett Deux voies, un seul but @@@F_Text Pour bien comprendre le fonctionnement du SSM2000, il n'est pas inutile de rappeler quelques notions fondamentales. - La musique et le brouhaha sont miscibles en toutes proportions, sans distinction d'amplitude ni de fréquence. - Dans un signal moyen, ce sont en pratique les fréquences basses (100 Hz à 1 kHz) qui affichent l'amplitude la plus grande, puis elle diminue à mesure qu'on examine les fréquences supérieures. - Tout enregistrement de signal audiophonique, peu importe la source, occasionne l'apparition de bruit, c'est l'appareil enregistreur et ses conditions de fonctionnement qui en déterminent les caractéristiques. - L'effet psychoacoustique masque d'autant mieux le bruit de fond que sa fréquence est proche de celle du signal. - C'est entre 3 et 8 kHz que le souffle est le plus gênant. Les systèmes réducteurs de bruit analogiques doivent être capables d'identifier la source de bruit et de l'affaiblir. Il existe une méthode qui consiste à considérer comme bruit tout ce qui se situe en dessous d'un niveau déterminé. Dès lors, un amplificateur commandé en tension (VCA) l'affaiblit, comme on le voit à la figure 1. Un exemple connu de cette technique est le Dolby B, utilisé sur les enregistreurs à cassettes: un codeur/décodeur compresse les niveaux des fréquences élevées à la prise de son, un expanseur rétablit la dynamique normale à la reproduction. Le résultat obtenu est une diminution de 9 à 10 dB du bruit de fond. Une autre méthode analyse le signal, détermine la fréquence supérieure qu'il utilise et réduit le gain, donc le bruit, au-dessus de celle-ci (figure 2). C'est sur ce principe que se base le système DNR de National Semiconductor. Il utilise pour y parvenir un filtre asservi en fréquence (VCF pour Voltage-Controlled Filter), la clé de tout réducteur de bruit «unilatéral», puisqu'il n'y a pas d'intervention préalable à l'enregistrement. L'affaiblissement peut atteindre ici jusqu'à 10 dB. Le procédé est limité par un manque de souplesse, il faut le mettre hors circuit en présence de bruit trop intense ou au contraire lorsque l'enregistrement en est exempt. @@@F_Klickfont @@@Klickbild 11F.TIF Figure 1. Réduction de bruit par expansion de la dynamique. @@@F_Text @@@F_Klickfont @@@Klickbild 12F.TIF Figure 2. Réduction de bruit par filtre passe-bas à fréquence variable. @@@F_Text Le système HUSH(tm) fait usage des deux pistes que nous venons d'évoquer et parvient à une atténuation du bruit de fond de 25 dB sans encodage préalable. Il est ainsi capable, pour peu qu'il ait identifié la nature du bruit, de faire oublier le souffle d'une cassette ou les désagréments habituels lors de la réception d'une station éloignée, sur un autoradio, par exemple. C'est grâce à un procédé breveté de détection automatique du niveau de bruit qu'un tel résultat peut être atteint: les circuits VCA et VCF s'adaptent alors aux circonstances. L'idée de base est que chaque matériau sonore contient des blancs, passages vides au cours desquels le bruit de fond spécifique se manifeste le plus distinctement. Le détecteur en profite pour l'analyser et en déduire la parade la plus adéquate. Du vrai travail de détourage, comme en retouche photographique. @@@F_Textfett Les variables : VCF et VCA @@@F_Text La figure 3 présente la structure interne du SSM2000. Le signal audio, appliqué aux entrées stéréophoniques RIN et LIN, traverse d'abord le VCF configuré en filtre passe-bas, puis le VCA, ensuite un étage tampon et sort sur ROUT et LOUT. Il est intéressant de voir comment sont commandés les VCF et VCA. @@@F_Klickfont @@@Klickbild 13.TIF Figure 3. Diagramme fonctionnel du SSM2000. @@@F_Text La fréquence de coupure des deux VCF se situe au-dessus du spectre du signal audiophonique utile. S'il vient à s'étendre vers le haut, le pôle du filtre remonte immédiatement pour lui éviter une amputation. La fréquence de coupure du VCF peut ainsi varier de 3 kHz à 37 kHz. Dans cette relation, toute influence sur le signal de sortie du SSM2000 des tensions de commande, qui peuvent changer très vite dans certaines circonstances, revêt une grande importance, spécialement dans le cas du VCF, qui est censé travailler sous tension continue constante. Ces réactions, qui peuvent avoir pour origine des capacités parasites ou des défauts dans le circuit intégré lui-même, se révèlent fort désagréables à l'écoute sur certains systèmes réducteurs de bruit. Le SSM2000 réfrène cette propension par une transmission symétrique des signaux depuis l'entrée et une pondération de l'effet sur le signal de sortie. Le prix à payer, c'est la présence de deux condensateurs, qui doivent être appariés, au lieu d'un dans le VCF. Derrière le filtre, le signal, toujours sous forme symétrique, rencontre le VCA dont la fonction de transfert est représentée à la figure 1. Deux circuits de commande automatique, en parallèle, règlent le gain des VCA. L'atténuation se manifeste à partir d'un niveau de sortie au-dessous du seuil interne sous une pente de 2,2 dB par octave. Le bruit audible est atténué pour autant qu'il n'y ait pas de signal utile. Dès que celui-ci apparaît et dépasse le seuil, le VCA se mue en un simple amplificateur tampon. Le bruit le traverse donc sans altération, mais dans ce cas, il est submergé par le signal utile. La pente relativement faible de la fonction de transfert, maximum 15 dB, a une action bénéfique pour éviter l'influence éventuelle du signal de commande sur le signal audio. Au surplus, cela évite que des pics importants ou autres parasites de commutation ne s'insinuent et ne perturbent le fonctionnement de l'amplificateur. À côté des automatismes, il y a encore deux autres fonctions qui influencent le VCA. Une entrée de commande accessible (broche 7) permet d'augmenter l'atténuation, sa sensibilité est de 22 mV/d B, le niveau neutre (0 dB) correspond à 150 mV. La fonction de silencieux (MUTE), reliée à la broche 7, a priorité sur les autres commandes du VCA, tant interne qu'externe et entraîne l'affaiblissement maximum, 85 dB. Les fiches de caractéristiques du SSM2000 contiennent plusieurs exemples d'applications qui illustrent cette faculté d'accès direct au gain, à la temporisation et à la limitation de fréquence du VCA et du VCF, depuis la détermination manuelle du facteur d'amplification par tension continue jusqu'à la vitesse de réaction des paramètres de compression. La documentation du SSM2000 (n° 1952) est disponible chez Analog Devices France à Antony (tél.: (01).46.74.45.00, fax.: (01).46.74.45.01), mais on peut aussi la demander sur Internet (http.//www.analog.com). Le schéma de la figure 4 n'a d'autre prétention que d'attiser votre inventivité. @@@F_Klickfont @@@Klickbild 14.TIF Figure 4. Une application classique qui fait intervenir les différentes fonctions du @@@Klickbild 14.TIF SSM2000. @@@F_Text @@@F_Textfett Détecteurs pour VCF et VCA @@@F_Text En fonctionnement automatique, les détecteurs qui servent à la commande des filtres et des amplificateurs se fondent sur la mesure de l'amplitude. Pour piloter le VCF, on applique d'abord le signal utile à un filtre passe-haut d'ordre 3 dont le point à-15 dB se situe à 10 kHz. Ses composants externes se raccordent aux broches 8, 9 et 10. Il fournit au VCF un signal pondéré [3 x(L+R)/2] et remplit une double fonction: il élimine les fréquences basses dont la grande amplitude submergerait les composantes de la partie aiguë du spectre sonore et en outre il est particulièrement sensible aux fréquences les plus utiles au bon fonctionnement du système, celles comprises entre 660 Hz et 20 kHz, en quoi il compense l'affaiblissement qui entache, dans cette gamme, de nombreux signaux audio. Ensuite, le signal de commande subit une transformation logarithmique, de manière à s'affranchir des pointes de modulation et adoucir le pilotage d...
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