os acoustique activités de recherche - univ-lorraine.fr

Joël DUCOURNEAUAdil 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

Réduire le bruit en entrepriseAmélioration de l’acoustique des locaux industriels

Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

Expérimentale :Développement d’outils de caractérisation in situ

Réduire le bruit en entrepriseAmélioration de l’acoustique des locaux industriels

Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

détermination in situ du coefficient de diffusion acoustique des parois à relief

2,8 m

2,36 m

Diffuseur de Schroeder

Expérimentale :Développement d’outils de caractérisation in situ

Théorique :Etude des mécanismes de diffusion acoustique descavités : de profil périodique de profil apériodique

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

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

Expérimentale :Développement d’outils de caractérisation in situ

Réduire le bruit en entrepriseAmélioration de l’acoustique des locaux industriels

Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

Modèle de propagation dans les locaux délimitéspar des parois à relief

Théorique :Etude des mécanismes de diffusion acoustique descavités de profil périodique de profil apériodique

Expérimentale :Développement d’outils de caractérisation in situ

Réduire le bruit en entrepriseAmélioration de l’acoustique des locaux industriels

Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

Modèle de propagation dans les locaux délimitéspar des parois à relief

Théorique :Etude des mécanismes de diffusion acoustique descavités de profil périodique de profil apériodique

Etude des mécanismes de diffusion acoustiquedes reliefs sortants

Développement d’un modèle de champ de pression acoustique réfléchie

Expérimentale :Développement d’outils de caractérisation in situ

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

Modèle de propagation dans les locaux délimitéspar des parois à relief

Théorique :Etude des mécanismes de diffusion acoustique descavités de profil périodique de profil apériodique

Etude des mécanismes de diffusion acoustiquedes reliefs sortants

Expérimentale :Développement d’outils de caractérisation in situ

Réduire le bruit en entrepriseAmélioration de l’acoustique des locaux industriels

Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

Modèle de propagation dans les locaux délimitéspar des parois à relief

Théorique :Etude des mécanismes de diffusion acoustique descavités de profil périodique de profil apériodique

Etude des mécanismes de diffusion acoustiquedes reliefs sortants

Expérimentale :Développement d’outils de caractérisation in situ

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

Modèle de propagation dans les locaux délimitéspar des parois à relief

Théorique :Etude des mécanismes de diffusion acoustique descavités de profil périodique de profil apériodique

Etude des mécanismes de diffusion acoustiquedes reliefs sortants

Expérimentale :Développement d’outils de caractérisation in situ

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

Modèle de propagation dans les locaux délimitéspar des parois à relief

Théorique :Etude des mécanismes de diffusion acoustique descavités de profil périodique de profil apériodique

Etude des mécanismes de diffusion acoustiquedes reliefs sortants

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.

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

x

z

zs

source

zr

r1

r2 y

2b2a

Utilisation d’une source impulsionnelle : mesure de la réponse impulsionnelle spatialleau dessus d’une structure à relief complexe

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

x

z

zs

source

zr

r1

r2 y

2b2a

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| :

𝐼𝐼𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 = �−𝑏𝑏

𝑏𝑏�−𝑎𝑎

𝑎𝑎 𝑊𝑊. 𝑧𝑧𝑠𝑠4𝜋𝜋𝑟𝑟13

.1 − 𝛼𝛼 . 𝛿𝛿2𝜋𝜋. 𝑟𝑟22

𝑑𝑑𝑑𝑑.𝑑𝑑𝑑𝑑𝐼𝐼𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 =𝑊𝑊. 1 − 𝛼𝛼 . 1 − 𝛿𝛿

4𝜋𝜋 𝑧𝑧𝑠𝑠 + 𝑧𝑧𝑠𝑠 2 + 𝑑𝑑2

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

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

𝐼𝐼𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 = �−𝑏𝑏

𝑏𝑏�−𝑎𝑎

𝑎𝑎 𝑊𝑊. 𝑧𝑧𝑠𝑠4𝜋𝜋𝑟𝑟13

.1 − 𝛼𝛼 . 𝛿𝛿2𝜋𝜋. 𝑟𝑟22

𝑑𝑑𝑑𝑑. 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝐼𝐼𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 =𝑊𝑊. 1 − 𝛼𝛼 . 1 − 𝛿𝛿

4𝜋𝜋 𝑧𝑧𝑠𝑠 + 𝑧𝑧𝑠𝑠 2 + 𝑑𝑑2

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

OS Acoustique

Au dessus du diffuseur de Schroeder

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

EP APLI

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

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,

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

1 : Mannequin KEMAR2 : Multidiffusion3 : Carte Son4 : Ordinateur, logiciel Matlab

Balbine Maillou : Post Doc - ATER

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

1 : Mannequin KEMAR2 : Multidiffusion3 : Carte Son4 : Ordinateur, logiciel Matlab

Balbine Maillou : Post Doc - ATER

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

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

de phase

Séparation

Parole + Erreur

Bruit + Erreur

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

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

Pgm 2 : Gain Linéaire +

Réduction de BruitPgm 3 : Gain

linéaire + Directivité

ss AA : Mannequin sans prothèse

auditive

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

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

• de 1ère (100% Santé) et 2ème classe,

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

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

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

• de 1ère (100% Santé) et 2ème 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.

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

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

• de 1ère (100% Santé) et 2ème 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)

Nouveau Projet : Etude des indices acoustiques représentatifs de l’intelligibilité/audibilité

chez les malentendants appareillés dans un local industriel (thèse débuté en novembre

2019 à l’INRS)

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Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

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

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

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.

Nouveau Projet : Etude des indices acoustiques représentatifs de l’intelligibilité/audibilité

chez les malentendants appareillés dans un local industriel (thèse débuté en novembre

2019 à l’INRS)

Vue en 2D1 temps

Amplitude

1 →2

temps

Amplitude

2 →

temps

Amplitude

temps

Amplitude

OG OD

N

temps

Amplitude

N →temps

Amplitude

Détermination des réponses impulsionnelles spatiales des locaux,

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

Nouveau Projet : Etude des indices acoustiques représentatifs de l’intelligibilité/audibilité

chez les malentendants appareillés dans un local industriel (thèse débuté en novembre

2019 à l’INRS)

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

MannequinKEMAR

Oreille artificielle

Sans aide auditive

Avec aide auditive

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

Nouveau Projet : Etude des indices acoustiques représentatifs de l’intelligibilité/audibilité

chez les malentendants appareillés dans un local industriel (thèse débuté en novembre

2019 à l’INRS)

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

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

Nouveau Projet : Etude des indices acoustiques représentatifs de l’intelligibilité/audibilité

chez les malentendants appareillés dans un local industriel (thèse débuté en novembre

2019 à l’INRS)Modélisation de l’oreille externe et moyenne

par FEM : collaboration avec ENSA El-Jadida au Maroc (thèse en cours)

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

Nouveau Projet : Etude des indices acoustiques représentatifs de l’intelligibilité/audibilité

chez les malentendants appareillés dans un local industriel (thèse en 2019 à l’INRS)

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

Jadida au Maroc (thèse en cours

• Modélisation du pavillon + Le conduit auditif : la partie osseuse + la partie cartilagineuse

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

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chez les malentendants appareillés dans un local industriel (thèse en 2019 à l’INRS)

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

Jadida au Maroc (thèse en cours

102 103 104

0

5

10

15

20

Pres

sure

gai

n (d

B)

Frequency (Hz)

Our model Koike 2002

Pressure gain

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Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

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chez les malentendants appareillés dans un local industriel (thèse en 2019 à l’INRS)

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

Jadida au Maroc (thèse en cours

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

Nouveau Projet : Etude des indices acoustiques représentatifs de l’intelligibilité/audibilité

chez les malentendants appareillés dans un local industriel (thèse en 2019 à l’INRS)

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

Jadida au Maroc (thèse en cours

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 :

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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

OS Acoustique

Nouveau Projet : Etude des indices acoustiques représentatifs de l’intelligibilité/audibilité

chez les malentendants appareillés dans un local industriel (thèse en 2019 à l’INRS)

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

Jadida au Maroc (thèse en cours

• 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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Caractérisation acoustique in situdes parois présentes dans les locaux industriels.

Estimation des performances des options de traitement du signal des aides auditivesDétermination du SNR en sortie des

appareils auditifs

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Nouveau Projet : Etude des indices acoustiques représentatifs de l’intelligibilité/audibilité

chez les malentendants appareillés dans un local industriel (thèse en 2019 à l’INRS)

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

Jadida au Maroc (thèse en cours

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