Synthèse de champs sonores adaptative

Abstract

La reproduction de champs acoustiques est une approche physique au problème technologique de la spatialisation sonore. Cette thèse concerne l'aspect physique de la reproduction de champs acoustiques. L'objectif principal est l'amélioration de la reproduction de champs acoustiques par"synthèse de champs acoustiques" ("Wave Field Synthesis", WFS), une approche connue, basée sur des hypothèses de champ libre, à l'aide du contrôle actif par l'ajout de capteurs de l'erreur de reproduction et d'une boucle fermée. Un premier chapitre technique (chapitre 4) expose les résultats d'appréciation objective de la WFS par simulations et mesures expérimentales. L'effet indésirable de la salle de reproduction sur les qualités objectives de la WFS fut illustré. Une première question de recherche fut ensuite abordée (chapitre 5), à savoir s'il est possible de reproduire des champs progressifs en salle dans un paradigme physique de contrôle actif: cette possibilité fut prouvée. L'approche technique privilégiée,"synthèse de champs adaptative" ("Adaptive Wave Field Synthesis" [AWFS]), fut définie, puis simulée (chapitre 6). Cette approche d'AWFS comporte une originalité en contrôle actif et en reproduction de champs acoustiques: la fonction coût quadratique représentant la minimisation des erreurs de reproduction inclut une régularisation de Tikhonov avec solution a priori qui vient de la WFS. L'étude de l'AWFS à l'aide de la décomposition en valeurs singulières (chapitre 7) a permis de comprendre les mécanismes propres à l'AWFS. C'est la deuxième principale originalité de la thèse. L'algorithme FXLMS (LMS et référence filtrée) est modifié pour l'AWFS (chapitre 8). Le découplage du système par décomposition en valeurs singulières est illustré dans le domaine du traitement de signal et l'AWFS basée sur le contrôle indépendant des modes de rayonnement est simulée (chapitre 8). Ce qui constitue la troisième originalité principale de cette thèse. Ces simulations du traitement de signal montrent l'efficacité des algorithmes et la capacité de l'AWFS à atténuer les erreurs attribuables à des réflexions acoustiques. Le neuvième chapitre présente des résultats expérimentaux d'AWFS. L'objectif était de valider la méthode et d'évaluer les performances de l'AWFS. Un autre algorithme prometteur est aussi testé. Les résultats démontrent la bonne marche de l'AWFS et des algorithmes testés. Autant dans le cas de la reproduction de champs harmoniques que dans le cas de la reproduction de champs à large bande, l'AWFS réduit l'erreur de reproduction de la WFS et les effets indésirables causés par les lieux de reproduction.