Nuisances sonores aéroportuaires - Centre d'information et de ...

Dans cette étude, le choix a porté sur des estimateurs
capables de calculer le niveau sonore en dB. Eu égard aux
indices européens qui ont émergé ces derniers temps, cette
particularité est en effet avantageuse. Quel est le principe
d’élaboration de tels estimateurs de type signal ? Le son
passe tout d’abord à travers l’un des trois filtres A, B et C
correspondant aux trois courbes isosoniques (niveaux 40 dB,
70 dB et 100 dB). Puis, l’énergie de ce son est calculée, avec
trois options de temps d’intégration possibles : Slow
(constante de 1 seconde), Fast (125 millisecondes) et
Impulse (35 millisecondes). Afin de représenter
graphiquement le niveau sonore en fonction du temps, c’est
le logarithme de l’énergie obtenue qui est considéré. Pour
attribuer à ce son un niveau fixe, on fait alors le choix d’un
point caractéristique de la courbe (moyenne, niveau
équivalent, maximum, …). Ici, c’est le niveau maximum qui
a été retenu.
Un autre estimateur a également fait l’objet d’une
évaluation : l’estimateur normalisé ISO 532B proposé par
Zwicker, principalement basé sur des modèles perceptifs.
Comment est-il élaboré ? À partir d’un son stationnaire, on
effectue sa transformée de Fourier moyenne. L’énergie est
ensuite regroupée par bandes de bark. Un coefficient A0,
correspondant grosso modo à la réponse en fréquence de
l’oreille, est alors retranché. De cela, est extrait ce que
Zwicker appelle la “sonie de cœur”, soit la sonie à
l’intérieur d’une bande due à l’énergie à l’intérieur même
de cette bande. À l’étape suivante, on extrait ce que
Zwicker appelle la “sonie de flan”, soit la sonie à l’intérieur
d’une bande due à une bande adjacente. En d’autres
termes, la sonie de flan correspond à la composante prenant
en compte le masquage fréquentiel. Enfin, pour obtenir une
sonie unique, c’est l’intégrale de la courbe obtenue qui est
considérée.
Problème : la transformée de Fourier moyenne supprime
toute prise en compte des fluctuations temporelles. Or, qui
dit son non stationnaire, dit fluctuations temporelles. C’est
cette carence du modèle initial qui a poussé Zwicker a
proposer, en 1977, une amélioration reflétant cette fois les
fluctuations temporelles. À partir d’un son, l’évolution de la
sonie en fonction du temps est calculée, à partir de la sonie
de fenêtres temporelles espacées de ∆t. Divers filtres
prennent également en considération le masquage temporel.
Un point particulier de cette courbe est alors choisi. Ici,
comme pour le niveau sonore, c’est le maximum de la
courbe d’évolution de la sonie avec le temps qui est choisi.
Protocole d’évaluation
Face à la foule d’estimateurs existants, pour certains
éminemment complexes, l’adoption d’un certain nombre de
critères d’évaluation s’impose. En premier lieu, dans le
registre quantitatif, l’estimateur est éprouvé selon
différentes expériences, avec des stimuli et des sujets
différents. Ceci pour s’éviter le biais trop souvent retrouvé
dans la littérature, à savoir le manque “d’universalité” d’un
estimateur uniquement testé à l’aune des critères ayant
servi à son élaboration.
Au chapitre des critères qualitatifs cette fois, tout
paramètre arbitraire est à proscrire. De plus, le protocole
doit faire la part belle à une certaine pertinence perceptive
et se montrer robuste vis-à-vis des divers paramètres, tels
que la fréquence d’échantillonnage.
Quatre indicateurs ont, au final, été retenus pour
l’évaluation des estimateurs : M.A.R., Rmax, Rmean et Rstd.
La façon la plus intuitive d’évaluer un estimateur donné est
de prendre la valeur absolue de l’écart entre la mesure (le
niveau d’isosonie estimé au cours d’une expérience psychoacoustique)
et son calcul (le niveau d’isosonie calculé), puis
de calculer une moyenne. C’est ce principe qui correspond à
l’indicateur M.A.R. (pour Mean Absolute Residual).
Cependant, cet indicateur présente l’inconvénient
d’atténuer l’importance d’erreurs grossières. C’est la raison
pour laquelle il faut également considérer l’indicateur RMax,
qui correspond à la valeur absolue de l’erreur maximum.
Enfin, afin de pouvoir rendre compte de l’éventualité d’une
erreur systématique, il faut considérer la moyenne de
l’écart (Rmean) et l’écart type de l’erreur (Rstd).
Résultats de l’évaluation
Pour différents types de stimuli, cinq estimateurs ont été
évalués selon les quatre indicateurs décrits précédemment.
Au nombre des différents stimuli exploités, on trouve : des
sons purs à une fréquence de 1 kHz ; des sons purs, de
fréquence comprise entre 125 Hz et 10,5 kHz, de durée
comprise entre 10 et 500 ms, et de niveau compris entre 55
et 95 dB ; des bruits blancs de niveau 72,5 dB, de durée
comprise entre 10 et 500 ms ; des stimuli naturels
stationnaires (sons de l’environnement) et des stimuli
naturels non stationnaires (bruits de chantiers). Les cinq
estimateurs évalués sont : le Max DBB Slow (estimateur en
dB avec une fenêtre temporelle d’une seconde) ; le Max DBB
Fast (fenêtre temporelle de 125 millisecondes), le Max DBB
Impulse (fenêtre temporelle de 35 millisecondes) ; le
modèle ISO S532B de Zwicker adapté à la sonie des sons
stationnaires ; le modèle de Zwicker de 1977 adapté à la
sonie des sons non stationnaires. Les trois pondérations A, B
et C ont également été comparées.
Conclusions
Les niveaux pondérés A, B et C restent insuffisants pour
estimer correctement la sonie des sons naturels. Le
temporel de Zwicker de 1977 estime correctement la sonie
des sons stationnaires mais le besoin d’un nouvel estimateur
adapté aux sons impulsionnels est confirmé. C’est
précisément l’objet de la dernière étape de ce projet, qui
est en cours.
Bruit et vibration des tramways : caractérisation des sources et évaluation
de la perception
Thierry Legouis (SerdB)
Ce projet de recherche est mené conjointement par cinq
partenaires : SerdB, l’Inrets, l’Ecole Centrale de Nantes, la
société CDM (entreprise spécialisée notamment dans la
fourniture de matériel pour la pose de voies anti-vibratiles)
et la Société d’économie mixte des transports de la
agglomération nantaise (SEMITAN), qui gère le tramway
nantais. L’étude ayant démarré au début 2005, les résultats
communiqués ici sont issus d’études antérieures.
L’objet de ce projet est d’évaluer l’intérêt d’intégrer, dans
les descripteurs acoustiques de la gêne instantanée, la
contribution des différentes sources de bruit élémentaires
que sont le roulement, la motorisation, les équipements
électriques et le bruit solidien. Deuxième objectif de ce
projet résolument tourné vers l’opérationnel : formuler des
recommandations quant à l’usage de ces descripteurs pour
les futurs exploitants.
On déplore un manque criant de recommandations en
matière d’études d’impacts des tramways. Ce mode de
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Actes des 4 es Assises de la qualité de l’environnement sonore — Avignon — 18, 19 et 20 janvier 2005