- - (1950) - - CAHIERS D ' A C O U S T I Q U E * N ~ 12

LE TAUX D'INTELLIGIBILIT]~ EN TANT QUE CRIT~,,RE DE LA QUALIT]~ ACOUSTIQUE D'UNE SALLE **

par Andr6 MOLES

Charg6 de Recherches au Centre National de la Recherche Seientitique ***

SOMMAIRE. ~ Les mesures classiques en acoustique des salles (temps de rgverbJration et rdpartition du son dans la salle) sont insuffisantes pour caractdriser avec precision la ?aleut d'usage de celle-ci.

L'analyse des divers/acteurs en ]eu montre que le taux d'intelligibilitJ des logatomes en chaque point de la salle appara~t comme le crltJre empirique le plus prgcis de sa qualitJ et conduit ~ gtablir des listes de logatomes /ranFais, spgcialement adaptJs aux conditions de l'acoustique des saUes.

I. POSITION DU PROBLEME.

Au point de rue accoustique, on caract6rise g6n6ralement une salle par son temps de r6ver- b6ration T~ : d61ai au bout duquel la pression sonore 6tablie dans l 'enceinte s'est r6duite au millieme de

ge

tI:l,ll:ll:iJIJl:llllJl]lllll:jl:l:tlljltll:l: - _

Pms~ion I

~os'e Ltmite d emps de z'dve,"~z'a~zon .[

Fic. t . - - R6verb6ration.

sa valeur initiale apr6s extinct ion de la source (fig. l). L' int6rgt de cette grandeur est d'gtre calcu- lable, a priori, par la formule de SASI~E, qui la relic h l 'absorption totale des parois :

O) "l~ = 0,16 V/S'

off V e s t le volume en in 3, S ]a surface on in 2, a le coefficient d 'absorpt ion par r6flexion (tig. 2). E l l e est par ailleurs reli6e h la puissance de la source sonore n6cessaire pour 6tablir un niveau sonore I par la formule :

e.P.V (2) = k "r---7-

dans laquelle V est le volume de la salle, P la pression sonore h 6tablir, reli6e au niveau N en d6cibels accoustiques par la re la t ion:

(3) N = 20 loglo P I2.10 "-4,

* Serie d'expos6s relatifs aux t ravaux du Groupement des Acottsticiens de Langue Frangaise (G. A. L. F.).

** Communication pr6sent6e au Congr~s de Gen6ve de l 'Association Fran$aise pour l 'Avancement des Sciences, le t2 juillet t948.

*** Centre de Recherches Scientifiques Industrielles et Maritimes de Marseille.

ce qui dolt permet t re de d6terminer, h priori, ce niveau N ou la puissance W selon les cas, en supposant que la pression sonore est constante en tous les points de la salle.

Le temps de r6verb6ration sera donc la grandeur essentielle qui interviendra dans l '6tablissement

I }z~

/ ~aa~'~ra~s~o,~ a z . I - T

I F

if/

2a~" y'eFlex~on : a~. = ! I.~ z,

F~:. 2. - - Les deux coefficients d 'absorpt ion du son.

d'un projet accoustique de salle et c'est ce qui fait l 'int6r~t de sa mesure apr~s ex6cution. Les formules (t) et (2) s'6tablissent en consid6rant la salle comme une enceinte h parois poreuses que l 'on cherche h remplir de gaz h l 'aide d 'un ajutage de d6bit Q plac6 h la source. La pression p uniforme qui s'6tablit alors en chaque point d6croltra exponen- tiellement quand on arrgtera la source :

p = poe-k~/T

a v e e 7" = V /kaS . Cette'analogie pourra se r6v61er utile darts certains

probl~mes de similitude en acoustique int6rieure. De m~me le d6bit de l 'ajutage repr6sentant la

source sonore Q devra ~tre proportionnel au volume de l 'enceinte et h la pression que l 'on veut y ~tablir et il sera inversement proportionnel au ir d61ai d 'extinc- tion )) T. En r6alit6 le son est un ph6nom~ne p6rio- dique et la longueur des ondes sonores 6mises dans l 'air d 'une salle est du m~me ordre de grandeur que ses dimensions. De plus le coefficient d 'absorp t ion des patois et le d6bit de la source var ient avec la fr6quence, ce qui restreint beaucoup la port6e de toutes les m6thodes d'anal0gie en acoustique int6- rieure.

La puissance de la source W 6tant donn6e, la formule (2) ne fournira qu 'une moyenne spatiale de la pression sonore dans l 'enceinte. Elle sera

-- 57

2/s

surtout utile pour pr6voir, a priori, la puissance de la source h utiliser (nombre de musiciens d'un orchestre, puissance de sortie de l'installation de sonorisation). On estime, en effet, que le niveau sonore moyen doit gtre sup6rieur h 50 db ac. ou, plus pr6cis6ment, sup6rieur de 25 db au niveau du bruit de fond dans la salle lors de son utilisation (cf. fig. 3).

Si l'on veut avoir une id6e plus pr6cise de la structure acoustique d'une salle, une fois celle-ci r6alis6e, plutSt que de se tier aux indications peu

too- 90- I I I l l f A

- / / / / / / / / / N , , t o . 1 / 1 / 1 / 1 / l / "

77777777YYf .,oq !1111111111

'~ L l J J J I J I J J J J o' do/o do 6o

Niveau des loooaComes drn~s FIG. 3 . - Influence du bruit sur l'intelligibilit6 (bruit h

spectre uniforme). La eourbe 0 indique la relation entre intelligibilit6 et niveau sonore. Les courbes 10,20 ..... indiquent le d6plaeement de eette eourbe vers la droite (l'intelligibilit6 diminue} en pr6senee d 'un certain niveau de bruit.

A. MOLES [ANNALES DES TI~LI~COMMUNICATIONS

On appellera ces sources ((sources semi-perma- nentes ,), car elle fournissent des suites d'impulsions

caract~re pseudo-p6riodique (notes, syllabes, etc.), distinctes les unes des autres et reli6es par des ph6nom~nes essentiellement transitoires (attaque des instruments, consonnes, etc.). Dans ce qui suit nous laisserons de c6t6 ce qui concerne la musique pour en faire une 6tude ult6rieure plus approfondie et nous nous attacherons au probl~me, a priori le plus difficile, de la compr6hension de la parole, qui dolt r6gir l'6tude de la construction des salles de cours, conf6rences, etc., h l'exelusion des tr~s grandes salles (plus de 10 000 mS), qui posent des probl~mes tr~s sp6ciaux, du fait des d61ais consid6rables de propagation qu'on peut y rencontrer.

I I . STRUCTURE DU DISCOURS.

Dans le discours, on discerne une suite d'impul- sions, les syllabes repr6sentant des 6nergies sonores tr~s variables, constitu6es de voyelles reli6es par des consonnes ou des silences, (pauses, virgules, points, etc.). Le tableau ci-dessous donne, d'apr~s FLETCHER, les puissances phon6tiques moyennes des diff6rentes voyelles et des trois groupes de consonnes.

TABLEAU I

Puissances phondtiques moyennes des divers sons (en microwatts).

exactes des modules r6duits h 2 dimensions, on sera conduit h effectuer des mesures de r6partition du son dans la salle qul mettront en 6vidence les ondes stationnaires et les interf6rences aux diverses fr6- quences provoqu6es par la r6flexion des ondes sonores sur les parois, et permettront de s'assurer que le niveau choisi est effectivement atteint.

I1 arrive fr6quemment que le niveau de la source sonore soit impos6 a priori, par exemple quand, pour des motifs techniques ou 6conomiques, on veut 6viter l'emploi d'amplificateurs, dans Ies th6~tres, salles de cours ou de conf6rences, etcl Le volume de la salle 6rant alors donn6 par le nombre d'occupants, la seule variable sur laquelle on puisse agir est le temps de r6verb6ration Tr, et l'on peut penser qu'on accrottra la facilit6 d'audition en augmentant le temps de r6verb6ration, c'est-h-dire en diminuant l'absorption des parois, ce qui 61~verait le niveau sonore moyen.

Malheureusement, l'exp6rience la plus grossi~re montre qu'il n'en est pas ainsi et que dans ces conditions la qualit6 acoustique de la salle ne croft nul]ement avec le niveau du son, mais manifeste plut6t une tendanee ~ d6crottre.

Cela est dfi h ce que les sources sonores effecti- vement utilis6es (parole,' chant, musique) ne sont jamais des sources permanentes mais varient conti- nflment en fr6quence et en amplitude h un rythme qui peut gtre de l'ordre de grandeur du temps de r6verb6ration d6termin6 prdc6demment.

s o n s a o 6 i au r m,n,l,ii,ch p,d,t,f,s puissances 600 500 500. 300 250 600 75 10

Dans les langues indo-curop6ennes, la hauteur des diverses syllabes varie tr~s peu pendant le discours (1/3 h 1/2 octave pour une m~me personne), et c'est ce qui distingue le discours du chant, dans lequel la hauteur des diverses voyelles varie 6nor- m6ment suivant la m61odie.

Du fait de la r6verb6ration, le son ne s'6tablit ni ne disparait instantan6ment dans la salle, et l'on peut pr6voir certaines conditions liant-le temps de r6verb6ration pour qu'un auditeur 61oign6 per~oive nettement les diverses voyelles successives.

I A

d z i s i o n =-

. , t o, ts ozo o~2o' o~25 g18 Fro. 4. - - Assimilation du discours h une suite de cr6nea~x

de hauteurs voisines, s6par6s par les consonnes.

Si l'on sch6matise (fig. 4) l 'amplitude du discours, par une suite de cr6neaux de hauteurs distinctes, les hypotheses mgme qui servent de base h ]a th6orie

- - 5 8

t. 5, n ~ 2, 1950]

de la r6verb6ration, montrent qu'un auditeur un peu 61oign6 de la source rer beaucoup moins d'6nergie du faisceau sonore direct provenant de la source que du son r6fl6chi par les parois. A l'endroit off se trouve l'auditeur, le niveau sonore s'6tablira exponentiellement pendant la dur6e de chaque syllabe ; il disparaltra de m6me en venant se mgler h l'6tablissement de la syllabe suivante. On peut essayer de pr6ciser ce m6canisme de chevauchement des syllabes dans lequel la non-lin6arit6 de l'oreille joue nn rSle important.

La figure 5 indique la caract6ristique de l'oreille telle qu'elle a 6t6 6tablie par STEVENS et NEWMAN [1]* Cette courbe donne la grandeur du stimulus 61ec-

I I t !

! m N 1

300

2oo

fO0

r 2 3 4 JBaryas

:" fOB

- 200

-300

FIG. 5. - - C a r a e t 6 r i s t i T t e de l 'oreille (STEVENS e t NEWMAN.)

trique (potentiel d'action de la cochl6e) en fonction de la pression sonore appliqu6e. D6veloppant cette fonction S(p) en s6rie et s'arr~tant au second terme, on 6crira :

S = u t, + bp'-'.

Si l'on applique simultan6ment "h l'oreille 2 pressions sonores de la forme :

Pl = 2 Av sin p cot (signal ddsir6) 1

P2 = e -Tt/T ~_~ Bq sin q cot 1

on produira un stimulus :

(signal perturbateur attd- nu6 par la r6verbdration e-7t/T).

m 1 ~n 2 S 2.~ Ap sin qtot + a e - n ' r , ~ Bq sin qcot a

1 1

* Les chiffres en t r e c roche t s r e n v o i e n t h la b ib l iog raph ic plac6e h la fin du. t ex t e .

p LE TA. UK n I N T E L L I G I B I L I T E 3 / 8

+ b Ap s~n pcot ... + b e -14t/~ Bq sinqtot 1 1

2 + 2 b e-7t/T Ap Bq sin p o~t .sin q cot. 1 1

Dans cette expression, les termes I e t 3 repr6- sentent le stimulus correspondant au signal d6sir6, le terme 4 comportant un coefficient (e--U/T) 2 peut 6tre n6glig6, le terme 2 sera faible si l'harmo- nique d'ordre q d'amplitude Bq du son perturbateur n'est pas tr~s notable�9 Seul le terme complexe 5 repr6sentant deux ph6nom6nes p6riodiques de pulsation (p + q)cot et de pulsation ( p - q)cot, donc se plaqant parmi les harmoniques d'ordre p + q et p - - q du son r6sultant, peut ~tre notable en d6pit du facteur d'amortissement e -7*/~. Ce terme repr6sente en effet une s6rie de produits - - sons de combinaisons - - d e s amplitudes des harmo- niques du signal d6sir6, par celles du signal pertur- bateur. Les harmoniques du son principal en Ap vont donc ~tre port6s par le son perturbateur ; ils seront amplifi6s ou r6duits arbitrairement par celui- ci, leur rang passant de p. h p + q. L'harmonique p + q dans le son r6sultant se trouvera done lui- m~me modifi6 dans une proportion d6pendant des amplitudes Ap et Bq et de l 'att6nuation due h la r6verb6ration e-7*/r. Or, nous savons que ce qui distingue essentiellement les voyelles les unes des autres c'est moins leur hauteur absolue to que leur timbre, c'est-h-dire leur spectre d'harmoniques. Le timbre en sera donc modifi6 pour le son r6sultant, effectivement perqu, et l'on con~oit que la perception de la nature des voyelles soit alt6r6e.

Num6riquement, la dur6e t d'une voyelle, done l'espacement entre les syllabes, h la dur6e des eonsonnes pros, est de l'ordre de 0,15 h 0,2 s. Les harmoniques les plus 61ev6s utiles h la compr6- hension, c'est-h-dire h la reconnaissance de la nature des voyeltes, atteignent souvent l'ordre de 10 ou 12 avec des amplitudes de 10 %/a 60 ~ (I) de l'ampli- tude totale. D'apr~s les travaux de FLETCnF.n [2] et de ses collaborateurs, des amplitudes ne peuvent gu~re varlet de plus de ~ I0 db autour de la valeur moyenne qui caract6rise telle ou telle voyelle, sans que la nature m~me de celte-ci en soit alt6r6e, ce qui d61imite l'ordre de grandeur des perturbations que l'on peut tol6rer dans le spectre du son per~u sans entralner de modification de la nature de la voyelle perCue.

Pour simplifier, supposons l'amplitude moyenne �9 I ( ~ \ 1 / 2

de signal perturbateur ant6neur m \ ' ~ B q 2 ) 6gale

h eelle du signal d6sir6 n Ape Une pertur-

bation provenant de la r6verb6ration exag6rge d'un harmonique q ~ d'amplitude e--7t/TBq partieu. li~rement important, provoquant, par composition avee l'harmonique p du signal d6sir6, une pertur- bation de l'harmonique de rang p + q du son rfsultant, sup@ieure h 20 db, sera done de nature

- - 5 9 - -

4/s

modifier sumsamment le spectre harmonique de ee dernier pour qu'il devienne m6connaissable, sans rap- port avec le signal initial en A~ (p ----- 1,... p + q,... m) repr6sentant une voyelle dont le sens sera alt6r6.

Par suite, si l 'on veut que l'influence pertur- batrice du signal pr6c6dent soit sfirement inf6rieure

20 db au moment off l 'on per~oit le suivant, il faudra, d'aprbs les donn6es ci-dessus, que le signal pr6c6dent, suppos6 d 'ampli tude moyenne voisine, se soit r6duit h ce moment de 10 h t5 % de sa valeur, soit 20 h 17 db en 0,2 s o u 60 db en 0,6 h 0,7 s. C'est la d6finition mgme du temps de r6verb6ration et ce raisonnement conduit h pr6voir que, pour assurer une audition correcte des voyelles successives du discours, il sera prudent de ne pas d6passer des temps de r6verb6ration de eet ordre. C'est bien ce que v6rifie la courbe exp6rimentale (fig. 6) relative aux salles de conf6rences, qui montre de plus nne

l , z -

~0 eoOO 2OO0 3000 VoTurne

Fza. 6, - - Variat ions du temps de r6verb6rat ion op t imum dans une salle destin6e aux discours, en fonet ion du volume et de l 'emploi. Les deux pointill6s marquen t la limite sup6- rieure du temps de r6berv6rat ion admissible d 'apr6s le crit6re 6nonc6 dans le texte.

Langue al lemande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Langue russe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Langue fran~aise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

A. M O L E S [ANN,LLES DES T~L]~COMMUNICATIONS

Si, pratiquement, l 'on peut se contenter d 'une r6gion restreinte du spectre aeoustique pour assurer la reconnaissance de la nature de la consonne, qui dolt etre toujours (~ appuy6e ~, sur une voyelle, il para~t 6vident en tout cas que la condition pr6c6- dente n'a, h priori, aucune raison d'etre applicable aux transitoires du discours ni d'imposer la recherche d'autres conditions pour exprimer la qualit6 acous- tique d'une salle de conf6rences con9ue comme la propri6t6 de celle-ci de se prater, en chacun de ses points, h la reconnaissance parfaite des 616ments du discours. Une exp6rience facile appuie cette remarque :

Si, dans une salle ayant un temps de r6verb6ration de l'ordre de 0,5 s, on fait 6couter h des auditeurs un discours en une langue 6trang~re inconnue d'eux en les priant de transcrire phon6~quement ce qu'ils entendent, on note :

l ~ une audition g6n6rale tr~s mauvaise, ce qui met en 6vidcnce le r61e de la compr6hension ;

2 ~ une perception des consonnes particuli~rement d6fectueuse par rapport aux voyelles, ce qui con- firme les remarques ci-dessus.

Voici les r6sultats des exp6riences effectu6es avec des dict6es en diverses langues 6tranggres dist inctement articul6es h voix haute dans :

a) Une salle r6verb6rante T~ = 5 s. b) Une salle h temps de r6verb6ration assez bas

(Tr = 0,9 ~ I s) pour que l'on puisse consid6rer la condition pr6c~dente comme respect~e.

On obtient comme taux d'intelligibilit6 :

SALLE REVERBEIRANTE SALLE D'AMPHITHEATRF. C0.NSONNES VOYELLES CONSONNES VOYELLES

15 % 60 % 27 % s5 % 15 ~o 40 % 20 % 90~o 70 ~o 90 ~ 95 % 95 ~o

Moyenne de 3 obse rva teu r s : pr6cision entre 5 et 10 o .

certaine croissance de ce temps d e r6verb6ration avec le volume que l'on peut attr ibuer h la d6crois- sance du son avec la distance duns les salles off les murs ne sont pas tr~s r6fl6chissants.

L'exp6rience montre que.le respect de cette r~gle permet d'assurer dans une salle une intelligibilit6 g6n6ralement suffisante d 'un discours coh6rent, l 'auditeur 6rant extrgmement influenc6 dans un sens favorable par la compr6hension du sens g6n6ral des phrases, laquelle suppl6e aux nombreuses lacunes de l 'audition.

Cependant la th6orie pr6c6dente ne fournit qu'une limite sup6rieure du temps de r6verb6ration et ne t ient aucun compte du r6le des consonnes, dont la dur6e (0,05 h 0,07 s) est tr6s inf6rieure h celle des voyelles ; les consonnes se t rouvent d'ailleurs auto- matiquement s6par6es les unes des autres par les voyelles si la r6gle pr6c6dente est respect6e. La transmission correcte du ph~nom~ne transitoire de faible 6nergie que repr6sente une consonne exigerait, semble-t-il, la transmission d 'un spectre infini de fr6quences, par tout dense, problbme a priori inso- luble ailleurs que dans l'espace ind~fini on dans une salle sourde [3].

L 'avantage de telles dict6es, qui doivent gtre faites par petits groupes de 6 h 9 syllabes de fa~on

permettre h l 'auditeur de les noter sans effort de m6moire excessif est de prendre en consid6ration l'infiuence du chevauchement d~ h la r6verb6ration dans un discours coh6rent.

Les erreurs portaient principalement sur les consonnes ; m a i s alors qu'on observait encore des erreurs notables sur les voyelles (environ 50 % dans les deux langues non comprises par les auditeurs) en salle r~verb6rante, erreurs consistant principa- lement en confusions : o -= a, an = on = in, ou ----- o, ces erreurs se r6duisaient h quelque t0 % dans les salles du type amphith6~tre alors que les erreurs sur les consonnes restaient du m~me ordre, ce qui confirme exactement les r6suhats th6oriques indiqu6s ci-dessus.

Ainsi les conditions d 'audit ion des voyelles 6tant approximativement remplies, la perception des consonnes n'a rien h voir avec celles-ci. En effet, les propri6t6s absorbantes d 'une salle peuvent varlet notablement dans un espace de plusieurs octaves et pr6senter des renforcements tres accus6s dans certaines r6gions de la gamme acoustique : la trans-

- - 6 0

t. 5, n ~ 2, 19501

mission int6grale d 'un spectre 6tendu de fr6quences apparalt donc a priori comme impossible.

De cette analyse on peut conclure que le ealcul du temps de r6verb6ration, valeur moyenne suftl- sante pour faire connaltre si la salle r6pond bien au but poursuivi, est insuffisant pour renseigner sur la (( qualit6 acoustique d'une salle ,. Cette notion requiert une mesure distincte, grandeur attach6e h chaque point, et l'on peut concevoir des salles pr6sentant un temps de r6verb6ration correct mais une mauvaise qualit6 acoustique (fig. 7). I1 r6sulte de ce qui pr6cgde que le crit~re le plus sensible de la

t --tl Zon~ de tnauvalse tluali~6 acoustique

, t t t ~ . ~ . * . * ~ . - _ * _ t t * . ~ . ~.

, r~/'ldclH~sant ~;;;"~;'.: absorbant

FIG. 7. - - E• de salles pouvant pr6senter un temps de r6verb6ration assez bas (T inf6rieur h 0,8 s par exemple) mais p.r6sentant des zones 6tendues de mauvaise qualit6 acousuque.

qualit6 acoustique en un point d 'une salle est l 'audition correcte des ph6nom6nes transitoires qui consti tuent les consonnes du discours [4]. C'est donc sur celles-ei que l'on basera la m6thode de mesure propos6e. On combinera les consonnes avee des voyelles d'appui, formant ainsi des 616ments du langage ou c~ logatomes ,,, dans la correction desquels, conform6ment aux remarques ci-dessus, on n6gligera le r61e des voyelles qui est li6 principa- lement ~ la valeur du temps de r6verb6ration, grandeur facile h mesurer par diverses m6thodes que nous avons expos6es par ailleurs I5].

Ces logatomes seront donc diff6rents de ceux usit6s en t616phonom6trie, off la possibilit6 de trans- positions ou transformations des voyelles n'est pas e x c l u e .

Les logatomes pour l 'acoustique des salles seront constitu6s de 2 consonnes et d 'une voyelle d 'appui et corrig6s ainsi :

0 rien compris ou seulement la voyelle, I une consonne comprise, 2 deux consonnes comprises.

Les voyelles ne pourraient en effet gtre incom- prises que si le niveau sonore 6tait insuffisant, ce qui est exclu par hypothgse, la source sonore 6rant r6gl6e de fa~on h fournir un niveau de 55 db ac. aux auditeurs les plus 61oign6s. On constituera des listes de 100 logatomes, nombre suflisant pour r6duire h une valeur n6gligeable devant la grandeur h mesurer les 6carts exp6rimentaux, et le taux N/200 % des 616ments per~us correctement en chaque point caract6risera la qualit6 acoustique relative h ce point.

Dans l '6tablissement de cette liste de logatomes, le but poursuivl 6rant essentiellement m6trologique, nous nous sommes efforc6 de r6atiser les conditions les

L E TAUX D ' INTELLIGIBILITE 5 / 8

plus aptes h assurer une mesure pr6eise, plut6t que les conditions les plus voisines d 'un diseours r6el. On a done adopt6 syst6matiquement des combi- naisons d6pourvues de sens afin de r6duire au minimum le r61e de l'intelligence, que toutes les exp6rienees ant6rieures avaient montr6 consid6rable. Le principal 616ment d'erreur 6tant le r61e de la voyelle d'appui, que nous n'avons pu r6ussir h pr6ciser de fa~on satisfaisante, on a r6alls6 des eombinaisous appar tenant phon6tiquement h la langue fran~aise, dans la proportion mSme ou on les rencontre dans eette langue. II n'est pas certain, a priori, que la qualit6 aeoustique d 'une salle soit la m~me, quel que soit le type des logatomes utilis6s et il est int6ressant de ehoisir eeux-ei de fa~on que le ch~ffre trouv6 en un point soit attach6 plus 6troi- tement h une grandeur physique relative h la salle qu'au syst~me de logatomes choisi. Dans ces condi- tions, des logatomes 6tablis suivant les mgmes r~gles h partir de langues diff6rentes devraient donner des r6sultats proportionnels, aux divers points ou les mesures seraient effectu6es, ces r6sultats 6rant 6gaux si la proportion de transitoires est sensi- blement la m~me dans chacune de ces langues, ce qui est le cas des langues latines ou saxonnes par opposition aux langues slaves, dans lesquelles on rencontre une proportion plus grande de doubles consonnes (stch, chtch, sz, lts...).

On est donc conduit h pr6ciser, du point de vue qui nous occupe, les caract~res phon6tiques sp6ci- fiques de la langue fran~aise :

- - nombre de voyelles phon6tiquement distinctes, - - n o m b r e de consonnes phon6tiquement dis-

tinctes, - - probabilit6s d'occurrence des diverses voyelles

d'appui, - -p robab i l i t6s d'occurrenee des doubles con-

sonnes (kr) en adoptant 6videmment une ortho- graphe phon6tique simplifi6e.

Dans le recensement des divers sons de la langue nous nous sommes efforc6 de minimiser r influence des prononciations locales et de diverses subtilit6s telles que la distinction entre in et un, etc. Une relic 61imination comporte naturellement une grande part d'arbitraire : un phon6tieien aurait tendance 'h multiplier les distinctions et les sons 616mentaires pour favoriser la richesse d'expression. Ici, au contraire, le crit~re adopt6 pour d61imiter la liste des sons 616mentaires a consist6 dans la transcription correcte d 'un texte dict6, en utilisant exclusivement les sons de la liste form6e. De cette liste on a syst6- mat iquement 61imin6 les diphtongues ai, oi, yeu, dent la compr6hension et le r61e d 'appui se rapprochent beaucoup de ceux des voyelles consti- tutives ; on a alors choisi, en s'inspirant des t ravaux de DEWEY aUX ~tats-Unis, [6] un texte fran~ais moyen comportant :

8 pages de texte de littSrarure moderne, 4 pages de texte de litt6rature elassique, 4 pages de texte de journal politique, 4 pages de texte de journal d'informatlon,

- - 6 1 - -

6/8 2 p a g e s de t e x t e de r e v u e l i t t & a i r e , 2 p a g e s de t e x t e r a d i o d i f f u s 6 ,

p a g e de t e x t e de r e v u e s c i e n t i f i q u e ,

et, des 25 pages obtenues, l 'on a extrai t environ 2 000 616ments pris au hasard. On a alors compt6 :

l0 voyelles : a, 6, eu, i, o, u, ou, an, in, on (oLaL yo) ; 16 consonnes : b, d, f, g, j, k, 1, m, n, p, r, s, t, v, z,eh

Dans un travail dont nous n 'avons eu eonnaissanee que r6cemment, P. CHAVASSE [7] a obtenu sur un &hanti l lonnage beaucoup plus grand (30 000 roots) des r6sultats en concordance assez satisfaisante avec ceux donn& ci-dessus, bien qu'il ait op6r6 sur un ensemble de textes compor tan t uniquement des extraits litt6raires, alors qu'il nous a sembl6 pr6f& rable d'op6rer sur un tex te composite donnant une plus large place h la langue courante. Voici la eomparaison entre ses r6sultats et les nStres ramen6s h des notat ions identiques.

T A B L E A U I I

S O N S V O Y E L L E S

a + f i . . . . . . . . . . . . . 6 + 6 . . . . . . . . . . . . : eu + (e) . . . . . . . . . . . . i . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 + o . . . . . . . . . . . . . o n , . . . . . . . . . . . . . . .

1X . . . . . . . . . . . . . . . . .

a n . . . . . . . . . . . . . . . . O t l . . . . . . . . . . . . . . . .

i l l . . . . . . . . . . . . . . . . .

S E L O N N O T R E

M E T H O D E

9 % 2r % 19% 10%

8 % 2 % 6 %

10 % 8 % r

100

S E L O N

P. CHAVASSE

12,5 % 21,6 % 21,6 % 11,8 %

6,2 % ~,3 % 5,5 %

10,6 % 6,1% 1 , 1 %

100

Ces r&ultats correspondent h l 'ordre de fr6quences suivant :

par notre re&bode: 6, eu, i, an 'a , o, ou, u, in, an; selon P. C~xvxsss:6, eu, a, i, an, o, u, ou, on, in.

Sur les 616merits que nous avons utilis6s, l '6cart type reste encore notable et il faut a t te indre une dizaine de milliers d'616ments pour obtenir des erreurs inf6rieures h 0,5 % dans l '6tablissement de la fr6quence respective des diff6rents sons voyelles. Pour le but ici poursuivi et puisque les r6sultats obtenus pa r P. C~xvxssE different assez peu des nOtres ~ d 'une grandeur inf6rieure/~ l '6cart type malgr6 la diff6rence des modes d'6chantillonnage, nous avons finalement adopt6 les valeurs donn6es par cet auteur comme 6tablies avec le plus de pr6cision.

I1 est int6ressant de remarquer que dans les diverses langues que nous avons examin6es : fran~ais allemand, anglais, italien, russe, le t aux global des voyelles par rappor t ~ l 'ensemble des sons 616men- taires ne semble pas varier beaucoup dans les limites de la pr6cision des relev6s, contra i rement

ce que l 'or thograph e tendra i t ~ faire croire. Par contre, la vari6t6 des voyelles utilis6es d6pend beaucoup de la langue et marque une diff6rence

A . M O L E S [ A N N A L E S ;DES T # . L I ~ C O M M U N I C A T I O N S

manifeste entre les langues latines et les langues saxonnes ou slaves :

Ainsi, p a r la m~me m6thode que pour ]e fran~ais, on a compt6 :

en a n g l a i s , 12 sons voyelles :

a, e, eu, i, o, ou, aL ow, iou, ing, ang, ang; 11 2t t4 19 t5 4 6 3 2 2 1 t ;

en allemand, 12 sons voyelles :

6, ~, i, a , ei, o, ou , a n , au , fi, eu , i n g ; 26 17 17 13 9 6 5 2 2 i i i ;

en i t a l i e n , 6 sons voyelles :

6, i, a , o, ou, e n ; 29 24 21 20 4 2;

en r u s s e *, 12 sons voyelles :

II (i) E (i6) O (o) J t ( ia) A (a) b I (oui) 21 19 17 9 17 5 Y (ou) IO (iou) O~1 (oi) A~I (ai) I/I~I (1) ~ (io) 4 3 3 t t 1

De plus, le russe est caract6ris6 par une proport ion consid6rabte de doubles ou triples consonnes (de l 'ordre de l0 h i5 %).

On a enfin d&ermin6 approximat ivement la proport ion des syllabes' de la langue fran~aise dans lesquelles on rencontra i t une double consonne avec voyelle d 'appui ext6rieure (KRA,ARK) ; ce nombre est de l 'ordre de l0 h 16 % environ. I1 est h remarquer que ce mode de groupement est ne t tement plus difllcile h prohoncer et h percevoir correctement que le mode de groupement plus fr6quent dans lequel la voyelle est plac6e entre les deux consonnes.

Dans une liste de t00 logatomes, si l 'on introdui t 15 logatomes de ce type, ceux-lh seront plus difllci- lement compris et le pourcentage d'intelligibilit6 d6croitra plus vite que la qualit6 de la salle jusqu 'aux environs de 85 % : cela revient h accroitre la (( sensi- bilit6)) du mode de mesure pour les salles de bonne qualit6 acoustique, qui sont pr6cis6ment les plus diffieiles h mesurer (fig. 7).

Sur ces bases, on a 6tabli les listes de logatomes de la fa~on suivante. On a dress6 un tableau carr6 des diverses combinaisons possibles de consonnes 2 ~ 2. On a alors pr61ev6 au h sard :

23 combinaisons qu'on a affect6es de la voyelle 6 1 9 . . . . e u

t0 . . . . an 10 . . . . i

8 . . . . O n

10 . . . . . a 8 . . . . O

6 . . . . H

4 . . . . in . . . . . O l l

100

Sur les assemblages ainsi obtenus, on a choisi alors un certain nombre de combinalsons dans lesquelles on a plac$ la voyelle h l 'ext6rieur du groupe de consonnes obtenu. I1 6tait n6cessaire de

* Les ca rac t~res de l ' a l p h a b e t russe o n t 6t6 o b l i g e a m m e n t pr~t6s p a r l ' I m p r i m e r i e P r o t a t , de Mficon.

- - 6 2

t. 5, n ~ 2, 1950]

les choisir pour 61iminer les g roupemen t s peu courants en fran~ais ou consid6r6s comme impro- nongables. Pa r exemple, entre R B A et B R A , on choisira ~v idemmcnt le 2 e g roupement , seul r encon t r6 en fran~ais, sans une seconde voye]le d ' appn i . On a ainsi pr~lev6 :

4 combinaisons en ~ ; 3 ), en eu ; 2 )) e n a , e n i e t e n a n - 1 )) en in, en ue t en ou ;

soit t6 combinaisons.

Le t ab leau des consonnes c o n t e n a n t 162 ~ 256 consonnes , le n o m b r e de listes que l 'on peu t 6tablir ainsi, q u a n t aux consonnes seulement , est de :

100 256 ! C 2-~ = lO0! (256 - - lO0) !'

ce qui repr6sente une vari6t6 suffisante pour les besoins de la pra t ique . Les listes n ~ 1 et n ~ 2 sont deux exemples de listes ainsi r6alis6es.

R d a l i s a t i o n d e s m e s u r e s p a r l o g a t o m e s . - - Le mode d 'usage des listes de loga tomes est bien connu, mais p o u r pa rven i r h de bons r6sultats, parfai- t e m e n t reproduct ib les et significatifs, il est n6ces- saire de respecter quelques condi t ions essentielles. Le speaker sera a u t a n t que possible tou jours le m~me, un c h a n g e m e n t de speaker d e v a n t ~tre pr6c6d6 d ' une dict6e d'essai, se rvant de correct ion d a n s une sallc connue.

Le n iveau sonore adopt6 est p r a t i q u e m e n t assez c o n s t a n t pour un mgme op6ra teur h la condi t ion que celui-ci parle h voix tr6s hau te : l 'effort voca l m a x i m u m que peut fournir un indiv idu d 6 p e n d a n t b e a u c o u p plus de ses eapacit6s physiologiques que des fac teurs ext6rieurs. Par contre , le n iveau sonore fourni est assez var iable d ' u n op6ra teur h u n au t re : ainsi, alors q u ' a u cours de diverses exp6riences

LE T A U X D ' I ~ T E L L I G I B I L I T I ~ - 7 / 8

6ehelonn6es sur plusieurs jours, le n iveau sonore fourni h 50 em de dis tance par un mgme op6ra teur ne varie gu~re de plus de 2 h 3 d6cibels q u a n d celui-ei est au voisinage de son m a x i m u m (65 db ac.) ; il varie faci lement , tou tes choses 6gales d 'ail leurs, de 9 h 12 d@ibels entre divers op6ra teurs 6galement en forme. I1 s 'agi t na tu r e l l emen t ici du n iveau sonore m o y e n int6gr6 sur une phrase de plusieurs seeondes.

Il est 6v idemmen t souhai table de remplacer , q u a n d iI se peut , le speaker pa r un organe m6ca- nique tel q u ' u n p ick-up a t t a q u a n t un ampl i f i ca teur don t le gain est r6glable avec une assez g randc precision.

L ' emp lo i d ' u n tel dispositif ampl i f i ca teur sera n6cessaire q u a n d un o ra teur seul sera incapable d ' a s sure r un n iveau de l 'ordre de 50 k" 60 db ac. en tous points de la salle 6tudi6e. Dans ce cas-lh, il sera de tou tes fa~ons utile, c o m m e nous l ' avons not6 ci-dessus, de pr6voir pour l ' a m 6 n a g e m e n t d6finitif de la salle une ins ta l la t ion de sonorisat ion, et ce sera na tu re l l ement de pr6f6rence celle-ci que l 'on util isera pour les essais d'intelligibilit6.

La pr incipale var iable suje t te h er reur chez le speaker est le d6bit des logatomes . Une premiere solut ion consiste h les dicter h u n r y t h m e in f in iment lent, h sa'voir : en les s6paran t par un in terval le n e t t e m e n t sup6rieur au t emps de r6verb6ra t ion. Duns ces condit ions, il n ' y a aucune in te rac t ion des loga tomes les uns sur les aut res par le m6can i sme que nous avons pr6cis6 plus haut .

Une seconde solut ion consis terai t ~ les d ic ter au r y t h m e du discours normal , c 'es t-h-dire en les s6paran t au plus par 0,2 s ; mais on se heur te h la difficult6 de les faire no te r par les op6rateurs . Ce serait la solut ion th6o r iquemen t la plus correcte, t a n t par~e qu'elle correspond aux condi t ions mgmes du discours que parce qu'elle in te rd i t h l ' op6 ra t eu r

LISTES DE

LISTE

ds6 dak leu.z g6n zir feum rut danv zeud monv kn6 kif p6m tav tran g6d rane sanz fag gv6 seur tony kl6 lug neuz ami p6g tinz nanj gif pink zany zok neul g6t vr6 leuj chap donl tanm vud ket lanch neuch gous foch ~ik tour sanv r6ch

LOGATOMES

N ~ t

fok deuj fine d6p danz vaf kettr tion pro p6v kseu k6p glo r61 jam gouch kid feuz bonch leuv juk sing meut sta b6s 16n koach ris vong n6d ranp nit r6f vop vant vik v6z ham peut minf sok zeun tuz zer mab jay cheuz d6r nins chot

L I S T E N ~ 2

j6r dru keup bn6 dol br6 dang kach f6k gop bourn ksou sir lun jni dora dv6 bop kep choub g6z guf jout f6ch juk ziv wtr lans leut zof keuv ganl fta greu nanf buk p6f juf kr6 kam ponch luv etch zeus dat z6g tam lanch veug iinv many elf jouch neuv gif tri sman louz dos zoup jid " 16r d6b neuch z6n zib ehonm mej teun sad soup j6s mouz nanr fanj rouz t6p dog tim n6m preu ruin pen tit n6s veus vanp teuv b6j jag sir kna kong v6b kleu rand dzi beus bar bog

Consonnes : B D F G (dur) J K l, M N P R S T V Voyelles : i! ell an i a o on u in ou

Z EiI

63

8/8 de r6fl6chir; mais elle exige que les auditeurs eonnaissent la st6nographie ou qu'ils puissent noter instantan6ment.

Pratiquement, on dictera g6n6ralement a la vitesse limite permettant une transcription explicite du point de rue phon6tique, vitesse d6termin6e par des exp6riences ant6rieures sur la mgme 6quipe d'auditeurs.

I1 est en effet essentiel d'utiliser une 6quipe d'auditeurs parfaitement entrain6s, toujours la m4me, et capable de noter instantan6ment avec pr6cision. En cons6quence, on devra disposer.de listes en nombre suffisant pour que l'on ne puisse se souyenir de ces listes au cours d'exp6riences peu 61oign6es dans le temps, la m6moire pouvant fausser compl6tement les r6sultats.

On &sposera les auditeurs aux emplacements que l'on estime a priori les plus,mauvais, dans la salle h 6tudier. Si l'on possSde un hombre suffisant d'auditeurs et si la salle a un axe de sym6trie, il sera bon de les r6partir dans des positions sym6triques ; sinon, on refera deu x exp6riences dans les m4mes conditions en pla~ant successivement les m4mes auditeurs dans des positions sym6triques.

L'enregistrement sur disques des listes de loga- tomes ne sera une bonne solution que si l'on dis- pose d'une ensemble lecteur-reproducteur toujours identique h lui-mgme et de tr~s bonne qualit6, ses courbes de r6ponse en amplitude et en phase pouvant jouer un rSle tr6s important dans la reproduction des consonnes.

Il sera bon dans ce cas de placer h proximit6 imm6diate de ]a source un auditeur-t6moin, qui, ainsi que la pratique l'a prouv6, dolt percevoir la quasi-int6gralit6 (95 % ) d e s listes 6mises.

Les mesures 6tant r6p6t6es un certain nombre de fois, on corrigera les logatomes selon la r6gle 6nonc6e pr6c6demment et on obtiendra ainsi un chiffre attach6 h chaque point de la salle et caract6risant la qualtt6 acoustique de celle-ci. Ce hombre ne dolt pas gtre consid6r6 comme d6fini h mieux de 2 h 3 % pr6s, et une pr6cision sup6rieure serait illusoire.

On appelera salle de bonne qualit6 acoustique pour la parole, au sens d6fini pr6c6demment, une salle: i o dans laquelle, pour toutes les positions admises normalement pour la source sonore, le taux d'intelligibilit6 des logatomes pr6c6dents sera sup6- rieur h 90 % en chaque point de l'audience, la salle 6tant occup6e h 70 % de sa capacit6, et 2 ~ laquelle le niveau sera sup6rieur de 35 d6cibels en chaque point de l'audience au niveau du bruit de fond moyen int6gr6 sur une p6riode de I minute

A. M O L E S [ANNALES DES T~L~COMMUNICATIONS

pendant l'utilisation de la salle (au eours du spec- tacle par exemple).

Dans la pratique, on peut estimer qu'une salle dans laquelle la qualit6 d6finie ci-dessus est sup6- rieure h 60 % reste encore acceptable. Au-dessous, le coefficient de compr6hension d'un discours coh6rent, qui, nous l'avons vu, est toujours tr~s sup6rieur au coefficient de qualit6, en raison de l'intelligence g6n6rale du discours, commence diminuer sensiblement. Pour un coefficient de qualit6 de 40 %, il n'est plus que de 90 % pour hs phrases completes, ce qui revient h dire qu'une phrase sur 10 d'6gale longueur, a des chances d'6chapper k l'auditeur, ce qui est inadmissible. Ainsi, une salle dans laquelle le coefficient de qualit6 descend au-dessous de 40 % est mauvaise et inaccep- table.

Enfin, les essais effectu6s sur l'audition des langues .6trang~res ont montr6 que les salles de classe destin6es h l'enseignement des langues doivent gtre particuli6rement 6tudi6es au point de rue acoustique.

Des mesures tr6s vari6es, effectu6es selon les r~gles pr6c6dentes dans des salles diverses, ont montr6 que le coefficient de qualit6 ainsi d6fini est le meilleur erit~re de la valeur d'une salle ou d'un emplacement dans celle-ci: il est extrgmement pr6cis (3 ~ 4 %) et sensible ~ tous les facteurs qui peuvent agir sur l'audition. On remarquera qu'il ne fait pas intervenir le temps de r6verb6ration, grandeur que nous retrouverons seulement ~propos de l'audition directe de la musique.

Manuscrit re~u le 11 octobre 1949.

BIBLIOGRAPHIE

[1] STEVENS and DAvis, Hearing, John Wiley and Sons N. Y. 1939.

[2] FL~TCHEa, Speech and Hearing, D. Van INostrand Co. N. Y. 1929.

[3~ TRENDELENBURG, Fortschritte der Physikalischen Akastik, Vol. 8, Serie Handbuch der Physik, Sprin- ger, Dtsch, (1927).

[4] MOLES (A), Sur la permanence des r4gimes sonores obtenus en salle r~verb6rante, J. Phys. Radium. Fr. (janv. t94B), n ~ ~, p.,7.

[51 MOLES (A), L'emploi de 1 osci]lographe cathodique dans les mesures de reverb6ration, Note CRSIM, n ~ 163.

[6] DEW~Y, Collected works. Modern Library, New- York.

[7! CHAVASSE (P) : Phon6tique statistique de la langue [ran~aise, Ann. T~l~cornmunic. (janv. 1948), 3, i, pp. 5-23.

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