Analyse des bruits produits par l'impact d'un club de golf frappant la balle
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- Amandine Sénéchal
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1 Analyse des bruits produits par l'impact d'un club de golf frappant la balle L'impact d'un club de golf sur une balle produit des bruits qui, si la balle a été correctement frappée, font battre le cœur du joueur beaucoup plus rapidement. Un club de golf doit être capable de produire le son caractéristique qui permet au joueur de savoir qu'il a réalisé un bon tir. Un club de golf d'un nouveau genre qui serait incapable de produire ce son apprécié des joueurs n'aurait aucune chance de survie sur le marché. Même si un joueur de golf ne s'intéresse par principalement à l'aspect acoustique lorsqu'il choisit son club, il s'agit d'un facteur qui influence inconsciemment sa perception de la qualité. Les propriétés du «bon» son sont simples à déterminer grâce aux possibilités d'analyse offertes par Artemis SUITE. Vous trouverez ci-dessous l'analyse de trois sons enregistrés produits par l'impact de trois clubs de golf différents sur une balle. Le bruit du premier club (Golfclub1) est jugé subjectivement comme étant le meilleur. Le bruit du deuxième club (Golfclub2) est un peu plus mauvais, mais encore bon. Le bruit produit par le troisième club (Golfclub3) est nettement moins bon. Bien entendu, la balle de golf utilisée influence, elle aussi, le bruit produit. L'objet de cette est néanmoins uniquement d'analyser les différents clubs de golf et non les différentes balles. Enregistrement des bruits Figure 1 : SQuadriga II avec BH II Le BHS II (Binaural Head Set) associé au frontal d'acquisition à quatre voies SQuadriga II (voir figure 1) est par exemple parfaitement adapté pour pouvoir réaliser un enregistrement audioconforme des bruits produits par l'impact. Le joueur de golf porte le BHS II comme un casque et les microphones intégrés permettent d'enregistrer les bruits d'impact produits par le club de golf. Un brise-vent permettant de réduire les bruits du vent soufflant éventuellement sur le parcours de golf est disponible pour le BHS II. Il est branché à un SQuadriga II fonctionnant en mode autonome qui se prête parfaitement à ce type d'enregistrements en extérieur en raison de sa taille pratique, de sa batterie et sa carte mémoire intégrées. 1
2 Analyse du niveau Le calcul du niveau de pression acoustique est une analyse simple, mais judicieuse dans ce cas. On a, ces derniers temps, beaucoup entendu parler des clubs en titane. Ce type de club permet au joueur de golf d'atteindre de plus grandes distances, mais il produit aussi des bruits d'impact à l'intensité sonore plus élevée que les clubs classiques. Ces évènements sonores se situaient pour certains dans des plages pouvant être nuisibles à l'ouïe. L'analyse du niveau ne permet pas de déterminer la qualité des bruits produits par différents clubs de golf, mais elle permet d'identifier les clubs de golf susceptibles de nuire à l'ouïe. La figure 2 représente l'analyse du niveau par rapport au temps de trois enregistrements de bruits d'impact. Ces bruits produisent un niveau de pression acoustique élevé pendant un court moment, il est néanmoins peu vraisemblable qu'ils entraînent un dommage permanent de l'ouïe car le niveau de pression acoustique maximal reste sous la barre des 120 db (SPL). Le club 3 qui a produit le plus mauvais son a aussi le niveau de pression acoustique le plus élevé, mais ce facteur n'influence pas forcément la qualité sonore. L'analyse du niveau devrait surtout être utilisée pour exclure tout dommage possible de l'ouïe, elle ne permet néanmoins pas forcément d'en tirer des conclusions quant à la qualité perçue. Il existe d'autres analyses qui sont plus adaptées pour déterminer la qualité sonore. Level vs. Time 10 db Golfclub 1 Golfclub 2 Golfclub 3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 t/s 1,2 Figure 2 : Analyse du niveau par rapport au temps de bruits d'impact réalisés avec trois clubs de golf différents 2
3 Analyse par FFT moyennée L'analyse par FFT moyennée permet de déterminer la variation de fréquence. La figure 3 représente l'analyse par FFT des trois enregistrements. On voit nettement que le bruit produit par le troisième club de golf présente une composante tonale frappante (entre 1,6 et 2,5 khz) qui n'apparaît pas avec les deux autres clubs. Cette composante est très dominante et influence considérablement la qualité sonore. La fréquence du bruit du troisième club n'est pas répartie de manière homogène. FFT (Average) 10 db Golfclub 1 Golfclub 2 Golfclub f/hz Figure 3 : Analyse par FFT moyennée de bruits d'impact réalisés avec trois clubs de golf différents Analyse d'1/n-ième d'octave par rapp moyennée ort au temps Un autre aspect important de l'analyse sonore est la variation temporelle des bruits. Il faut pour cela utiliser des analyses réalisées par rapport au temps. La figure 4 représente les résultats d'une analyse d'1/12 ème d'octave par rapport au temps. La résolution fréquentielle de l'analyse d'1/n-ième d'octave (plus élevée à fréquences basses, moins élevée à fréquences hautes) correspond plus à la résolution fréquentielle de l'ouïe humaine que celle d'une analyse par FFT à la répartition de la fréquence équidistante. On a d'autre part choisi pour l'analyse représentée une résolution temporelle de 2 ms qui correspond à celle de la résolution temporelle de l'ouïe humaine. La comparaison des trois bruits montre une légère différence entre le premier et le deuxième club, mais une nette différence avec le troisième. La composante tonale est non seulement frappante dans la plage fréquentielle, mais elle présente une résonnance plus importante que les autres composantes fréquentielles, ce qui joue encore un rôle dans la mauvaise qualité sonore. 3
4 Figure 4 : Analyse d'1/12 ème d'octave de bruits d'impact réalisés avec trois clubs de golf différents Analyse de la sonie spécifique vs. temps L'analyse de la sonie permet d'analyser les évènements sonores avec l'intensité sonore que perçoit l'ouïe humaine. La figure 5 représente l'analyse par rapport au temps et selon les bandes critiques (résolution fréquentielle similaire à celle de l'ouïe humaine). L'analyse montre la différence entre les bruits de manière particulièrement nette. Entre 10 et 17 Bark, le bruit produit par le troisième club de golf présente une courbe de sonie particulièrement élevée par rapport aux deux autres clubs et cette analyse montre aussi la résonnance plus longue de la composante tonale du troisième club. Figure 5 : Analyse de la sonie spécifique de bruits d'impact réalisés avec trois clubs de golf différents Cette plus longue résonnance peut par exemple être causée par le fait que la crosse n'amortit pas suffisamment l'impact et pourrait être améliorée en utilisant un meilleur matériau. Ce changement pourrait aussi permettre de réduire la composante tonale. Modifier la conception de la tête du club pourrait d'autre part aussi permettre d'obtenir 4
5 une meilleure qualité sonore en garantissant une répartition de la fréquence plus homogène. L'analyse montre que la qualité sonore des bruits de clubs de golf peut être simplement et rapidement visualisée en utilisant les analyses dont dispose ArtemiS SUITE. Les analyses indiquées illustrent bien les différences de qualité perçues en écoutant ces bruits et donnent des indications sur la manière dont on pourrait améliorer ces clubs. Remarques Pour les analyses décrites dans cette, vous devez disposer des modules d ArtemiS SUITE suivants : ASM 00 ArtemiS SUITE Basic Framework (référence 5000), ASM 01 ArtemiS SUITE Basic Analysis Module (référence 5001), ASM 12 Psychoacoustics Module (référence 5012) et ASM 14 Octave Analysis Module (référence 5014). L acquisition s effectue avec le boitier autonome SQuadriga II équipé du casque d enregistrement binaural BHS II. Avez-vous une question à poser à l auteur de cet article? Écrivez-nous : imke.hauswirth@head-acoustics.de. Nous serons heureux de lire vos réactions! 5
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