Un séparateur vocal pour karaoké

séparateur vocal :

CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES

- Alimentation : 9 VDC avec batterie
- Consommation : 16 mA
- Amplitude maximale du signal audio
en entrée : 400 mV
- Niveau du signal microphonique réglable
- Prise jack pour microphone 6,35 mm
- Connecteurs E / S signal audio :
RCA “cinch”
- Signal audio de sortie applicable
à tout amplificateur
- Interrupteur pour exclusion
“réduction vocale”.


Ce montage va vous permettre de transformer une banale soirée entre amis en une joute vocale : en effet, c’est fou le nombre de personnes qui pensent avoir raté leur vocation de chanteur de variétés (voire de chanteur lyrique) et qui ne demandent pas mieux que de le montrer, micro en main. Ce petit appareil plutôt simple permet de garder l’accompagnement musical d’un CD (par exemple), d’en supprimer la piste voix et de la remplacer par celle de l’amateur provenant du micro. Le circuit de “réduction vocale” isole et atténue cette piste (celle du soliste).

Pour le concevoir, nous nous sommes inspirés des coûteux appareils du commerce basés sur le DSP (“Digital Signal Processing”), dont la fonction est l’élaboration du son. Utilisant de simples amplificateurs opérationnels, notre prototype nous a étonnés nous-mêmes par son efficacité (pour de nombreuses chansons la voix du soliste est presque complètement supprimée) !
Figure 1 : Schéma électrique du compresseur vocal pour karaoké.


Le schéma électrique :
Comme le montre le schéma électrique de la figure 1, il s’agit essentiellement d’un mélangeur qui prélève le signal audio présent sur l’entrée stéréo et qui, à travers un circuit spécial (activable quand on le souhaite), élimine la composante vocale et conserve la musique ; enfin, notre circuit mélange le signal restant (ainsi obtenu) avec celui provenant du microphone et envoie le tout (recomposé, mais avec cette fois la voix de l’amateur) vers la sortie où il devra être amplifié par un amplificateur de puissance (celui de la sono ou de la chaîne Hi-Fi).
La tension d’alimentation, prélevée sur une pile ou batterie rechargeable 6F22 de 9 V, est appliquée à D1 grâce à SW1 (le rôle de la diode est de protéger le circuit contre toute inversion accidentelle de polarité) ; C1 filtre les éventuels parasites pouvant être présents sur la ligne d’alimentation ; une LED sert de
voyant M / A.

Voyons les circuits gérant les entrées : comme les deux voies sont identiques, nous n’en décrivons qu’une. Le signal présent sur le connecteur SK2A est prélevé par le condensateur de découplage C6 et appliqué, à travers R23, sur l’entrée inverseuse 9 de l’opérationnel à faible bruit IC2c. Sur l’entrée non-inverseuse 10 on applique en revanche une tension positive de référence, obtenue par le pont R3/R4 et stabilisée par C2 (cette tension est nécessaire car l’opérationnel est alimenté en mono tension). R12 rétroactionne le signal de sortie (broche 8), ce qui permet de déterminer le gain de IC2c (monté en sommateur inverseur). Grâce au condensateur de découplage C11 et à la résistance R18, le signal est prélevé à la sortie de IC2c pour être présent sur le connecteur de sortie SK3A.

Mais revenons un peu vers la broche 9 de l’opérationnel, à laquelle on a relié deux résistances…procédons
par ordre. R24 fait partie du circuit de “réduction vocale” (que nous analyserons ci-après), R20 appartient, elle, au circuit d’amplification du signal microphonique. Ce dernier est constitué d’une entrée SK1 (prise jack 6,35) qui prélève le signal (très faible) du micro et le transfère, à travers C3 et R15, à un étage amplificateur inverseur à gain variable (réglable par RV1) constitué par l’opérationnel IC1b. Le signal
présent à la sortie de IC1b atteint, à travers C4 et R16, l’amplificateur opérationnel suivant IC1a (monté en inverseur) qui l’amplifie environ cinq fois et le transfère, à travers C5 et R20, à la broche 9 de IC2c.
Figure 2a : Schéma d’implantation des composants du compresseur vocal pour
karaoké.

Figure 2b : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du compresseur vocal pour
karaoké.





Le circuit de réduction vocale :
Avant de l’analyser, précisons qu’un morceau de musique POP se compose de quatre instruments caractéristiques (batterie, basse, guitare et clavier) et de la voix du soliste, le tout dûment mélangé par des ingénieurs du son avec de coûteux appareils sophistiqués.
Dans un morceau on entend très nettement la voix du chanteur (très forte et au premier plan), ne serait que pour qu’on puisse entendre les paroles ; l’accompagnement n’a pas, quant à lui, cette “présence” : cela s’obtient en attribuant différents niveaux de volume aux diverses pistes de l’enregistrement, mais aussi en intervenant sur cette présence (soit en réduisant justement celle de l’accompagnement). Pour ce faire, les techniciens du son déphasent la base du canal droit par rapport au gauche et laissent inaltérée la piste de la voix.

Donc, plus le déphasage de l’accompagnement musical est important, moins sa présence est intense (du moins pour la perception qu’en a l’oreille humaine).

Pour notre part, si nous réussissons à annuler, dans le morceau de musique original, tout ce qui est en phase, eh bien nous éliminerons la voix du chanteur… et garderons l’accompagnement déphasé. Voilà tout ce que fait notre circuit de réduction vocale et c’est tout ce dont un appareil karaoké a besoin, n’est-ce pas ?

Le signal d’entrée, prélevé sur le connecteur SK2B, est appliqué au moyen de C13 à l’étage amplificateur
inverseur IC2b (gain unitaire établi par R8 et R11). La sortie 7, découplée par C9, est reliée à travers R24 à l’entrée inverseuse de IC2c. Simulons ce qui se passe en présence de deux signaux, en phase, à l’entrée de notre circuit : les deux se trouvent sur la broche 9 de IC2c avec la même amplitude, mais l’un étant en opposition de phase par rapport à l’autre, puisque le signal provenant de SK2B est inversé par IC2b. Si on néglige le signal provenant du microphone (à travers R20), le potentiel présent sur la broche 8 est nul, car il provient d’une somme de deux signaux déphasés de 180° (c’est la broche 8 qui récupère cette somme nulle). Précisons que ce circuit, par nature, fonctionne essentiellement  avec des signaux stéréophoniques ; ce
 qu’on a dit sur le déphasage de l’accompagnement musical ne vaut pas pour tous les morceaux (n’essayez
pas de l’utiliser avec des airs des années 50 !) et en outre le déphasage des canaux ne sera pas forcément toujours total ou nul (0 ou 180°). C’est pourquoi T1 et T2 permettent, à travers l’interrupteur SW2, d’exclure le circuit de correction en mettant à la masse les signaux appliqués sur les entrées inverseuses de IC2a/IC2b.
Figure 3 : Photo d’un des prototypes de la platine du compresseur vocal pour
karaoké.



La réalisation pratique :
Vous trouverez le dessin à l’échelle 1 du circuit imprimé simple face figure 2b. Réalisez-le ou procurez-vous-le. Quand vous l’avez devant vous, montez tous les composants (en vous aidant des figures 2a et 3) en commençant par les supports des deux circuits intégrés et en terminant par les périphériques : le jack stéréo, les deux doubles RCA “cinch”, le boîtier portepile, le trimmer avec axe, la LED et les deux interrupteurs à glissière. Veillez à la qualité des soudures (en particulier pour les supports : ni court-circuit entre pistes ou pastilles ni soudure froide collée) et à l’orientation des composants polarisés : électrolytiques, diode, LED, transistors (méplats vers la droite) et circuits intégrés (repèredétrompeurs en U vers R16 pour IC1 et vers C8/C10 pour IC2).

Attention, soignez particulièrement les soudures des doubles RCA pour circuit imprimé, car elles seront soumises à des sollicitations mécaniques importantes et répétées. Vous n’insèrerez les circuits intégrés
dans leurs supports qu’après la dernière soudure terminée. Vérifiez bien tout cela (qualité des soudures et orientation des composants) deux fois !

Procédez ensuite au montage de la platine dans un boîtier plastique adapté ou installez-la dans un autre appareil (amplificateur ou préamplificateur, etc.). De toute façon, reliez les RCA “cinch” de SK2 à la source musicale (sortie du lecteur de CD ou sortie du préamplificateur : sortie directe CD s’il en comporte une ; la source peut être une platine disque vinyle, mais prise à la sortie du préamplificateur, ou toute autre source stéréo) et les RCA “cinch” de SK3 à l’entrée de l’amplificateur de puissance avec des câbles audio de
bonne qualité (dotés de RCA “cinch” mâles). Typiquement, en utilisation domestique, vous allez intercaler la
platine karaoké entre la sortie de votre source et l’entrée de votre amplificateur. Branchez le microphone (doté d’un jack 6,35) en SK1. Mettez la pile en place. Quand le circuit est alimenté (avec l’interrupteur SW1 de M / A), LD1 s’allume et l’appareil est prêt à fonctionner. Voir figure 4.
Figure 4 : Connecteurs et organes de contrôle.


Les essais du montage electronique :
Avant d’allumer l’appareil, désactivez le circuit de réduction vocale avec SW2 (près du trimmer à axe) et réglez ce trimmer de réglage microphonique au minimum, afin d’éviter qu’une fois l’amplificateur de puissance allumé un effet larsen ne se produise et vous perce les tympans ! Allumez l’amplificateur, alimentez le karaoké et commencez à chanter dans le microphone en tournant l’axe du trimmer progressivement
jusqu’à entendre votre voix nettement et sans accrochages ni distorsions. Lancez le CD (touche PLAY du lecteur) et quand la partie chantée commence, allumez (avec SW2) le circuit de réduction vocale : si la voix disparaît, cela signifie que la piste vocale est parfaitement en phase sur les deux canaux…amusez-vous bien !


Liste des composants :
R1 ..... 4,7 k
R2 ..... 4,7 k
R3 ..... 22 k
R4 ..... 22 k
R5 ..... 22 k
R6 ..... 22 k
R7 ..... 22 k
R8 ..... 22 k
R9 ..... 22 k
R10 ... 22 k
R11 ... 22 k
R12 ... 22 k
R13 ... 22 k
R14 ... 22 k
R15 ... 22 k
R16 ... 1 k
R17 ... 1 k
R18 ... 1 k
R19 ... 10 k
R20 ... 10 k
R21 ... 47 k
R23 ... 47 k
R23 ... 47 k
R24 ... 47 k
R25 ... 0
R26 ... 0
RV1 ... 22 k trimmer MV avec axe
C1...... 470 μF 16 V électrolytique
C2...... 100 μF 16 V électrolytique
C3...... 10 μF 63 V électrolytique
C4...... 10 μF 63 V électrolytique
C5...... 10 μF 63 V électrolytique
C6...... 10 μF 63 V électrolytique
C7...... 10 μF 63 V électrolytique
C8...... 10 μF 63 V électrolytique
C9...... 10 μF 63 V électrolytique
C10 ... 10 μF 63 V électrolytique
C11 ... 10 μF 63 V électrolytique
C12 ... 100 nF multicouche
C13 ... 100 nF multicouche
D1 ..... 1N4007
LD1 ... LED 3 mm rouge
T1 ...... BC547
T2 ...... BC547
IC1..... NE5532
IC2..... TL074
SW1 .. inverseur à glissière
SW2 .. inverseur à glissière
Divers :
1 support 2 x 7
1 support 2 x 4
1 boîtier porte-pile 6F22 9 V
2 prises double RCA “cinch” pour ci
1 prise jack stéréo femelle
6,35 mm pour ci
1 boîtier plastique adapté (facultatif)
Sauf spécification contraire, toutes les
résistances sont des 1/4 W à 5 %.

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