Caractérisation acoustique et perceptive du bruit moteur dans un habitacle automobile

par Jean-Francois Sciabica

Thèse de doctorat en Acoustique

Soutenue le 19-09-2011

à Aix Marseille 1 , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille) , en partenariat avec groupe PSA Peugeot Citroën (entreprise) .

Le jury était composé de Richard Kronland-Martinet, Sølvi Ystad, Jean-Luc Velay.

Les rapporteurs étaient Etienne Parizet, Patrick Susini.


  • Résumé

    L’ambiance sonore dans l’habitacle tend à être mieux maitrisée grâce au progrès de l’isolation et à l’introduction de motorisations plus silencieuses. Dans le cas des véhicules thermiques, il est désormais possible de modifier ou d’ajouter des organes au moteur pour rendre sa sonorité plus expressive et améliorer ainsi la sensation d’accélération. La synthèse sonore permet de simuler ces différents réglages du moteur et d’étudier leur ressenti. Pour être simple et efficace, cette synthèse doit donc répondre aux attentes des concepteurs sonores, par exemple donner une sonorité sportive au moteur.Le bruit dans l’habitacle est un bruit complexe puisque son timbre varie avec la dynamique du véhicule. Sa description perceptive est connue, notamment par l’emploi d’onomatopées (« ON », « AN » et « REU »), mais la caractérisation des ces descripteurs demeurent incomplètes. Il est donc difficile de manipuler les paramètres du signal lors de la synthèse pour reproduire ces attributs perceptifs dans les sons créés. Notre but est de proposer une nouvelle synthèse pour établir ce lien manquant entre perception et signal.Une expérience en simulateur de conduite étudie tout d’abord le couplage entre le ressenti acoustique et le ressenti dynamique du véhicule. Ensuite, nous cherchons à établir le lien entre la perception du bruit moteur et la synthèse par l’utilisation d’imitations vocales du bruit moteur reprenant les onomatopées « ON » et « AN ». Une modélisation du bruit dans l’habitacle est ainsi construite en s’inspirant d’un modèle source/filtre, puis testée dans deux expériences en laboratoire acoustique. Le bruit moteur peut alors être « métaphoriquement » assimilé aux cordes vocales du véhicule tandis que les résonances de l’habitacle sont considérées comme le conduit vocal.


  • Résumé

    Automotive acoustics is living a new challenge due to the introduction of new power-trains. Therefore, interior car noise is being well designed, offering new perspectives in terms of sound ambiance. The interior car noise for combustion engine cars can be modified in order to increase the comfort by producing the impression of a quiet car, or oppositely, by rendering it more expressive, the driver feels better the dynamics of the car. Currently, these sensations are produced by modifying the engine components. But a very interesting alternative is presented by sound synthesis, which gives a new dimension to sound conception. Perceptive studies and synthesis control contributes to develop this technology. Engine noise is a complex noise with a timbre varying with car dynamics, and it can be described using perceptual descriptors, like onomatopoeia (“ON”, “AN” and “REU”). However, the use of perceptive descriptors does not allow finding the link between them and the physical characteristics of engine sound, therefore there they are difficult to integrate in sound synthesis. The goal of this research is to produce a sound synthesis based on human sound perception and car dynamics. A first study was developed on a driving simulator in order to describe the relation between acoustic perception and motion perception. The next step was to establish the link between perception and synthesis by vocal imitation based on onomatopoeia “ON” and “AN” reproducing engine noise. Based on these results, a subtractive synthesis of interior car noise was further built, inspired by a source/filter model. Last, but not least, we tested the impact of engine noise and car interior resonance in two experiments in acoustic laboratory. Engine noise can be metaphorically considered as the car “vocal chords”, while the resonance of the interior of the vehicle can be considered as its “vocal tract”.


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