OS ACOUSTIQUE. Activités de recherche

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Joël DUCOURNEAU Adil FAIZ

Balbine MAILLOU (ATER) Antoine MALRIN (Thésard)

OS ACOUSTIQUE Activités de recherche

LEMTA – UMR 7563 : Laboratoire d’Energétique et de Mécanique Théorique et Appliquée Faculté de Pharmacie – Formation menant au D.E. d’Audioprothésiste

Institut National de Recherche et Sécurité

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(3)

 Expérimentale :

Développement d’outils de caractérisationin situ Réduire le bruit en entreprise

Amélioration de l’acoustique des locaux industriels Caractérisation acoustique in situ

des parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

(4)

2,8 m

(5)

Diffuseur de Schroeder

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Développement d’outils de caractérisationin situ

 Théorique :

Etude des mécanismes de diffusion acoustique des cavités :

 de profil périodique

 de profil apériodique

Scattered acoustic field above a grating of parallel rectangular cavities A. Khanfir et al.

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OS Acoustique

Modèle de propagation dans les locaux délimités par des parois à relief

 Théorique :

Etude des mécanismes de diffusion acoustique des cavités

(8)

(9)

OS Acoustique

 Théorique :

Etude des mécanismes de diffusion acoustique des reliefs sortants

Développement d’un modèle de champ

de pression acoustique réfléchie

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 Théorique :

(11)

OS Acoustique

 Théorique :

(12)

 Théorique :

(13)

OS Acoustique

 Théorique :

Perspectives :

Le modèle doit être généralisé au cas des réseaux de formes parallélépipédiques

rectangulaires (campagne de mesure effectuée)

Les configurations parallèles et non parallèles

Une analyse du modèle avec et sans couplage entre les blocs (influence des espacements).

Une collaboration avec l’Université de Tunis El Manar et plus particulièrement avec Adel Khanfir est « engagée » depuis plusieurs mois.

(14)

x z

z_s source

z_r

r₁

r₂ y

2b 2a

Utilisation d’une source impulsionnelle : mesure de la réponse impulsionnelle spatialle

au dessus d’une structure à relief complexe

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Réduire le bruit en entreprise

OS Acoustique

x z

z_s source

z_r

r₁

r₂ y

2b 2a

Intérêt de la technique : utilisation d’une source impulsionnelle : réponses impulsionnelles spatiales en fonction de x :

•

réflexions spéculaires pour x>|a|

• réflexions spéculaires et diffuses pour x≤|a| :

𝐼𝐼_{𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑} =�

−𝑏𝑏 𝑏𝑏 �

−𝑎𝑎 𝑎𝑎 𝑊𝑊.𝑧𝑧_𝑠𝑠

4𝜋𝜋𝑟𝑟₁³. 1− 𝛼𝛼 .𝛿𝛿

2𝜋𝜋.𝑟𝑟₂² 𝑑𝑑𝑑𝑑.𝑑𝑑𝑑𝑑 𝐼𝐼_{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠} = 𝑊𝑊. 1− 𝛼𝛼 . 1− 𝛿𝛿

4𝜋𝜋 𝑧𝑧_𝑠𝑠 +𝑧𝑧_𝑠𝑠 ² +𝑑𝑑²

(16)

Etape d’identification de δ et de α :

 Calcul de l’erreur moyenne à partir des différences entre les niveaux d’intensité en dB obtenues avec ces deux modèles et celles issues des réponses impulsionnelles

convoluées à un bruit large bande

 Une cartographie de l’erreur en fonction de δ et de α

 δ et de α retenues pour l’erreur est la plus faible 𝐼𝐼

_{𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑}

= �

−𝑏𝑏 𝑏𝑏

�

−𝑎𝑎

𝑎𝑎

𝑊𝑊. 𝑧𝑧

_𝑠𝑠

4𝜋𝜋𝑟𝑟

₁³

. 1 − 𝛼𝛼 . 𝛿𝛿

2𝜋𝜋. 𝑟𝑟

₂²

𝑑𝑑𝑑𝑑. 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝐼𝐼

_{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠}

= 𝑊𝑊. 1 − 𝛼𝛼 . 1 − 𝛿𝛿

4𝜋𝜋 𝑧𝑧

_𝑠𝑠

+ 𝑧𝑧

_𝑠𝑠 ²

+ 𝑑𝑑

²

(17)

OS Acoustique

Au dessus du diffuseur de Schroeder

(18)

(19)

OS Acoustique

Perspectives :

• Tenir compte de la directivité de la source par une pondération en bandes de tiers d’octave et non pas large bande,

• Dans la procédure de convolution des réponses impulsionnelles avec le bruit blanc,

• Utilisation de l’intensimétrie acoustique : séparation du champ incident et réfléchi,

(20)

traitement du signal des aides auditives Détermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

1 : Mannequin KEMAR 2 : Multidiffusion

3 : Carte Son

4 : Ordinateur, logiciel Matlab

Balbine Maillou : Post Doc - ATER

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Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditives

Détermination du SNR en sortie des appareils auditifs

OS Acoustique

1 : Mannequin KEMAR 2 : Multidiffusion

3 : Carte Son

4 : Ordinateur, logiciel Matlab

Balbine Maillou : Post Doc - ATER

(22)

Méthode d’estimation du RSB basée sur la diffusion de bruit en opposition

de phase Séparation

Parole + Erreur

Bruit + Erreur

(23)

OS Acoustique

Le Rapport Distorsion/Signal est minimisé dans la bande passante [200 - 8k] Hz de la prothèse

Pgm 2 : Gain Linéaire + Réduction de Bruit

Pgm 3 : Gain linéaire + Directivité ss AA : Mannequin

sans prothèse auditive

(24)

Perspectives : Etude de l’efficacité des traitements des aides auditives :

• de 1

^ère

(100% Santé) et 2

^ème

classe,

• Utilisation des directivités et des réducteurs de bruit adaptatifs implémentée dans les AA :

Localisation des sources (signal de parole utile), (Sound Navigator)

(25)

OS Acoustique

Perspectives : Etude de l’efficacité des traitements des aides auditives :

• de 1

^ère

(100% Santé) et 2

^ème

classe,

• Utilisation des directivités et des réducteurs de bruit adaptatifs implémentée dans les AA : Localisation des sources (signal de parole utile), (Sound Navigator)

• Etude de la directivité multipolaire implémentée sur des systèmes microphoniques MEMS

dans les AA : application à des environnements très bruyants.

(26)

Perspectives : Etude de l’efficacité des traitements des aides auditives :

• de 1

^ère

(100% Santé) et 2

^ème

classe,

• Utilisation des directivités et des réducteurs de bruit adaptatifs implémentée dans les AA : Localisation des sources (signal de parole utile), (Sound Navigator)

• Etude de la directivité multipolaire implémentée sur des systèmes microphoniques MEMS dans les AA : application à des environnements très bruyants.

• Atténuation de l’autophonation (Système OVP)

(27)

Nouveau Projet : Etude des indices acoustiques représentatifs del’intelligibilité/audibilité chez les malentendants appareillés dans un

local industriel (thèse débuté en novembre 2019 à l’INRS)

OS Acoustique

Constat :

Personnes malentendantes porteuses d’aides auditives confrontées au problème :



L’accès à l’information,



Perception de la parole en présence de bruit, la communication,



Localisation des sons dans l’espace,



La réalisation efficace de tâches.



Pb d’intelligibilité, du confort, de protection contre le bruit dans le secteur industriel

(28)

Etudier la variation d’indices psychoacoustique (Speech Intelligibility Index, Speech Transmission Index) au point d’écoute binaural pour des personnes malentendantes appareillées, placées au poste de travail, en fonction :



des conditions acoustiques (locaux bruyants, réverbérants, bureau, ...),



des options de traitement du signal disponibles dans les aides auditives.

(29)

Vue en 2D

1

_temps

Amplitude

2

1 →

temps Amplitude

2 →

temps Amplitude

OG OD

N

temps Amplitude

N → temps

Amplitude Détermination des réponses impulsionnelles spatiales des locaux,

(30)

appareils auditifs Nouveau Projet : Etude des indices acoustiques

représentatifs del’intelligibilité/audibilité chez les malentendants appareillés dans un

Ces indicateurs  simulation des réponses impulsionnelles spatiales qui caractérisent de manière simple le local



modèles de propagation acoustique

+

Fonctions de transfert HRTFs

représentatives de l’écoute binaurale

Vue en 2D

1 2

Mannequin KEMAR

Oreille artificielle

Sans aide auditive

Avec aide auditive

(31)

OS Acoustique

Mesure de la réponse en fréquence de l’aide auditive : système non linéaire (réducteur de bruit, directivité, et/ou compression activés) : utilisation des méthodes du sinus balayé

L’aide auditive doit être dans un environnement bruyant pour que les options de traitement soient fonctionnels

 Le signal utile (Sinus Synchronisé) doit être émis en même temps que du bruit.

 Le signal utile (Sinus Synchronisé) doit être séparé du bruit en sortie d’aide auditive pour en déduire la réponse de l’aide auditive : – Utilisation de Méthode Oloson & Hagerman

(32)

Modélisation de l’oreille externe et moyenne par FEM : collaboration avec ENSA El-

Jadida au Maroc (thèse en cours)

(33)

OS Acoustique

local industriel (thèse en 2019 à l’INRS)

Jadida au Maroc (thèse en cours

•

Modélisation du pavillon + Le conduit auditif :

la partie osseuse + la partie cartilagineuse

(34)

10² 10³ 10⁴

0 5 10 15 20

Pressure gain (dB)

Frequency (Hz)

Our model Koike 2002

Pressure gain

(35)

OS Acoustique

(36)



Sur le système cochléaire : dégradation et détérioration des cellules ciliées,



Développent d’un modèle prédictif

l’exposition aux bruits impulsionnels

Etude de l’impact des bruits impulsionnels :

(37)

OS Acoustique

•

Etudier l’effet non linéaire des aides auditives sur la réduction du bruit impulsionnel

Audioprothèse : Protecteur passif :

•

Optimiser les fonctions de transferts

des protecteurs individuels contre le

bruit de type impulsionnel

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