La sonie des sons impulsionnels : perception, mesures et modèles

Encadrant industriel : Patrick Boussard (GENESIS)Loudness, the subjective intensity of a sound is a paramount psychoacoustic parameter in the evaluation of noisiness and in studies on sound quality. There are currently models which estimate correctly the loudness of stationary sounds, such as those of Zwicker (1958) and Moore and coll. (1997). Other models (Zwicker and Fastl (1999) and Glasberg and Moore (2002)) exist to calculate loudness as a function to time but present some limits in giving the total loudness of nonstationary sounds and in particular of impulsive sounds. The aim of this doctoral work is to study the loudness of impulsive sounds in order to propose an estimator of it to avoid running psychoacoustic tests, wich are long and expensive, but are the only mean today for determining precisely the loudness of such sounds. The originality of this work is to be focussed on impulsive sounds having a fast attack, not stage and a decrease of exponential form. The choice of these sounds is based on the observation of natural sounds which are commonly found in our sound environment. A first algorithm (ESI) was proposed to calculate loudness from physical characteristics of the signal such as energy and decay time. We determined the equal-loudness contours, the loudness functions and the temporal summation of impulsive sounds not only to determine the relations between the loudness and the physical parameters of the signal (frequency, level and duration), but also to test the models and to determine their applicability. The results of our research being partly dedicated to the industrial field and metrology, we are mainly interested in the loudness level, expressed in phons. Indeed, this unit is more practical because it is closer to the sound pressure level, expressed in dB SPL or dB(A), used more frequently. Thus, we determined the method of measurement of the loudness level best suited to our types of sounds. Thus, the method of adjustment was chosen among four other methods, for being reliable, stable and quick. All these data contributed to determine applicability and limits of the already existing loudness models and our new estimator (ESI). These data also contributed to propose a new index (Nimp), calculated from the model of Zwicker and Fastl (1999), to give a first approximation of the loudness level of impulsive sounds.La sonie, intensité subjective d'un son est un paramètre psychoacoustique primordial dans l'évaluation de la gêne et dans les études sur la qualité sonore. Il existe à l'heure actuelle des modèles qui estiment bien la sonie de sons stationnaires, tels ceux de Zwicker (1958) et de Moore et coll. (1997). D'autres modèles (Zwicker et Fastl (1999) et Glasberg et Moore (2002)) existent pour calculer la sonie en fonction du temps mais présentent certaines limites pour donner la sonie globale de sons non stationnaires et en particulier de sons impulsionnels. Le but de ce travail de thèse est d'étudier la sonie de sons impulsionnels afin de pouvoir en proposer un estimateur pour éviter de mettre en œuvre des tests psychoacoustiques longs et onéreux, seul moyen aujourd'hui de connaître précisément la sonie de tels sons. L'originalité de ce travail a été de s'intéresser à des sons impulsionnels possédant une attaque rapide, pas de palier et une décroissance de forme exponentielle. Le choix de ces sons est basé sur l'observation de sons naturels que nous avons pu recenser dans notre environnement sonore. Un premier algorithme (ESI) a été proposé pour calculer la sonie à partir de caractéristiques physiques du signal telles que l'énergie et le temps de descente. Nous avons déterminé les lignes isosoniques, les fonctions de sonie et l'intégration temporelle de sons impulsionnels pour, non seulement déterminer les relations entre la sonie et les paramètres physiques du signal (fréquence, niveau et durée), mais aussi tester les modèles et en déterminer les domaines d'application. Les résultats de nos recherches étant en partie dédiés au domaine industriel et à la métrologie, nous nous sommes principalement intéressés au niveau d'isosonie, exprimé en phones. En effet, cette unité est plus pratique car elle est plus proche du niveau de pression, exprimé en dB SPL ou en dB(A), utilisé plus fréquemment. Nous avons donc déterminé la méthode de mesure du niveau d'isosonie la mieux adaptée à nos types de sons. Ainsi, la méthode d'ajustement a été retenue parmi quatre autres méthodes, pour sa fiabilité, sa stabilité et sa rapidité. Toutes ces données ont contribuées à déterminer des domaines d'application et des limites des modèles de sonie déjà proposés et de notre nouvel estimateur ainsi qu'à proposer un nouvel indice (Nimp), calculé à partir du modèle de Zwicker et Fastl (1999), pour donner une première approximation du niveau d'isosonie de sons impulsionnels