Dans le cadre de notre mémoire, nous nous intéressons aux moyens d’obtenir des niveaux de sonie élevés, particulièrement lorsqu’une telle pratique est pertinente (dans notre cas, pour la musique électronique et pour le hip-hop), soit des sons qui sont forts du le point de vue de la perception (loudness), et ce, sans obtenir des distorsions relatives à l’écrêtage, soit la coupure horizontale d’une amplitude, et sans perdre trop de gamme dynamique, soit la diminution de l’écart entre la valeur en dB la plus faible et la plus élevée d’une pièce (par l’utilisation agressive de limiteurs/compresseurs). Concrètement, nous tentons trois approches autonomes parallèles qui s’inscrivent dans cette méthode organique : 1) Concevoir la conception sonore en fonction de la perception du niveau de sonie ; 2) Contrôler dynamique des percussions en prévision de la compression ; 3) Mixer et matricer en même temps. / This study is interested in the means of obtaining loud mixes, particularly in musical genres where such practices are pertinent (electronic music and hip-hop, in our case), while avoiding the usual disadvantages and defects of loud mixes. In other words, we are seeking for ways to achieve loud tunes from the listener’s subjective perception, without encountering distortions caused by the squaring of the waves’ amplitudes, usually associated with the heavy usage of compressors and limiters, and without loosing to much dynamic variety and/or dynamic range (the range between the lowest and the highest value [dB] in a mix). For these endeavours we have tried three different—yet parallel—autonomous methods. These are: 1) Sound design in function of our subjective perception of loudness (psychoacoustics); 2) Dynamic control of percussions for an efficient compression at the mastering stage; 3) Mixing and mastering at the same time.

Lors d’une conversation téléphonique entre deux personnes, le niveau sonore perçu (i.e. la sonie) doit être réglé pour être confortable à l’écoute. Depuis plus de trente ans, nous utilisons un indicateur appelé « loudness Rating (LR) » pour régler la sonie dans cette zone de confort. Cet indicateur a été développé pour la téléphonie filaire classique. Cependant, avec les avancées récentes en télécommunication, l’utilisation actuelle du LR montre certaines limitations. Ainsi, le but de cette thèse est d’étudier la possibilité de remplacer l’indicateur LR par un modèle de sonie plus sophistiqué issu de l’état de l’art, basé sur le modèle de Zwicker. Nous avons sélectionné puis évalué le comportement des quatre modèles de sonie les plus répandus. Dans ce but, nous avons conçu une nouvelle méthode de mesure de sonie appelée : « Mesure Indirecte du Niveau d’Isosonie (MINI) ». La conclusion de cette évaluation est que ces modèles de sonie peuvent être utilisés pour remplacer le LR en mode mains-libres. Cependant, leur utilisation en mode combiné nécessite des études complémentaires afin d’améliorer leurs prédictions. / During a telephone conversation between two people, the perceived sound level (i.e. loudness) must be comfortable for the listening. For over thirty years, we have been using a measure called « Loudness Rating (LR) » to adjust the loudness in this comfort zone. This indicator was developed for the landline telephony. However, with recent advances in telecommunications, the current use of LR exhibits some limitations. Thus, the aim of this PhD thesis is to study the possibility of replacing the LR indicator by a more sophisticated state-of-art loudness model based on Zwicker’s model. We selected and evaluated the behavior of the four most common loudness models. For that purpose, we designed a new method of loudness assessment called « Mesure Indirecte du Niveau d’Isosonie (MINI) ». The conclusion of this evaluation is that these loudness models can be used to replace the LR in hands-free mode. However, their use in handset mode requires additional studies to improve their predictions.

La qualité sonore (QS) est un facteur important dans la conception et pour la perception des produits, notamment dans le cas des véhicules. Il est donc fondamental d'étudier la qualité sonore des véhicules récréatifs motorisés. L'objectif est d'étudier le bruit généré par un véhicule récréatif motorisé (VRM) et de rendre ce dernier plus agréable pour le conducteur afin de rajouter plus de plaisir à l'expérience de conduite. Le projet est basé sur trois volets importants. Le premier volet consiste à identifier les paramètres physiques des différents composants acoustiques d'un véhicule récréatif motorisé, de conduire des tests d'écoute et d'en faire une étude statistique. Pour ce faire, plusieurs bases de données ont été déjà établies par des enregistrements binauraux correspondants à la position du pilote. Le deuxième volet consiste à définir une méthode de prédiction des résultats de tests d'écoute de préférence par des indicateurs psychoacoustiques dits objectifs, issus des signaux mesurés pour les tests d'écoute de préférence. L'originalité de cette partie est l'utilisation des méthodes statistiques de régression linéaire multiple pour la conception du modèle perceptif, et notamment l'algorithme Lasso qui permet la création de modèles de prédiction de qualité sonore parcimonieux. Le troisième volet consiste à concevoir un dispositif de modification et d'amélioration du son moteur, par filtrage numérique des signaux binauraux, puis étudier son effet à partir de la reproduction de sons simulés et mesurés.

La sonie, intensité subjective d'un son est un paramètre psychoacoustique primordial dans l'évaluation de la gêne et dans les études sur la qualité sonore. Il existe à l'heure actuelle des modèles qui estiment bien la sonie de sons stationnaires, tels ceux de Zwicker (1958) et de Moore et coll. (1997). D'autres modèles (Zwicker et Fastl (1999) et Glasberg et Moore (2002)) existent pour calculer la sonie en fonction du temps mais présentent certaines limites pour donner la sonie globale de sons non stationnaires et en particulier de sons impulsionnels. Le but de ce travail de thèse est d'étudier la sonie de sons impulsionnels afin de pouvoir en proposer un estimateur pour éviter de mettre en œuvre des tests psychoacoustiques longs et onéreux, seul moyen aujourd'hui de connaître précisément la sonie de tels sons. L'originalité de ce travail a été de s'intéresser à des sons impulsionnels possédant une attaque rapide, pas de palier et une décroissance de forme exponentielle. Le choix de ces sons est basé sur l'observation de sons naturels que nous avons pu recenser dans notre environnement sonore. Un premier algorithme (ESI) a été proposé pour calculer la sonie à partir de caractéristiques physiques du signal telles que l'énergie et le temps de descente. Nous avons déterminé les lignes isosoniques, les fonctions de sonie et l'intégration temporelle de sons impulsionnels pour, non seulement déterminer les relations entre la sonie et les paramètres physiques du signal (fréquence, niveau et durée), mais aussi tester les modèles et en déterminer les domaines d'application. Les résultats de nos recherches étant en partie dédiés au domaine industriel et à la métrologie, nous nous sommes principalement intéressés au niveau d'isosonie, exprimé en phones. En effet, cette unité est plus pratique car elle est plus proche du niveau de pression, exprimé en dB SPL ou en dB(A), utilisé plus fréquemment. Nous avons donc déterminé la méthode de mesure du niveau d'isosonie la mieux adaptée à nos types de sons. Ainsi, la méthode d'ajustement a été retenue parmi quatre autres méthodes, pour sa fiabilité, sa stabilité et sa rapidité. Toutes ces données ont contribuées à déterminer des domaines d'application et des limites des modèles de sonie déjà proposés et de notre nouvel estimateur ainsi qu'à proposer un nouvel indice (Nimp), calculé à partir du modèle de Zwicker et Fastl (1999), pour donner une première approximation du niveau d'isosonie de sons impulsionnels.

L'évaluation de la sonie globale d'un son non-stationnaire repose sur la transformation de nos sensations de sonie momentanées en une valeur scalaire unique reflétant notre impression globale a posteriori. Cette thèse approfondit la compréhension de ce processus dynamique dans le cas particulier de stimuli présentant des profils d'intensité croissants ou décroissants de quelques secondes. Partant de l'observation que les sons croissants sont perçus plus forts que les sons décroissants alors qu'ils contiennent la même énergie pendant la même durée, cette thèse aborde la question des origines de cette asymétrie perceptive sous différentes perspectives. Une approche systématique est adoptée afin d'évaluer les bases méthodologiques, contextuelles et physiques du phénomène. Il est montré que l'évaluation globale de la sonie d'un stimulus dynamique ne correspond pas une simple moyenne énergétique. Les jugements des auditeurs se fondent sur une intégration temporelle de la région la plus intense des stimuli, mais d'autres mécanismes sont impliqués; des asymétries dépendant de façon complexe et non-linéaire des caractéristiques du profil temporel et du niveau des stimuli sont observées. Les modèles de sonie actuels ne permettent pas directement d'expliquer ces résultats, ce qui soutient l'idée selon laquelle les mécanismes étudiés pourraient provenir de traitements auditifs ou décisionnels "haut-niveau" n'étant pas encore pris en considération dans ces modèles. De nouvelles perspectives de recherche pour l'étude du codage et du traitement de stimuli non-stationnaires par les systèmes sensoriels à partir d'asymétries perceptives avérées sont ainsi offertes. / Global loudness evaluation of a time-varying sound is based on the transformation of our momentary loudness sensations into a single scalar value that reflects our overall impression a posteriori. This thesis deepens the understanding of this dynamical process in the case of specific stimuli that rise or fall in level over a few seconds. Starting from the observation that rising tones are perceived louder than falling tones while both contain the same energy over the same duration, this thesis scrutinizes the origins of this perceptual asymmetry from various perspectives. A systematic approach is adopted to evaluate the methodological, contextual and physical bases of this phenomenon. It is demonstrated that global loudness evaluation of a dynamic stimulus does not correspond to a simple energetic mean. Listeners’ judgments rely on a temporal integration of the loudest region of the stimuli, but additional mechanisms are involved; asymmetries which depend on temporal profile characteristics and sound level in a complex and non-linear way are observed. Current loudness models cannot directly account for the effects highlighted throughout the different studies of this thesis, which supports the idea that the mechanism(s) under study might take place in high auditory or decisional stages not considered in these models. This research offers new perspectives to investigate the coding and the processing of time-varying stimuli by sensory systems from identified perceptual asymmetries.

Le diagnostic de l’acouphène repose sur le rapport verbal du patient. Cependant, les paramètres psychoacoustiques, tels que la hauteur et la sonie de l’acouphène, sont essentiels pour l’évaluation et pour discriminer les fausses plaintes. Quantifier le percept de l’acouphène reste un objectif de recherche important. Nous avons cherché à: (1) évaluer la précision d'une nouvelle méthode d'évaluation des acouphènes du type « likeness rating » avec une méthode de présentation continue de la hauteur, en considérant la formation musicale, et (2) vérifier si les mesures psychoacoustiques de l’acouphène ont la sensibilité et la spécificité pour détecter les personnes simulant un acouphène. Nous avons recruté des musiciens et des non-musiciens souffrant d'acouphènes et des simulateurs sans acouphènes. La plupart d’entre eux ont été testés une seconde fois quelques semaines plus tard. La hauteur de l’acouphène a d’abord été évaluée en utilisant la méthode « likness rating ». Des sons purs ont été présentés de manière aléatoire de 0.25 kHz à 16 kHz et les participants devaient coter la ressemblance de chaque son par rapport à leur acouphène, et en ajuster son volume de 0 à 100 dB SPL. La hauteur a ensuite été évaluée par une méthode, où les participants devaient apparier la hauteur de leur acouphène en déplaçant leur doigt sur une bande tactile générant des sons purs en continu de 0.5 kHz à 20 kHz par pas de 1 Hz. Les capacités à apparier des sons externes ont été évaluées en utilisant cet appareil. La hauteur prédominante de l’acouphène était similaire entre les deux méthodes pour les musiciens et les non-musiciens, bien que les musiciens montraient de meilleures capacités d’appariement face à des sons externes. Les simulateurs ont coté la sonie bien au-dessus que les autres groupes avec un grand degré de spécificité (94,4%), et ont été inconsistants dans l’appariement de cette sonie (pas de la hauteur) d’une session à une autre. Les données de la seconde session montrent des réponses similaires pour l’appariement de la hauteur pour les deux méthodes ainsi que pour tous nos participants. En conclusion, la hauteur et la sonie correspondent au percept de l’acouphène et doivent en plus être utilisées avec des échelles visuelles analogiques, qui sont plus corrélées avec la gêne et la détresse. Enfin, l’appariement de la sonie est sensible et spécifique à déterminer la présence de l’acouphène. / The diagnosis of tinnitus relies on self-report. Psychoacoustic measurements of tinnitus pitch and loudness are essential for assessing and discriminating true claims from false. For this reason, the quantification of tinnitus remains a challenging research goal. We aimed to: (1) assess the precision of a new tinnitus likeness rating procedure with a continuous pitch presentation method, controlling for music training, and (2) test whether tinnitus psychoacoustic measurements have the sensitivity and specificity required to detect people faking tinnitus. Musicians and non-musicians with tinnitus, and simulated malingerers without tinnitus were tested. Most were retested several weeks later. Tinnitus pitch matching was first assessed using the likeness rating method: Pure tones between 0.25 to 16 kHz were presented randomly to participants who had to rate the likeness of each tone to their tinnitus, and to adjust its loudness from 0 to 100 dB SPL. Tinnitus pitch matching was then assessed with a continuous pitch method. Participants had to match the pitch of their tinnitus by moving their finger across a touch sensitive strip, which generated a continuous pure tone from 0.5 to 20 kHz in 1 Hz step. Pitch matching abilities to external tones were assessed using this device. The predominant tinnitus pitch was consistent across the two methods for both musicians and non-musicians, although musicians displayed better external tone pitch matching abilities. Simulated malingerers rated loudness much above the other groups with a high degree of specificity (94.4%) and were unreliable in loudness (not pitch) matching from one session to the other. Retest data showed similar pitch matching responses for both methods for all participants. In conclusion, tinnitus pitch and loudness reliably corresponds to the tinnitus percept and psychoacoustic loudness matches are sensitive and specific to the presence of tinnitus. Furthermore, this novel method should be used along with visual analog scales, which are more correlated to mood and distress.

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