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Tonalité

La tonalité est une mesure de la qualité sonore, examinant la façon dont les humains perçoivent les composantes tonales de l’acoustique. Il s’agit d’identifier et de mesurer les tonalités dans les spectres sonores. La tonalité joue un rôle important dans la compréhension de la qualité sonore et a diverses applications, de l’évaluation de la gêne sonore à l’optimisation de la conception sonore des produits.

Qu'est-ce que la tonalité ?

La tonalité est une mesure de la qualité sonore qui correspond à la façon dont les humains perçoivent les composantes tonales du son. L’analyse de tonalité identifie et mesure les tonalités dans un certain spectre de bruit. En acoustique, la tonalité est un sujet de psychoacoustique, qui étudie la corrélation entre les stimuli acoustiques et les sensations auditives.

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Qu'est-ce qu'un ton pur ?

Un son pur est un son qui n’a qu’une seule fréquence. En réalité, il est rare d’entendre des sons purs, et la plupart des sons sont composés d’une variété de fréquences (bruit à large bande). Par exemple, même une seule note au piano a une forme d’onde complexe.

Exemple de tonalité 1/3 d'octave

La couleur jaune dans l’exemple de tonalité de gauche montre la tonalité la plus prononcée. La couleur orange montre des tons supplémentaires qui représentent 1/3 de la bande passante du ton le plus élevé. La ligne rouge est le contour du niveau d’intensité sonore égale selon la norme ISO 226:2003 qui correspond au ton le plus élevé.

przykład tonalności w tercjach

La fréquence du son est définie comme le nombre de variations de pression par seconde et est exprimée en Hertz (Hz). Ainsi, un coup de sifflet a une fréquence élevée tandis qu’un coup de tonnerre lointain a une fréquence basse. Une tonalité sonore est produite par la fréquence sonore.

Le spectre de fréquences ou spectrogramme est le résultat du processus d’analyse fréquentielle d’un son. L’analyse fréquentielle divise le son complexe en octaves ou tierces d’octave.

Une bande 1/1 d’octave est une bande de fréquences où la fréquence la plus élevée est deux fois la fréquence la plus basse. Dans la bande 1/3 d’octave, la fréquence la plus élevée est 1,26 fois inférieure à la fréquence la plus basse.

Le bruit à large bande comprend une gamme de fréquences. Un exemple de bruit à large bande est le bruit blanc, qui ressemble à de l’eau qui coule et est défini comme un bruit uniformément réparti sur le spectre auditif.

Quelles sont les applications de tonalité ?

Exemples de mesures de tonalité : équipement électromédical : équipement de thérapie pour l’apnée du sommeil (ISO 80601-2-70 : 2015) ; Appareils à moteur (domestiques et commerciaux (CSA C22.2 NO 68) ; Acoustique — Ambiances sonores (ISO/TS 12913-2 : 2018) ; ISO 3095 : 2013 – Acoustique — Applications ferroviaires. Les normes internationales ISO 1996-2 :2017 et ISO/PAS 20065:2016 et CEI 61400-11:2012 sont utilisés pour l’évaluation de la tonalité du parc éolien.

Tonalité du bruit environnemental

La tonalité du bruit ambiant fait référence à la présence d’une tonalité dans le bruit, susceptible de provoquer des désagréments et des problèmes de santé.

Qu'est-ce qu'une tonalité de bruit ?

Selon la tonalité ISO/PAS 20065:2016, on entend la présence d’une tonalité dans le bruit, dont le niveau est inférieur à celui des composants de bruit restants dans la bande critique autour de la fréquence tonale de moins que la valeur de l’indice de masquage, moy.

Qu'est-ce que le bruit tonal ?

Le bruit tonal est une caractéristique du bruit à l’emplacement du récepteur qui comprend des tonalités audibles. Le bruit tonal est mesuré et analysé avec une méthode d’ingénierie ou une méthode d’enquête selon la norme ISO 1996-2.

Quels sont les effets de gêne de tonalité ?

Le bruit ambiant ayant une caractéristique tonale (par exemple le son d’une sirène ou le bruit d’un climatiseur) peut entraîner une gêne sonore. Par conséquent, l’expérience prolongée du bruit tonal peut entraîner des effets négatifs sur la santé, tels que des troubles du sommeil induits par le bruit.

Qu'est-ce qu'une fréquence tonale ?

La fréquence tonale est une fréquence de la raie spectrale (ou fréquence moyenne du filtre à bande étroite), à laquelle le ton contribue le plus fortement.

Qu'est-ce que l'audibilité du ton ?

L’audibilité du ton est la différence entre le niveau du ton et le seuil de masquage.

software for tonality
tonal noise

Qu'est-ce qu'un bruit de masquage ?

Le bruit de masquage est le son qui n’appartient pas à la tonalité et qui limite (masque) l’audibilité de la tonalité. Dans le spectre, seul le son situé dans une certaine plage de fréquences autour de la tonalité affecte l’audibilité. Cette plage est appelée bande critique.

Quelle est la bande critique ?

La bande critique est une gamme de fréquences dont la bande passante est centrée sur la tonalité. Si une bande critique contient plusieurs tonalités, alors une sommation énergétique des niveaux de ces tonalités est réalisée. Les tonalités situées en dehors de la bande critique ne contribuent que dans une mesure mineure à l’audibilité au sein de la bande critique.

Qu'est-ce qu'un ajustement tonal ?

La norme ISO 1996-1:2016 indique qu’un ajustement (pénalité) du niveau de pression acoustique mesuré de 3 dB à 6 dB doit être ajouté au niveau mesuré si le ton est proéminent. Le réglage dépend de l’audibilité d’une tonalité. Le but d’ajouter un malus à un bruit tonal est d’exprimer sa gêne.

Comment est mesurée la tonalité ?

Pour l’analyse fréquentielle, le niveau de pression acoustique continue équivalent pondéré A, LAeq, doit être établi sur la base des raies spectrales respectives. Si le spectre n’est pas pondéré (linéaire), il doit être corrigé en pondération A en utilisant la CEI 61672-1. L’évaluation de la tonalité selon la norme ISO 1996-2:2017 nécessite la détermination du niveau de la tonalité et du niveau du bruit de masquage dans une bande critique autour de la fréquence tonale. Si une bande critique contient plusieurs tonalités, alors une sommation énergétique des niveaux de ces tonalités est réalisée.

Sonomètres

Des sonomètres répondant aux exigences de classe 1 de la CEI 61672-1 doivent être utilisés pour les mesures de tonalité.

Qu'est-ce qu'une méthode d'enquête ?

Suivant la norme ISO 1996-2, la méthode d’étude de tonalité compare le niveau de pression acoustique dans la bande de tiers d’octave avec les valeurs dans les deux bandes adjacentes de tiers d’octave. Si le niveau de pression acoustique dans la bande de 1/3 d’octave dépasse le niveau dans les deux bandes adjacentes, alors le ton est proéminent. Le niveau de différence varie en fonction de la fréquence : 15 dB dans les bandes de tiers d’octave basses fréquences (25 Hz à 125 Hz), 8 dB dans les bandes de fréquences moyennes (160 Hz à 400 Hz) et 5 dB dans les bandes de hautes fréquences. (500 Hz à 10 000 Hz).

Quelles sont les méthodes d’évaluation du tonus ?

Il existe deux méthodes principales de mesure de tonalité mentionnées dans l’ISO 1996-2 : la méthode FFT et la méthode 1/3 d’octave. La méthode FFT est décrite dans la norme ISO/PAS 20065:2016 et la méthode Joint Nordic. La méthode 1/3 d’octave est utilisée par exemple au Royaume-Uni (BS 7445) et en Italie (loi italienne 447/95).

Quelle est la différence entre la méthode FFT et la méthode 1/3 d'octave ?

La méthode de tonalité FFT est plus précise et s’applique aux sons complexes tels que le bruit des éoliennes. Le 1/3 d’octave n’est pas recommandé lorsque la fréquence d’intérêt est inférieure à 500 Hz.

Exemples de tonalité FFT

Les exemples de tonalité sont basés sur une analyse spectrale de 3 secondes :

Exemple 1

Tonalités trouvées : 7

  • Bande critique : 203 Hz – 306 Hz ;
  • Niveau de tonalité, LT : 50,4 dB ;
  • Niveau sonore, LG : 25,3 dB ;
  • Audibilité, L : 43,1 dB
  • Ajustement tonal, Kt : 6,0 dB ;
  • L moyen : 56,8 dB ;
  • U90 %, incertitude étendue : 2,5 dB
tonality-fft

Exemple 2

Tonalités trouvées : 6

  • Bande critique : 443 Hz – 559 Hz ;
  • Niveau de tonalité, LT : 66,1 dB ;
  • Niveau sonore, LG : 21,3 dB ;
  • Audibilité, L : 31,2 dB
  • Ajustement tonal, Kt : 6,0 dB ;
  • Moyenne L : 56,8 dB ;
  • U90 %, incertitude étendue : 2,5 dB
tonal-noise

Exemple 3

Tonalités trouvées : 17

  • Bande critique : 921 Hz – 1,08 kHz ;
  • Niveau de tonalité, LT : 85,5 dB ;
  • Niveau sonore, LG : 27,8 dB ;
  • Audibilité, L : 60,5 dB
  • Ajustement tonal, Kt : 6,0 dB ;
  • Moyenne L : 56,8 dB ;
  • U90 %, incertitude étendue : 2,5 dB
sound tones

Tonalité psychoacoustique

Quelles sont les propriétés psychométriques du bruit ?

L’intensité sonore, le bruit et la gêne sont les trois propriétés psychométriques du bruit.

Pourquoi mesurer la tonalité ?

L’objectif de l’évaluation de la tonalité est d’évaluer la gêne des tons. Si le bruit comprend une tonalité audible, cela rendra le bruit plus gênant que ce qui est indiqué par le LAeq. La gêne supplémentaire causée par la tonalité est compensée par l’ajout d’un ajustement au LAeq.

Quelle est l’application de la tonalité psychoacoustique ?

La gêne due au son tonal est l’un des facteurs les plus importants pour les voitures et les véhicules électriques, ou d’autres produits émettant des sons tonals. Un autre exemple d’application est le bruit émis par les équipements de télécommunications (ECMA-74).

spectrogram sound

Quelle est la portée auditive ?

La plage audible par l’homme va de 0 dB à 130 dB dans la plage de fréquences de 20 Hz à 20 000 Hz (20 kHz). Bien qu’en physique, une augmentation de 6 dB double la pression acoustique, en pratique, il faut une augmentation de 10 dB avant que le son soit perçu comme étant deux fois plus fort.

Que sont les contours d’égalité de sonie ?

Les contours d’intensité sonore égale indiquent le niveau de dB requis à n’importe quelle fréquence pour donner la même intensité sonore apparente qu’une tonalité de 1 kHz. L’oreille humaine n’est pas également sensible à toutes les fréquences. Il est plus sensible aux sons compris entre 2 kHz et 5 kHz, et moins sensible aux fréquences plus élevées et plus basses. Par exemple, une tonalité de 50 Hz doit être 15 dB supérieure à une tonalité de 1 kHz à un niveau de 70 dB pour donner le même volume subjectif.

Comment l’oreille détecte la fréquence du son ?

Le tympan vibre grâce aux fréquences sonores captées par l’oreille externe. Trois petits os transmettent la vibration à l’oreille interne. La membrane basilaire possède des centaines de cellules ciliées sensibles à sa surface. Lorsque ces cellules ciliées sont déformées, elles se transforment en influx nerveux qui sont envoyés au cerveau.

Tonalité : points à retenir

  1. La tonalité en acoustique étudie la manière dont les humains perçoivent les éléments tonals du son, en se concentrant sur l’identification et la mesure des tonalités dans un spectre de bruit.
  2. Les sons purs sont des sons dotés d’une seule fréquence, mais la plupart des sons du monde réel sont un mélange de différentes fréquences.
  3. L’analyse de tonalité 1/3 d’octave met en évidence les tonalités prononcées et leur bande passante, conformément aux normes ISO 226:2003.
  4. La tonalité a des applications dans divers domaines, notamment les équipements médicaux, l’évaluation des parcs éoliens et le bruit ambiant.
  5. La tonalité du bruit ambiant fait référence à la présence d’une tonalité dans le bruit, susceptible de provoquer des désagréments et des problèmes de santé.
  6. La fréquence tonale est la fréquence de la raie spectrale à laquelle une tonalité contribue le plus de manière significative.
  7. L’audibilité d’une tonalité dépend de la différence entre le niveau de tonalité et le seuil de masquage.
  8. Le bruit de masquage limite l’audibilité d’une tonalité dans une plage de fréquences spécifique appelée bande critique.
  9. La mesure de la tonalité peut impliquer l’ajout d’un ajustement au niveau de pression acoustique mesuré pour exprimer une gêne.
  10. Des sonomètres répondant aux normes de classe 1 de la CEI 61672-1 sont utilisés pour les mesures de tonalité.
  11. La méthode d’étude de tonalité compare les niveaux de pression acoustique dans des bandes de tiers d’octave pour déterminer la proéminence du ton.
  12. Les deux principales méthodes de mesure de la tonalité sont la méthode FFT et la méthode 1/3 d’octave, chacune adaptée à des scénarios spécifiques.
  13. Les contours d’intensité sonore égale indiquent le niveau de dB requis à différentes fréquences pour obtenir la même intensité sonore apparente qu’une tonalité de 1 kHz.
  14. L’audition humaine varie de 0 dB à 130 dB sur le spectre de fréquences de 20 Hz à 20 000 Hz.
  15. L’oreille détecte les fréquences sonores en faisant vibrer les tympans, transmettant les vibrations à travers de minuscules os aux cellules ciliées de la membrane basilaire, qui les convertissent ensuite en influx nerveux envoyés au cerveau.

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