3. ACOUSTIQUE PHYSIOLOGIQUE ET PSYCHOACOUSTIQUE 3.1

Philippe Nika Professeur Univ. Franche-Comté_ Acoustique
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3. ACOUSTIQUE PHYSIOLOGIQUE ET PSYCHOACOUSTIQUE
3.1 Introduction
L’impression de gène que produit un bruit dépend de nombreux facteurs, physiques et psycho-
physiologiques, et pas seulement de son intensité physique.
Les multiples causes de la gène imputée au bruit peuvent être:
* l’intensité sonore,
* le spectre du bruit,
* sa durée,
* la vitesse d’accroissement du niveau lors d’un bruit impulsionnel,
Mais la gène sonore est due à bien d’autres causes :
* physiologiques (état de santé, anxiété, fragilité, …),
* psychologiques (état mental, intro ou extraversion, connaissance, acceptation ou non de l’activité
professionnelle produisant ce bruit, …)
* sociologique (milieu socio-culturel, relations affectives avec le voisinage, …).
Il est donc évident qu’aucune échelle de niveau sonore objective, ne peut donner une indication de
gène ressentie, dans ces conditions, il est très difficile de préciser le niveau de bruit admissible
dans une situation d’exposition sonore donnée.

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3.2 L’oreille humaine
3.2.1 Données physiologiques
Comme le montre la figure 3.1, l’oreille est composée de trois parties :
- l’oreille externe (pavillon et conduit auditif) ;
- l’oreille moyenne (tympan et chaîne des osselets) ;
- l’oreille interne (appareil vestibulaire et la cochlée).
Figure 3.1 : L'oreille humaine.
L’oreille externe, constituée du lobe ou pavillon et du canal auditif, reçoit les ondes sonores qui
excitent le tympan ; organe de jonction avec l’oreille moyenne.
L’oreille moyenne possède trois petits os (chaîne des osselets) agissant comme des bielles et un
piston. Ces osselets transmettent les variations de pression acoustique vers l’oreille interne
qui est constituée de deux systèmes séparés : les canaux semi-circulaires pour l’équilibrage et la
cochlée ou limaçon, spirale osseuse qui contient l’organe de l’audition : l’organe de Corti. La

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cochlée en forme d’escargot, remplie de liquide et séparée longitudinalement en deux par la
membrane basilaire.
En réponse à un stimulus acoustique, le liquide dans le limaçon actionne la membrane basilaire
sur la surface supérieure de laquelle se trouvent 15000 à 20000 cellules ciliées. Celles-ci
enregistrent le mouvement et le transforment en impulsions nerveuses qui sont transmises au cerveau
par le nerf cochléaire.
Du point de vue de la sécurité, les dangers concernant l’oreille externe sont très faibles
Au niveau de l'oreille moyenne contenant la cavité tympanique de fréquence de résonance située
vers 1300 à 1500 Hz, les risques de déchirure du tympan ou de lésions de la chaîne des
osselets sont réels sous contraintes sonores élevées et prolongées.
Il existe au niveau de l’oreille moyenne des muscles commandés par le cerveau qui, par tension,
permettent d’atténuer l’intensité du bruit reçu sur certaines fréquences. Ce réflexe stapédien
d'autoprotection fait partie de cette “crispation” qui est créée lorsque l'on est, par exemple, devant
une presse à emboutir en action.
Lors de l'exposition à des bruits intenses transitoires, on observe une destruction
irréversible d’une partie des cellules ciliées sensorielles de l’oreille interne.
A cette destruction correspond une diminution progressive de l’acuité auditive. Plus il y a de cellules
détruites, moins le cerveau est capable de compenser cette perte d’information. Cette perte est
normalement plus importante aux fréquences voisines de 4 à 6 kHz auxquelles l’oreille est plus
sensible.
Les bruits impulsionnels ou transitoires et de chocs sont à cet égard les plus dangereux, de
par leur brièveté tels que tir, choc d’un marteau-pilon sur la pièce, qui occulte l'efficacité du réflexe
stapédien. On conçoit aisément qu'en l'absence d'information “d'avertissement” le réflexe stapédien
n'étant pas mis en œuvre, le risque de traumatisme et de surdité soit beaucoup plus grand.

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3.2.2 Les principales sensations sonores
La sensation auditive associée à la fréquence d’un son est la hauteur tonale ou tonie. Pour
l’échelle musicale, elle s’étend du grave à l’aigu. La tonie dépend principalement de la fréquence du
son, mais aussi de son intensité et de sa composition spectrale.
Le timbre ou richesse du son dépend des harmoniques accompagnant le fondamental, parfois
de leurs phases respectives.
Un son harmonique ou pur au sens physique (vibration sinusoïdale) n’est pas agréable à l’oreille. Au
contraire, un son riche en harmoniques (instruments de musique) paraît agréable et sa composition
spectrale caractérise le timbre de chaque instrument.
L’oreille apprécie aussi la vitesse de variation d’un bruit, elle est sensible aux transitoires et
les variations rapides de niveau perturbent plus ou moins la perception.
3.2.3 Les lois de l'audition : courbes isosoniques de Fletcher
Malgré son extraordinaire qualité, l'oreille humaine n’est pas un transducteur acoustique
linéaire et ses capacités sont limitées en amplitude et en fréquence.
Pour une personne jeune et otologiquement saine, le système auditif humain n'analyse qu'une partie
des bruits qui lui parvient dans la gamme de fréquence audible allant de 16 Hz à 20 kHz.
L'oreille est plus sensible aux sons entre 2 et 5 kHz pour l’être moins aux plus hautes et plus
basses fréquences dans des proportions différentes
- le seuil d'audition, fixé à 20 µPa à 1000 Hz (soit 0 dB) en onde plane harmonique se
diffusant librement ;

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- le seuil de douleur, situé au-dessus de 130 dB.
Bien qu'une augmentation de 6 dB représente un doublement du niveau de pression
acoustique, une augmentation d'environ 10 dB est nécessaire pour que, subjectivement, le
son nous paraisse deux fois plus fort
Le plus petit changement perceptible est d'environ 3 dB.
Courbes d'égales sensations sonores ou isosoniques de Fletcher et Munson pour des sons
harmoniques, et ce pour des niveaux de référence choisis à 1000 Hz.
La courbe de sensibilité de l'oreille est l'inverse des courbes de pression provoquant l'isosonie.
Figure 3.2 : Courbes d'isosonie ou d'égale intensité acoustique.
(d'après Fletcher et Munson)