ETUDE DE LA QUALITE SONORE DE LA CHAUDIERE HYBRIDE

PRESENTATION DE LA DEMARCHE QUALITE SONORE

La démarche « qualité sonore » ne consiste pas en la réduction pure et simple du niveau sonore d’un produit (cf. §4.2.9) mais elle s’attache à façonner une certaine « esthétique » sonore tout en préservant les informations dont sont porteurs les bruits de l’objet. Cette esthétique prend pour base la cible sonore qui correspond à l’esquisse de l’image sonore attendue, déterminée en fonction de l’opinion de l’usager. Elle essaie de sculpter ensuite une signature acoustique en adéquation avec l’attente de l’utilisateur. Bien évidemment, cette démarche doit prendre place dès l’étape de conception du produit, sans attendre le prototype, ou pire le produit fini, pour éviter les reconceptions tardives, ou impossibles. Le cœur du problème réside dans la capacité de traduire objectivement les différentes impressions qui se dégagent des sons pour les quantifier. En pratique, un modèle de perception reliant une grandeur subjective comme l’agrément/désagrément ou la limite d’acceptation/tolérance, et les grandeurs objectives telles que les indicateurs psychoacoustiques constitue le fondement d’une étude de qualité sonore. 118 Figure 4-1 : Organigramme d’une démarche qualité sonore La démarche (Figure 4-1) généralement employée est bien résumée par Otto [32] pour une application dans l’automobile mais elle n’est pas limitée à ce domaine [33]. Elle se décompose en quatre étapes principales qui sont décrites ci-dessous. Dans un premier temps, il faut réaliser une base sonore. L’idée est de rassembler de sons réels de l’appareil étudié ou de produits similaires, complétés par des sons modifiés ou entièrement synthétiques, selon l’orientation des recherches de la cible sonore. Ensuite vient l’étape de la création d’un test d’écoute adapté au but recherché. Le choix des échantillons de sons est important car il définit l’espace de recherche de la cible sonore. Le choix du type de test est défini en fonction de l’objectif de l’étude. Il faut savoir ce que l’on cherche à mesurer dès le début, et construire le test en conséquence. La troisième étape consiste en la planification et la construction des essais. Le choix du type de sujets et de l’environnement de l’expérimentation, les conditions de passage du test, l’accueil et la mise en conditions des sujets influent sur les résultats.

INDICATEURS PSYCHOACOUSTIQUES

Le niveau sonore exprimé en décibels n’est pas capable de décrire toutes les subtilités d’un son, aussi, des indicateurs psychoacoustiques ont été développés. L’objet de ces indicateurs est de représenter certaines caractéristiques sonores élémentaires : niveau sonore, équilibre fréquentiel, régularité temporelle, etc. Ils résultent majoritairement des travaux de psychoacousticiens tels qu’Eberhardt Zwicker, dont l’ouvrage [34] (actualisé par Hugo Fastl) sert de référence et résume une partie conséquente des travaux. Le domaine dans lequel ses indicateurs ont été développés est celui de la musique mais leur emploi s’est élargi à tous les domaines. Nous allons ici, sans entrer dans les détails, présenter les indicateurs que nous avons utilisés. 

SONIE

Par définition, la sonie est la grandeur quantifiant l’intensité subjective d’un son, autrement dit, elle correspond à la sensation de force sonore [35]. Elle prend en compte le phénomène de masquage fréquentiel, qui est lié principalement au comportement mécanique de la membrane basilaire. Certaines composantes du spectre peuvent aussi ne pas participer à la sensation de niveau. Ces phénomènes de masquage ont conduit Zwicker [34] à proposer une approche modélisant l’action du système auditif périphérique comme un banc de filtres passe-bande. Il en découle une subdivision de la plage de fréquence audible en 24 bandes, appelées bandes critiques, dont l’unité est le bark (du nom du psychoacousticien allemand Barkhausen). De nombreuses approximations existent pour convertir une fréquence 𝑓, exprimée en hertz, en bark. On peut citer les relations proposées par Traunmüller [36] et par Zwicker & Terhardt [37], données respectivement par les équations (1) et (2) et dont l’allure est tracée sur la Figure 4-2. 𝑏𝑎𝑟𝑘 = ( 26,81 × 𝑓 1960 + 𝑓 ) − 0,53 (1) 𝑏𝑎𝑟𝑘 = 13 arctan(0,00076 × 𝑓) + 3,5 arctan (( 𝑓 7500) 2 ) (2) Par définition, 1 sone correspond à un son de fréquence 1000 Hz et de pression acoustique 40 dB [34]. 120 Un algorithme proposé par Zwicker, normalisé dans la norme ISO532 [38], permet de calculer la sonie spécifique, c’est-à-dire la sonie des différentes bandes critiques de 0 à 24 bark, usuellement notée N’(z) et exprimée en sones/bark. Figure 4-2 : Hauteur subjective sonore Après calcul des sonies spécifiques, on obtient la sonie globale par l’intégrale entre les bandes extrêmes (0 et 24 bark) : 𝑁 = ∫ 𝑁 ′ (𝑧)𝑑𝑧 24 0 (3) Par la suite, Zwicker a modifié l’algorithme de calcul de sonie pour l’adapter aux sons instationnaires [34]. Dans ce cas, d’autres phénomènes interviennent, en particulier :  l’intégration temporelle (la sonie augmente avec la durée du signal tant que celle-ci n’atteint pas une centaine de millisecondes) ;  le fait que, pour des signaux lentement modulés en amplitude (la fréquence de modulation étant inférieure à 10 Hz), la sensation de niveau est plus reliée au niveau maximal qu’au niveau moyen du signal ;  le masquage temporel (un son peut diminuer le niveau subjectif d’un second son survenant quelques centièmes de seconde après l’arrêt du premier). La sonie est donc une fonction du niveau acoustique, dépendant aussi de la composition spectrale, des variations temporelles, et de la durée du signal.