Unité mixte de recherche Ircam-cnrs

2.6.1Perception des sons environnementaux

2.6.1.1Recensement, organisation et description perceptive des sons environnementaux

Le thème concernant la perception des sons environnementaux est une problématique importante que l’équipe traite depuis plusieurs années. L’objectif est de proposer une organisation et une description perceptive des sons environnementaux, et d’appliquer ces connaissances au design sonore d’objets du quotidien. Ces travaux ont été réalisés en grande partie dans le cadre du projet européen CLOSED (Closing the Loop of Sound Evaluation and Design) et du projet ANR SOR (Sample Orchestrator) terminés respectivement en septembre et juin 2009, et se poursuivent dans le cadre de deux projets ANR, respectivement Houle (2011-2014) et LoudNat (2011-2015).

2.6.1.1.1Les classes d’événements sonores

Ces travaux ont permis de formaliser et de valider plusieurs hypothèses quant à la perception des sons environnementaux. Tout d’abord, il a été montré que leur perception repose sur trois niveaux de description : le premier permettant de définir des classes de sons en termes de sonie, de timbre et de profils dynamiques ; le deuxième permettant de représenter ces classes en termes d’événements sonores associés à la production d’un son, on parle de relation causale ; le troisième permettant de relier ces classes à un réseau sémantique représentatif de l’organisation de nos connaissances associées à ce type de son. Les expériences menées ont révélé que le niveau de description dépend, d’une part, de la facilité à identifier l’événement sonore, et d’autre part, du niveau d’expertise des auditeurs dans le domaine du son [Lemaitre09e]. Par ailleurs, ces expériences ont permis de valider expérimentalement la taxonomie des événements sonores, proposée par W. Gaver, fondée sur différentes catégories d’état (solide, liquide, gaz) et sous-catégories d’interaction [Houix12a]. Ces résultats sont importants, et permettent d’élaborer des connaissances sur les modes de perception des sons en relation avec leur mode de production en termes d’action et de geste produit par le sujet. Il faut noter que ce niveau intermédiaire de description des sons en termes d’événements sonores est peu mentionné dans la littérature en dehors de quelques travaux récents combinant approche perceptive, approche physique et comportement gestuel avec une source sonore. Ces travaux auront des implications pour la synthèse sonore par modèle physique mais aussi pour le domaine émergent du design sonore interactif.

2.6.1.1.2Description du timbre et applications

Un recensement des descripteurs du timbre des sons environnementaux a été effectué à partir d’un ensemble d’études déjà publiées. Une expérience de classification des sons provenant de ces études a révélé trois classes de sons qui peuvent être décrites au niveau acoustique [Misdariis10b]. Il apparaît que la description fondée sur des similarités acoustiques est spécifique à chaque classe de sons, mais que le centre de gravité spectral (souvent interprété comme « brillant » « métallique », … ) est un descripteur commun à un grand nombre de classes de sons environnementaux, comme pour les sons musicaux. Cette synthèse concernant les descripteurs du timbre des sons environnementaux fait suite aux travaux, menés dans l’équipe depuis plusieurs années, visant à proposer un ensemble de descripteurs perceptivement pertinents pour décrire le timbre musical [Peeters11d]. L’ensemble des résultats obtenus permettra, d’une part, de développer des outils de recherche par similarités dans des bases de données sonores, et d’autre part, de proposer des descripteurs pertinents pour les études menées en design sonore.

En effet, plus récemment (de 2010 à 2011), ces travaux ont été étendus et appliqués à d’autres classes de sons dans le cadre d’un nouveau projet avec l’industrie – une société horlogère. L’un des objectifs consistait à caractériser le timbre de sonneries produites par des barres métalliques, de petites tailles, excitées par un impact. Les résultats ont révélé que les sonneries peuvent être décrites par deux dimensions correspondant respectivement à la surface modale et à la répartition fréquentielle de l’énergie. Cette étude a permis d’élaborer un cahier des charges pour la création de sonneries en adoptant un processus global de design sonore en trois phases successives – analyse, création et validation – décrit dans [Susini11c].

Pour finir, dans le cadre de la thèse d’Aurélie Frère, effectuée en partenariat (CIFRE) avec Renault et soutenue en septembre 2011  [Frere11a], le timbre des bruits de moteur Diesel a été étudié en s’intéressant à l’influence de la composante vibratoire, d’une part, et à la dimension interculturelle (France/Allemagne), d’autre part.

2.6.1.1.3Description morphologique de la composante temporelle

L’une des propriétés importantes des sons environnementaux reste leur caractère évènementiel, c’est-à-dire leur relation à la cause qui a produit le son. Les travaux effectués [Houix12a] montrent que la composante temporelle du son produit est souvent concomitante à l’action effectuée. Dans le cadre du projet ANR SampleORchestrator (SOR), la description morphologique des sons de l’environnement a été étudiée en considérant les grandes catégories de profils représentatifs de ce type de sons, et leurs représentations graphiques. Les principaux résultats ont mis en évidence la pertinence de la démarche dans le cas des profils dynamiques ; des classes de morphologie ont été formalisées et associées à des profils types, symbolisés graphiquement : stable, impulsif, train d’impulsions, roulement, crescendo, decrescendo [Minard10b]. Le travail se poursuit par la modélisation de ces classes en termes de descripteurs acoustiques (séries temporelles multiples) et l’extraction automatique des profils prototypes permettant de définir symboliquement chacune des classes [Koliopoulou12a].

2.6.1.1.4Sonie des sons environnementaux

La description morphologique d’un son environnemental est fortement liée aux variations, au cours du temps, de l’intensité perçue (sonie ou « loudness » en anglais). Ces variations donnent lieu à trois types de perception : instantanée, à court terme et à long terme (impression globale). Les efforts de l’équipe se sont concentrés sur la perception de deux classes de profils : crescendo et decrescendo. Ces travaux s’inscrivent dans le nouveau champ de recherche consacré à la sonie des sons non stationnaires. Une question soulevée concerne l’asymétrie en termes de sonie et de durée perçues : un crescendo est perçu plus fort et plus long qu’un decrescendo. Ces travaux sont menés depuis 2009 en collaboration avec le LMA-CNRS, et plus récemment dans le cadre du projet ANR Blanc LoudNat (2011-2015). Les derniers résultats indiquent que la sonie relative à l’impression globale d’un crescendo est plus importante comparativement à un decrescendo [Susini07a], que la sonie d’un son crescendo est liée à la sonie de fin [Susini10a] correspondant à une intégration d’environ 300ms de la fin du signal et que cet effet est persistant sur quelques secondes [Susini11b]. D’autre part, l’asymétrie en durée disparaît pour des durées au-delà de 500ms, et par conséquent l’asymétrie avérée en sonie pour des durées au-delà de 2s est fondée sur un autre mécanisme perceptif [Vannier12a].

2.6.1.1.5Mémoire auditive et sons environnementaux

Dans le cadre des travaux sur les sons environnementaux, l’équipe s’est penchée sur la question du stockage en mémoire des sons environnementaux. Des expériences menées par Rowe (1976)⁷ et De Gelder (1997)⁸ ont permis de mettre en évidence des différences entre mots et sons environnementaux uniquement pour l’effet de récence dans une tâche de rappel sériel, montrant un avantage pour les mots. Une première série d’expériences menée dans l’équipe a mis en évidence l’effet de la tâche – rappel sériel ou libre – sur le rappel de sons environnementaux en fin de liste [Guelton05a]. Dans une tâche de rappel libre, une deuxième série d’expériences visant à comparer des listes de sons environnementaux et de mots associés montrent de nouveau une différence pour l’effet de récence en faveur des mots [Moumne09a]. La différence observée entre les deux listes est donc robuste à travers le type de tâches, et semble permettre de converger vers l’explication proposées par De Gelder pour un codage différent en mémoire.