Faculté des sciences

Phonographic record sound extration by image processing

Stotzer, Sylvain ; Ingold, Rolf (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Fribourg, 2006 ; no. 1534.

Le disque phonographique était le principal support utilisé pour enregistrer et conserver du contenu sonore jusqu’à l’introduction de la bande magnétique au début des années 1950. Ainsi il existe actuellement d’importantes collections de disques phonographiques dans les archives nationales, les stations radio et les phonothèques. Ces archives possèdent des disques pressés, produits... Plus

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    Résumé
    Le disque phonographique était le principal support utilisé pour enregistrer et conserver du contenu sonore jusqu’à l’introduction de la bande magnétique au début des années 1950. Ainsi il existe actuellement d’importantes collections de disques phonographiques dans les archives nationales, les stations radio et les phonothèques. Ces archives possèdent des disques pressés, produits de façon industrielle pour la distribution commerciale, ainsi que des disques gravés, obtenus par l’enregistrement en direct de conférences ou d’émissions radios. Les disques gravés sont ainsi des copies uniques, qui ont souvent une grande valeur culturelle. Mais beaucoup de disques se détériorent avec le temps, et certains sont tellement dégradés, qu’ils se décomposeraient au seul contact d’une aiguille de tourne-disque. Nous risquons ainsi de perdre une importante partie de notre patrimoine culturel, si nous ne trouvons pas un nouveau système de lecture pour ces disques. Dans les tourne-disques, une aiguille suit le parcours du sillon le long du disque et convertit le déplacement latéral en un signal électrique correspondant au son. Cela signifie que le déplacement latéral du sillon contient l’information sonore. Ainsi le contenu sonore est visible et il est donc possible d’extraire le son par des techniques de traitement d’image. Ces observations sont à la base du projet VisualAudio, qui propose une méthode optique pour extraire le contenu des disques phonographiques. L’idée du projet VisualAudio consiste à prendre tout d’abord une photographie du disque, afin d’en conserver une copie pour un archivage à long terme. Ce film est ensuite numérisé à l’aide d’un scanner rotatif conçu spécialement dans le cadre de ce projet, et l’image numérique est analysée afin d’en extraire le contenu sonore. Ainsi VisualAudio permet d’extraire le son des disques sans contact avec leur surface. Ce système est également capable d’extraire le son de disques gravement endommagés. Ce travail de thèse se concentre sur la partie traitement d’image du projet VisualAudio. Le système d’acquisition d’image est tout d’abord analysé en détail, afin de comprendre le processus de formation d’image ainsi que tous les types de dégradations qui peuvent affecter la qualité de l’image et du son extrait. Sur la base de cette analyse, nous proposons un modèle de sillon qui est utilisé pour développer les méthodes d’extraction du son et de correction du signal. Le système est ensuite évalué afin de comprendre les avantages et inconvénients du système de lecture et d’archivage VisualAudio.
    Summary
    The phonographic record was the only way to store sounds until the introduction of magnetic tape in the early 1950s. Therefore there are huge collections of phonographic records, for example in radio stations and national sound archives. Such archives include pressed discs, which were produced in mass by record companies for commercial distribution, as well as direct cut discs obtained by the direct recording with often a great cultural value and available only as single copies. Many records are deteriorating with time. Worse, many records are in an advanced stage of decay and would be destroyed by the movement of the stylus from even the best turntables. Thus, we risk loosing an important cultural heritage, if no alternative playback system is developed. In record players, a needle follows the position of the groove and converts it into an electrical signal corresponding to the sound. This means that the radial displacement of the groove contains the sound information. Thus the sound information is visible and it is then possible to extract it by image processing techniques. These observations lead to the VisualAudio project, which proposes an optical system to extract the sound from phonographic records. The VisualAudio concept proposes first to take the record in picture, in order to have a photographic copy of the record and of the sound. This photographic sound copy can be stored for long term archiving. Then the film is digitized using a specially designed rotating scanner, and the image is processed in order to extract the recorded sound. Thus this system can play records without deteriorating them and it is also able to play severely damaged records. This work focuses on the image processing parts of the VisualAudio project. The image acquisition system is thoroughly studied to understand the image formation process as well as all kinds of degradations, which may affect the final sound quality. Based on this analysis, a groove model is proposed, in order to develop dedicated image extraction and signal correction methods. The whole system is then evaluated to point out the strengths and weaknesses of the VisualAudio sound extraction process.