Vandernoot G. (2001), "Caractérisation et optimisation de la restitution Haute-Fidélité en véhicule", thèse de l'université Paris 6.

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Résumé

Cette thèse est dédiée à l'analyse et à l'optimisation de la reproduction d'un signal audio àl'intérieur des habitacles de voiture. Le nombre de transducteurs électroacoustiques à l'intérieur d'un habitacle de véhicule automobile s'est considérablement accru ces dernières années avec le développement de nouveaux produits tels que les téléphones mains libres ou les dispositifs à commande vocale. Mais la principale fonction audio reste sans nul doute la diffusion du signal provenant de l'autoradio. Comme la perception du bruit de roulement est de plus en plus réduite à l'intérieur des véhicules modernes, la qualité de la reproduction sonore est devenue un enjeu importantpour les concepteurs de véhicules. Ce travail aborde le problème sur l'aspect de la métrologie, de la caractérisation objective, de l'évaluation perceptive et du traitement du signal appliqué à la correctionde l'image spectrale et spatiale du signal sonore.

Concernant l'aspect métrologique, une nouvelle procédure de mesure de réponsesimpulsionnelles acoustiques est présentée. En particulier, on étudie et démontre la possibilité de réaliser une mesure asynchrone, c'est-à-dire avec un dispositif d'enregistrement découplé du dispositif de lecture ; un protocole de mesure entièrement automatique est développé.

Le travail de caractérisation objective des conditions d'écoute est mené à partir d'une base de données enregistrées dans un grand nombre de véhicules et avec plusieurs dispositifs microphoniques. Les réponses impulsionnelles sont ensuite analysées sous l'angle de leur distribution temps-fréquence en énergie. Différents indices objectifs sont étudiés afin de rendre compte de la qualité de la restitution audio dans le domaine temporel, fréquentiel et spatial.

La conduite de tests perceptifs dédiés à la comparaison des véhicules ou l'évaluation de traitements audio requiert le développement préalable d'une plate-forme de restitution en laboratoire. Afin de reproduire aussi fidèlement que possible les conditions d'écoute en véhicule, cette plate-forme est basée sur le mode de restitution binaural. Cependant, les mécanismes rentrant en jeu dans ce principe dépendent fortement de l'auditeur ; nous recherchons la meilleure stratégie pour assurer une reproduction au casque aussi proche que possible de l'écoute individuelle en véhicule. Différentes corrections des réponses impulsionnelles binaurales effectuées sur un mannequin acoustique sont étudiées et comparées pour déterminer celle qui permet la meilleure approximation des conditions d'écoute réelles. Cette solution est validée par un test d'écoute perceptif réalisé à l'intérieur d'un véhicule.

A la suite des observations effectuées lors de l'analyse objective, nous étudions différents traitements visant à optimiser la qualité de l'écoute. Notamment, l'analyse temps-fréquence des réponses impulsionnelles, laisse supposer qu'il est nécessaire de mener une égalisation spectrale séparée pour le son direct et pour l'effet d'habitacle ; cette hypothèse est confirmée par un test d'écoute perceptif réalisé en laboratoire. Pour la correction de l'image spatiale, nous étudions la possibilité de restaurer les conditions d'écoute idéales de la stéréophonie classique, en nous basant sur le principe de création de haut-parleurs virtuels. A cette occasion, nous développons une technique d'inversion de réponse impulsionnelle mettant en oeuvre un principe de régularisation. Enfin, nous proposons plusieurs solutions permettant d'augmenter la largeur apparente de la source et la sensation d'enveloppement sonore.

Tous les traitements proposés ont été implantés dans un environnement logiciel fonctionnant en temps réel et permettant de tester la pertinence de la modification envisagée. Un système modulable a été développé, dont l'étage de traitements peut e^tre connecté soit au dispositif électroacoustique réel d'un véhicule, soit à un environnement de simulation de la restitution audio embarquée. Ce système permet une comparaison instantanée entre le dispositif électroacoustique d'origine et celui modifié.