Cette thèse a pour but d’étudier le confort acoustique ressenti par les usagers de systèmes de traitement d’air (STA), tels que les systèmes de climatisation installés en bureaux de différentes tailles, en prenant en compte les facteurs environnementaux liés au contexte particulier d’usage de ces produits. À l’origine s’est présenté le besoin industriel d’une norme fiable d’évaluation des sons émis par les STA, pour offrir une représentation plus fidèle de la perception que le seul standard existant aujourd’hui : le niveau acoustique émis exprimé en dBA. Ce contexte impose en premier lieu une étude approfondie de la perception des sons de STA tels qu’émis par les appareils. Ainsi, une démarche rigoureuse a été suivie allant du recueil d’un nombre conséquent d’enregistrements de sons de STA jusqu’à l’établissement d’une métrique robuste de prédiction de la qualité sonore perçue. Pour ce faire, ont tout d’abord été établies les différentes familles perceptives qui constituent l’ensemble des enregistrements de sons de STA effectués. De cet ensemble de familles a été extrait un corpus de travail permettant une complète représentativité des différents types de sons émis par les STA. Les attributs auditifs pertinents pour la description perceptive de ce corpus sonore ont ensuite été identifiés en appliquant les principes de l’étude du timbre musical, déjà adoptés avec succès pour la description d’autres types de sons de l’environnement. Ces attributs auditifs ont enfin servi de base descriptive pour expliquer les préférences des auditeurs vis-à-vis des sons de STA afin d’établir un prédicteur efficace de la qualité sonore à l’aide de descripteurs audio. Dans un second temps, afin de prendre en considération le contexte écologique des STA, l’influence de deux facteurs environnementaux sur l’évaluation de la qualité sonore des STA a été étudiée dans le but d’en évaluer l’importance sur le ressenti des usagers. D’une part, comme les STA étudiés sont des appareils exclusivement installés en intérieur (bureaux), l’effet de la réverbération sur l’évaluation de la qualité sonore a été étudié à l’aide d’un système d’auralisation permettant de reproduire virtuellement la réponse acoustique d’une salle. D’autre part, l’influence du contexte attentionnel des auditeurs sur la qualité sonore perçue a été évaluée à l’aide d’une étude comparative de différentes situations d’écoute. En effet, on observe que la perception du son émis par les STA se traduit typiquement par une forme de perturbation de leur occupation quotidienne.. Il est donc apparu pertinent d’évaluer à quel point le degré d’attention portée sur le son influe sur l’évaluation de la qualité sonore par les auditeurs. Ainsi nous avons pu établir dans quelles mesures et selon quelles limites le prédicteur de qualité sonore établi peut représenter fidèlement le confort ressenti par les usagers dans un contexte offrant un meilleur degré de validité écologique que les conditions habituelles de laboratoire. / This thesis addresses the perceived acoustic comfort of Air-Treatment Systems (ATS), such as air-conditioners installed in offices, by taking into account the environmental factors related to the specific context of ATS usage. The only existing standard to evaluate the sounds emitted by ATS, which is the emitted sound level in dBA, is only loosely related to perception. Therefore, the need of manufacturers for a more reliable standard arises. This implies a thorough study of the perception of the sound of ATS as it is emitted. A precise methodology was then followed: it includes first collecting a high number of ATS sound recordings, up to finally developing a robust metrics to predict the perceived sound quality. For that purpose, different perceptual categories were first identified to constitute the recording database of ATS sounds. A corpus considered as fully representative of the different types of emitted sounds was then extracted from the recording database. Current principles of musical timbre description have already proved to be adequate to other types of environmental sounds; by applying these principles, the relevant auditive attributes for the corpus perceptual description were identified. In order to develop an efficient sound quality predictor through audio features calculation, prominent features based on these auditive attributes were identified that explain the listeners’ preferences among ATS sounds. The ecological context of ATS was examined in a second step. Two environmental factors were addressed in the context of ATS sound quality evaluation to ponder their importance in the listeners’ perception. As the ATS under study are exclusively indoor systems designed for offices, the effect of reverberation on sound quality evaluation was first studied; for that purpose, an auralization tool was used to simulate room acoustic response. The influence of listeners’ attention context on perceived sound quality was then evaluated through a comparative study of various listening conditions. As a matter of fact, the sound emitted by ATS in real conditions is perceived as a perturbation of current activities. It is therefore relevant to evaluate how deeply the degree of attention related to the sound affects listeners as regards their perception of acoustic quality. Eventually, the relevance of the proposed sound quality predictor to comfort perception was assessed in conditions more ecologically representative than usual laboratory environment.

Les travaux présentés dans ce document concernent les mousses à cellules fermées. Deux axes sont développés. Le premier axe de recherche est focalisé sur l'amélioration des performances d'absorption sonore des mousses métalliques à cellules fermées et plus particulièrement des mousses d'aluminium. Les deux principales méthodes post-fabrication sont étudiées par une approche microstructurale. Une approche microstructurale consiste à étudier la géométrie locale afin de prédire les propriétés macroscopiques des matériaux. La première approche consiste à compresser les mousses afin de fracturer les parois des pores. La seconde approche consiste à perforer les mousses. La conclusion est que la méthode des fissurations est plus performante que la méthode des perforations. Cette méthode permet d'obtenir une absorption sonore large bande alors que la méthode des perforations augmente l'absorption de manière sélective. Du fait que l'approche microstructurale a été étendue aux mousses à cellules ouvertes afin de comprendre l'influence des paramètres microstructuraux, l'influence de la taille des étranglements, de la taille des pores et de la forme des sections de ligaments est analysée. Les résultats permettent maintenant de conseiller les manufacturiers de mousses afin de prendre en compte la composante acoustique des mousses dès leur fabrication. C'est une approche préfabrication. Le second axe de recherche concerne les mousses à cellules fermées et à structure souple. L'absence d'effets visqueux permet de modéliser ce type de mousse par un solide élastique équivalent. Il est alors possible d'établir une caractérisation des propriétés élastiques par une méthode inverse acoustique. La méthode permet de déterminer les propriétés élastiques du matériau à partir de simples mesures d'absorption en tube d'impédance. La méthode est développée pour deux conditions de montage. La condition glissante est délicate à assurer mais elle permet de développer une méthode simple. La méthode est ensuite étendue à des échantillons encastrés." Les travaux concernant la caractérisation ont donné lieu à un article et deux actes de conférence (Chevillotte et coll., Chapitre 3, 2007)4,5,6. Le modèle numérique et l'étude des microstructures ont également contribué à des publications et des actes de conférences (Perrot et coll., Annexes E, F et G, 2007--2008) 60,62,63,64.

De nos jours, le maintien à domicile des personnes éprouvant des troubles cognitifs est un réel défi. En effet, les centres spécialisés pour ces personnes ne sont pas suffisants et manquent parfois de ressources. C'est là que l'assistance à domicile intervient pour permettre à ces personnes de conserver un certain niveau d'autonomie avec le moins d'intrusion possible dans leur vie quotidienne. Pour répondre à cette demande, le laboratoire DOMUS s'est équipé d'un appartement intelligent pilote muni des Nouvelles Technologies de l'Information et de Communication (NTIC). L'infrastructure du laboratoire est composée entre autres de capteurs infrarouges, de capteurs de pression, d'écrans tactiles et de microphones qui ont pour but de rendre compte des activités de la vie quotidienne (AVQ) réalisées par la personne au sein de l'habitat. La présente étude rapporte les résultats d'une partie du système d'assistance à domicile permettant l'identification des AVQ par une personne au sein d'un appartement intelligent, à l'aide d'un unique microphone par pièce. Dès lors, on s'intéresse à la détection et la reconnaissance des événements sonores générés par la réalisation des AVQ de l'habitant. Les événements sonores testés correspondent aux activités qui ont lieu dans une cuisine, telle que des bruits de cuisson, d'écoulement d'eau, d'ustensile, de casserole, de vaisselle et de claquements de porte.

Les constructeurs aéronautiques sont de plus en plus sensibles aux problèmes liés à la nuisance sonore due aux réacteurs des avions. De nos jours, on utilise les traitements acoustiques, qu'on appellera liners dans la suite du document, comme absorbeurs sonores. Ces absorbeurs sont sélectifs et leur comportement acoustique est non linéaire. Pour remédier à ces faiblesses, les mousses métalliques à porosité ouverte sont de bonnes candidates. On a réalisé une étude de faisabilité sur l'utilisation des mousses métalliques dans les traitements acoustiques (liners) des nacelles de réacteur d'avion. Notre étude a porté sur une mousse à base de Nickel et une autre à base d'acier inoxydable (Inox): le procédé de fabrication étant basé sur le même principe, soit celui breveté par l'Institut des Matériaux Industriels (IMI) du Conseil National de Recherches du Canada (CNRC). À partir de la caractérisation acoustique des mousses seules, on a pu vérifier que les mousses de Nickel ont un potentiel au niveau de l'absorption large bande et de la linéarité de la réponse acoustique en fonction du niveau d'excitation acoustique. Les résultats de simulations des performances acoustiques de concepts de liners intégrant les mousses de Nickel sont bons, surtout au niveau de la masse surfacique ces matériaux peuvent concurrencer les plaques perforées. Par contre, pour les mousses en Inox, il s'avère que leur porosité est en grande partie fermée et qu'elles souffrent d'une hétérogénéité au niveau de la taille et de la distribution des pores : ceci détériore leurs performances acoustiques en tant qu'absorbeur large bande. Toutefois cela ne diminue en rien l'intérêt que peuvent susciter ces matériaux. En effet on s'est aperçu qu'ils sont assimilables, à faible épaisseur, à des plaques perforées au niveau de leur réponse acoustique. L'utilisation de ces mousses à la place des plaques perforées peut être bénéfique surtout au niveau du poids. Au cours de notre étude, on s'est principalement intéressé aux performances acoustiques et à la masse surfacique des mousses. Les résultats obtenus sont bons. Par contre, pour donner une réponse claire quant à leur utilisation éventuelle dans les liners de moteur d'avion, d'autre éléments restent à être considérés, notamment le coût de production, les propriétés mécaniques, la fabrication à grande échelle, la formabilité et l'assemblage.

La répétabilité et la reproductibilité sont les problèmes les plus communément rencontrés dans les études expérimentales de pertes par transmission. Des différences significatives ont été observées, dans différents laboratoires, sur des mesures de perte par transmission sonore de systèmes installés dans une niche (tunnel séparant la source des pièces réceptrices). Ces essais comparatifs inter-laboratoires ont trouvé que la perte par transmission sonore est influencée, non seulement par la plaque, la source et les paramètres récepteurs, mais aussi par la profondeur de niche et la localisation de la plaque dans celle-ci. L'objectif principal de ce travail est de développer et de valider une méthode semi-analytique qui soit à la fois rapide, en comparaison avec les méthodes des éléments finis et des éléments de frontière, et fiable afin d'étudier l'effet de la niche sur la perte par transmission sonore. Ainsi, une méthode serai-analytique est proposée et utilisée pour investiguer l'effet de plusieurs paramètres de niche sur la perte par transmission sonore d'une fine plaque élastique. Dans cette étude, deux problèmes seront investigués. Le premier traite de la niche sans plaque dans celle-ci, appelé « aperture ». Le second traite de l'effet de la niche sur la perte par transmission sonore d'une plaque baillée. Les ondes acoustiques dans la niche sont développées en termes de modes acoustiques évanescents et propagatifs. Plusieurs exemples sont présentés pour étudier la convergence et valider l'approche. Les découvertes montrent une décroissance considérable dans la puissance transmise lorsque la longueur de niche augmente. De plus, la longueur de niche joue un rôle important dans la transmission sonore comparée à la surface de section transverse de celle-ci. Dans le système niche-plaque, ta niche affecte le champ d'excitation en augmentant la pression sur la plaque. L'augmentation de pression est-plus importante au niveau des angles et des arêtes de la plaque. Nos résultats d'étude révèlent que la niche a plus d'effet sur le champ d'excitation que sur le champ de radiation. Ceci est important pour les essais expérimentaux où le champ source est mesuré dans une chambre réverbérant. Un minimum de perte par transmission sonore, en comparaison avec d'autres positions de plaque dans la niche, est obtenu lorsque la plaque est située au centre de la niche. Par conséquent, l'effet de niche est moins important quand la plaque est située dès le début de la niche.

Ce mémoire présente une composition d’études et de travaux de recherche orientés autour de trois grandes thématiques : la synthèse, la reproduction et la perception des sons, en considérant à la fois les sons de nature musicale mais aussi environnementale. Il vise en outre un champ d’application, le design sonore, qui implique globalement la création intentionnelle de sons du quotidien. La structure du document est conçu selon un schéma relativement uniforme et comporte, pour chaque partie, une présentation générale de la thématique apportant des éléments théoriques et des données relatives à l’état de l’art, suivie de développements spécifiques permettant de converger vers les sujets d’étude propres à chaque thème – explicitement, formalisme modal dans la synthèse par modélisation physique, pour la partie "Synthèse" ; mesure et contrôle de la directivité des instruments de musique, pour la partie "Reproduction" ; timbre et identification des sources sonores, pour la partie "Perception"– puis d’une présentation détaillée des travaux personnels relatifs à chacun des sujets, le cas échéant, sous la forme d’un article publié. Ces divers éléments de connaissance et d’expérience propose donc une contribution personnelle et originale, volontairement inscrite dans un cadre de recherche élargi, pluridisciplinaire et appliqué. / This dissertation presents a composition of studies and research works articulated around three main topics : synthesis, reproduction and perception of sounds, considering both musical and environmental sounds. Moreover, it focuses on an application field, the sound design, that globally involves the conception of intentional everyday sounds. The document is based on a rather uniform structure and contains, for each part, a general presentation of the topic which brings theoretical elements together with an overview of the state-of-the-art, followed by more precise developments in order to focus on the specific matters related to each topic – in detail, modal formalism in sound synthesis by physical modeling, for the "Synthesis" section ; measurement and control of musical instruments directivity, for the "Reproduction" section ; timbre and sound sources identification, for the "Perception" section – and then followed by a detailed presentation of the personal works related to each matter, in some cases, in the form of published papers. Then, these several elements of knowledge and experience offer a personal and original contribution, deliberately put in a broad, multidisciplinary and applied framework.

Le problème industriel des bruits de fermeture de porte consiste à traduire les attentes des automobilistes en spécifications sur les composants mécaniques de la porte. Le client en concession qui manœuvre la porte et perçoit à travers le bruit de fermeture que la porte est fermée, infère également des évocations complexes sur la qualité ou la solidité du véhicule auxquelles l'industriel est particulièrement attentif. La traduction de ces évocations complexes en règles techniques n'est pas immédiate. La caractérisation du ressenti par des critères extraits du signal sonore est une première étape qui, complétée par la caractérisation des sources organiques et des transferts acoustiques, peut aboutir aux spécifications techniques cherchées. Notre travail de thèse s'est attaché à étudier cette première étape qui pose des questions fondamentales sur la perception des bruits d'impact : il s'agit de comprendre ce que l'on perçoit du bruit d'impact entendu après une action humaine dans un environnement, et d'extraire du signal acoustique les critères sous-jacents.<br /><br />Une expérimentation en situation réelle est d'abord réalisée pour observer qualitativement les usages et le ressenti en situation naturelle, et souligner les facteurs environnementaux influents. Elle est complétée par l'étude quantitative de l'influence des facteurs environnementaux, comme les autres bruits de porte, le geste ressenti, et l'image a priori du véhicule. Après avoir observé les liens entre perception en situation réelle et perception au laboratoire, les bruits sont finement décomposés au laboratoire en propriétés perceptives : les propriétés analytiques (obtenues par analyse sensorielle), les propriétés naturelles (liées à la perception des sources et des évènements) et les évocations. Les relations entre ces propriétés perceptives sont ensuite établies. La caractérisation acoustique du bruit est alors traitée par l'intermédiaire d'un modèle d'analyse-synthèse dont le but n'est pas de reproduire à l'identique les bruits de fermeture de porte, mais qui vise à synthétiser des sons proches des sons réels du point de vue des propriétés perceptives, à partir d'un nombre réduit de paramètres. Le modèle s'appuie sur la décomposition du son en impacts principaux, chaque impact étant modélisé par un ensemble de gains et de coefficients d'amortissement par bandes de fréquence. Il est spécifiquement calibré pour reproduire les propriétés analytiques, plus directement liées au signal acoustique. La synthèse de sons contrôlés permet d'observer les effets de paramètres acoustiques sur les propriétés perceptives, et ainsi de proposer des critères acoustiques sous-jacents. La généralisation des résultats méthodologiques et de l'outil d'analyse-synthèse proposé est discutée à travers l'étude d'un autre bruit d'impact automobile : le bruit de toqué.

L’hypothèse neurodéveloppementale de la schizophrénie suggère, entre autres, que l’inflammation prénatale sensibilise le cerveau en développement à une atteinte subséquente durant le jeune âge, augmentant le risque de développer la maladie. Pour mieux comprendre la pathophysiologie de la maladie, nous avons développé un modèle à double atteinte basé sur l’activation immunitaire gestationnelle au polyIC (PIC) suivie d’un stress de contention à l’âge juvénile chez la souris. Un effet additif est observé sur le déficit de l’inhibition du réflexe de sursaut par stimulus sonore (IPP), accompagné d’anomalies oxydatives, dopaminergiques et GABAergiques dans le cortex préfrontal (PFC) et le striatum, chez les souris exposées aux deux atteintes dès l’âge juvénile. À notre connaissance, il s’agit du premier modèle à double atteinte démontrant un déficit de l’IPP dès l’âge pubertaire. De plus, l’acide lipoïque, un antioxydant, prévient les déficits d’IPP et les anomalies neurochimiques du PFC, supportant ainsi l’implication du stress oxydatif dans la schizophrénie et suggérant que les déficits d’IPP sont associés à des anomalies du PFC. Ce modèle aidera à étudier de nouvelles alternatives thérapeutiques pour le traitement de la schizophénie, spécialement durant la phase prodromale. Sur un autre ordre d’idée, un taux élevé de mortalité par suicide existe chez les patients schizophrènes et les mécanismes pathophysiologiques de ce phénomène demeurent peu compris. Un deuxième modèle à double atteinte a été développé, présentant des comportements associés au risque suicidaire (agressivité, impulsivité, anxiété et perte d’espoir), via le polyIC prénatal suivi de l’isolement social dès le sevrage des souriceaux. Les deux atteintes interagissent pour induire plusieurs comportements de type schizophrénique et associés au risque suicidaire chez les mâles. Le chlorure de lithium, connu pour ses effets de « prévention du suicide » dans la population générale, améliore les composantes comportementales chez les animaux isolés seulement, alors que la clozapine, l’antipsychotique avec le meilleur effet de « prévention du suicide », prévient les anomalies comportementales principalement dans le modèle à double atteinte. Les effets distincts des deux molécules suggèrent que les souris exposées aux deux atteintes modélisent un phénotype distinct de celui des souris seulement isolées. Comme le diagnostic du risque suicidaire chez les patients schizophrènes demeure un défi pour les psychiatres, notre modèle in vivo aidera à mieux comprendre les mécanismes impliqués dans le comportement suicidaire chez ces patients, favorisant ainsi le développement de nouveaux traitements pour cette population vulnérable.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.