Thèse présentée par Thomas Joubaud

Prédiction objective de l'effet des systèmes tactiques de communication
et protection sur les performances de localisation sonore

Soutenue le 15 septembre 2017 devant le jury composé de :

Joël DUCOURNEAU LEMTA, INRS, Université de Lorraine, Nancy Rapporteur
Sabine MEUNIER LMA, Marseille Rapporteur
Alexandre GARCIA LMSSC, Cnam Paris Directeur de thèse
Véronique ZIMPFER ISL, Saint-Louis Co-encadrante
Christophe LANGRENNE LMSSC, Cnam Paris Co-encadrant
Rozenn NICOL Orange Labs, Lannion Examinateur
Jérémie VOIX CRITIAS, ÉTS, Montréal, Québec, Canada Examinateur
Mathieu PAQUIER LAB-STICC, UBO, Brest Examinateur

Résumé :

Dans de nombreuses situations civiles ou militaires, la protection de l'audition du personnel est cruciale. La perception et l'interprétation de l'environnement sonore par l'auditeur doivent cependant être préservées. Les Systèmes Tactiques de Communication et Protection (TCAPS) sont des protections auditives qui, à la fois, protègent suffisamment les oreilles de l'auditeur contre les bruits dangereux, et préservent l'intelligibilité, permettant ainsi la communication vocale à bas niveau. Des études précédentes ont cependant démontré que les TCAPS continuent de détériorer la perception de l'environnement sonore de l'auditeur, en particulier sa capacité à localiser les sources sonores. Sur le plan horizontal, la dégradation des indices acoustiques empêchant, en temps normal, l'auditeur de confondre les sources avant et arrière, en est la principale explication.

Dans ce travail de thèse, une expérience subjective de localisation sonore est conduite avec six TCAPS : deux bouchons d'oreille passifs, deux bouchons d'oreilles actifs et deux casques actifs. Si aucun protecteur ne permet de retrouver les performances de la condition d'écoute normale, l'expérience permet de classifier les TCAPS du point de vue de la localisation sonore : les performances des bouchons passifs sont meilleures que celles des bouchons actifs, et les casques actifs engendrent les plus mauvaises performances. Dans le cadre de la conception et de l'évaluation des TCAPS, une méthode prédisant leur dégradation des performances de localisation sonore, basée sur des mesures électroacoustiques, serait plus adaptée que des expériences comportementales très chronophages.

Dans ce contexte, deux méthodes basées sur les Fonctions de Transfert Relatives à la Tête (HRTF) mesurées sur tête artificielle sont étudiées : un processus d'appariement et un réseau de neurones à trois couches. Ils sont optimisés pour reproduire les performances de localisation humaine en condition d'écoute normale. Les méthodes sont ensuite appliquées aux HRTF mesurées avec les six TCAPS, et prédisent des probabilités de localisation en fonction de la position. Comparé aux résultats de l'expérience subjective, le réseau de neurones prédit des performances réalistes avec les bouchons d'oreille, mais surestime les erreurs avec les casques. Le modèle d'appariement prédit correctement les performances de localisation. Toutefois, la vraisemblance de ses distributions de probabilité avec les observations subjectives demeure plus faible que celle du réseau de neurones. Pour finir, les deux méthodes développées dans cette étude sont indépendantes de la tête artificielle utilisée, et peuvent être utilisées pour évaluer non seulement des prototypes de TCAPS, mais aussi des prothèses auditives.



Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés - LMSSC