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Sonie de sons variant au cours du temps 2010 Asymétrie entre crescendo et décrescendo Rapport de stage Paul Paindavoine Travail réalisé en 2010 sous la direction Sni* to View de Sabine Meunier e Table des matières Remerciements 4 Introduction 1 État de l’art 1. 1 La sonie . 1. 2 Contexte général 1. 3 Méthodes . 1. 4 Résultats . orn .. 32 Conclusion 35 Bibliographie 36 ANNEXES 38 A Implémentation des tests 39 A. 1 Prise en main . A. 2 Développement et adaptation 2 A. 3 Mise au point et résolution des problèmes 41 B Table ANOVA 43 . 9 Je tiens à remercier vivement mes encadrants de stage Sabine Meunier et Patrick Susini pour leur disponibilité, leur écoute et leurs conseils avisés. Mes remerciements vont aussi à toute l’équipe PA du LMA pour avoir su m’accueillir dans un environnement de travail stimulant, tout en étant agréable et même amusant. Plus particulièrement le re s Chatron et Guy Rabau PAGF 37 (LMA) à Marseille sous la direction conjointe de Sabine Meunier (chargée de recherche au LMA dans l’équipe PA) et Patrick Susinl (chargé de recherche à l’IRCAM dans l’équipe PDS).

Ce stage porte sur l’étude de la sonie des sons

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dont rintensité varie au cours du temps n notamment l’effet de la durée de rampe sur l’asymétrie entre crescendo et décrescendo. En effet, comme nous le verrons au début de ce document, les sons dont l’intensité varie linéairement au cours du temps ont déjà été étudiés, mais le nombre de parametres constituant ce type de sons étant tellement important, il n’est pas possible de tout étudier en une seule fois. Ainsi, reffet de la durée sur la perception de ce type de son n’a que très peu été étudié.

Après avoir effectué un état de l’art sur le sujet, nous proposerons une présentation de l’étude qui a été menée pendant ce stage, puis nous verrons uels ont été les résultats obtenus. Enfin nous présenterons un modèle permettant d’estimer la sonie des sons purs à 1 kHz dont l’intensité augmente linéairement en fonction du temps. Chapitre 1 Etat de l’art La sonie La sonie peut être définie comme la mesure de la sensation d’intensité sonore, c’est PAGF 3 7 est connue. La sonie de ce type de son a été modélisée en 1957 par S. S.

Stevens qui a établi la relation qui donne la sonie en fonction de l’intensité. Cette loi porte le nom de « fonction de sonie ». Elle s’écrit : S = a. 1 0. 3 = k. P 0. 6 Avec : – S la sonie en sones, I l’intensité sonore, – P la pression acoustique, – a et k des constantes. On peut remarquer que la sonie est mu tipliée par 2 lorsque le son augmente de 10 dB. Ainsi, un son pur à 1 kHz et à 50dB aura une sonie de 2 sones. La sonie dépend aussi de la fréquence. La relation donnée ci- dessus n’est valable que pour un son pur à 1 kHz, mais nous pouvons l’adapter en modifiant le coeffeicient k en fonction de la fréquence.

Pour les sons plus complexes (bande de bruit… ) il y a sommation de sonie à partir du moment où la largeur de bande dépasse celle de la bande critique du filtre auditif. Contexte général L’effet de la durée sur la sonie a été étudié dès le début des années 1960 et il a été montré que pour des sons dont la durée varie de quelques millisecondes à 70ms ou 2 7 que plusieurs auteurs se sont penchés sur la question et ont proposé différents modèles pour déterminer la sonie de ce type de sons. 2 Lorsqu’une moto passe dans la rue, le piéton l’entend s’approcher puis s’éloigner, il entend donc un crescendo puis un décrescendo. A l’heure actuelle il n’existe pas de modèle de calcul de sonie de ce type de son, néanmoins plusieurs études oncernant les sons dont l’intensité varie au cours du temps ont été publiées. On peut se poser plusieurs questions sur ce type de son, en voici en liste non exhaustive – Quelle est la dynamique de variation ressentie ? Quelle est la durée du son perçue ? – Quelle est la sonie globale ? Peut-on relier la perception de ce type de son à des caractéristiques physiologiques ou à des effets cognitifs ? La sonie des sons évolutifs a été étudiée sur plusieurs types de sons et avec différentes caractéristiques – Sons purs, voyelles synthétiques, bruits blancs,.. – Dynamiques de 1 5dB, 30dB,… Plages de variations de 50dB à 75dB, de 60dB à 90dB,.. – Durées de 1. 8s, zs, IOS…. – Sens de variation (croissant ou décroissant). Il est donc impossible dans une même étude de faire varier tous ces paramètres.

De plus les auteurs n’ont pas lisé les mêmes méthodes s 7 variant au cours du temps de façon linéaire (rampe croissante ou décroissante linéairement). 7 1. 3 Méthodes un des objectifs du stage de R. Trapeau en 2009 (qui a donné lieu à un article, voir [14]) était de déterminer ce qui est mesuré par les différentes méthodes utilisées par les auteurs. On dénombre principalement trois méthodes : – Jugement direct de la variation de sonie, – Jugement indirect de la variation sonie, – Jugement direct de la sonie globale.

Ces méthodes sont décrites ci-après. 1. 3. 1 Jugement direct de la variation de sonie En 1998, J. G. Neuhoff a publié une étude [7] qui utilisait cette méthode. Elle consiste en un jugement direct de la variation de sonie, c’est-à-dire qu’il était présenté à l’auditeur un son (variant au cours du temps), puis sa tâche était d’effectuer une estimation de la variation d’intensité sonore via un curseur sans échelle, sur equel était inscrit no PAGF 7 signaux pour les rampes croissantes.

Pour les rampes croissantes, on constate un faible effet de la dynamique et une forte influence du niveau de fin du sgnal, tandis que pour les rampes décroissantes l’effet de la dynamique est important et le niveau de début influence aussi les résultats (mais dans une moindre mesure que pour les rampes croissantes). Ces observations sont conformes ? ce qui a été trouvé par R. & M. Teghtsoonian & al. (voir [15]) en 2005. La figure 1. 3. 1 montre les résultats obtenus par R. Trapeau par la mesure directe de la variation de sonie. Figure 1. 1 – Résultats obtenus par R.

Trapeau pour un son pur ? 1 kHz sur un jugement direct de variation de sonie. Comparaison du jugement direct de la variation de sonie avec la fonction de sonie de l’auditeur. Les jugements de variation des crescendos sont fortement influencés par le niveau de fin du signal, ceux des décrescendos par le niveau de début mais dans une moindre mesure. 1 . 3. 2 Jugement indirect de la variation sonie C’est G. canévet qui en 20 utilisé cette méthode finale. La variation d’intensité sonore perçue est alors déterminée en effectuant le ratio ntre sonie de début et sonie de fin.

La figure 13. 2 montre un exemple de son présenté au sujet lors de l’expérience. 9 Figure 1. 2 – Son permettant d’estimer la variation de sonie indirectement. Exemple issu de G. Canévet & al. (voir Les autres auteurs ayant utilisé cette méthode sont R. & M. Teghtsoonian & al. en 2005 (voir [1 5]) qui dans cette étude ont comparé les résultats obtenus par un jugement direct de la variation de sonie et par un jugement indirect de variation de sonie. p. Susini & al. en 2010 (voir [14] et [16]) ont aussi utilisé cette méthode afin de la comparer avec es autres.

Pour ce type de jugement, R. Trapeau a montré que l’estimation de la variation de sonie d’un son évolutif n’est pas du tout influencée ni par le niveau de fin pour les crescendos, ni par le niveau de début pour les décrescendos. En effet, on peut voir sur la figure 1. 3. 2 qu’aucune des courbes de variatlon de sone ne sult la fonction de sonie. De plus, le fait que pour les deux dynamiques les pentes des courbes sont parallèles (au moins pour les crescendos) et que celle our 30dB soit plus élevée que celle pour 15d3 amène à pense PAGF 8 7 sonie de façon indirecte.

On peut remarquer que la variation de sonie pour les rampes croissantes et décroissantes ne suit pas la fonction de sonie, le résultat n’est donc pas influencé par e niveau de début ou de fin du signal. De plus, les courbes obtenues sont parallèles (au moins pour les crescendos), ce qui prouve qu’on effectue une estimation de la variation de sonie perçue. 1 . 3. 3 Jugement global direct de sonie Cette méthode est apparue en 2007 avec p. Susini & al. (voir [131). Elle consiste ? demander au sujet la sensation globale d’intensité sonore qu’il perçoit lorsqu’il entend un son évolutif.

R. Trapeau a montré dans son rapport de stage (voir [16]) que ce type de jugement sur un crescendo dépend du niveau de fin de la rampe, que pour un décrescendo le jugement dépend du niveau de début du signal et que l’effet de la dynamique est très faible. De plus, il apparaît que pour une dynamique donnée le jugement global de sonie augmente avec la plage de variation (plus la plage de variation est élevée et plus le jugement est élevé), ce qui montre que le jugement global de sonie est en fait une intégration de l’énergie du Signal. La figure 1. 3. montre que l’estimation de onie globale est influencée par les niveaux de début et de fin suivant le sens de variation. 11 PAGF 33 par le niveau de fin du signal pour les crescendos, par le niveau de début du signal pour les décrescendos. .4 Résultats Comme nous l’avons déjà dit, on ne peut pas sur une seule étude se concentrer sur tous les paramètres d’un son évolutif (étude de l’effet de la durée, de la dynamique, de la plage de variation,… ). Dans la suite de ce chapitre nous présenterons donc les résultats obtenus dans les différentes études qui se sont concentrées sur tel ou tel paramètre. .4. Influence du sens de variation Ce paramètre a été étudié dans toutes les études qui constituent ce rapport bibliographique. Il apparaît clairement, et ce dans tous les articles, qu’il existe une asymétrie de jugement (de variation ou de sonie globale) entre les sons dont l’intensité croît et ceux dont l’intensité décroît. Cependant tous les auteurs n’ont pas trouvé le même type d’asymétrie. L’exemple le plus marquant est celui de J. G. Neuhoff (voir [7]) et de G. Canévet & al. (voir [3]). Neuhoff trouve un « Bias for Rising Tones « tandis que Canévet trouve un effet de « décrutement 12 10 rif 37