Loudness of stationary sound fields in dichotic listening situations

Sonie de champs acoustiques stationnaires en situation d'écoute dichotique

Michaël Vannier (1)

1 LVA - Laboratoire Vibrations Acoustique

Listening in a natural environment implies to consider complex sound fields (several sound sources, different spatial positions, reflections…) and a binaural listening configuration. As a consequence, differences in time, level and spectrum between the two at-ear signals are systematically induced by the direction-dependant physical filtering from the human head, torso and pinnae. Existing loudness models provide accurate predictions under simplified listening situations (ISO-532B (1975), DIN-45631 (1990), ANSI-S3.4 (2007)). These models have been designed to use monaural (only one ear) or diotic (same signal at the two ears) signals, equivalent to one sound source with a frontal incidence, in a free or diffuse field. However, the models fail to predict loudness when the interaural differences are large. The present document focuses on the loudness of stationary sound fields, made up of one or several, artificial or real sound sources, in a free field or in a real environment. New elements have been brought to light regarding how, in a dichotic listening situation, information is combined from the two ears to produce one unique binaural loudness percept (binaural gain, case of several sound sources, effect of interaural correlation,...). On the one hand, one hypothesis have been tested in order to try to explain the interindividual differences observed in binaural loudness summation ; the robustness and stability over time of these individual strategies have been highlighted. On the other hand, predictions from the three main psychophysical models of binaural loudness (ANSI-S3.4 (2007), Moore et Glasberg (2007), Sivonen et Ellermeier (2008)) have been compared with all of the subjective data (involving different levels of realism), which allowed us to define more accurately the domain of validity and performance of these models in highly dichotic listening situations.

Dans un environnement naturel, le champ acoustique est complexe (plusieurs sources, différentes positions spatiales, acoustique du lieu,...) et l'écoute est binaurale. Le filtrage acoustique opéré par la tête, le buste et les pavillons de l'auditeur (dépendant de la direction) induit donc systématiquement des différences interaurales de temps, de niveau et de spectre. Des modèles de sonie existent et permettent de prédire la sonie des sons stationnaires dans des situations d'écoute simples (ISO-532B (1975), DIN-45631 (1990), ANSI-S3.4 (2007)). L'écoute doit être monaurale (une seule oreille) ou diotique (même son aux deux oreilles), correspondant à une source en incidence frontale en champ libre, ou en champ diffus. En revanche, ces modèles échouent pour prédire la sonie lorsque des différences interaurales importantes interviennent. La thèse s’est ainsi intéressée à la sonie des champs acoustiques stationnaires, impliquant une ou plusieurs sources, soit artificielles et spatialisées en champ libre, soit réelles dans une acoustique naturelle. De nouveaux éléments ont été apportés dans la compréhension dont l'information contenue dans les signaux reçus aux oreilles de l’auditeur est combinée pour former un unique percept de sonie binaurale dans les situations d’écoute dichotiques (gain de sommation binaural, cas de plusieurs sources, effet de la corrélation interaurale,…). D’une part, une hypothèse pour essayer d’expliquer les différences interindividuelles observées dans les stratégies de sommation binaurales a pu être testée ; la robustesse et la stabilité au cours du temps de ces stratégies individuelles a été mise en avant. D’autre part, trois principaux modèles psychophysiques de sonie binaurale (ANSI-S3.4 (2007), Moore et Glasberg (2007), Sivonen et Ellermeier (2008)) ont été testés sur l’ensemble des données expérimentales (impliquant différents niveaux de réalisme), permettant de préciser la performance et les domaines de validité respectifs de chacun de ces modèles dans des situations d’écoute fortement dichotiques.

Mots clés: Mechanics; Acoustic; Acoustic measures; Loudness level; Sound perception; Model

Mots clés: Mécanique; Acoustique; Mesures acoustiques; Niveau sonore; Perception du son; Perception sonore; Modèle

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]

Michaël Vannier. Sonie de champs acoustiques stationnaires en situation d'écoute dichotique. Acoustique [physics.class-ph]. INSA de Lyon, 2015. Français. ⟨NNT : 2015ISAL0040⟩. ⟨tel-01277638v2⟩