Ce que j'oye, l'oie l'oye-t-elle?

 

En guise de préambule, nous dirons que la psychoacoustique prend le relais de l’acoustique au moment de la transduction opérée par le tympan : elle étudie comment les ondes sonores sont captées par le système auditif et la manière dont elles sont interprétées par le cerveau, des signaux les plus simples aux plus complexes (langage, écoute musicale). Les expériences menées en psychoacoustique ont permis de déterminer les capacités et les limites, les forces et les faiblesses de l’audition humaine en fonction de la nature des signaux auxquels elle est confrontée.

 

 

Etablissement d'un son

 

Une note de musique jouée par un instrument met un certain temps à prendre son intensité et sa couleur, du fait de l'établissement des différents harmoniques. L'oreille a, elle aussi, besoin physiologiquement d'une "mise en train" pour reconnaître et apprécier la qualité d'un son, durée estimée à environ un quart de seconde (250mS) pour les fréquences comprises entre 50Hz et 10000Hz.

 

 

La perception du niveau sonore

 

En se basant sur les travaux de Ernst Weber (1795-1878), qui avait le premier abordé de manière quantitative l'étude du lien entre sensation et stimulus, le médecin allemand Gustav Fechner (1801-1887), énonça la loi suivant laquelle:

"La sensation varie comme le logarithme de l'excitation".

 

C'est pourquoi le déciBel, unité de mesure logarithmique, a été adopté. Mais cette "fonction" mathématique, plus que "loi", montre d'importantes variations aux extrêmes, et n'a pu être vérifiée expérimentalement qu'avec l'introduction, vers 1860, de la notion de seuil différentiel, qui mettait en évidence les difficultés d'une comparaison sans valeur de référence suffisement précise.

 

 

Schéma fonctionnel du système auditif

 

De même que les informaticiens se sont souvent inspirés du cerveau humain dans leur recherche, on utilise parfois des schémas empruntés à la cybernétique pour appréhender la manière dont le cerveau traite les informations sensorielles. Il s’agit pour le cybernéticien, non pas de décrire avec la plus grande précision possible la réalité afin de la reproduire exactement, mais plutôt de simuler son fonctionnement. Rappelons que le son pénètre par l’oreille externe sous la forme d’une oscillation mécanique, traverse l’oreille moyenne, puis est transformé en impulsion électrique par l’oreille interne. Le signal, par l’intermédiaire du nerf auditif, gagne alors les fonctions supérieures (le cortex) pour être traité.

Le cerveau auditif humain met en oeuvre nombre de dispositifs complexes lui permettant le cas échéant sa propre protection ou de pouvoir concentrer son attention sur certains sons en particulier, par exemple sur la voix d'un locuteur en milieu bruyant (effet cocktail).

 

 

 

 

 

De manière plus abstraite, voici ce qu’il advient ensuite:

 

 

 

 

Le signal intègre tout d’abord la mémoire instantanée pendant une seconde environ. Il est transmis ensuite à l’ordinateur central qui, incapable pour l'instant d’identifier l’information reçue, s’adresse alors aux mémoires de stockage afin de prendre connaissance des rerésentations mentales qui lui sont associées. Il pourra par la suite conserver cette information, c’est-à-dire lui assigner une adresse par laquelle il sera possible de la retrouver plus tard. Toute information ne passant pas l’ordinateur central est néanmoins enregistrée dans les mémoires de stockage, mais aucune adresse n’ayant été conservée, il sera en principe impossible de la retrouver (l'hypnose est d'ailleurs l’une des techniques permettant parfois de retrouver ces informations sans adresse). D’autre part, l’ordinateur central a la possibilité de modifier sensiblement certaines caractéristiques du signal perçu, cela en agissant directement sur les muscles de l’oreille moyenne, permettant ainsi de mieux entendre un timbre ou un registre bien précis. Il s’agit en fait d’une modification de la courbe de réponse de l’appareil auditif par le système ossiculaire de manière à favoriser l’émergence des formants propres au signal désiré. L’individu percevra objectivement plus fort le son sur lequel il se concentre, acquérant ainsi la capacité par exemple d’isoler une voix ou un timbre particulier.

 

Pour approfondir ces notions, rendez-vous sur cochlea.eu/cerveau-auditif

 

 

La sonie

 

La sonie ou bruyance (loudness) est une quantification de la perception du son chez l'être humain. C'est une grandeur psychoacoustique qui se rattache de façon complexe à la pression acoustique. Ainsi, le volume sonore est la sonie des transmissions et des programmes diffusés par des moyens électroacoustiques.

On tire de l'observation des courbes isosoniques (égale intensité en fonction de la fréquence -Fletcher-Munson-) que le seuil d'audibilité d'un son de 400Hz par exemple, est de 20dB, alors qu'il est de 70dB pour un son à 40Hz. (Il nous faut beaucoup plus de volume pour le percevoir). La sonie est donc l'intensité subjective. Le Phone (Ph) en est l'unité et par convention, 1Phone = 1 dB à 1000Hz.

 

 

La tonie

 

Alors que la fréquence est la mesure objective de la hauteur d'un son, la tonie en est l'appréciation subjective. L'oreille est capable d'entendre un son fondamental absent en le reconstituant d'après la fréquence comprise entre deux harmoniques de rang consécutif. L'exercice est autrement plus difficile s'il s'agit de partiels, si aucune suggestion de hauteur déterminée n'existe pour nous aider.

Parfois l'oreille, consciemment tout d'abord, puis par automatisme, arrive à s'accommoder de notes perçues comme fausses par rapport à une échelle donnée (un piano mal accordé, un tempérament inégal entendu pour la première fois).

 

 

 

La perception des intervalles

 

Le Savart (S,noté Σ, sigma) correspond au plus petit intervalle perceptible par l'oreille humaine, également exprimé en Cent:

Un demi-ton = 25 savarts = 100 cents.

L'échelle de mel, nommé par Stevens, Volkman et Newman en 1937 est une échelle perceptuelle de hauteurs que les auditeurs entendent comme à égale distance les unes des autres. La relation entre cette échelle et la mesure de la fréquence est définie par l'affectation d'une référence: 1000 mels = 1000Hz à 40 dB au-dessus du seuil d'audibilité. Au-dessus d'environ 500 Hz, des intervalles de plus en plus grands sont jugés par les auditeurs comme produisant des écarts égaux. En conséquence, quatre octaves sur l'échelle en Hertz au-dessus de 500 Hz sont considérés comme comprenant environ deux octaves sur l'échelle en mel.

Le nom mel vient du mot mélodie pour signifier que l'échelle est basée sur des comparaisons de hauteur.

A noter toutefois que différentes formules mathématiques de conversion fréquence-mel coexistent faisant appel aux logarithmes et qu'une autre échelle, moins connue et exprimée en Bark a vu le jour en 1961. Elle se réfère également aux écarts subjectifs d'intervalles.

 

 

 

 

 

L'émergence

 

L'émergence est caractérisée par le fait qu'elle ne dépend pas tant des rapports d'intensité d'un son par rapport à un fond mais surtout de la forme et de la tessiture du signal vis-à-vis de ce fond qui lui permettront d'être audible et distinct.

 

 

LES EFFETS PERVERS

 

Posons la question une fois pour toutes: ce que notre oreille entend n'est-il que le fruit de notre imagination? Après tout, ce sens de l'audition est subjectif et ce que nous percevons n'est lié qu'à notre interprétation au travers de notre cerveau...Ce qui pourrait signifier que mon voisin n'entend pas ce que j'entends....

Pour corser encore un peu les choses, voilà que l'oreille elle-même est capable de créér des sons qui n'existent pas, ou ne pas entendre ce qui existe !

Pas d'affolement. Prenons les choses une par une...

 

 

Les sons différentiels

 

Nous avons vu (Ici) que l'oreille était capable de créér des sons qui n'existent pas...ce qui n'est pas forcément à considérer comme un défaut...

Un peu de cuisine sonore: superposons deux sons sinusoïdaux de 600 Hz et de 800 Hz. Ces deux signaux correspondront en fait aux harmoniques 3 et 4 d'un fondamental absent de 200 Hz (son soustractif) que l'oreille reconstituera et entendra avec les autres.

Ajoutons aux deux signaux précédents (600 et 800 Hz), un troisième son sinusoïdal de 700 Hz: Le son soustractif ne sera plus maintenant de 200 Hz, mais de 100 Hz, car les trois signaux joués correspondront désormais aux harmoniques 6, 7 et 8 d'un fondamental à 100 Hz.

 

 

L'effet de masque

 

Il dépend de l'intensité respective des sons et de leurs fréquences. En général les fréquences graves masquent plus facilement les fréquences hautes, un son fort masquera des sons plus faibles. Des timbales jouant 'forte,' par exemple, peuvent donner l'impression que le reste de l'orchestre est momentanément étouffé.

Cet effet, connu sous le nom d'effet Haas (qu'il décrit dans son traité en 1951 sur l'acoustique), est également appelé "effet de priorité" et utilisé dans la compression type MP3 des fichiers audio.

 

 

Les différentes distorsions

 

Le respect de la bonne largeur de la bande de fréquences sans distorsion apporte la bonne reproduction des graves, nécessaire à une impression de volume, d'espace, de naturel du timbre et de rondeur du son. Une bonne reproduction sans distorsion du médium donne le niveau sonore apparent et apporte l'intelligibilité. La reproduction correcte des aigus donne du mordant, de la clarté, de la richesse aux timbres, une sonorité aérée limpide et transparente.

Un équilibre doit être conservé entre les graves et les aigus (Voir Ici)

 

Distorsion non linéaires apparente:

L'oreille, organe dissymétrique, produit des harmoniques subjectifs lorsque la pression acoustique appliquée sur le tympan croit. A faible niveau l'oreille est moins tolérante à l'égard des déformations du son qu'à niveau plus important. Il semble que le taux plus élevé des harmoniques créé aux niveaux acoustiques élevés a pour effet de masquer partiellement la distorsion harmonique de la source.

 

Distorsion différentielle:

Si des sons différentiels sont nombreux et de niveau élevé, ils empâtent le son et lui donnent de la confusion.

 

Distorsion de phase:

L'oreille est théoriquement insensible au déphasage relatif de deux ou plusieurs ondes sonores dont la fréquence est différente et qu'elle reçoit simultanément sauf si elles se composent algébriquement avant de réagir sur le tympan.

 

 

L'impact de l'âge sur l'audition

 

Ci-dessous la courbe de perte d'audition en fonction de l'âge: on y remarque qu'à partir de 55 ans environ, une chute nette de la perception des fréquences au delà de 4000 Hz est visible. Malgré la capacité humaine à s'adapter, cette perte ira en générant aux âges plus avancés encore un problème couramment rencontré d'incompréhension entre locuteurs...

 

 

 

 

La Phonétique

 

La phonétique (du grec «phonos », où « phônê » qui signifie la « voix », le « son ») est une branche de la linguistique qui étudie les sons utilisés dans la communication verbale. À la différence de la phonologie, qui étudie comment sont agencés les phonèmes d'une langue pour former des mots, la phonétique concerne les sons eux-mêmes (les « phones »), leur production, leur variation plutôt que leur contexte.

La phonétique se divise en trois branches :

* la phonétique articulatoire, qui étudie les positions et les mouvements des organes utilisés pour la parole par son émetteur,

* la phonétique acoustique, qui étudie la transmission de l'onde sonore entre son émetteur et son récepteur,

* la phonétique auditive, qui se préoccupe de la façon dont les sons sont perçus et décodés par son récepteur.