Notions de Psychoacoustique

PSYCHOACOUSTIQUE
Etude des relations entre un stimulus
sonore et la sensation auditive qu’il
provoque
Caractéristiques de l’audition normale
Notions d’acoustique physiologique
amplitude
temps
T (période)
Son Pur: Vibration sinusoïdale
 Pour une période T:
 Fréquence:
F=1/T
en Hertz
– Exemple: pour une période de 1 milliseconde:
• F = 1/0.001= 1000 Hz
 Longueur d’onde:
λ=C/F
Où C = 340 m/s (célérité du son)
Sons graves / Sons aigus
Son aigu: Sinusoïde
représentant un son pur de
3000 Hz
Longueur d’onde courte
Son grave: Sinusoïde
représentant un son pur de
300 Hz
Grande longueur d’onde
Sons complexes
Son périodique
(musique)
Fréquence fondamentale +
Harmoniques
Bruit
Pas de fréquence
caractéristique
Aucune périodicité
Perception de la
Hauteur tonale
Sensation de fréquence (hauteur)
1: Choix de l’unité
• Unité physique de fréquence: le HERTZ (Hz)
• Unité de sensation de hauteur: l’OCTAVE
= intervalle de deux fréquences dont le rapport est
égal à 2.
On utilise en audiométrie les octaves de la série des Mille:
125 250
500 1000 2000 4000 8000
Hz
Sensation de fréquence (hauteur)
2: Champ auditif et limites de perception
• Chez l’homme:
• Limite inférieure: 20 Hz
• Limite supérieure: 20000 Hz
• Zone conversationnelle: 250 – 6000 Hz
3: Seuil différentiel de fréquence
• plus petite variation de fréquence nécessaire pour qu’une nouvelle
sensation de hauteur soit perçue.
Importance relative de la fréquence
pour la compréhension de la parole
Transfert des ondes sonores du milieu
aérien aux fluides de l’oreille interne
Un son de fréquence
élevée (aiguë) affecte
une portion basale de la
cochlée
Un son de fréquence
grave affecte une
portion plus apicale de
la cochlée
Tonotopie passive
Perception de
l’intensité sonore
1: Mesure de l’intensité physique
• Pression acoustique en microPascal (µPa)
• Puissance acoustique en Watts (W)
• Intensité acoustique en Watts par m² (W/m²)
Niveau de référence:
10-12 W/m², soit 20 µPa (Po)
Seuil Douleur:
1 W/m², soit 20x106 µPa
L’intensité minimale perceptive est donc 1012 fois plus faible
que l’intensité maximale supportable
> Échelle linéaire difficile à utiliser !
1: Mesure de l’intensité physique
Création d’une échelle logarithmique: le décibel (dB SPL)
Échelle sans dimensions: rapport des valeurs de 2 énergies
dB SPL = 10 log I/Io = 20 log P/Po
SOUND PRESSURE LEVEL
Remarque: Pour I/Io = 10,100,1000,10000…
dB = 10, 20, 30, 40…
LOI DE WEBER-FECHNER
La sensation croît en progression arithmétique quand
l’excitation croît en progression géométrique
2:Notion d’isosonie – Échelle des Phones
SONIE = Intensité subjective des sons
Courbes d’isosonie: Courbes reliant les coordonnées
(Pression acoustique et fréquence) des sons purs qui donnent
à l’oreille humaine une égale sensation d’intensité.
On parle de lignes isosoniques (Fletcher et Munson, 1933)
Exemple:
Un son de 1000 Hz à 43 dB SPL a la même intensité
subjective qu’un son de 100 Hz ou 10000 Hz à 63 dB.
Ces 3 sons ont un niveau d’isosonie de 43 Phones
Courbes isosoniques
3:Échelle des dB HL ou HTL (Hearing Level)
• Échelle de la mesure d’audition par rapport à un seuil
« normal » pour une fréquence considérée.
• décibel « audiométrique » qui ne concerne que les
fréquences comprises entre 125 et 8000 Hz.
Exemple (au casque)
- 0 dB HL à 125 Hz = 45,50 dB SPL
- 0 dB HL à 3000 Hz = 10 dB SPL
• Permet de simplifier la visualisation de la perte auditive sur
l’audiogramme
4: Seuils de détection et seuils de
discrimination de l’intensité
• Champ auditif et limites de perception:
- espace compris entre les limites du seuil d’audibilité et du
seuil de douleur
- diffère selon la fréquence
• Seuils de discrimination de 2 intensités (ou seuil différentiel):
• = plus faible écart d’intensité pour l’oreille
• varie avec l’intensité: diminue lorsque l’intensité augmente
• varie avec la fréquence: augmente aux deux extrémités du
champ auditif
Champ auditif
SPL
[dB]
Inconfort
100
Musique
Parole
50
0
20
200
2k
20k
Fréquence [Hz]
Intensité
Temps
Fréquence
Le facteur temporel
1. Rôle dans la perception des fréquences
•
En dessous de 10 ms, la hauteur n’est pas définie
2. Rôle dans la perception des intensités
•
Environ 100 ms au seuil pour que le son soit perçu
3. Persistance de la sensation
•
Au-delà de 7 récurrences par seconde, un son discontinu est perçu
comme continu
Le facteur temporel (suite)
4. Adaptation
•
Une oreille soumise à une stimulation prolongée éprouve une
baisse d’aptitude fonctionnelle, puis récupère au bout d’un temps
variable.
•
Phénomène MONAURAL
5. Fatigue auditive
•
Fonction de l’intensité (>60 dB)
•
Fonction de la fréquence (prédominante sur les aigus)
•
Fonction de la durée
•
Phénomène BILATERAL
L’audition binaurale





Sommation binaurale
Localisation spatiale
Sélectivité fréquentielle (Spécialisation interauriculaire)
Démasquage binaural
Fatigue auditive réduite
L’audition binaurale apporte une amélioration
quantitative et qualitative par rapport à
l’audition monaurale