Télécharger la présentation
Publié parHamelin Gasnier Modifié depuis plus de 9 années
1
De la Physique du son … à l’Art de s’en servir !
Jean-Claude DAMIEN Professeur - Dr. ès Sc.
2
De la Physique du son … à l’Art de s’en servir ! Plan de l’exposé
Introduction ’ Eléments d’Acoustique physique 6 ’ Eléments d’Acoustique physiologique 6 ’ Eléments d’Acoustique psychologique 5 ’ Exemples d’application #25 ’ Conclusion ’ Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
3
De la Physique du son … à l’Art de s’en servir ! Introduction
Son : phénomène physique et sensation auditive Constat : le son est connu de tous mais l’Acoustique est peu enseignée ! 3 catégories : parole, musique, bruit Art ? musique, chanson ... opéra, ciné, théâtre avion, train, usine … beurk ! ? chute d’eau, tourterelle, Béhême, V12 Ferrari … Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
4
Acoustique physique : 6 + 3 Le phénomène physique
Son : perturbation de pression se propageant dans un milieu matériel élastique donc un « mix » : mécanique + ondes + thermodynamique Processus : état de compression / dilatation ... P, V varient T ? isotherme ? adiabatique ? Validation : mesures de la célérité dans l’air Mots clés : amortissement, amplitude, compressibilité, déplacement, élasticité, énergie, fluide, fréquence, impédance, intensité, masse volumique, phase, pression, puissance, surface d’onde, viscosité, vitesse Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
5
Acoustique physique : 2/6 ( 3 ) Les grandeurs physiques
Fréquence N : de <20 Hz à >20 kHz 1 contenu fréquentiel : harmonique ? bande ? complexe? 2,3 Pression acoustique p : de <10 µPa à >200 Pa Puissance acoustique : de <1pW à >100 W Intensité acoustique I : de <1 pWm-2 à >100 Wm-2 Impédance acoustique spécifique : rc en Rayl Célérité du son : gaz ? liquide ? solide ? Directivité : facteur [2 J1(ka sinq)/ka sinq] ... Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
6
Acoustique physique : 3/6 La difficulté spécifique
Extensions gigantesques : * 3 ordres de grandeur en N * 7 ordres de grandeur en p * 14 ordres de grandeur en I Grandeurs logarithmiques * intervalle de N : log2[N2/N1] = 1 ou 1/ octave * intensité : IL = LI =10 log1010[I / Iréf] en dB * pression : SPL = Lp = 20 log10 [p / préf] en dB Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
7
Acoustique physique : 4/6 Octaves et 1/3 d’octaves
Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
8
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
Quelques valeurs repères 5/6 Niveau préf ?? Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
9
Domaine audio théorique
Acoustique physique : /6 Domaine audio théorique Niveau … SPL / NI (dB) 140 200 100 Pression acoustique (Pa) Puissance acoustique (W) ? +0 Fréquence (Hz) 0+ 20000 Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
10
Acoustique physiologique : 6 + 3 L’oreille
L’oreille externe : pavillon + conduit auditif … tympan] air L’oreille moyenne : [ 3 osselets + Eustache ... fenêtres O et R ] air L’oreille interne : [ cochlée + vestibule + 3 canaux semi-circ. ... liquide on entend et, en plus, on tient debout ! Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
11
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
12
Acoustique physiologique : 3/6 L’ouïe
Seuils : seuil d’audibilité 0 dB Wm-2 ou # Pa seuil de douleur dB 10 Wm-2 ou # 32 Pa Milieux très différents : air impédance rc # 415 Rayl eau impédance rc # 1,5 MRayl Quantum acoustique : 50ms 0,3%(Hz) 1dB … au mieux ! 5 sens : de 1 à 4 kHz, c’est le plus performant ! Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
13
Acoustique physiologique : 4/6 ( 1 ) Domaine audible effectif
Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
14
Acoustique physiologique : 5/6 (2 ) Les organes de phonation
La soufflerie : [poumons + diaphragme … glotte] contrôle du DAB Le système vibrateur : [larynx + cordes vocales ] fondamental 2 Les résonateurs : [ pharynx + bouche + nez ] harmoniques système adapté à l’air … pas au mélange trimixte ! Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
15
Acoustique physiologique : 6/6 ( 3 ) La parole
La parole : ensemble codé des « signes vocaux » que les humains utilisent pour communiquer entre eux. comprendre >> entendre La langue : pas un répertoire … mais une organisation particulière des données de l’expérience d’un e communauté Les sons types : André Martinet 34 phonèmes parisien> phonèmes sons de voyelles ‡ sons de consonnes Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
16
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
Acoustique psychologique : Comment quantifier une sensation auditive ? Etablir des relations quantitatives entre un stimulus physiquement mesurable et ce que perçoit, ressent le système auditif perceptions, sensations auditives relations jamais bi-univoques … même pour les sons purs ! pire pour les sons réels très complexes, fluctuants, liés ... ! Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
17
Acoustique psychologique : 2/4 Les caractères des sensations auditives
Sonie : 1 sone à 1000 Hz avec NI = 40dB Niveau de sonie : à 1000 Hz NS (phones) NI (dB) Tonie, Hauteur : 1 mel 1 Hz … mais ! Intervalle fréquentiel : DN en octave, 1/3, 1/12 Timbre : contenu fréquentiel + … Durée : peut influer sur la sonie, la tonie Différences interaurales :permettent la localisation spatiale Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
18
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
Acoustique psychologique : 3/4 (1) Courbes d’isosonie ( Fletcher - Munson ) Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
19
Effet de masque ( Zwicker )
Acoustique psychologique : 4/4 Effet de masque ( Zwicker ) Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
20
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
Applications I : Maîtrise du bruit (transports, habitat, industrie) Bruits de moteurs à explosion, réacteurs : silent blocks, capitonnage, atténuateur (1) Bruit dans l’habitacle : air ? moteur ? alternateur ? turbo ? Bruits dans l’habitat : canalisation, collectivité, environnement, roulement (automobile, métro, train, avion ...) (2,3,4,5) Bruits industriels de machines : diffuseur/translateur de fréquence (6), plots antivibratiles, capotage, écran (7), filtrage, interférences (8) … protections individuelles ? Vibrations mécaniques intenses : satellite dans Ariane V Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
21
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
Bruits solidiens Bruits de canalisations Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
22
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
Bruits aériens Bruits guidés Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
23
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
Capot, écran, matériaux ... Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
24
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
25
Applications II : 3 + 1 Environnement sonore - Acoustique des locaux
Croissance / Décroissance du son : loi de # charge/décharge Adaptation acoustique des locaux : cathédrale, chambre, cinéma, classe, réfectoire, salle de concert, studio, théâtre … géométrie (1), matériaux, volume … budget ! Approche de W. Sabine : temps de réverbération / - 60dB TR = 0,161 V/a avec a = SaiSi ai = coefficient d’absorption du matériau « i » a = pouvoir d’absorption des parois en « m2 Sabine » Exemple : Classe nue : (7x5x3) =105 m3 (142 m2) a=0,1 TR=1,19s Plafond traité : ai=0,3 (35 m2) T’R=0,80s Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
26
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
Locaux : usage(s?), coût, volume, forme ... Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
27
Matériaux, filtres, résonateurs ...
Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
28
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
29
Applications III : 4 + 0 Impact du bruit sur l’homme
Conséquences : fatigue, stress, troubles psychiques, violence Bruit subi et « gratuit » : au poste de travail il existe des normes … < 85 dBA … + protections individuelles Bruit voulu et payant :«auto sono», baladeur, concert open, discothèque + DJ, «mobiles scotchés», pubs TV…limites ? Civilisation sonore : audiovisuel + télécoms + transports + âge moyen - limites = surdité / correction / chirurgie Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
30
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
31
Pondérations selon les
ambiances sonores Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
32
Ecole d'été e2Phy 2004 - Lille 25 Août 2004 JC.DAMIEN - USTL / ENIC
33
Applications IV : 1 + 2 Synthèse de la parole - Reconnaissance vocale
Quelles informations ? Quels objectifs ? : * scientifiques ( traitement automatique de la parole) (1,2) * technologiques ( « pilotage » d’appareils à la voix ) * économiques ( serveurs vocaux ) * sécuritaires ( identification du locuteur ) * socio-linguistiques ( traduction automatique … UE ? ) Difficultés ?? taille du vocabulaire, mots isolés ou parole continue, consonnes, prosodie, locuteur(s ?), complexité des tâches … aspects perceptifs + aspects cognitifs Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
34
Applications V : 1 + 4 Enregistrement, Reproduction des sons
Sensibilité, directivité des microphones : 0,1Hz à 100 kHz 1,2 Performances, fidélité des hauts-parleurs : clarté, directivité, étendue couverte … prix ! ,4 Performances des chaînes : opto-mécano-électro-acoustique + perchman, preneur de son, ingénieur « post prod » orateur, chanteur, instrumentiste … Domaines techniques élargis : depuis cordes, cuivres, vent … jusqu’à CDAudio, DVD, enceintes, HiFi, Klavier, MP3, MPEGn, synthés ... Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
35
Applications VI : 1 L’Acoustique dépasse le son !
Infrasons Sons Ultrasons … Industrie automobile : filtrage de fréquences Industrie spatiale : malaises dans les vols habités Multiples domaines : accéléromètres, actionneurs de pales d’hélicoptères, broyage, chirurgie, contrôle non destructif, dégazage, détecteurs de mouvement, écrans tactiles, imagerie médicale, microphones, modems à fréquences vocales, nettoyage, sonar, sonochimie, vélocimètres … + physique des solides !! Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
36
De la Physique du son … à l ’Art de s’en servir ! Conclusion
Scientifique Raisonnablement Sérieusement Artistique Précis Large Etroit Evasif Ecole d'été e2Phy Lille Août JC.DAMIEN - USTL / ENIC
37
Notices techniques - Bruël & Kjaer « Mediacoustic » - 01-dB
Je rends à César ... : la plupart des données et illustrations que j’ai choisies sont extraites des sources suivantes : Notices techniques - Bruël & Kjaer « Mediacoustic » - 01-dB Encyclopedia Universalis « Physical and applied acoustics » (E.Meyer/E.G.Neumann) Plaquettes commerciales (Audax, Cabasse, Infinity, Sennheiser…)
38
Vous qui étiez présents, je vous remercie pour votre qualité d’écoute et pour vos remarques ou questions ... et je vous présente mes excuses pour mon mauvais timing qui vous a privés de la partie de l’exposé sans doute la plus attirante [ si besoin est … ]
Présentations similaires
© 2024 SlidePlayer.fr Inc.
All rights reserved.