COMMANDE PERCEPTIVE D'UN SYSTÈME D'ACOUSTIQUE VARIABLE, APPLICATION À LA SALLE MODULABLE DE L'IRCAM

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HAL Id: jpa-00230511

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Submitted on 1 Jan 1990

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COMMANDE PERCEPTIVE D’UN SYSTÈME D’ACOUSTIQUE VARIABLE, APPLICATION À LA

SALLE MODULABLE DE L’IRCAM

G. Bloch, J.-P. Jullien

To cite this version:

G. Bloch, J.-P. Jullien. COMMANDE PERCEPTIVE D’UN SYSTÈME D’ACOUSTIQUE VARI-

ABLE, APPLICATION À LA SALLE MODULABLE DE L’IRCAM. Journal de Physique Colloques,

1990, 51 (C2), pp.C2-841-C2-844. �10.1051/jphyscol:19902195�. �jpa-00230511�

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COMMANDE PERCEPTIVE D'UN SYSTÈME D'ACOUSTIQUE VARIABLE. APPLICATION A LA SALLE MODULABLE DE L'IRCAM

G. BLOCH et J.-P. JULLIEN

IRCAM, 31 Rue Saint-Merri, F-75004 Paris, France

*CNET, Route de Trégastel, F-22301 Lannion Cedex, France

Résumé - Un modèle informatique a été mis en œuvre, permettant d'automatiser la relation entre les facteurs perceptifs -éléments pertinents de la perception- et les critères acoustiques -résultats de mesures. Cet automate est intégré à un système de commande de la salle modulable de l'IRCAM.

Abstract - A software model automatically achieves the relationship between perceptive factors -elements relevant to perception- and acoustical criteria -results of measurements. This software is integrated into the command system of the variable acoustics space in IRCAM.

Ce travail se situent au point de rencontre de deux domaines: la possibilité de réaliser des acoustiques variables et le développement d'instruments de mesure permettant de caractériser de manière objective la qualité acoustique d'une salle. Dans une salle à acoustique variable, une configuration est en général définie par des paramètres de commande d'ordre technologique. Mais il n'y a pas de correspondance immédiate entre ces paramètres et les différents aspects perceptifs de la qualité acoustique. Cette correspondance peut être analysée en deux étapes: l'une entre les facteurs perceptifs -éléments pertinents de la perception- et les critères acoustiques -résultats de mesures; l'autre entre ces critères et les paramètres technologiques de commande. Pour la première étape, un modèle informatique a été mis en œuvre, qui permet d'automatiser cette relation entre facteurs perceptifs et critères acoustiques. Le modèle utilise les résultats des tests perceptifs menés à l'IRCAM.

Ce travail a été possible grâce à une subvention de mécénat technologique de l'EDF, dont le laboratoire d'acoustique a réalisé la correspondance entre les critères acoustiques et les paramètres de commande de l'ESPRO, salle modulable de l'IRCAM.

figure 1 : l'écran CRITERES-FACTEURS: une double table de mixage.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19902195

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COLLOQUE DE PHYSIQUE

Presentation d e l'automate.

II y a plusieurs raisons d'automatiser les relations entre critères acoustiques et facteurs perceptifs. En effet, ces relations étant relativement complexes, il va être difficile -même pour un acousticien- d'avoir une appréhension nette de l'espace perceptif à partir d'un résultat de mesures de critères acoustiques; au niveau quantitatif, l'importance relative de chacun des critères pour la perception sera difficile à maîtriser, surtout lorsque les sensibilités varient en fonction des valeurs des critères; au niveau qualitatif, pour une même dimension perceptive il y a parfois substitution d'un critere par un autre. De plus, l'utilisation d'un tel automate s'impose pour formuler la commande d'un espace d'acoustique variable, ou il s'agit de définir les paramètres objectifs de commande en fonction d'un résultat souhaité (par exemple le style rnusi- cal, la taille de la formation instrumentale impliqueront des types d'acoustique différents). Réciproquement, on peut, à partir d'une série de mesures, disposer d'une interprétation perceptive. Ainsi un musicien ou un ingknieur du son pourra définir ses desiderata en fonction de choix subjectifs, lesquels seront transformés en un jeu de critères correspondants.

Le modèle se présente sous la forme d'un automate interactif. II ressemble en fait à une double table de mixage, avec les critères acoustiques en haut et les facteurs perceptifs en bas (figure 1). On peut modifier n'importe lequel des paramètres d'un domaine (objectiflperceptif), ce qui provoque le calcul de tous les paramètres dépendants de i'autre domaine. Le principe du tableau de bord permet un va-et-vient entre les différents domaines. l'Historique (bouton Hist) permet de mémoriser des états pour comparaison avec l'état présent (bouton Comp) et de sauvegarder ces états sous forme de fichier ASCII. Enfin les chiffres au-dessus et en-dessous des valeurs des critères correspondent aux maxima et minima. Pour les facteurs, la valeur minimum est fixée à zéro par convention, et une variation de 1 correspond à un pas perceptif. En conséquence, les maxima représentent les dynamiques perceptives de chaque facteur; une faible valeur relativise l'intérêt du facteur correspondant.

Resuitats des etudes perceptives.

Les tests perceptifs ont été effectués sur des champs sonores artificiels que les sujets devaient comparer deux à deux. Les réponses étaient sous la forme de distance perçue (la distance est nulle lorsqu'aucune différence n'est perçue). De l'analyse rnultidimensionelle INDSCAL, il a été déduit une structure perceptive qui explique quantitative- ment et qualitativement les distances. Cette structure est constituée de différentes dimensions perceptives, appelées facteurs perceptifs, auxquelles il a été possible de faire correspondre des mesures acoustiques. On retrouve donc ces jeux de facteurs et de critères sur la figure 1 qui représente l'interface de l'automate.

En particulier, on dispose des sensibilités perceptives de ces critères sur chacun des facteurs. Ces sensibilités (moyennées sur tous les sujets) peuvent être interprétées comme les dérivées partielles des relations qui définissent les facteurs en fonction des critères. Les sensibilités d'un critere sur les différents facteurs dépendent généralement de la valeur de ce critère mais aussi parfois des valeurs d'autres critères; le modèle de relations que l'on se propose d'automatiser doit donc vérifier différentiellement l'ensemble de ces résultats.

Les noms des facteurs ont été choisis arbitrairement par le laboratoire d'acoustique de l'IRCAM; I'intérêt principal de ces facteurs est qu'ils sont à la fois indépendants entre eux et exhaustifs dans l'ensemble des tests qui ont été menés.

Ces critères intègrent à la fois des aspects temporels, spatiaux et fréquentiels. Ils peuvent être mesurés ou prédits à partir de trois réponses impulsionnelles; celles-ci représentent l'effet de salle sur la transmission d'un message entre une source et trois récepteurs avec les sensibilités omnidirectionnelle, cardioïde et figure 8.

Fl(réverb6rance) Flfreverb.) F l (réverb.) F l (rbverb.)

C80 c

-

^4dB ^C80⁼^OdB ^C80⁼^3dB ^C80^z^6dB

évolution de la direction du vecteur dans l'espace perceptif

senslblllté globale exprime6 en fonction du seuil perceptif différentiel flaure 2: lnter~rétatlon ~ e r c e ~ t l v e d'une variation de 1dB de CBQ

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relation indirect' n'est pas indiquée sur cette figure: lorsque C80 a de faibles valeurs sa variation modifie la réverbérance qui elle-mëme intervient sur la sensibilité en puissance.

Un programme général de commande d'un espace d'acoustique variable va devoir gérer plusieurs types de contraintes. Certaines sont liées aux relations physiques entre les différents critères: ce sont les contraintes objectives de notre automate. D'autres sont liées au modèle des relations entre les facteurs et les critères, et ce sont les contraintes du modèle. II y a enfin les.limites physiques de variabilité acoustique de la salle; celle-ci ne sont évidemment pas générales, et peuvent éventuellement être importées vers l'automate sous forme de limites imposées aux variations des critères.

Les études perceptives nous fournissent des relations élémentaires (dérivées partielles) entre critères et facteurs.

Certaines relations sont linéaires, mais la plupart ne le sont pas, ou sont "linéaires par zones." Ces relations sont formali- sées par les fonctions-type. Le fonctionnement de l'automate consiste en un déclenchement ordonné de plusieurs de ces fonctions-type. II y a deux sortes de fonctions-type: le premier type n'est borné que d'un coté, comme par exemple la relation entre (G

+

DirE) et le facteur appelé présence (figure 2a); le deuxième type une fonction linéaire bornée aux deux extrémités; il caractérise par exemple la relation entre C80 et le facteur appelé précision (figure 2b). Insistons sur le fait que les noms des facteurs ont été choisi a posteriori par l'équipe d'acoustique de l'IRCAM; les facteurs tels qu'ils sont définis correspondent à des aspects indépendants de la perception de la qualité acoustique.

presence

présence f(G

+

DirE)

O G+DirE

-

8 O - 5 8 -10 (dB)

fiaure 2a: une Boîte. Critère G+DirE. Facteur aresence precislon

précis. f (C80)

O C80

-

2 4 - 9 +1 + 1 6 ( d B )

1

T R L E ETA AG ATR DirE ANG Tep AG4%TR4K C S 0 G D i r l R e f 1 2 4 1 2 5

prbcis.

eloignt prBsence reverb.

puissance Btendue envlopnt relief fluidite douceur

chaleur brillance

intirnit6 vie

fiaure 3: l a matrice des boîtes CRITERES-FACTEURS

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COLLOQUE DE PHYSIQUE

Si les fonctions-type sont disposées sur une matrice CritèresIFacteurs, cette matrice doit être triangulée pour per- mettre un calcul déterministe dans les deux sens. Dans notre cas il suffit d'imposer un ordre de calcul sur les critéres et facteurs en faisant abstraction du facteur passif de la prbsence, marqué par la ligne grise (figure 3).

Par exemple voici ce qui se passe lorsque I'on modifie la valeur de C80 (figure 4). On remarque que les autres critères (DirE et TR) restent constant alors que les facteurs sont modifiés. L'inverse se produit lorsque I'on calcule dans le sens facteur vers critère. A cette loi de propagation s'ajoutent les contraintes objectives, liées aux relations physiques entre les différents critères. Une contrainte importante qui est prise en compte est le seuil minimum pour G (visible dans la figure 1 par la barre noire sous le curseur de G).

Gmin = (DirE

-

¹¹⁾

+

10 ' log10 (1

+

10 -C80/10).

II faut donc vérifier, pour tout changement de C80, si la valeur de G est valide et la modifier si elle ne I'est pas.

p,

_precision ^Gminimum^C80^DirE ^Gtninimum

GeGminimum

G = Gminimum

-

(G =

L L

e o i n r6verb6rance

-> 1 r:iE:r

puissance

*L

fiaure 4: Sens Critére vers Facteur. Calcul des facteurs liés à C80

Conclusion.

Grace aux travaux du laboratoire d'acoustique de I'EDF pour inverser les relations entre critères acoustiques et com- mandes de I'ESPRO, il est maintenant possible d'utiliser cet automate pour formuler une commande de configuration de I'ESPRO.

L'utilisation généralisée de l'automate est bien sûr la formulation perceptive d'une commande d'un espace à acoustique variable quelconque, notamment les salles à acoustique virtlielle. Pour pouvoir réellement jouer avec le son, il est fort intéressant de pouvoir formuler une commande perceptive pertinente qui fasse de l'espace où ce son se situe un paramètre de l'émission sonore. Une utilisation complémentaire est de faciliter un approfondissement de I'étude du modèle perceptif.

LAVANDIER, Catherine, Validation perceptive d'un modèle objectif de caractéristation de la qualité acoustique d'une salle, Thèse Université du Maine, Le Mans, Juin 1989

JULLIEN, Jean-Pascal, LAVANDIER, Catherine, WARUSFEL, Olivier, "Compared analysis of the clarity and the reverbelation in room acoustics", in Proceeding of 13th ICA, Belgrade, Août 1989

LAVANDIER, Catherine, WARUSFEL, Olivier, JULLIEN, Jean-Pascal, "Preference analysis derived frorn perceptive tests in room acoustics", in Proceeding of 13th ICA, Belgrade, Aoùt 1989

WARUSFEL, Olivier, JULLIEN, Jean-Pascal, LAVANDIER, Catherine, "Perception of coloration and spatial effects in room acoustics", in Proceeding of 13th ICA, Belgrade, Août 1989