Coupled spaces: behavior, conception, and perception in the context of performance spaces
Les espaces couplés : comportement, conception et perception dans un contexte de salle de spectacle
Résumé
This thesis deals with the acoustics of coupled spaces. It is organized along three axes: a physical point of view which considers acoustic fields in stationary and transient conditions, processing of emitted and recorded sound sequences allowing for characterizing the acoustics of such spaces, and finally a perceptual aspect involving the location of a listener. This work aims at providing a more detailed understanding of acoustical phenomena involved in coupled spaces and gives an overall view of the topic through different considerations, from modeling to perception. The study of acoustic fields in coupled spaces was performed by comparing several approaches. Analytical models based on statistical acoustics and diffusion equation were developed and compared with measurements in a scale model at scale 1:20 as well as numerical simulations based on ray-tracing and numerical methods such as the boundary element method (BEM) and finite-difference time-domain (FDTD). Besides, relevant acoustic parameters have been defined, allowing for an accurate description the specifics of decay curves and a semi-automated routine was developed to rapidly analyze both measured and simulated impulse responses. Perception of reverberated sound in coupled spaces is strongly influenced by the multiple sound energy decay rates providing shorter early reverberation as compared to the late reverberation. Two types of perceptual experiments based on listening tests were conducted, one on the ability to discriminate different reverberant environments, the other on the subjective suitability of these different reverberations regarding various musical ensembles.
Cette thèse dont le sujet porte sur les espaces couplés en acoustique des salles s'articule selon trois axes : le point de vue mécanique qui considère les champs acoustiques en régime stationnaire et transitoire ; le traitement des signaux émis et enregistrés permettant de caractériser l'acoustique de tels espaces ; et un aspect perceptif adoptant la position d'un auditeur. Ces travaux ont pour objectif d'obtenir une compréhension plus fine des phénomènes acoustiques mis en jeu dans les espaces couplés et de donner un point de vue global sur le sujet, de la modélisation à la perception. L'étude des champs acoustiques dans les espaces couplés a été réalisée en comparant plusieurs approches. Des modèles analytiques basés sur l'acoustique statistique et une équation de diffusion ont été développés et comparés à des mesures sur maquette acoustique à l'échelle 1:20, à des simulations numériques basées sur le principe du lancer de rayons ainsi qu'aux méthodes ondulatoires d'éléments frontière (BEM) et de différences finies en domaine temporel (FDTD). Par ailleurs, des indices acoustiques ont été définis, décrivant précisément les spécificités des courbes de décroissance et un code de traitement semi-automatisé a été réalisé afin d'analyser les réponses impulsionnelles. La perception du son réverbéré dans les espaces couplés est fortement influencée par les taux de décroissance multiples de l'énergie sonore. Deux types d'expériences perceptives basées sur des tests d'écoute ont été menées, l'une sur la capacité de discrimination de différents environnements réverbérants, l'autre sur l'adéquation subjective entre ces réverbérations et différents ensembles musicaux.
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