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À l’échelle industrielle, des milliers des travailleurs sont exposés à des forts niveaux de bruit susceptibles d’endommager leur système auditif. Au Québec, la surdité professionnelle est parmi les maladies professionnelles les plus recensées. En effet, plus de 400 000 travailleurs sont exposés quotidiennement à des bruits nocifs et le taux de surdité professionnelle représente près de 92% des cas des maladies professionnelles. Puisque l’action au niveau de la source n’est pas toujours envisageable, alors la protection auditive individuelle reste parfois le seul moyen de prévention. Cependant, les bouchons d’oreilles utilisés actuellement induisent un inconfort physique, acoustique, fonctionnel et psychologique pour les travailleurs. Les objectifs généraux de ce projet de maîtrise consistent à (1) évaluer subjectivement le confort des bouchons d’oreille et (2) objectiver le confort physique en identifiant les principales caractéristiques psychosociales et physiques de l’utilisateur, de l’environnement, et du bouchon influençant la perception du confort physique. Des données ont été collectées à partir de tests subjectifs (questionnaires sur le confort) et objectifs (tests de détection d’alarme et de parole), ces tests ont été réalisés par un étudiant en post-doctorat de l’Université de Sherbrooke dans le cadre de ce même projet, à l’aide d’un système multi haut-parleurs permettant de reproduire des environnements sonores. Une modélisation linaire par modèles mixtes a été faite à l’aide du logiciel SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) sur ces données afin (i) d’évaluer l’effet de la famille de bouchons (mousse à comprimer, mousse pré-moulée à tige, pré-moulé) et de l’environnement sonore sur la perception du confort, et (ii) d’objectiver la dimension physique du confort. Les résultats de la présente étude ont révélé que la famille de bouchons a un effet significatif sur la perception de la gêne causée par les bruits internes (confort acoustique), la gên

La réalité virtuelle est une technologie permettant de visualiser des environnements captés par caméra ou alors des simulations d'environnements fictifs, créés par logiciel, et de pouvoir s'y déplacer. Ces principes peuvent tout à fait s'appliquer à l'acoustique, on parle alors d'acoustique virtuelle. Selon les mêmes concepts, à partir d'une captation avec un réseau de microphones, il est possible de reproduire le champ sonore capté par un réseau de haut-parleurs sur une large zone d'écoute où l'utilisateur peut profiter de l'environnement sonore en deux ou trois dimensions. De même, il est possible de simuler une scène sonore et de la reproduire par un réseau de haut-parleurs. La génération de contenu pour l'acoustique virtuelle, dans le but de reproduire une scène sonore, peut donc se faire de l'une ou l'autre manière. Cette thèse s'inscrit dans un contexte d'ingénierie où l'auralisation (comme la visualisation) permet d'écouter des systèmes en phase de conception. Ainsi, cette thèse propose une méthode afin de combiner les deux approches: la captation et la simulation de scènes sonores, afin de rendre la génération de contenu plus versatile, c'est-à-dire modifier une scène sonore, préalablement captée par un réseau de microphones, par des modèles numériques pré-établis. Dans un premier temps, l'analyse d'une scène sonore permet d'isoler les sources sonores que l'on souhaite modifier. En effet, en acoustique virtuelle, lorsque l'on souhaite appliquer certaines modifications à une scène sonore captée (déplacement, rotation, suppression, etc. de sources sonores), la modification s'applique à l'entièreté de la scène sonore. Pour pouvoir appliquer des modifications aux sources individuellement, il est nécessaire de séparer (ou identifier) les sources sonores composant une scène. Grâce à l'encodage de la scène sonore en harmoniques sphériques, la séparation de sources nous permet d'obtenir les caractéristiques fréquentielles et spatiales de chacune des sources composan

La conception en acoustique et en vibration repose sur des modèles permettant de prédire et de quantifier un environnement ou une source acoustique (salles de concert, véhicules, bâtiments, machines). Ces modèles sont généralement évalués de façon objective avec des résultats sous forme de données numériques et de représentations visuelles. Cependant, ces résultats ne sont pas perceptibles et audibles en soi, rendant parfois leur interprétation et leur comparaison difficiles. Différentes métriques psychoacoustiques existent pour quantifier le caractère du son, mais selon le contexte, le caractère souhaité peut changer. C’est pourquoi l’auralisation et l’acoustique virtuelle permettent d’écouter des modèles tout en conservant les caractéristiques spatiales de la scène sonore, donnant ainsi une expérience plus réaliste pour des évaluations subjectives. Plusieurs méthodes d’audio spatiale rendent possible l’auralisation, que ce soit à l’aide de haut-parleurs ou de casques d’écoute. La méthode de la synthèse de champs sonores (Wave Field Synthesis, WFS) a comme avantage de permettre à l’auditeur de se déplacer sans limitation dans un espace d’écoute, et peut permettre une expérience multi-auditeurs. L’espace de reproduction de la WFS pratique est limité à un plan horizontal et le champ sonore n’est correctement reproduit que sur une ligne de référence horizontale. Cependant, les quelques imprécisions de cette méthode sont souvent imperceptibles à l’oreille humaine si la localisation et la fidélité timbrale sont atteintes. L’utilisation de la WFS pour l’auralisation est actuellement limitée à des sources virtuelles étendues simples et canoniques (plaques et sphères). Elle n’est pas encore totalement adaptée aux méthodes de simulation numérique, telles que la méthode des éléments finis (FEM) et la méthode des éléments de frontière (BEM), qui sont largement utilisées dans la modélisation acoustique. Ce travail présente une nouvelle méthode d’auralisation combinant FEM et B, Design in acoustics and vibration relies on models to predict and quantify acoustic environments and acoustic sources (concert halls, vehicles, buildings, machines). These models are generally evaluated objectively with results in the form of numerical data and graphics. However, these results are not perceptible and audible per se, which can make their interpretation and comparison difficult. Different psychoacoustic metrics exists to quantify the character of sound, but depending on the context, the desired character may change. Auralization and virtual acoustics allow to listen to models keeping the spatial features, therefore giving a more realistic experience. Many spatial audio methods exist to perform auralization, either using loudspeakers or headphones. The Wave Field Synthesis (WFS) method, which is based on loudspeaker arrays, has the advantage of reproducing the spatial properties of the sound field and does not depend on the listener. WFS also allows for an extended reproduction space with the possibility of a multi-listener experience. Although the practical WFS reproduction space is limited to a planar surface and the reproduction of the sound field is theoretically correct only on a reference line within that space, the results may be sufficient if localization and timbral fidelity are achieved throughout the space. The use of WFS for auralization is currently limited to mostly simple and canonical extended virtual sources (plates and spheres). It is not yet fully adapted to numerical simulation methods, such as the finite element method (FEM) and the boundary element method (BEM), which are widely used in acoustic modelling. This work presents a new auralization workflow combining either FEM or BEM with WFS, for both coupled (vibroacoustic) and uncoupled (vibration) problems. This new workflow will hopefully improve decision making for acoustic engineers during the design phase, while saving time and money associated with prototyping. The

La reproduction de champs sonores est un domaine qui naquit avec l'émergence du téléphone il y a près de 150 ans et qui est en constante évolution depuis. Ce domaine s’intéresse aujourd’hui à des réseaux complexes de capteurs ou de sources, permettant d’enregistrer ou de reproduire des scènes sonores en 3-D. Selon le contexte d'étude, qu'il soit médiatique, artistique ou scientifique, les utilisateurs et les concepteurs de ces technologies peuvent privilégier : soit une reproduction subjective, qui favorise l'auditeur ; soit une reproduction objectives, basée sur des critères physiques tel que la pression acoustique. De plus, le nombre de ces techniques de reproduction ne cesse de croitre, de même que le nombre de canaux audio les constituant. On parle aujourd'hui de systèmes multicanaux massifs pour certains réseaux dépassant parfois la centaine de sources de reproduction. Dans un contexte d’ingénierie, on s’intéresse principalement à la reproduction de critères objectifs. Les deux principales méthodes proposées dans la littérature sont la Wave Field Synthesis et l’Ambisonie d’ordre élevé ; cette dernière étant la méthode étudiée tout au long de ce manuscrit. Il est observé dans la littérature que l'ambisonie permet une reproduction exacte au centre du réseau de sources. De plus, la taille de cette région valide, pour un nombre de source donné et donc à un ordre ambisonique précis, diminue lorsque la fréquence à reproduire augmente. Ainsi, pour augmenter la taille de la RRP, il est de coutume d’augmenter l’ordre de la reproduction ambisonique et intrinsèquement, d’augmenter le nombre de sources de reproduction. Cette thèse a pour vocation de minimiser le nombre de sources additionnelles, dans le cas où l'on souhaiterait étendre cette RRP. Pour cela, des travaux portant sur la captation ambisonique, l’évaluation de champs sonores et la reproduction de champs sonores, sont présentés. Tout d’abord, on présente une méthode d’extrapolation de la vitesse particulaire à p, The reproduction of sound fields is a domain that was born with the invention of the telephone nearly 150 years ago and has been in constant evolution ever since. Today, this field focuses on complex arrays of sensors or sources enabling not only to record, but also to reproduce 3-D sound scenes. According to the context, be it media, artistic or scientific, users as well as designers of these technologies can prefer either a reproduction that favors the preferences of the listeners or a reproduction that rather respects objective criteria; the most used criterion in this case being, of course, the sound pressure at any point in space. Moreover, the number of these reproduction techniques is constantly increasing, as is the number of audio channels required. We then speak of massive multichannel systems for certain arrays exceeding tens or even hundred distinct reproduction sources. In engineering contexts, we are mainly interested in the reproduction of objective criteria. The two main methods proposed in the literature are Wave Field Synthesis and Higher-Order Ambisonic; the latter being the method studied throughout this manuscript. The literature suggests that this method allows exact sound pressure reproduction at the center of the source array ; or at least reproduction below a certain error threshold. This region is called accurate reproduction area. Moreover, the size of this region is inversely proportional to the reproduced frequency. Thus, in order to increase the size of this precise reproduction region, it is common to increase the order of the ambisonic reproduction and, intrinsically, to increase the number of reproduction sources. This thesis aims to minimize the number of additional sources, in the case where one wants to extend this accurate reproduction area. For this purpose, works on ambisonic capture, sound field evaluation and sound field reproduction are presented. First of all, a method of extrapolation of particle velocity from t

Dans l'industrie automobile actuelle, un marché de plus en plus concurrentiel, les constructeurs doivent concevoir des produits plus performants, plus attractifs et avec un meilleur confort aux niveaux vibratoire et acoustique. Pour se démarquer, les constructeurs tentent de donner, à l’aide du marketing sensoriel, une signature sonore (un ADN; Acide désoxyribonucléique) à leurs produits et d'augmenter la satisfaction des clients. Pour y arriver, il est essentiel de comprendre comment le son d’un véhicule est perçu par l’humain. Le projet dXBel, en collaboration avec BRP (Bombardier Recreational Products), vise à développer et à valider une maquette virtuelle vibroacoustique permettant de simuler, reconstruire et écouter le bruit à l’opérateur et prédire le bruit de passage des véhicules récréatifs motorisés (VRM). Ce projet de thèse se concentre sur le volet qualité sonore du projet dXBel. Principalement, l’étude porte sur la qualité sonore et la signature sonore des VRM côte à côte existants. La méthodologie se base sur la méthode de l’analyse sensorielle de produits, et le sens sollicité est l’ouïe. Dans un premier temps, le but est d’obtenir des profils sensoriels (ou cartographies sensorielles) des véhicules actuels de BRP et des véhicules des concurrents en obtenant des attributs (ou descripteurs) perceptifs pour l’évaluation et la comparaison des VRM côte à côte. Pour ce faire, une discussion de groupe et des tests d’écoute ont été effectués par un panel d'utilisateurs. Pendant ces tests subjectifs, le panel a donné des jugements sur divers descripteurs (qui sont les principaux constituants de la signature sonore) pour chacun des VRM étudiés. Ensuite, les résultats de ces tests sont liés, par régression linéaire multiple, à des métriques psychoacoustiques ou physiques pour concevoir les modèles prédictifs qui permettent de prédire la signature sonore de ces véhicules. Le second objectif de cette étude est de trouver ce que les clients désirent comme signature

La reproduction de champs acoustiques est une approche physique au problème technologique de la spatialisation sonore. Cette thèse concerne l'aspect physique de la reproduction de champs acoustiques. L'objectif principal est l'amélioration de la reproduction de champs acoustiques par"synthèse de champs acoustiques" ("Wave Field Synthesis", WFS), une approche connue, basée sur des hypothèses de champ libre, à l'aide du contrôle actif par l'ajout de capteurs de l'erreur de reproduction et d'une boucle fermée. Un premier chapitre technique (chapitre 4) expose les résultats d'appréciation objective de la WFS par simulations et mesures expérimentales. L'effet indésirable de la salle de reproduction sur les qualités objectives de la WFS fut illustré. Une première question de recherche fut ensuite abordée (chapitre 5), à savoir s'il est possible de reproduire des champs progressifs en salle dans un paradigme physique de contrôle actif: cette possibilité fut prouvée. L'approche technique privilégiée,"synthèse de champs adaptative" ("Adaptive Wave Field Synthesis" [AWFS]), fut définie, puis simulée (chapitre 6). Cette approche d'AWFS comporte une originalité en contrôle actif et en reproduction de champs acoustiques: la fonction coût quadratique représentant la minimisation des erreurs de reproduction inclut une régularisation de Tikhonov avec solution a priori qui vient de la WFS. L'étude de l'AWFS à l'aide de la décomposition en valeurs singulières (chapitre 7) a permis de comprendre les mécanismes propres à l'AWFS. C'est la deuxième principale originalité de la thèse. L'algorithme FXLMS (LMS et référence filtrée) est modifié pour l'AWFS (chapitre 8). Le découplage du système par décomposition en valeurs singulières est illustré dans le domaine du traitement de signal et l'AWFS basée sur le contrôle indépendant des modes de rayonnement est simulée (chapitre 8). Ce qui constitue la troisième originalité principale de cette thèse. Ces simulations du traitement de signal mont