Notions de psychoacoustique des moteurs
Lors de la conception d'un véhicule, la qualité sonore fait l'objet d'études NVH (Noise,Vibration,and Harshnes, soit en francais bruit, vibrations, et dureté ou rudesse) par rapport aux attentes du client sur le positionnement commercial du véhicule (confort, luxe, sport, etc.) en accord avec l'image de marque du constructeur
De nombreux indicateurs psychoacoustiques permettent de décrire la qualité perçue
des sons par l'oreille humaine :
La rugosité (roughness en anglais), caractérise les sonorités moteurs sportives et correspond à un battement rapide entre harmoniques proches, avec une modulation de l’amplitude et parfois de la fréquence. La rugosité est maximale pour une fréquence de modulation de 70 Hz
La perception de rugosité est variable d'un individu à l'autre suivant l'âge, l'expérience des sonorités moteur et tonalités musicales (milieu culturel occidental ou non), cette rugosité
pouvant être ressentie comme une gêne en l'absence d'affinité avec les sports mécaniques.
La raucité (hoarseness en anglais) est synonyme de rugosité mais désigne plutôt le caractère rauque d'une voix humaine enrouée, éraillée, grave, rude, dure, âpre, grumeleuse, rocailleuse, râpeuse, gutturale, avec une variation de fréquence ou d'amplitude généralement causée par une dysphonie.
La fluctuation (wobbling en anglais) est aussi une variation temporelle d'enveloppe comme la rugosité mais avec une fréquence de modulation plus lente (inférieure à 20 Hz) sachant que celle de la parole est de 4 ou 5 Hz.
Le bourdonnement (booming en anglais) est une résonance ou une vibration de l’habitacle à très basse fréquence avec des harmoniques paires.
La sonie (loundness en anglais) correspond à l'intensité sonore ressentie, qui augmente à pression
acoustique constante lorsque l'écart entre 2 fréquences dépasse la bande critique (largeur
en fréquence des filtres auditifs de l’oreille). La largeur absolue des bandes critiques augmente avec la fréquence, avec plus d'harmoniques par bande mais qui ne sont plus perçues individuellement.
L'acuité ou netteté du son (sharpness en anglais) est liée au centre de gravité spectral (balance spectrale). Elle augmente avec l'intensité des hautes fréquences, avec une brillance élevée (brightness en anglais), tout en conservant des fréquences plus basses qui caractérisent les sons sourds ou ronds de faible acuité. L'acuité s'oppose à la consonance (comme la rugosité) et correspond à l'agressivité du son.
Le centre de gravité spectral ou centroïde spectral correspond à la fréquence moyenne pondérée par la pression acoustique (ou intensité sonore) en dB, soit [(somme des fréquences x intensités du spectre) / somme des intensités] avec pour chaque fréquence une intensité de 1 multipliée ou divisée par le rapport arithmétique correspond au gain ou à l'atténuation en dB suivant table de conversion ci-après :
0 dB = 1
1 dB = 1,26
2 dB = 1,58
3 dB = 1,99
4 dB = 2,51
5 dB = 3,16
6 dB = 3,98
7 dB = 5,01
8 dB = 6,31
9 dB = 7,94
10 dB = 10
20 dB = 100
30 dB = 1000
pour une fréquence avec atténuation de -15 dB, intensité de 1 / (10 x 3,16 ) soit 1 / (31,6) = 0,03165
La tonalité est un attribut perceptif lié aux composantes tonales (émergences spectrales).
Elle augmente en fonction du niveau d’émergence des raies dans le spectre et de la fréquence du ton, et diminue lorsque la largeur spectrale du bruit de fond augmente.
L'impulsivité correspond à une variation rapide et importante du niveau sonore, par exemple
le bruit de combustion sur moteurs diesel ou à injection directe
Pour en savoir plus, consulter les thèses et rapports d'étude en ligne, par exemple sur le site HAL,
en recherchant les mots clés suivants associés à"bruit" ou "moteur" : acoustique, analyse, synthèse, variation du timbre, psychoacoustique, rugosité, signature sonore, sonorité, typage sport, qualité sonore, etc... (avec plus de résultats en langue anglaise)