Psychomechanics of transient sounds radiated by plates
Psychomécanique des sons transitoires rayonnés par des plaques
Résumé
This thesis presents a psychomechanic investigation which is a combination of vibroacoustic and psychoacoustic studies. One of the aims of psychomechanics is to extract perceptual attributes which are relevant for the auditory perception of sound radiated by vibrating structures. This work deals with the perception of sounds radiated by a rectangular, thin, baffled, elastic clamped plate which is excited by a transient point force. Three studies were undertaken. The first one concerns the perceptual effect of the variation of mechanical parameters (structural damping) or characteristics of the excitation (duration and location of the impact) in terms of perception of quality and similarity of sounds. A MultiDimensional Scaling of sounds showed that the perceptual dimensions were linked to brightness, tonal character of the "resonant" part of sounds and sharpness of the "initial" part of sounds. Two groups of subjects were found for the pleasantness estimations. Half of subjects based their judgement on the brightness of the sounds and judged that quality decreased with increasing brightness. The other half of subjects, considering the stronger musical character of sounds, judged that the low damping signals were of higher quality. For the second work, in order to reduce the complexity of the vibroacoustic model, we want to know if a plate with variable thickness can be modeled by a constant-thickness one that would be equivalent from a perceptual point of view. In some cases, an equivalent thickness is found and corresponds to a similarity of pitch related to the partial having the higher energy. The last work concerns the comparison between recorded and computed sounds of plates. The aim is to identify the main parameters to take into account so that computed and recorded sounds are very similar from a perceptual point of view. The results show that the synthesized sound which is the most similar to the recorded one corresponds to a similarity of pitch, fluctuation strength and decrease of level.
Cette thèse présente une recherche en psychomécanique qui est une combinaison d'études vibroacoustiques et psychoacoustiques. Un des buts de la psychomécanique est d'identifier les attributs perceptifs qui sont pertinents pour la perception auditive de sons rayonnés par des structures vibrantes. Le travail porte sur la perception des sons rayonnés par une plaque mince, rectangulaire, encastrée, bafflée et soumise à une excitation de durée finie. Trois études ont été réalisées. La première étude met en évidence l'effet perceptif de la variation des paramètres mécaniques de la plaque (amortissment) ou de l'excitation (durée et lieu d'impact) en terme de perception de la qualité et de la similarité des sons. Une analyse multidimensionnelle des sons a montré que les dimensions perceptives traduisant les différences entre les sons étaient : la brillance, la tonalité sur la portion des sons dite "résonante" et l'acuité sur la portion dite "initiale ". Pour les estimations d'agrément, deux groupes de sujets se sont distingés. Une première moitié du groupe a basé ses jugements sur la brillance des sons estimant que l'agrément décroissait avec une augmentation de brillance. Les jugements de la seconde moitié des sujets étaient basés sur l'intérêt musical des sons : plus les sons étaient amortis, moins ils présentaient un intérêt musical, moins ils étaient agréables. La seconde étude concerne le problème de la simplificaiton de modèles complexes de plaques en se basant sur des critères perceptifs. La complexité concerne l'épaisseur de la plaque. Il est montré qu'un son de plaque d'épaisseur variable peut être perceptivement similaire à un son de plaque d'épaisseur constante "équivalente" ; le critère de similarité étant la hauteur tonale des sons déterminée par la composante spectrale de plus forte intensité. La dernière étude aborde le problème de la comparaison entre sons enregristrés et sons synthétisés de plaques. Le but est d'identifier les paramètres importants à prendre en compte dans le calcul de telle sorte que le son synthétisé soit le plus proche du son enregistré d'un point de vue perceptif. Les résultats montrent que, dans notre cas, le son synthétisé le plus proche du son enregistré correspond à une concordance de hauteur tonale, de fluctuation de niveau et de décroissance des signaux.