Softbank Robotics – Outil de calcul du THD

Dans l’équipe Audio de Softbank Robotics, il est régulier de devoir tester et comparer les performances d’un système Audio. J’ai eu l’opportunité de développer un outil complet (GUI + backend) à inclure dans notre framework de test : un outil de calcul du Taux de Distorsion Harmonique.

Le Taux de Distorsion Harmonique (abrégé THD), selon Wikipédia : « est une mesure de la linéarité du traitement du signal effectuée en comparant le signal en sortie d’un appareil à un signal d’entrée parfaitement sinusoïdal. La non-linéarité du système déforme cette sinusoïde. ». En traçant la FFT du signal de sortie, il nous sera possible de voir si la fonction de transfert du système est linéaire ou non, ce dernier cas induisant des harmoniques.

Les Formules
J’ai principalement utilisé deux formules, semblant offrir une représentation fidèle du système testé :
– Le THD_F (ratio de la puissance des harmoniques sur la puissance de la fréquence fondamentale)
– Le THD_R+N (le RMS de l’ensemble du signal divisé par : le RMS de l’ensemble du signal dont la fondamentale a été exclue)
Ces deux formules se présentent comme suit :
THD Formula
Formule du THD_F
THD + N Formula
Formule du THD_R+N
L’outil / Le Logiciel
J’ai développé cet outil en Python (2.7). Le système fonctionne comme suit :
– Création d’un signal de référence (série de sinus dont la fréquence augmente, espacés par des silences)
– Enregistrement de la sortie d’un système Audio, à travers duquel on joue le signal de référence
– Importation du signal de sortie dans le logiciel pour Analyse
L’algorithme d’analyse permet d’importer le fichier audio (ou plusieurs fichiers), de les découper sinus par sinus, de réaliser une FFT sur chaque bout (déterminer au passage quelle est la puissance du bruit), et enfin tracer un graphe présentant toutes les fréquences ainsi que leur distorsion harmonique correspondante.
L’interface est la suivante (réalisée via PyQt4) :

THD_Doc_GUI_Example

Interface de l’outil de THD

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