Synthèse

Conformément à nos objectifs initiaux d’amélioration des cartes de bruit par la proposition d’indicateurs caractéristiques de la gêne due au bruit de trafic routier qui soient pertinents du point de vue de l’individu, nous avons proposé une démarche associant typologie perceptive et cognitive de bruits routiers et caractérisation de ces catégories de bruits en termes de gêne. Partant (1) d’une typologie physique a priori et (2) d’enregistrements stéréophoniques de bruits de passage de véhicules routiers décrivant les différents éléments de cette typologie physique, nous avons mis en place deux expériences préliminaires destinées à tester la pertinence perceptive de cette typologie physique.

La première expérience (test de catégorisation libre et verbalisation libre) est basée sur une récente théorie cognitive qui vise à accéder, par le biais du langage, aux représentations partagées entre les individus de leurs expériences sensorielles quotidiennes. L’analyse

136 statistique des partitions nous a permis de proposer une typologie perceptive et cognitive constituée de 7 catégories de bruits de passage. L’analyse linguistique menée par D. Dubois (cf. [EEO10, MMDP12]) a permis de confirmer nos conclusions quant à la structuration des catégories. Ainsi, celles-ci sont structurées de manière interdépendante par les deux critères a priori « type de véhicules » et « type d’allures ». Le troisième critère (« type de morphologies ») bien que perçu par les sujets n’est pas apparu prioritaire dans le processus de catégorisation.

La deuxième expérience (test de comparaison par paire) considère un protocole expérimental et des méthodes d’analyse classiques en psychoacoustique et vise à évaluer la robustesse des conclusions de la première expérience. Les bruits de passage sélectionnés ont été échelonnés dans un espace perceptif à deux dimensions. Nous avons interprété la première dimension de cet espace comme étant liée aux aspects temporels des bruits de passage. Plus précisément, nous avons montré qu’une combinaison d’indices décrivant différents aspects temporels (évolution périodique de l’enveloppe temporelle décrite par la rugosité et évolution temporelle globale décrite par le taux d’accroissement du niveau sonore en fonction du temps). Nous avons interprété la deuxième dimension comme étant liée à l’identification de la source de bruit et aux variations du niveau sonore en moyennes fréquences. Une confrontation directe des résultats de ces deux expériences, nous a également rassurés quant à la consistance des résultats.

Non seulement, nous avons conforté la proposition de la typologie perceptive et cognitive, mais nous avons de plus progressé quant à la structuration des catégories. En effet, la typologie perceptive et cognitive est structurée par « le type de véhicules » que l’on peut associer à l’identification de la source de bruit, un critère de nature catégorielle, mais également par « le type d’allures » que l’on peut relier aux aspects temporels des bruits de passage, un critère de nature continue. En tout état de cause, ces deux expériences préliminaires sont apparues complémentaires, et nous ont fournis des résultats qualitatifs et quantitatifs quant à la proposition, la confrontation et la structuration de la typologie perceptive et cognitive.

Dans la suite, nous avons alors mis en place un protocole pour étudier la gêne en laboratoire pour chaque catégorie perceptive séparément. Les analyses de variance menées sur les réponses de gêne ont révélé l’influence du facteur « Niveau Sonore », ce qui ne constitue pas une surprise en soi. Elles ont également révélé une influence importante du facteur « Source » (excepté pour la catégorie 1) ce qui témoigne d’une grande diversité des bruits, en termes de gêne ressentie, à l’intérieur d’une catégorie perceptive. Nous avons ensuite mis en évidence des indices permettant de décrire l’influence de ces facteurs. Puis sur cette base, nous avons proposé un indicateur caractéristique de la gêne sonore pour chaque catégorie perceptive. Ces indicateurs associent une mesure de l’intensité construite à partir de la sonie de Zwicker et une mesure des aspects temporels, soit liés à l’évolution temporelle globale (catégorie 3), soit à l’évolution périodique de l’enveloppe temporelle (catégorie 4, 5 et 7). Pour la catégorie 1, c’est la sonie de Zwicker qui est proposée comme indicateur de gêne, et pour la catégorie 6 c’est le niveau de pression sonore pondéré A en moyennes fréquences qui est retenu. Pour la catégorie 2, la sonie de Zwicker intégrée entre 15 et 18 Barks associée à la force de fluctuation constituent l’indicateur de gêne.

Les indicateurs proposés rendent compte des aspects temporels et spectraux en cohérence avec les deux expériences précédentes, mettant en jeu les bruits issus des différentes catégories perceptives et cognitives. Ils contribuent ainsi à une meilleure caractérisation des bruits routiers qui soit pertinente du point de vue de l’individu.

Néanmoins, il s’agit de poursuivre le travail, en nous intéressant à la multi-exposition aux bruits routier et industriel étudiée de manière classique en laboratoire (Chapitre 4 ), puis de confronter ce travail aux données d’une expérience en environnement simulé (Chapitre 5 ),

137 pour laquelle nous reconstruirons un trafic routier à partir des bruits de passage issus des différentes catégories perceptives et cognitives. Enfin ces résultats seront aussi confrontés aux données d’une enquête in situ (Chapitre 5 ).

139

Chapitre 4 : Caractérisation physique et perceptive de situations de multi- exposition au bruit provenant de la circulation routière et au bruit industriel

En partant des catégories perceptives et cognitives de bruits de passage de véhicules routiers établies au Chapitre 3 , et du bruit industriel enregistré (cf. Chapitre 2 ) dans une zone résidentielle dont les habitants ont été l’objet d’une enquête in situ (cf. ANNEXE A), 7 tests d’évaluation de la gêne en situation de multi-exposition au bruit industriel et aux bruits de passage de véhicules routiers, issus des 7 catégories perceptives et cognitives, sont mis en place.

La section 1 décrit brièvement le bruit industriel enregistré in situ qui sera utilisé pour ces expérimentations.

La section 2 présente le protocole expérimental mis en place. Ce dernier adapte le protocole utilisé au Chapitre 3 pour l’étude de la gêne due à chaque catégorie de bruits de passage, en respectant les recommandations pour l’étude de la gêne en situation de multi- exposition sonore évoquées au Chapitre 1 . Le protocole inclut un face-à-face entre expérimentateur et sujet, à l’issue de chaque test, destiné à récolter des informations quant à la perception qu’ont les sujets des bruits étudiés. La section 3 évoque brièvement le traitement et analyses statistiques menés sur les différentes données.

La section 4 donne les résultats des 7 tests d’évaluation de la gêne en situation de multi-exposition au bruit industriel et aux bruits de passage de véhicules routiers, issus des 7 catégories perceptives et cognitives. L’analyse des verbatims issus des différents face-à- face d’une part et l’analyse des gênes spécifiques d’autre part, se révèlent notamment cohérentes (1) avec les travaux décrits dans ce mémoire de thèse pour les catégories de bruits de passage de véhicules routiers et (2) avec de précédents travaux portant sur les bruits industriels permanents et stables. L’analyse conjointe de l’évolution des gênes spécifiques et de la gêne totale pour chaque combinaison (du bruit industriel et des bruits de passage des 7 catégories) nous permet de mettre en évidence un phénomène de source dominante mais également de synergie entre les bruits combinés. Enfin, 5 modèles psychophysiques et 4 modèles perceptifs, selon deux variantes (excepté le modèle de sommation pondérée de Vos), sont évalués vis-à-vis de la prédiction de la gêne totale. Il s’avère alors que les modèles perceptifs, et notamment le modèle de sommation vectorielle, offrent une meilleure prédiction de la gêne totale que les modèles psychophysiques.

Les résultats sont ensuite discutés dans la section 5 et synthétisés dans la section 6.

1. Préambule

Conformément à la démarche dont nous avons dessiné les grandes étapes au Chapitre 1 , nous prenons comme point de départ les 7 catégories perceptives et cognitives de bruits de passage de véhicules routiers ainsi que les indicateurs caractéristiques de la gêne proposés à l’issue du Chapitre 3

Pour conduire la caractérisation physique et perceptive des situations de multi exposition au bruit industriel et au bruit rout

catégorie de la typologie perceptive et cognitive, les bruits de passage de véhicules routiers la constituant avec un bruit industriel.

Dans l’optique de confronter les résultats, établis en laboratoire, aux don d’évaluation de la gêne en environnement simulé (cf.

enquête in situ portant sur la gêne due à la

industriel (cf. ANNEXE A), le bruit industriel a été enregistré de la zone résidentielle qui a fait l’objet de l’enquête.

N’ayant enregistré le bruit industriel qu’en un point unique au cœur de la zone enquêtée et ce plus d’un an après le déroulement de l’enquête

contraints d’effectuer deux hypothèses toutefois plausibles

− Le bruit industriel est homogène dans l’ensemble de la zone enquêtée et seule la valeur de son niveau de pression sonore équi

fonction de l’éloignement des logements par rapport au site industriel

− Le bruit résultant de l’activité du site industriel n’a pas changé depuis le déroulement de l’enquête

présentés au Chapitre 2

La Figure 4.1 présente le spectrogramme auditif de ce bruit industriel au point d’enregistrement (cf. Chapitre 2

Figure 4.1 : Spectrogramme auditif du bruit industriel enregistré dans la zone enquêtée pour un L

Conformément à la démarche dont nous avons dessiné les grandes étapes au , nous prenons comme point de départ les 7 catégories perceptives et cognitives de bruits de passage de véhicules routiers ainsi que les indicateurs caractéristiques de la

hapitre 3 .

Pour conduire la caractérisation physique et perceptive des situations de multi exposition au bruit industriel et au bruit routier, il s’agit alors de combiner pour chaque catégorie de la typologie perceptive et cognitive, les bruits de passage de véhicules routiers la constituant avec un bruit industriel.

Dans l’optique de confronter les résultats, établis en laboratoire, aux don

d’évaluation de la gêne en environnement simulé (cf. Chapitre 5 ) puis aux données d’une portant sur la gêne due à la multi-exposition au bruit routier et au bruit

), le bruit industriel a été enregistré in situ (cf. Chapitre 2 de la zone résidentielle qui a fait l’objet de l’enquête.

N’ayant enregistré le bruit industriel qu’en un point unique au cœur de la zone plus d’un an après le déroulement de l’enquête in situ

contraints d’effectuer deux hypothèses toutefois plausibles :

Le bruit industriel est homogène dans l’ensemble de la zone enquêtée et seule la valeur de son niveau de pression sonore équivalent pondéré A varie en fonction de l’éloignement des logements par rapport au site industriel

Le bruit résultant de l’activité du site industriel n’a pas changé depuis le déroulement de l’enquête in situ (hypothèse reposant sur les éléments

Chapitre 2 ).

présente le spectrogramme auditif de ce bruit industriel au point Chapitre 2 et ANNEXE A), pour un LAeq,T de 42dB(A)

: Spectrogramme auditif du bruit industriel enregistré dans la zone enquêtée pour un L_Aeq,T de 42dB(A).

140 Conformément à la démarche dont nous avons dessiné les grandes étapes au , nous prenons comme point de départ les 7 catégories perceptives et cognitives de bruits de passage de véhicules routiers ainsi que les indicateurs caractéristiques de la Pour conduire la caractérisation physique et perceptive des situations de multi-

ier, il s’agit alors de combiner pour chaque catégorie de la typologie perceptive et cognitive, les bruits de passage de véhicules routiers Dans l’optique de confronter les résultats, établis en laboratoire, aux données d’un test ) puis aux données d’une exposition au bruit routier et au bruit Chapitre 2 ) au cœur N’ayant enregistré le bruit industriel qu’en un point unique au cœur de la zone in situ, nous sommes

Le bruit industriel est homogène dans l’ensemble de la zone enquêtée et seule valent pondéré A varie en fonction de l’éloignement des logements par rapport au site industriel ;

Le bruit résultant de l’activité du site industriel n’a pas changé depuis le (hypothèse reposant sur les éléments

présente le spectrogramme auditif de ce bruit industriel au point (A).

: Spectrogramme auditif du bruit industriel enregistré dans la zone

141 Nous voyons sur la Figure 4.1 que le bruit industriel⁶⁵ possède un important contenu en basses fréquences, mais également en moyennes fréquences. Le Tableau 4.1 donne la valeur d’indices descriptifs de ce bruit industriel.

L_Ceq,T dB L_C-A dB N (sones) L_N (phones) N_4-9 (sones) N_2-3 (sones)

44.6 2.9 2.6 53.8 0.165 0.122

Tableau 4.1 : Indices descriptifs du bruit industriel enregistré au cœur de la zone enquêtée (pour un L_Aeq,T=42dB(A)).

2. Méthode expérimentale

Cette section présente la méthode expérimentale commune aux 7 tests d’évaluation de la gêne en situation de multi-exposition, au bruit industriel et aux bruits de passage de véhicules routiers issus des 7 catégories perceptives et cognitives, que nous avons réalisés.

2.1. Stimuli

2.1.1. Dynamique des niveaux sonores et sélection des bruits de passage

La construction des stimuli de ces expérimentations s’appuie sur le principe préconisé par Berglund et Nilsson [BN97], explicité au Chapitre 1 (section 4.3.1.2). L’objectif est d’étudier toutes les combinaisons possibles de 5 niveaux sonores pour le bruit industriel et de 5 niveaux sonores pour le bruit routier. Egalement, le bruit routier et le bruit industriel seront proposés en mono-exposition à ces mêmes niveaux sonores. Récolter les réponses de gêne due aux différentes catégories de bruits de passage en mono-exposition nous permettra en outre de vérifier la pertinence des indicateurs de gêne proposés au Chapitre 3 , sous réserve de disposer d’un nombre suffisant de données. Pour cela, il est nécessaire pour chaque test d’impliquer une sélection de bruits de passage.

En ce qui concerne la sélection des bruits de passage, dans l’optique de disposer d’une variété suffisante sans toutefois alourdir l’expérience par un trop grand nombre de stimuli, nous avons sélectionné 3 bruits de passage par catégorie en nous imposant les règles suivantes : (1) sélection, le cas échéant, de bruits de passage présentant des réponses moyennes de gêne significativement différentes, en nous basant sur les résultant du test post hoc HSD de Tuckey (cf. Chapitre 3 , section 2.3.2.2) ; (2) sélection de bruits de passage montrant une diversité dans les valeurs des indices constituant l’indicateur de gêne retenu (cf. Chapitre 3 pour les indicateurs et ANNEXE B pour la valeur des indices) ; (3) sélection de bruits de passage de divers degrés de représentativité en nous appuyant sur l’analyse du choix des prototypes (cf. Chapitre 3 , section 1.1.2.3).

En ce qui concerne les niveaux d’exposition pour les bruits de passage de véhicules routiers, nous pouvons nous appuyer à la fois sur la dynamique adoptée au Chapitre 3 , mais également sur les niveaux d’exposition observés lors de l’enquête in situ (cf. ANNEXE A), qui sont compris entre 43 et 70dB(A). Nous avions choisi au Chapitre 3 une

65 Avec les hypothèses énoncées précédemment, le bruit industriel est issu du fonctionnement de sources de bruit appartenant aux familles perceptives 2, 4 et 6 (Tableau 1.1) de la typologie perceptive de bruits industriels permanents et stables établie par Le Nost [Nos07] (cf. Annexe A, d’après [Ala09, MV09]).

142 dynamique comprise entre 50 et 62dB(A). Nous proposons alors d’étudier une dynamique comprise entre 47 et 59dB(A), en observant un pas de 3dB(A) pour obtenir 5 niveaux d’exposition. De cette manière nous avons des niveaux sonores communs avec les tests d’évaluation de la gêne due aux bruits de passage des 7 catégories en mono-exposition, menés au Chapitre 3 . De plus, cette dynamique de niveaux sonores choisie est incluse dans la dynamique observée in situ.

En ce qui concerne les niveaux d’exposition pour le bruit industriel, nous avons vu en ANNEXE A que la dynamique observée in situ est comprise entre 27 et 51dB(A). De même que pour les bruits de passage nous proposons d’adopter une dynamique incluse dans la dynamique observée in situ, en considérant les niveaux compris entre 38 et 46dB(A) par pas de 2dB.

Au final, pour chaque test d’évaluation de la gêne due à la multi-exposition au bruit industriel et aux bruits de passage des 7 catégories, 95 stimuli (3 « Sources » x 5 « Niveaux de bruit routier » x 5 « Niveaux de bruit industriel » + 3 « Sources » x 5 « Niveaux de bruit routier » + 5 « Niveaux de bruit industriel ») sont présentés aux sujets.

D’un point de vue pratique, les stimuli issus de combinaisons sont construits en 3 étapes : (1) égalisation du bruit industriel aux niveaux sonores souhaités, (2) égalisation des bruits de passage au niveau sonore souhaité, (3) mixage des bruits de passage et industriel pour créer les combinaisons souhaitées au moyen du logiciel SoundForge^©Sony. Notons que ces opérations sont effectuées à partir des bruits sur lesquels on a au préalable appliqué un fade in et un fade out de 50ms.

2.1.2. Durée, filtrage et mesure des stimuli

Nous avons discuté au Chapitre 3 (section 2.1.1.2) de l’influence de la durée sur les jugements de gêne en laboratoire, et nous avions alors décidé de conserver pour les bruits de passage de véhicules routiers les durées originales comprises entre 3s et 9s. Les résultats de l’analyse des réponses de gêne ont par la suite montré que ces durées n’avaient pas d’influence sur les réponses moyennes de gêne, ni sur le groupement des stimuli par catégorie perceptive.

Concernant les bruits de passage étudiés en mono-exposition nous avons décidé de conserver les durées d’origine. Concernant le bruit industriel étudié en mono-exposition, étant donné que celui-ci est permanent et stable (cf. ANNEXE A), le choix de la durée ne s’impose pas de lui-même. Nous avons alors fait le choix d’une durée de 7s, comprise entre la durée la plus faible et la plus élevée des bruits de passage de véhicules routiers.

Concernant les stimuli en multi-exposition, nous avons choisi d’adapter la durée du bruit industriel à la durée du bruit de passage auquel il est combiné, afin d’avoir une présentation simultanée des bruits combinés. Ceux-ci ont donc des durées comprises entre 3s et 9s.

Pour les raisons invoquées au Chapitre 3 , nous avons reconduit le choix de ne pas appliquer aux stimuli un filtrage dû à une façade, et ainsi d’étudier la pire situation d’exposition sonore : fenêtres ouvertes ou dans les espaces privatifs extérieurs.

Les stimuli diffusés en mono-exposition et en multi-exposition sont mesurés afin de calculer différentes métriques au moyen de la procédure décrite au Chapitre 3 (section 1.1.1.1.d).

2.2. Dispositif expérimental

Les 7 tests d’évaluation de la gêne en situation de multi-exposition, au bruit industriel et aux bruits de passage des 7 catégories, sont informatisés, et la passation s’effectue au moyen d’une interface Matlab^©, identique à celle présentée au Chapitre 3 (section Erreur !

143 Source du renvoi introuvable.). Le lieu du test, ainsi que le système de reproduction sont identiques à ceux présentés au Chapitre 3 (section Erreur ! Source du renvoi introuvable.)

2.3. Procédure

La procédure expérimentale employée est la même pour les 7 tests d’évaluation de la gêne en situation de multi-exposition au bruit industriel et aux bruits de passage de chaque catégorie cognitive et perceptive. Au début du test, les consignes générales suivantes s’inscrivent à l’écran :

« Dans ce test d’écoute, vous écouterez une suite de séquences d’environnement sonore principalement constituées de bruits de circulation routière et de bruits industriels, pour lesquelles nous vous demanderons d’évaluer la gêne ressentie. Vous pourrez les écouter à votre guise. Après avoir répondu à la question et validé votre réponse, vous ne pourrez pas revenir en arrière.

Prenez votre temps pour répondre.

Pour évaluer la gêne ressentie pour chacune de ces séquences, imaginez-vous chez vous, en train de vous relaxer (par exemple, en lisant, en regardant la télévision, en ayant une conversation, en faisant du jardinage, ou toute autre activité relaxante qui vous est coutumière). »

Comme pour l’étude de la gêne due à chaque catégorie perceptive et cognitive de bruits de passage de véhicules routiers, nous nous inscrivons dans l’étude de la gêne à court-terme envisagée comme un potentiel de gêne. La mise en situation est conservée identique, et le mode de présentation unique des stimuli également (cf. Chapitre 3 , section 2.1.3). Pour chaque nouveau stimulus, un écran avec le rappel de la situation imaginaire apparait avec la question :

« Imaginez-vous chez vous, en train de vous relaxer (par exemple, en lisant, en regardant la télévision, en ayant une conversation, en faisant du jardinage, ou toute autre activité relaxante qui vous est coutumière).

Pendant votre activité relaxante, vous êtes en présence de cette séquence d’environnement sonore :

ECOUTE Ce bruit vous gênerait-il ? »

L’échelle de réponse est identique à celle utilisée précédemment : échelle continue de 0 à 10 comportant 5 indicateurs numériques et 5 descripteurs verbaux associés à 5 graduations équidistantes sur l’échelle. Les sujets sont invités à réécouter les stimuli autant de fois qu’ils le souhaitent.

A l’issue du test, les sujets se retrouvent, pour un face-à-face de quelques minutes avec l’expérimentateur, afin que ce dernier récolte a posteriori des données verbales sur les bruits auxquels ont été exposés les sujets. Dans cette phase du test, l’expérimentateur note les réponses des sujets sur un questionnaire présenté en ANNEXE C. Plus précisément, concernant le bruit industriel, la question suivante est posée :

« Pouvez-vous dire ce que vous avez pensé du bruit industriel ? » Concernant les bruits de passage, la question suivante est posée :