Acoustique et environnement sonore

Formation/lieu :

Ecole Polytechnique

Titre :

MEC572 – Acoustique et environnement sonore

Lien web :

https://moodle.polytechnique.fr/enrol/index.php?id=1851

Activités, durée et enseignants :

Cours (15h) : Denis Duhamel

Travaux expérimentaux (30h) : Denis Duhamel et Thomas Hélie

Résumé et objectifs :

Cet enseignement d’approfondissement est consacré à l’acoustique audible, principalement en milieu aérien. Quelques cours introduisent les notions fondamentales sur la génération des ondes sonores, leur propagation et leur perception, dans le cadre de l’approximation linéaire. Les deux tiers du module sont consacrés à un projet lié à une application particulière : conduits et filtres acoustiques (conduit vocal, instruments de musique, contrôle actif, pot d’échappement, conduites souterraines, …), acoustique des lieux d’écoute (habitacle d’automobile, salles, …), psychoacoustique (perception spatiale, binaurale, …), structures et matériaux acoustiques absorbants, simulation d’environnements sonores, propagation en milieu complexe (milieu urbain, milieu stratifié, murs antibruit).

Les séances de travaux expérimentaux incluent : (séance 1) Etude d’un résonateur de Helmholtz (modèle et mesure expérimentale) ; (séances 2 à 7) Travaux expérimentaux sur un projet (cf. ci-dessous).

Evaluation :

Rapport écrit et présentation orale.

Descriptif de deux sujets de projets (encadrement : T. Hélie) :

Sujet 1 : Acoustique du conduit vocal et synthèse de voyelles à partir de la géométrie

Le signal vocal est peut être vu comme le résultat d’une modification acoustique par le conduit vocal (bouche et nez) d’une excitation produite au niveau du larynx pour les voyelles et les sons dits « voisés ».

La nature des voyelles et des sons voisés est directement reliée à la géométrie du conduit vocal (machoire abaissée pour un « a », relevée pour un « i » par exemple).

Ce sujet vise à comprendre, modéliser, reproduire numériquement, et mesurer sur une maquette expérimentale simplifiée l’acoustique du conduit vocal. Plus précisément, on s’intéressera à relier directement les propriétés acoustiques aux configurations géométriques. On confrontera les résultats théoriques et expérimentaux.

Enfin, on proposera de synthétiser des sons de voyelles à partir d’un modèle numérique, de données géométriques ou de l’analyse de mesures acoustiques réalisées sur la maquette.

Sujet 2 : Spatialisation sonore et restitution sur casque.

Ce sujet vise à comprendre, modéliser et mesurer la spatialisation du son en 2D et en 3D.

Dans un premier temps, en partant des techniques de prise de son standard avec plusieurs types de couples de microphones, on mettra d’abord en évidence des indicateurs acoustiques pertinents. On modélisera ses estimateurs et on les estimera à partir de mesures réalisées en chambre semi-anéchoïque.

Dans un second temps, on s’intéressera aux fonctions HRTF (pour « Head Related Transfer Functions ») qui permettent de reconstruire artificiellement sur casque des directivité en 3D. Ces fonctions seront estimées à partir de mesures réalisées sur une tête artificielle instrumentée. A l’aide d’une généralisation des indicateurs acoustiques introduits précédemment, on cherchera à mettre en évidence comment l’information 3D est encodée dans les signaux acoustiques.

Enfin, on pourra proposer des synthèses artificielles de directivité 2D et 3D à partir des modèles ou des mesures expérimentales.