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Doublement sensation volume sonore

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1 Doublement sensation volume sonore le Jeu 11 Oct 2018 - 12:07

Domtechnison


Bonjour à tous

Une discussion très intéressante (je trouve) est née sur le fil "MTH46VS" lancé par TrackID. [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

Cette discussion concerne l'appréciation de la sensation de doublement du volume sonore en fonction de l'augmentation réelle du niveau SPL.
Afin d'arrêter de polluer le fil de TrackID, je propose pour ceux que ça intéresse de continuer ici.

La question de départ est : Pour quelle augmentation du niveau SPL ressent-on la sensation que le volume sonore à doublé ?
Voici grosso modo le résumé de nos échanges précédents :

1) S'agissant d'une sensation, on est forcément dans le domaine du subjectif. Les écrits à ce sujet indiquent souvent la valeur de 10 dB (qui également celle qu'on m'a apprise en classe de BTS électronique), mais comme l'a souligné Marc34 ce résultat n'est cautionné par aucune étude irréfutable, il semble assez empirique et peu argumenté.

2) Marc34 a fait une expérience intéressante : Entrer la même source de bruit rose sur 2 tranches de console, fixer la position d'un des 2 fader, et en mutant alternativement l'une et l'autre, faire monter le fader de la 2° tranche jusqu'à avoir la sensation que le volume a doublé et relever à ce moment la différence en dB entre les 2 tranches. Refaire plusieurs fois la manip pour avoir une moyenne fiable. Pour lui, le résultat obtenu est proche de 6 dB

3) Intrigué par cette valeur de 6 dB, je me suis interrogé et j'ai émis 2 remarques

- Remarque n° 1 : chaque fois que j'ai assisté à un petit concert en plein air (sono modeste, pas de ligne source) dans un espace dégagé (pré, etc), je n'ai jamais eu l'impression que le volume sonore doublait lorsque je passais d'une distance de 30 m à 15 m par exemple. Or, dans les conditions décrites, il y a bien 6 dB de plus (ou à peu près) si je divise la distance par 2.
On savait dès le départ que la perception d'un doublement du volume serait subjective, mais en comparant l'expérience de Marc et la mienne, je pense que le contexte influe grandement sur la perception pour un même individu.

- Remarque n°2 : D'un point de vue mathématique cette valeur de 6 dB ne me semble pas possible. Pourquoi ?
a) On sait qu'une augmentation de 6 dB du SPL correspond à un doublement de la pression acoustique exprimée en Pascal.
b) Si doubler la pression correspond à doubler la sensation, ça implique que la sensation est proportionnelle à la pression
c) on sait que globalement, la sensation n'est pas proportionnelle à la pression mais à son logarithme
(même si l'exactitude de ce précepte est contestée par certains auteurs, il est indéniable que l'allure de la courbe est proche d'une fonction logarithmique, et en tout cas n'est pas linéaire, le simple constat que nous sommes capables de déceler avec la quasi même acuité une faible variation d'un bruit ambiant qu'il soit faible ou fort suffit à le prouver)
La conclusion qui suit ce raisonnement et que de manière objective, la seule hypothèse qui consiste à dire que l'oreille a une sensibilité peu ou prou logarithmique par rapport à la pression acoustique implique que la sensation de doublement du volume sonore ne peut  avoir lieu que pour une variation de pression d'un facteur > à 2, donc pour une augmentation du SPL > à 6 dB

4) D'après de nouvelles recherches faites par Marc34, certains auteurs indiquent également un seuil de 6 dB pour obtenir la sensation de doublement du volume sonore.

Nous en sommes là de nos périgrinations.

Etant cartésien, et ayant bénéficié d'une culture scientifique et technique (à mon modeste niveau), j'aime par dessous tout COMPRENDRE.
C'est pourquoi j'ai passé un peu de temps à développer mon idée, et je ne vois pas où je me serais planté.
Si quelqu'un peut (sérieusement) me dire si j'ai bon ou le cas échéant à quel endroit je me plante, je suis preneur !

Voici un graphique qui illustre ma réflexion:

- En abscisse, j'ai mis la pression acoustique en Pascal sur une échelle linéaire. J'ai indiqué en dessous de certaines valeurs la correspondance en dB (SPL), calculée comme suit : SPL = 20 log (P/0,00002)
- En ordonnée, il s'agit du ressenti sur une échelle linéaire. Il n'y a guère d'unité sinon le phone, mais ce n'est pas important : ce qui compte est que cette échelle soit linéaire, et qu'on puisse y identifier une valeur, cette valeur doublée, etc.

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Si je double le curseur sur l'échelle de la sensation pour un écart du SPL de + 6dB, j'obtiens une droite (en bleu sur le graphique).
Si je double le curseur sur l'échelle de la sensation pour tout écart du SPL > 6dB, j'obtiens une courbe logarithmique (j'ai pris 7,9 dB dans mon exemple graphique, courbe verte)
Si je double le curseur sur l'échelle de la sensation pour tout écart du SPL < 6dB, j'obtiens une courbe exponentielle (j'ai pris 4,8 dB dans mon exemple graphique, courbe rouge)

Sachant que la courbe à obtenir doit être logarithmique, l'augmentation du SPL qui produit la sensation de doublement ne peut qu'être > à 6 dB

Encore une fois, je ne cherche pas à contredire qui que ce soit ou à pinailler pour le plaisir, je souhaite juste comprendre.

2 Re: Doublement sensation volume sonore le Jeu 11 Oct 2018 - 14:27

Marc34

avatar
En abscisse, j'ai mis la pression acoustique en Pascal sur une échelle linéaire. J'ai indiqué en dessous de certaines valeurs la correspondance en dB (SPL), calculée comme suit : SPL = 20 log (P/0,00002)
Si tu as pour objectif de convertir une valeur SPL en Pa, la bonne formule est:
0.00002*10^(SPL/20)

Pour convertir une valeur de Pa à SPL:
20*LOG(Pa/0.00002)


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3 Re: Doublement sensation volume sonore le Jeu 11 Oct 2018 - 15:45

Domtechnison


Marc34 a écrit:Si tu as pour objectif de convertir une valeur SPL en Pa, la bonne formule est: 0.00002*10^(SPL/20
Pour convertir une valeur de Pa à SPL:
20*LOG(Pa/0.00002)

Mon objectif est clairement exprimé dans mon post : si mon raisonnement est faux, comprendre pourquoi et où se situ(ent) la (ou les) erreurs.

Pour ce qui est de la conversion de Pa à SPL, j'ai utilisé exactement la formule que tu indiques.

4 Re: Doublement sensation volume sonore le Jeu 11 Oct 2018 - 18:38

Marc34

avatar
Poste une feuille excel (ou compatible) de ton graphe avec le libellé exact de chaque courbe, rouge, verte, bleue, et on essayera de voir ce qui cloche.

Je vais faire une analogie du Pa avec une tension: si tu passes de 2 Volts à 4 Volts, tu as un gain de 6 dB (la puissance est multipliée par 4). Si tu passes de 4 Volts à 8 Volts, là encore il y a 6dB de gain et ainsi de suite. Idem pour le Pa: de 2 à 4Pa, tu as 6dB de gain, de 4 Pa à 8 Pa tu as encore 6dB : exactement 6.020599913 dB : 20*log(2)

Et si tu convertis des dB en Pa: lorsque tu augmentes le gain de 6 dB, ça doit doubler le résultat du chiffre de Pa de base. Si tu n'obtiens pas cela et qu'il n'y a pas compatibilité entre les échelles, c’est que tu as fait une erreur quelque part.

La conversion est parfaitement compatible dans un sens ou dans l'autre. Autre analogie, dans les traitements numériques DSP, on a le même type d’échelle que le Pa ou la tension: on utilise un standard dit 0 à 1 pour quantifier un signal de type continu (ou  -1 à +1 pour quantifier un signal de type alternatif)

1 étant le niveau maximum, soit 0dBFS. Alors:
0.5 = -6dBFS
0.25 = -12dBFS
0.125= -18dBFS
etc

Il y a certains traitements, compresseurs entres autres où on peut avoir besoin de convertir le signal 0-1 en un signal logarithmique en dB, puis le reconvertir en 0-1, sans que ça ne pose jamais aucun problème de correspondance.


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5 Re: Doublement sensation volume sonore le Jeu 11 Oct 2018 - 22:22

Domtechnison


On ne voit pas très bien sur le graphe format jpg que j'ai posté, mais je n'ai pas de problème de correspondance d'échelle, tout se passe bien de ce point de vue : les valeurs en Pa et leurs multiples x2, x4, etc correspondent bien à des écarts de respectifs de 6 dB, 12 dB, etc

Les courbes représentent toutes la fonction qui relie "ressenti" (échelle linéaire) et "pression" (échelle linéaire), mais chacune d'elle est obtenue pour une hypothèse différente :

- La bleue est celle que l'on obtient dans l'hypothèse ou la sensation double si la pression double (donc si le SPL augmente de 6 dB).

- La verte est celle qu'on obtient dans l'hypothèse ou la sensation double si la pression est supérieure au double (donc si le SPL augmente de plus de 6 dB). J'ai tracé la courbe pour un facteur de 2,5 soit une augmentation du SPL de 7,9 dB

- La rouge est celle qu'on obtient dans l'hypothèse ou la sensation double pour un facteur de variation de la pression inférieur à 2 (donc pour une augmentation du SPL inférieure à 6 dB). J'ai tracé la courbe pour un facteur de 1,75 soit une augmentation du SPL de 4,8 dB


Pas de souci pour fournir la feuille Excel qui m'a servi à faire ce jpg, mais comment fait-on pour poster une feuille Excel sur le forum ?

6 Re: Doublement sensation volume sonore le Ven 12 Oct 2018 - 11:46

Marc34

avatar
J'ai regardé ton graphique un peu plus en détail, parce que je comprend pas trop ce que tu cherches à démontrer.

Dans ton graph, courbe bleue, on a une correspondance entre 0.02Pa et 2dB, puis pour 6 dB d'augmentation de niveau, soit 8dB sur l'échelle, on trouve 0.08 Pa, soit un facteur de 4. Hors, une augmentation de niveau de 6dB doit doubler la valeur Pa et pas la quadrupler. Il y a donc évidence que ton calcul est faux.

J'ai refait en feuilles excel ton calcul, juste j'ai fait un peu différemment, je suis parti sur de valeurs SPL de 40 à 130 dB, converti en Pa, avec un pas de progression Pa facteur de x2,  x2.5 et x1.75, mis sur un graphique avec représentation linéaire, en ne tenant compte que des différences en dB par rapport à 40dB.

Ci dessous tu as 2 fichiers Excel à télécharger, un en représentation linéaire du Pa, et l'autre avec le Pa dans une représentation logarithmique. Les graphs comportent les 3 courbes issues des facteurs x2, x2.5 et x1.75 et se chevauchent parfaitement.


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7 Re: Doublement sensation volume sonore le Ven 12 Oct 2018 - 12:51

vtz


Il semble existé une échelle pour le volume perçu.
"Le sone est une unité de mesure de la sonie, ou volume sonore perçu. [...] 2 sones correspondent à un son 2 fois plus intense que celui de 1 sone pour un auditeur moyen [...] Les méthodes de calcul tiennent compte de l'effet de masque d'un son par un autre, ainsi que des différences de perception sonore selon que l'on se trouve dans un champ frontal ou dans un champ diffus." (source wikipedia: url=https://fr.wikipedia.org/wiki/Sone][Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

Il y a une petite explication dans ce pdf [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

La courbe semble commencée avec un profil logarithmique puis devenir linéaire.
Sur la partie linéaire on retrouve le doublement de volume perçus (sone doublé) pour 10dB Spl.
En dessous ~30dB Spl le doublement de sone est perçu pour une augmentation de Spl beaucoup plus réduit, ça explique que l'on perçoit une petite variation à bas volume.


A quelle fréquence avez-vous fait vos essais, fréquence simple ou bruit rose/blanc ?
Sur quelle plage de pression?

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

http://nanotek.party

8 Re: Doublement sensation volume sonore le Ven 12 Oct 2018 - 20:07

Domtechnison


Marc34 a écrit:J'ai regardé ton graphique un peu plus en détail, parce que je comprend pas trop ce que tu cherches à démontrer.

Dans ton graph, courbe bleue, on a une correspondance entre 0.02Pa et 2dB, puis pour 6 dB d'augmentation de niveau, soit 8dB sur l'échelle, on trouve 0.08 Pa, soit un facteur de 4. Hors, une augmentation de niveau de 6dB doit doubler la valeur Pa et pas la quadrupler. Il y a donc évidence que ton calcul est faux.

J'ai refait en feuilles excel ton calcul, juste j'ai fait un peu différemment, je suis parti sur de valeurs SPL de 40 à 130 dB, converti en Pa, avec un pas de progression Pa facteur de x2,  x2.5 et x1.75, mis sur un graphique avec représentation linéaire, en ne tenant compte que des différences en dB par rapport à 40dB.

Ci dessous tu as 2 fichiers Excel à télécharger, un en représentation linéaire du Pa, et l'autre avec le Pa dans une représentation logarithmique. Les graphs comportent les 3 courbes issues des facteurs x2, x2.5 et x1.75 et se chevauchent parfaitement.


Décidément, on a bien du mal à se comprendre !

Dans ton graph, courbe bleue, on a une correspondance entre 0.02Pa et 2dB, puis pour 6 dB d'augmentation de niveau, soit 8dB sur l'échelle, on trouve 0.08 Pa, soit un facteur de 4. Hors, une augmentation de niveau de 6dB doit doubler la valeur Pa et pas la quadrupler. Il y a donc évidence que ton calcul est faux.

Ta conclusion est due au fait que tu n'as pas pigé comment est construit ce graphique. L'échelle des ordonnées n'est pas graduée en dB, mais en "ressenti" sur une échelle linéaire, ce n'est pas du tout le niveau SPL ou quoi que ce soit qui soit exprimé en dB. C'est peut-être écrit petit sur le graphe, mais c'est bien indiqué.

Ce que tu as interprété comme des correspondances entre 0,02Pa et 2dB, ou encore 8 dB pour 0,08 Pa, ce n'est pas du tout ça ! la bonne lecture est "sensation de 2 pour 0,02Pa", "sensation de 8 pour 0,08"Pa (ce qui fait bien une sensation quadruplée pour une pression quadruplée)

Les augmentations de niveau de 6 dB sont à lire sur les abscisses et pas sur les ordonnées sur lesquelles on lira le ressenti correspondant sur une échelle linéaire. Comme le suggère vtz dans le post précédent, ce pourrait être des "sones" ou des "phones" mais en aucun cas des dB.

Pour la courbe bleue, l'hypothèse est "doublement de la sensation = augmentation du niveau de 6dB
Si tu vérifies, tu verras bien que sur mon graphique :
- j'ai attribué arbitrairement la valeur de 2 sur l'échelle des sensation pour une pression de 0,02 Pa soit 60 dB SPL
- une augmentation de 6 dB (donc 66 dB) tombe sur l'axe à 0,04 Pa (donc je double bien la pression) et en ordonnée ça donne une sensation de 4, donc bien 2 fois 2

Je ne vais pas passer tous les points du graphe en revue, mais si tu vérifies tu verras que je ne suis pas trompé.

parce que je comprend pas trop ce que tu cherches à démontrer.
C'est simple : Tu m'as intrigué avec ton expérience qui donne 6 dB d'augmentation du SPL pour ressentir que le volume sonore a doublé. Ce chiffre me parait trop loin des 10 dB qui semblaient couramment admis, même si effectivement c'est un chiffre "parachuté"

J'ai donc réfléchi, et je suis arrivé à la conclusion que précisément la valeur de 6 dB ne peut mathématiquement pas donner la sensation que le volume a doublé, pour autant que la sensibilité de l'oreille soit peu ou prou logarithmique par rapport à la pression (ou linéaire par rapport aux dB SPL)

Comment j'arrive à ça ? Et bien en partant du fait que : si la sensation double pour un doublement de la pression acoustique, ça implique que l'un est proportionnel à l'autre et que la courbe "sensation auditive = f(pression)" est une droite, et on sait que ce doit être une courbe log.

On vérifie aussi que si la sensation doublait pour une variation de pression inférieure à un facteur de 2, on aurait une courbe exponentielle, et enfin, si la sensation double pour une variation de la pression supérieure à un facteur de 2, on obtient la courbe logarithmique attendue.

Comme ce postulat n'apparaît nulle part dans la littérature consacrée au sujet, je cherche à savoir si j'ai commis une erreur de raisonnement. Je maîtrise suffisamment les calculs et les échelles log pour penser que je n'ai pas fait d'erreur à ce niveau, c'est le raisonnement qui reste à valider.

Le graphique est juste là pour illustrer les résultats avec 3 hypothèses de valeur de l'augmentation du SPL nécessaire pour obtenir la sensation d'un volume doublé :
- En bleu, l'hypothèse avec 6 dB
- En vert, l'hypothèse avec une valeur > 6 dB (j'ai pris 7,9 dB)
- En rouge l'hypothèse avec une valeur < 6 dB (j'ai pris 4,8 dB)

9 Re: Doublement sensation volume sonore le Ven 12 Oct 2018 - 20:18

ludo_as

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Je ne comprends pas moi non plus ce que tu essayes de démontrer avec ton graphe sachant que le ressenti n'est pas mesurable ???

10 Re: Doublement sensation volume sonore le Ven 12 Oct 2018 - 21:07

Marc34

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J'ai donc réfléchi, et je suis arrivé à la conclusion que précisément la valeur de 6 dB ne peut mathématiquement pas donner la sensation que le volume a doublé
Une sensation ne se calcule pas mathématiquement, c’est un ressenti très subjectif indépendant de tout calcul mathématique. La seule chose que tu peux calculer mathématiquement, c'est la progression de la pression sonore qui double si on multiplie une puissance par 4 soit une augmentation de niveau de 6dB: ça c'est factuel.

Comment j'arrive à ça ? Et bien en partant du fait que : si la sensation double pour un doublement de la pression acoustique, ça implique que l'un est proportionnel à l'autre et que la courbe "sensation auditive = f(pression)" est une droite, et on sait que ce doit être une courbe log.
Si tu regardes mon fichier excel avec représentation du Pa en linéaire, où 6dB correspond à un doublement de pression acoustique, tu retrouves bien la courbe logarithmique attendue. L'erreur que tu commets viens l'unité de sensation sonore que tu as choisi. Passe la en dB et tu auras bien ta courbe log.


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11 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 0:57

Domtechnison


Marc et Ludo :
On n'est bien d'accord qu'une sensation est difficile à mesurer. Cependant, c'est possible quand même en prenant un grand nombre d'évaluation à des niveaux SPL différents, car les erreurs d'appréciation dans un sens finissent pas se compenser par les erreurs d'appréciation dans l'autre sens.
Si ce n'était pas le cas, MM Fechner & Weber, M Stevens, MM Fletcher et Munson n'auraient pas pu faire leurs travaux.
L'approche mathématique est tout de même pertinente pour vérifier certaines choses, il ne s'agit pas de "calculer une sensation", mais de vérifier si une hypothèse est plausible. Lorsqu'une hypothèse amène une extrapolation mathématique dont on sait que le résultat est faux, c'est que cette hypothèse n'est pas bonne.

Si tu regardes mon fichier excel avec représentation du Pa en linéaire, où 6dB correspond à un doublement de pression acoustique, tu retrouves bien la courbe logarithmique attendue.
Certes, mais ça ne prouve rien ; ce fichier n'est finalement qu'une table de conversion Pa vers dB. La sensation n'y est pas prise en compte.

L'erreur que tu commets viens l'unité de sensation sonore que tu as choisi. Passe la en dB et tu auras bien ta courbe log
S'il s'agissait de faire une courbe des dB en fonction de la pression en Pascal, il n'y aurait plus de sujet, on connait la formule. L'intérêt sur l'axe des ordonnées, c'est de quantifier la sensation et non le niveau SPL.
A la limite, on pourrait choisir une échelle log pour graduer la sensation, mais sachant que la loi de Fechner-Weber se formule ainsi : S = k log(I), où S représente la sensation, k est une constante et I représente l'intensité du stimulus, on doit obtenir une courbe log avec des échelles linéaires pour I et pour S. C'est ce que j'ai fait : une échelle linéaire pour S et une échelle linéaire en Pa pour I.

D'ailleurs, je trouve sans problème cette courbe log avec mes échelles linéaires dès lors que la valeur de S double pour une progression de I d'un facteur > 2

Là où j'ai un doute, c'est que dans les énoncés de la loi de Fechner-Weber que j'ai pu trouver, on ne définit jamais avec précision ce qu'est "I" l'intensité du stimulus. S'il s'agit de la pression acoustique exprimée en Pascal, mon interprétation doit être bonne, mais s'il s'agit d'une autre grandeur, ça remet mon raisonnement en question.

12 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 7:28

ludo_as

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Ok, je vois ou tu veux en venir.

Dans ce cas il faudrait faire un sondage sur un très grand nombre d'individu varié dans des conditions biens définies, sur différentes fréquences, extraire la moyenne et les 2 extrêmes, et reporter ces 3 courbes sur ton graphe en 3D.

Mais cela restera au final un sondage, une appréciation, ...

13 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 10:03

Domtechnison


Bien sûr, Ludo. Mais c'est grâce à ces méthodes employées par les pionniers cités plus haut que notre connaissance de l'audio a progressé.
Le coté "sondage, appréciation" fait qu'aucune loi mathématique n'est parvenue à quantifier exactement le ressenti sonore en fonction du stimulus acoustique réel, d'où les contestations entre auteurs, mais tout le monde est quand même d'accord pour dire que cette loi n'est pas linéaire : la sensation ressentie croît moins vite que l'intensité du stimulus, et finalement on a adopté les dB qui sont proportionnels au log du stimulus pour quantifier le niveau acoustique de manière plus commode qu'en utilisant le Pascal.


Personnellement, savoir si il faut 6 dB ou 10 dB pour avoir l'impression que le son est 2 fois plus fort, je m'en fiche comme je suppose la plupart d'entre nous. Je me suis livré à ces réflexions par pure curiosité, parce que lorsqu'on a un doute, c'est toujours plus sain d'essayer de comprendre que d'admettre sans discussion les propos des uns ou des autres.

Je vais donc tenter ci-dessous de récapituler mon raisonnement de manière plus triviale, avec des oui/non ou des Vraix/faux, et sans faire de courbe (je pensais clarifier mon propos avec ces courbes, mais visiblement c'est raté !)

1) A partir du moment où on admet que la sensation de volume sonore n'est pas proportionnelle à l'intensité du bruit, mais plutôt à son log, il en découle que pour doubler la sensation de volume sonore il faut plus que doubler l'intensité du bruit. Vrai ou faux ?

2) Une augmentation du niveau de 6dB entraîne un doublement de la pression en Pascal. Vrai ou faux ?

3) Pour une fonction f  telle que y = f(x), si quelle que soit la valeur de x, on a f(2x) = 2y, alors la variation de y est proportionnelle à la variation de x. Vrai ou faux ?

4) En combinant les propos 2) et 3), il découle que si une augmentation du niveau sonore de 6 dB occasionne la sensation que le volume sonore a doublé, alors la sensation de volume sonore est proportionnelle à l'augmentation de la pression acoustique. Vrai ou faux ?

5) La conclusion 4) est incompatible avec le postulat de départ 1), donc l'hypothèse "la sensation de son 2 x fois plus fort est obtenue pour une augmentation de 6 dB du niveau sonore" est fausse. Oui ou non ?

Là où "le bas blesse", c'est que j'ai fait implicitement l'hypothèse que l'intensité du bruit qui entre en compte dans la loi est la pression acoustique, et je ne suis pas sûr de ça.

Ce pourrait fort bien être la puissance de l'onde sonore en W (pas celle de l'ampli, hein, la vraie puissance acoustique). Or, selon ce que j'ai pu trouver sur le net, la puissance acoustique est proportionnelle au carré de la pression et proportionnelle à la surface sur laquelle la pression s'exerce (en l'occurrence, la surface des tympans).

14 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 10:18

jitter

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a mon avis: il y a trop d'incertitude quant a la perception sonore de chacun.

Tout dépend du panel de personne que l'on prends.

il faut savoir que nous ne sommes pas égaux sur la qualité auditive de nos oreilles. Cela varie en fonction de l'age, de la génétique de chacun, du parcours auditif (si on ménage ou pas ses oreilles), la fréquence des tests (pas tous égaux sur la perception de certaine fréquences), condition des tests etc etc....

Bref trop de disparité et de source d'erreur a la clef meme si sur une grande moyenne on doit se rapprocher de ,peut etre, d'une fonction linéaire a terme ( en tout cas çà reste a démontrer).


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15 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 13:27

ilo


Retour d'expérience sur la sensation de volume sonore :

Je n'arrive pas à entendre immédiatement une différence de moins de 4dB sur un système avec deux points de diffusion (stéréo classique). En effet, je trouve qu'un écart de 6dB est nécessaire pour avoir une sensation de doublement du niveau.

Même constat sur le rapport à la distance lorsque celle-ci double, je n'ai pas toujours l'impression de perdre ou de gagner un doublement du volume.

En revanche, lorsque je passe d'un système de diffusion à deux points à un système à 4 points répartis autour de moi , j'ai la nette impression que le volume double, alors que le niveau n'augmente que de 3dB.

Question

16 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 13:50

aïka addikt


Pour la perception, il y a également la psycho-acoustique qui joue aussi, des fréquences plus agressives que d'autres,genre le 2500hz sur les aigus, ou des très basses fréquences qui sont a des niveaux correct mais qui laissent suggérer une sensation de son fort (effet loudness), etc... après,je comprend l'idée, oui, il pourrait y avoir des expériences sur un grand panel de personnes et essayer de voir si il y a ou non corrélation entre l'échelle réelle (en db ou en pascal) et l'échelle calculée en fonction du sondage(perception des gens).

http://fr.myspace.com/aika_addikt

17 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 18:23

Marc34

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Pour la perception, il y a également la psycho-acoustique qui joue aussi
La perception n'est en majeure partie que de la psycho acoustique (à moins de malformations ou dégradations de l'oreille), car c'est le cerveau qui fait une interprétation, interprétation qui peut différer suivant les individus et leur expérience dans le son. C’est parfaitement démontré dans les papiers de Floyd E Toole (Harman/JBL) qui dans des tests montre une bonne corrélation entre la qualification sonore d'enceintes et les mesures lorsque on est en présence de personnes travaillant dans l'audio, alors que les groupes de personnes inexpérimentées ont bien plus de mal à distinguer les bonnes des mauvaises enceintes. Voire aussi les travaux de Sean E. Olive qui arrive aux mêmes conclusions.

il pourrait y avoir des expériences sur un grand panel de personnes et essayer de voir si il y a ou non corrélation entre l'échelle réelle
Ca a déjà été fait, les premières expériences ont commencé dans les années 30 de l'ancien siècle. Le chiffre qui est couramment donné, y compris par des audio prothésistes est 10dB de gain pour une sensation de doublement sonore. Ce chiffre s'appuie notamment sur les travaux de Stevens dont les expériences datent des années 50. Mais il y a d'autres études plus tardives qui contredisent ce chiffre de 10dB. On trouve notamment les travaux de Richard M.Warren dans les années 1970 qui lui publie le chiffre de 6dB pour une sensation de doublement de perception sonore, chiffre que personnellement je trouve plus rigoureux par expérience personnelle.

D'ailleurs je propose cette petite expérience simple à tous ceux qui voudraient vérifier cette théorie par eux même:
On va utiliser un casque pour éviter toute erreur de l’acoustique de la salle (au cas on on se déplacerait devant des enceintes), le casque ne devant pas bouger entre les comparaisons, sinon l'expérience pourrait être biaisée. On envoie le même signal bruit rose sur deux voies distinctes d'une console de mixage, une voie étant mutée et l'autre non. En appuyant simultanément sur les mutes, le son passe d'un canal à un autre. On va ensuite bouger un des deux potentiomètres jusqu'à ce qu'en basculant d'un son à un autre, on ait une sensation de doublement de niveau. Ensuite, il suffit de mesurer sur sinus la différence de gain entre les deux voies (on peut le faire avec le SPL meter de REW). Pour le niveau de départ, idéalement il faut que l'oreille soit dans une zone de niveau ou il y a le moins de non linéarité, aux alentours de 80dBC SPL (les niveaux conseillés de mixage en studio sont de l'ordre de 75 à 85dBC SPL

et essayer de voir si il y a ou non corrélation entre l'échelle réelle (en db ou en pascal) et l'échelle calculée en fonction du sondage(perception des gens).
La seule corrélation possible est dans le cas d'un doublement de sensation sonore équivalent à 6dB, car si la perception est subjective, la pression sonore elle se mesure.


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18 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 18:25

Marc34

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En revanche, lorsque je passe d'un système de diffusion à deux points à un système à 4 points répartis autour de moi , j'ai la nette impression que le volume double, alors que le niveau n'augmente que de 3dB.
Si tu doubles le système, tu gagnes 3dB par l’amplification, mais tu gagnes aussi 3dB théorique par le couplage des enceintes, ce qui fait bien 6dB au total. Mystère résolu.


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"Il y a deux types de sonorisateur: ceux qui savent utiliser le bouton "preset" du processeur, et ceux qui savent à quoi servent les autres boutons."
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19 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 18:36

Marc34

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On n'est bien d'accord qu'une sensation est difficile à mesurer.
Encore une fois, une sensation ne se mesure pas avec des instruments, elle n’est qu'une retranscription humaine très subjective, donc susceptible de ne pas correspondre pour tout le monde. On peut donc parler d'évaluation, mais pas de mesure.

Certes, mais ça ne prouve rien ; ce fichier n'est finalement qu'une table de conversion Pa vers dB. La sensation n'y est pas prise en compte.
Si on part du fait que le doublement d'impression sonore se fait avec un gain de 6dB, si on exclue les niveaux SPL faibles ou forts où l'oreille n’est plus linéaire, si on respecte bien la progression de l'échelle multiplicatrice se sensation sonore qui ne doit pas être linéaire, on arrive à faire un graphe qui est une bonne représentation , et qui colle parfaitement avec la réalité d'une mesure de la pression sonore. Si on fait la même chose pour 10dB, et si on suppose que ce chiffre a été exagéré, forcément on multiplie la marge d'erreur à chaque fois qu'on incrémente le multiplicateur de ressenti sonore. Donc faire une courbe avec un facteur 10dB n'est pas une bonne idée.

D'ailleurs, je trouve sans problème cette courbe log avec mes échelles linéaires dès lors que la valeur de S double pour une progression de I d'un facteur > 2
ben oui normal, si tu as une progression linéaire (pour une sensation de  doublement de niveau), ça ne pourra jamais marcher.

Si tu veux résoudre ton casse tête, qui n'est que mathématique (et qui s'éloigne du sujet initial), il faut que tu penses ton échelle de progression de sensation comme une tension, puisque c'est exactement la même chose. Par exemple, pour une tension de référence de 1 Volt, le gain par rapport à cette tension de référence est:
1V = 0dB
2V =  6.020599913 dB
3 V = 9.542425094 dB
4V = 12.04119983 dB
5V = 13.97940009 dB
6V = 15.56302501 dB
7V = 16.9019608 dB
8V = 18.06179974 dB
etc
Le calcul, que tu connais déjà, mais que je mets pour les gens qui nous lisent, est simple: 20*LOG10(tension).

Si tu n'as pas cette même équivalence de progression dans ton graphe, il ne sera pas juste. Donc au final, l'erreur est de choisir une unité de sensation multiplicatrice linéaire là ou elle doit être logarithmique. Problème réglé.


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20 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 19:02

ilo


Marc34 a écrit:

En revanche, lorsque je passe d'un système de diffusion à deux points à un système à 4 points répartis autour de moi , j'ai la nette impression que le volume double, alors que le niveau n'augmente que de 3dB.
Si tu doubles le système, tu gagnes 3dB par l’amplification, mais tu gagnes aussi 3dB théorique par le couplage des enceintes, ce qui fait bien 6dB au total. Mystère résolu.

Je suis d'accord sur le fait que l'on gagne 3dB par le couplage, mais dans le cas évoqué ici, il n'y a pas de couplage : les 4 enceintes sont disposées au quatre coins de la pièce par exemple.

21 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 21:00

Marc34

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Je suis d'accord sur le fait que l'on gagne 3dB par le couplage, mais dans le cas évoqué ici, il n'y a pas de couplage : les 4 enceintes sont disposées au quatre coins de la pièce par exemple.
Ce n’est pas parce que les sources sont disposées à l'opposé qu'il n'y a pas couplage. Une des conditions essentielles pour qu'il y ait couplage (en plus d'utiliser les mêmes enceintes, même filtrage/eq) est que tu sois à la même distance de chaque source.

Si tu as l'occasion, refais le test avec un micro au centre des enceintes, et à l'aide du SPL meter de REW, tu génères un bruit rose et tu notes la différence de niveau entre 2 et 4 enceintes: tu seras fixé. Pour le SPL meter, tu choisis pondération Z, position Leq, tu fais un "reset all", et tu le laisses le niveau se stabiliser: tu seras fixé.


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22 Re: Doublement sensation volume sonore le Sam 13 Oct 2018 - 21:43

ilo


Alors là, j'apprends quelque chose !

Je ferrais l'essai.

Merci Marc.

23 Re: Doublement sensation volume sonore le Dim 14 Oct 2018 - 10:13

Domtechnison


Marc34 a écrit:
Si on part du fait que le doublement d'impression sonore se fait avec un gain de 6dB, si on exclue les niveaux SPL faibles ou forts où l'oreille n’est plus linéaire, si on respecte bien la progression de l'échelle multiplicatrice se sensation sonore qui ne doit pas être linéaire, on arrive à faire un graphe qui est une bonne représentation , et qui colle parfaitement avec la réalité d'une mesure de la pression sonore.
.
Et pourquoi donc l'échelle de sensation sonore ne devrait-elle pas être linéaire ?
Je reste basiquement sur la représentation graphique d'une fonction mathématique du type y = k log(x) ; en représentation graphique de cette fonction il n'y a aucune raison d'opter pour des échelles autres que linéaires en x et en y. C'est la courbe et non les échelles qui doit être log pour traduire la fonction log entre l'ordonnée et l'abscisse. Si une seule dés échelles employée n'est pas linéaire, la courbe ne doit plus être de forme log

Marc34 a écrit:
Si on fait la même chose pour 10dB, et si on suppose que ce chiffre a été exagéré, forcément on multiplie la marge d'erreur à chaque fois qu'on incrémente le multiplicateur de ressenti sonore. Donc faire une courbe avec un facteur 10dB n'est pas une bonne idée.
.

Si on prend 6 dB parce que c'est ce que l'on pense avoir trouvé comme valeur qui donne la sensation d'un son 2 fois plus fort, et qu'on admet au moins 5 minutes que ce chiffre ne soit pas assez élevé, on multiplie aussi la marge d'erreur à chaque fois qu'on incrémente le multiplicateur de ressenti sonore en prenant 6 dB

Bref, cet argument ne fait pas plus pencher la balance d'un coté que de l'autre...

C'est précisément pourquoi ça vaut le coup de regarder si ça tient mathématiquement.
Or, il se trouve que jusqu'à preuve du contraire, ça ne tient pas mathématiquement. J'arrive à la conclusion par un simple raisonnement mathématique (absolument rien de subjectif) qu'il faut obligatoirement une augmentation strictement supérieure à 6 dB pour doubler la sensation sonore, sinon la courbe de sensation fonction de la pression acoustique ne serait pas log.

Marc34 a écrit:
Si tu n'as pas cette même équivalence de progression dans ton graphe, il ne sera pas juste. Donc au final, l'erreur est de choisir une unité de sensation multiplicatrice linéaire là ou elle doit être logarithmique. Problème réglé.
Problème réglé pour ce qui me concerne (je commence à fatiguer de ce dialogue de sourd), mais pas du tout avec les mêmes conclusions !

Si je prends n'importe quel écart > 6 dB comme hypothèse de l'écart de niveau nécessaire pour obtenir le doublement de la sensation, mon graphe donne bien la progression attendue, et il n'y a aucune raison de choisir une échelle log, au seul motif "qu'avec celle là ça marche" là ou mathématiquement elle doit être linéaire.

Personne ne réagit sur ceci, qui est posté un peu plus haut, et qui résume simplement et sans graphe mon raisonnement (j'ai reformulé légèrement par rapport au post d'origine dans le souci d'être le plus clair possible) :

Vérifions donc si l'hypothèse " la sensation de volume sonore double pour une augmentation du niveau SPL de 6 dB"

Postulat de départ : On admet que la sensation de volume sonore n'est pas proportionnelle à l'intensité du bruit, mais plutôt à son log

Etape 1 : Une augmentation du niveau de 6 dB entraîne un doublement de la pression en Pascal. Vrai ou faux ?

Etape 2 : Pour une fonction f  telle que y = f(x), si quelle que soit la valeur de x, on a f(2x) = 2y, alors la variation de y est proportionnelle à la variation de x. Vrai ou faux ?

Etape 3 :  En combinant les postulats des étapes 1 et 2, il découle qu'avec notre hypothèse dans laquelle une augmentation du niveau sonore de 6 dB occasionne la sensation que le volume sonore a doublé, on a bien une fonction qui est telle que f(2x) = 2y.  Vrai ou faux ?

Conclusion : Le résultat de l'étape 3 implique que la sensation serait proportionnelle à la pression acoustique, ce qui est incompatible avec le postulat de départ.
L'hypothèse "la sensation de son 2 x fois plus fort est obtenue pour une augmentation de 6 dB du niveau sonore" est donc fausse. Vrai ou faux ?


Si chaque étape de ce raisonnement est sanctionnée par un "Vrai", c'est la fin de la discussion pour ce qui me concerne.

Je vois cependant la faille possible : j'ai fait implicitement l'hypothèse que l'intensité du bruit qui entre en compte dans la loi de variation log (Fechner & Weber) est la pression acoustique, et je ne suis pas sûr de ça.

Ce pourrait fort bien être la puissance de l'onde sonore en W (pas celle de l'ampli, hein, la vraie puissance acoustique). Or, selon ce que j'ai pu trouver sur le net, la puissance acoustique est proportionnelle au carré de la pression et proportionnelle à la surface sur laquelle la pression s'exerce (en l'occurrence, la surface des tympans).
Auquel cas la sensation serait log par rapport au carré de la pression et non par rapport à la pression. Le raisonnement reste valable, mais cette fois la valeur de 6 dB marche. Celle qui donnerait une courbe linéaire et non log serait pour l'hypothèse du doublement de la sensation pour +3 dB de SPL

Si cette faille est réelle, ou si quelqu'un peut justifier un "faux" quelque part dans le raisonnement ci-dessus, j'admettrai avec plaisir que la sensation de doublement du volume peut avoir lieu pour une augmentation du SPL de 6 dB. Avec plaisir, car j'aurai compris pourquoi et c'était là mon seul but.

J'encourage donc ceux que ça intéresse de savoir à chercher plus d'infos sur la loi de Fechner - Weber, notamment pour ce qui concerne la grandeur utilisée pour représenter "l'intensité du bruit" dans la formule : Pression ou Puissance sonore ???. Perso, je n'ai rien trouvé de clair.

Je pense que j'ai tout dit, je ne pense pas pouvoir être plus clair.

24 Re: Doublement sensation volume sonore le Dim 14 Oct 2018 - 17:19

Marc34

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Or, il se trouve que jusqu'à preuve du contraire, ça ne tient pas mathématiquement. J'arrive à la conclusion par un simple raisonnement mathématique (absolument rien de subjectif) qu'il faut obligatoirement une augmentation strictement supérieure à 6 dB pour doubler la sensation sonore, sinon la courbe de sensation fonction de la pression acoustique ne serait pas log.
Lol. Si tu penses que le 6dB de sensation de doublement sonore ne marche pas, alors pourquoi ça marcherait avec la pression acoustique qui elle est bien une mesure et non quelque chose de subjectif? Enfin, dans mes calculs ça marche. Quand je programme en software, par exemple MBprocess qui est programme assez chargé (AGC multibandes, compresseurs multibandes, limiteurs Multibandes, élargisseur stéréo dynamique multibandes, limiteur de sortie + un écrêteur assez sophistiqué multibandes), un programme équivalent en qualité, dixit les radios qui l’utilisent, à de l'Optimod d'Orban ou à un Omnia, ce programme comporte de multiples conversions du standard 0-1 (comparable en progression à une échelle de tension je le rappelle) vers du dB, puis du dB vers 0-1, et tout colle. Si il y avait la moindre erreur à ce niveau là, si il y avait des erreurs de progression, le son deviendrait catastrophique, les vumétres de réduction de gain seraient faux.

Et puis avec les mathématiques, on ne peut pas prouver  une impression subjective : tout ce que ce tu peux faire avec des relevés subjectifs, c'est des statistiques, des tendances. Mais mêmes les diverses études ne sont pas en accord. D'un coté on a 6 dB et de l'autre 10dB: 4dB de différence, c'est pas rien quand même. Par contre, le micro, lui, ne ment pas: c'est toujours 6dB.

Et là, avec la pression acoustique on est bien sur du réel, du scientifique: tu peux essayer de faire coller ton graphe avec la mesure de pression qui double tous les 6dB : c’est possible. Il y a un moment donné, quand ça marche pas et qu'on est dans l'impasse, il faut se poser les bonnes questions.

je commence à fatiguer de ce dialogue de sourd
Moi aussi. Ca ne sert à rien de continuer à débattre, tu es sur ton idée, et tu ne veux pas en sortir. Je vais donc recentrer le débat avec mon prochain post pour essayer d'apporter un peu d'eau au moulin, parce que là au moins ça va intéresser tout le monde. Ce débat mathématique est stérile, ennuyeux, et c’est une perte de temps pour tout le monde.


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Bons plans Thomann

25 Re: Doublement sensation volume sonore le Dim 14 Oct 2018 - 18:43

ludo_as

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Ton erreur est que tu cherches à démontrer une formule à partir d'une hypothèse liée à la sensation ! A preuve du contraire la sensation ne peut pas être quantifiée.
Par contre tu peux réaliser des probabilités.

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