Glossaire électroacoustique

Articulation Loss of Consonants
(Perte d'articulation des consonnes)

Formule développée par V.M.A. PEUTZ au début des années 1970 et couramment utilisée pour prédire le niveau d'intelligibilité de la parole.

Avec

D : Distance entre la source et l'auditeur le plus éloigné en mètres
RT60 : Temps de réverbération en secondes
N : Puissance acoustique de l'ensemble des sources générant le son direct divisé par le nombre de sources présentes dans l'environnement acoustique
N = 1 si une seule source présente
V : Volume de la pièce en m3
Q : Facteur de directivité de l'enceinte
M : Composante architecturale (absorption dans la zone d'écoute)

La validité de la formule peut être affectée par certains éléments tels que :

- La formule est basée sur la présomption qu'il existe un champ diffus dans le volume considéré.
- Le rapport signal/bruit (SNR) doit être suffisant (en général >= 25 dB)
- La formule suppose que D < 3.16.Dc (Dc = distance critique)
- Au delà de cette distance, la valeur maximale du %ALcons  est de 9. RT60.
- Une perte d'articulation de 15% est généralement admise comme une limite acceptable.
- La formule ne tient pas compte de la position de l'auditeur.
- La perte d'articulation prédite par la formule est généralement augmentée du fait des réflexions tardives.
- Le système de sonorisation doit afficher une réponse en fréquences relativement plate.

Lorsque cette formule est utilisée pour des calculs dans le cadre d'un système mettant en oeuvre des colonnes de haut-parleurs telles que les système Intellivox, le problème de la dépendance à la distance dans la zone de champ proche se pose alors. Pour contourner ce problème (dans une certaine limite), la procédure suivante peut être suivie :

Avec quelques calculs, l'équation peut être reformulée de la façon suivante :
Si N = 1 et M = 1 alors :

Pdir : Pression sonore (Pa) dans le champ direct à la position d'écoute
Le niveau de pression dans le champ direct dépend de certains paramètres relatifs aux réseaux de haut-parleurs.
(Se référer aux spécifications techniques de différents modèles de colonnes pour obtenir ces niveaux)

Prev : Pression dans le champ diffus (Pa) à la position d'écoute
Le niveau de pression dans le champ diffus est dépendant des paramètres acoustiques du volume et de la puissance acoustique de la source.

NOTE :
Les mesures d'intelligibilité "informatiques" de la parole par la méthode %ALcons présentent certaines limites importantes. En effet la mesure ne considère que la bande 1/3 d'octave centrée sur 2 kHz en omettant les autres fréquences particulièrement importantes. De plus, la méthode ne tient pas compte de certains paramètres fondamentaux tels que :
- le rapport S/N
- le spectre du bruit de fond
- les éventuelles distorsions
- les possibles réflexions tardives
La méthode %ALcons peut donc facilement induire en erreur par des résultats trop optimistes dans certains cas de figure. Elle méritera d'être comparée aux autres méthodes "informatiques" telles que le STI ou le RASTI qui comportent elles aussi leurs limites dans certains contextes difficiles (...). Le plus important sera donc de retenir une méthode pertinente suivant le contexte acoustique.

Signal audio couramment utilisé dans les systèmes de mesures.

Le bruit blanc est un signal dont le niveau spectral est constant et indépendant de la fréquence. De ce fait l'analyse du bruit blanc par bande d'octave présente une croissance de 3 dB par octave.

Signal audio couramment utilisé dans les systèmes de mesures.
Le bruit rose est un signal dont le niveau spectral décroît de 3 dB par octave.
De ce fait l'analyse du bruit rose par bande d'octave présente un niveau constant.
Le bruit rose est particulièrement adapté au mesures de salles.

Deuxième partie du champ réverbéré, faisant suite aux premières réflexions dans lequel il n'est plus possible de distinguer les différentes composantes du son.
Le champs diffus, présumé homogène et isotrope (dont les propriétés ne dépendent pas de la direction), est constitué d'une infinité d'ondes planes se propageant dans toutes les directions.

Il est important, pour toute source acoustique de distinguer entre les conditions en champ proche et les conditions en champ éloigné. Dans le champ éloigne de la source, la propagation de l’onde sonore est purement sphérique. En conséquence, le niveau de pression sonore est inversement proportionnel à la distance de mesure, et la directivité n’est pas dépendante de la distance entre le point de mesure et la source.
Dans la zone plus complexe du champ proche, la directivité peut fortement dépendre de la distance de mesure.

En ce qui concerne les sources linéaires telles que les colonnes Intellivox :
Une des façons de déterminer le début de la zone de champ éloigné consiste de poser une contrainte de cohérence quant à la contribution des différents éléments constituants la colonne à la pression sonore.

Si l’on requiert que la différence maximale de cheminement entre les différents haut-parleurs au point P est beaucoup plus petit qu’une demi longueur d’onde, alors il en résulte l’équation suivante :

Dans cette équation, l représente la longueur d’onde.
Dans une première approximation de la racine carrée, il apparaît que les deux conditions suivantes doivent être respectées :

A première vue, on peut dire que la deuxième condition demandera des valeurs r importantes dans le cas de colonnes de grande taille si la fréquence est élevée (petites longueurs d’onde).

Prenons une colonne Intellivox-6c en exemple :

Cette colonne de configuration asymétrique contient 32 haut-parleurs d’un diamètre de 4 pouces. La longueur de la section radiante est d’environ 4.2 mètres. Cela signifie que la valeur maximum de L est d’environ 12 l pour une fréquence de 1 kHz.
Afin de respecter le deuxième condition, la distance de mesure devra dans ce cas être supérieure à 49 m.

On peut dons en conclure que la zone de transition entre le champ proche et le champ éloigné pour une colonne Intellivox-6c se trouve au alentours de 49 m pour la fréquence de 1 kHz.

Il est important, pour toute source acoustique de distinguer entre les conditions en champ proche et les conditions en champ éloigné. Dans le champ éloigne de la source, la propagation de l’onde sonore est purement sphérique. En conséquence, le niveau de pression sonore est inversement proportionnel à la distance de mesure, et la directivité n’est pas dépendante de la distance entre le point de mesure et la source.
Dans la zone plus complexe du champ proche, la directivité peut fortement dépendre de la distance de mesure.

En ce qui concerne les sources linéaires telles que les colonnes Intellivox :
Une des façons de déterminer le début de la zone de champ éloigné consiste de poser une contrainte de cohérence quant à la contribution des différents éléments constituants la colonne à la pression sonore.

Si l’on requiert que la différence maximale de cheminement entre les différents haut-parleurs au point P est beaucoup plus petit qu’une demi longueur d’onde, alors il en résulte l’équation suivante :

Dans cette équation, l représente la longueur d’onde.
Dans une première approximation de la racine carrée, il apparaît que les deux conditions suivantes doivent être respectées :

A première vue, on peut dire que la deuxième condition demandera des valeurs r importantes dans le cas de colonnes de grande taille si la fréquence est élevée (petites longueurs d’onde).

Prenons une colonne Intellivox-6c en exemple :

Cette colonne de configuration asymétrique contient 32 haut-parleurs d’un diamètre de 4 pouces. La longueur de la section radiante est d’environ 4.2 mètres. Cela signifie que la valeur maximum de L est d’environ 12 l pour une fréquence de 1 kHz.
Afin de respecter le deuxième condition, la distance de mesure devra dans ce cas être supérieure à 49 m.

On peut dons en conclure que la zone de transition entre le champ proche et le champ éloigné pour une colonne Intellivox-6c se trouve au alentours de 49 m pour la fréquence de 1 kHz.

Rapport entre le champ direct et le champ réverbéré.

En 1953, THIELE introduit la notion de clarté (Deutlichtkeit, Distinctness) par le rapport (en %) D = E _0-50 / E _0-¥. Ce critère définit le rapport entre le champ direct associé aux premières réflexions proches et le champ total. Il part du principe que la limite utile pour la compréhension de la parole se situe aux environs de 50 ms.

La clarté peut être exprimée soit par Dn (%) ou Cn (dB).

Les deux notions sont équivalentes sachant que Cn = 10 log Dn

La séparation est donnée en ms (C10, C20, C50 C80)

Par exemple, C50 est le rapport d'énergie en dB entre la partie du champ direct arrivant dans les 50 premières ms et le champ réverbéré. Des valeurs de clarté sont considérées comme bonnes supérieures à 5 dB, comme acceptables de -2 dB à 5 dB et comme pauvres en-dessous de -2 dB

Ces mesures sont faites sur une bande de fréquence (généralement 1 kHz).

Le décibel, abrégé dB est un rapport logarithmique entre deux valeurs. En acoustique, le décibel exprime le plus souvent le rapport entre le niveau d'entrée et de sortie d'un système ou le rapport d'un signal donné à un niveau de référence.

Changements de direction de l'onde sonore provoqués par les obstacles ou les inhomogénéités du milieu.
Les lois de diffraction sont particulièrement complexes et les méthodes analytiques permettant de calculer le champ diffracté ne sont applicables que pour des obstacles de forme simple.

Résultat de tous les changements de direction des ondes sonores provoqués simultanément par les phénomènes de réflexion de réfraction et de diffraction.

Transformée rapide de Fourrier
(FAST FOURRIER TRANSFORM)

La transformée rapide de Fourrier est une fonction mathématique utilisée pour la transformation de données temporelles vers le domaine fréquentiel.
Le terme rapide exprime le fait que quant le nombre d'échantillons est une puissance de 2 (16, 32,64, 128, 256, 512, 1024 etc.) les calculs pourront s'effectuer très rapidement grâce aux technologies informatiques.

Surface que dessinent tous les points dans le même état vibratoire = points ayant la même phase = surface d'onde

Fourier (1768-1830)
Décomposition des fonctions périodiques de la théorie de l'audition.

Surface que dessinent tous les points dans le même état vibratoire = points ayant la même phase.
= surface d'onde

Mesure de la quantité contenue d'un message vocal pouvant être correctement compris.

Liaison dans laquelle un des deux conducteurs présente un potentiel proche de zéro ou de la terre alors que le deuxième appelé le point chaud présente un potentiel plus élevé. Comme les deux conducteurs sont d'un potentiel différent en rapport à la terre, la liaison est dite asymétrique.
Les liaisons haute impédance à un conducteur plus tresse sont un exemple de liaison asymétrique.

Liaison dans laquelle on trouve deux conducteurs identiques présentant le même voltage mais de polarité inversée en rapport à la terre. Les liaisons symétriques requièrent trois conducteurs au lieu de deux. Le conducteur central est considéré comme neutre et est généralement connecté à la terre.

Distance que parcourt une onde sinusoïdale pendant une période.
Le son audible le plus grave correspond à une vibration dont la longueur d'onde dans l'air à 16° C est de l'ordre de 17 mètres : fréquence de 20 Hz et vitesse du son c = 340 m/s.
Symbole : l (lambda)

A titre indicatif voici les longueurs d'ondes l pour les fréquences v suivantes :

MAXIMUM LENGHT SEQUENCE

Signal audio pseudo-aléatoire périodique couramment utilisé dans les systèmes de mesures.
L'enveloppe spectrale de la séquence MLS suit une loi en sin²(x)/x² avec une chute de 1.6 dB au tiers de la fréquence d'échantillonnage.

Ondes générées par les sources ponctuelles rayonnant en sphères concentriques.
La décroissance d'amplitude ou atténuation géométrique de ce type de source est de 6 dB lorsqu'on double la distance à la source.

Voir Alcons

RAPID SPEECH TRANSMISSION INDEX

L'indice RASTI résulte d'une méthode simplifiée de détermination du STI, sur deux octaves (500 Hz et 2 Khz) avec quatre ou cinq fréquences de modulation.
La méthode est décrite dans la CEI 60268-16.

Rayleigh (1824-1919)
Oeuvre considérable en théorie de l'acoustique.
A publié en 1877, un ouvrage qui demeure un ouvrage de base de l'acoustique.

Changement de direction de l'onde sonore arrivant sur une paroi sous incidence donnée et réfléchie suivant la loi de Snell-Descartes d'aprèsWillerbroid Snell Van Royen (1580-1626) et René Descartes (1596-1650).

Changement de direction de l'onde sonore dû aux variations de la vitesse de propagation dans le milieu.

Source dont l'énergie se propage sur un cylindre dont la surface croît comme la distance.
L'intensité en watt / m² diminue, au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la source, comme l'inverse de la distance, soit en 1/r.
La décroissance d'amplitude ou atténuation géométrique de ce type de source est de 3 dB lorsqu'on double la distance à la source.

Source ponctuelle rayonnant en sphères concentriques dont la surface varie comme le carré de la distance.
L'intensité en watt / m² diminue, au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la source, comme l'inverse du carré de la distance, soit en 1/r².
La décroissance d'amplitude ou atténuation géométrique de ce type de source est de 6 dB lorsqu'on double la distance à la source.

Speech Transmission Index
Index de transmission de la parole

Grandeur physique qui représente la qualité de transmission de la parole sous l'angle de l'intelligibilité.
L'indice de transmission de la parole STI - développé au début des années 1970 - est une mesure objective, fondée sur la contribution pondérée d'un certain nombre de bandes de fréquences contenues dans la gamme de fréquences des signaux vocaux, ces contributions étant déterminées par le rapport signal sur bruit réel.
Ses valeurs varient de 0 (complètement inintelligible) à 1 (parfaitement intelligible).
Le STI part du principe que la parole est constituée d'une fondamentale modulée par des signaux basses fréquences. Il utilise la fonction de transfert de modulation (abréviation MTF en anglais) sur 7 octaves de 125 Hz 8 Khz et 14 fréquences de modulation échelonnées par tiers d'octave de 0.63 Hz et 12.5 Hz.
Un certain nombre de systèmes de mesures informatiques offrent à ce jour cette possibilité.
Cependant, des informations sur les porteuses et les fréquences de modulation à utiliser, ainsi que les pondérations qui leur sont attribuées dans les calculs, n'ont pas été normalisées à ce jour.

NOTE : La CEI 60268-16 donne les valeurs de pondération prévues pour être utilisées, sauf motif contraire.

Voir RASTI