Reproduction sonore 3D par surface émettrice de sons dans un véhicule – SOURCE

Dans un avenir proche, l’adoption de structures multifonctionnelles spécifiquement dédiées à l’automobile (Multifunctional Car Structure: MCS) promet d’avoir un impact significatif sur la capacité des véhicules de nouvelles génération à répondre aux exigences en terme d’écologie émanant de l’environnement socio-législatif actuel. Rendre les éléments structuraux automobiles intelligents en leur permettant de suivre en temps réel leur état de fatigue, de changer de forme à la demande, d’être capable d’agir comme source sonore et ainsi de réduire les problèmes liés aux vibrations permettra d’éliminer quantité de poids, de volume et de pénalisations associées aux approches actuelles qui consistent à concevoir, fabriquer, et maintenir les véhicules et les systèmes fonctionnels séparément. Les modèles actuels ont déjà une structure optimisée pour être légère dans compromettre ses performances. Cependant, la démocratisation des composants structurels de type MCS, de nouvelles réductions de poids et de volumes pourront être envisagées sans pour autant compromettre les performances en termes de résistance aux chocs et à la fatigue et tout en offrant de nouvelles fonctionnalités inédites. Un type de MCS qui apparait comme prometteur et que nous nous proposons d’explorer dans ce projet est la classe des éléments structurels audio (Load-bearing Loudspeakers Structure : LLS). Les LLS font référence à des structures équipées d’éléments actifs tels que des éléments piézo-électriques et permettant un rendu haute-fidélité et spatialisé du son ainsi qu’un contrôle actif du bruit et des vibrations. En termes d’intégration, les LLS peuvent facilement être adaptés aux modèles de voiture déjà existants ou alors intégrés dans les nouveaux développements.

Etant donné que l’acoustique joue un rôle majeur dans la conception automobile, une utilisation large les LLS permettra une augmentation de la sécurité et du confort des véhicules. D’un côté, les alertes sonores jouent un rôle vital pour l’automobiliste en attirant son attention et en lui communiquant des informations. Le choix de la modalité auditive permet de plus de réduire l’impact de la distraction du conducteur sur la tache primaire de conduite et donc d’augmenter la sécurité. Par ailleurs, une restitution sonore spatialisée de ces alertes permet de diriger l’attention du conducteur directement vers la source de danger. Dans un premier temps, nous souhaitons utiliser ces surfaces pour générer et spatialiser des sons pour alerter le conducteur d’un éventuel danger. Dans un second temps, ces surfaces fonctionnalisées seront utilisées pour produire une synthèse de front d'ondes avec un nombre réduit de hautparleurs afin de créer un son plus réaliste.

En résumé, ce projet propose la fonctionnalisation des surfaces présentes dans l’habitacle d’une voiture dans le but d’améliorer la sécurité et le confort des passagers en répondant aux problèmes scientifiques et industriels suivants: A partir d’une analyse utilisateurs un cahier de charge sera introduit pour ce nouveau type de hautparleurs. Par la suite, des actionneurs piézoélectriques basse consommation seront développés capable de couvrir le spectre audio complète. Cela inclut principalement de rehausser les basses fréquences. La compensation des modes propres et des non-linéarités de la surface est effectuée par un control actif. Ces hautparleurs surfaciques seront intégrés dans un véhicule où des méthodes d’égalisation et de compensation acoustiques garantissent un son équilibré. L’efficacité de l’ensemble du système sera quantifiée grâce à des études utilisateurs. La qualité sonore du système sera comparée qualitativement et quantitativement à un système audio classique. Un scénario de spatialization 3D sonore complétera l’évaluation d’utilisateurs.