Qu'est-ce qu'un spectrogramme ?
Un spectrogramme représente un signal audio (ici une onde radio ULF/VLF convertie en son) selon trois dimensions à la fois : le temps en abscisse (horizontal), la fréquence en ordonnée (vertical), et l'intensité du signal à chaque instant et chaque fréquence, représentée par la couleur. Plus une zone est claire ou vive, plus le signal y est fort à ce moment précis et à cette fréquence précise.
C'est cet outil qui permet de distinguer un simple bourdonnement électrique d'un véritable évènement naturel : un sferic, un tweek ou un whistler ont chacun une signature visuelle caractéristique, immédiatement reconnaissable quand on sait quoi chercher.
Reconnaître sferics, tweeks et whistlers
traits verticaux nets, toutes fréquences à la fois
trait vertical, petit crochet vers 1,7–1,8 kHz
quelques dizaines de ms
longue courbe qui s'aplatit
~1–2 s, parfois plus
plusieurs whistlers successifs
Le sferic est l'impulsion brute de l'éclair : toutes les fréquences arrivent quasi simultanément, d'où ce trait vertical net. En s'éloignant, l'onde radio naturelle se disperse dans les toutes dernières basses fréquences et prend un petit crochet : c'est le tweek. L'ampleur de ce crochet varie selon les conditions ionosphériques du moment, tantôt discret, tantôt plus marqué. Si l'énergie s'échappe dans la magnétosphère et en revient après un très long trajet, la dispersion devient massive : les hautes fréquences arrivent d'abord (trait presque vertical), puis les fréquences de plus en plus basses arrivent avec un retard croissant, dessinant une longue courbe qui s'aplatit et s'étire dans le temps — c'est le whistler (siffleur), témoin de la météo spatiale, en forme de « crosse de hockey ».
Les commandes du lecteur
- Plein écranAgrandit le spectrogramme pour repérer plus facilement les détails fins, surtout utile sur mobile.
- Centrer sur 0–3 kHzResserre l'axe des fréquences sur la bande où se concentre l'essentiel de l'activité sferics/tweeks, en zoomant l'affichage sur cette plage.
- Demi-résolution (FFT 1024) / pleine résolution (FFT 2048)Un compromis physique incontournable : la pleine résolution distingue mieux les fréquences proches mais lisse les évènements très brefs, la demi-résolution fait l'inverse et précise mieux le début et la fin d'une impulsion. Pour des sferics (évènements très courts), la demi-résolution est souvent préférable.
- Palette de couleursChange uniquement le rendu visuel (Inferno et Viridis sont conçues pour rester lisibles même en cas de daltonisme ; Niveaux de gris est utile pour juger le contraste brut sans distraction de couleur).
- Lissage temporelPlus la valeur est basse, plus les clics et impulsions ressortent nettement (au prix d'un affichage plus « nerveux ») ; plus elle est haute, plus l'image est stable et lisible mais les évènements brefs perdent en netteté.
- Contraste renforcéFait ressortir les signaux faibles (la traîne d'un click, un whistler discret) sans faire saturer les pics déjà forts.
- Fenêtre temporelle (durée affichée)Règle combien de secondes sont visibles à l'écran à la fois. Une fenêtre courte dilate chaque évènement (plus de détail visible), une fenêtre longue donne une vue d'ensemble sur l'activité orageuse.
- Zoom sur une zoneUne fois la lecture en pause, sélectionnez une zone du spectrogramme à la souris (ou au doigt) pour zoomer dessus ; double-cliquez ou cliquez sur le badge de zoom pour revenir à la vue normale.
Éliminer le bruit et les parasites électriques en VLF
Une bande horizontale fine et continue, souvent vers 50 Hz et ses harmoniques (100, 150, 200 Hz...), correspond presque toujours au réseau électrique et non à un phénomène naturel. C'est le parasite le plus courant sur ce type d'enregistrement, d'autant plus présent que l'antenne était proche d'un réseau de distribution électrique ou d'un appareil électronique.
Traitement audio
Pour les connaisseurs, lorsque c'est nécessaire, j'applique un traitement à l'audio qui consiste en un filtre DNR (réduction dynamique du bruit) associé à un notch STFT, complété par un notch classique pour les raies les plus récalcitrantes.
DNR : réduction dynamique du bruit. Traite le bruit de fond large bande.
Notch STFT : filtre coupe-bande appliqué dans le domaine temps-fréquence (via la transformée de Fourier à court terme), capable de cibler précisément une raie même si elle dérive légèrement en fréquence. Parfait pour le 50 Hz et ses harmoniques.
Notch classique : en complément, pour les raies les plus tenaces qui résistent au traitement STFT (un filtre fixe simple, en dernier recours, sur une fréquence bien précise).
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