Effet des ondes sonores sur les êtres vivants

1. Projet Personnel Humanitaire 2012
Présentation de la
PSYCHOACOUSTIQUE
Edgar FRANZ
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2. Plan de la présentation
Notions Mesures Illusions
Une étude de la manière dont nous percevons les sons
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3. Notions de bases
De la physique à la physiologie, vers la pscychologie
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4. Qu’est-ce que la psychoacoustique ?
• « Psychologie auditive »
• Étude des sensations auditives de l’homme
• Met en relation :
– L’acoustique
– L’anatomie humaine (physiologie)
– La « conscience » auditive (psychologie)
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5. Qu’est-ce qu’un son ?
• Son : partie audible du spectre
• Vibration moléculaire (onde
acoustique)
• Caractéristiques :
– Fréquence (Hz)  son aigu ou grave
– Intensité (dB)  son fort ou faible
• Perception de l’oreille humaine :
– 20 à 20kHz, 0 à 120 dB SPL
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6. Expliquons l’oreille
• Trois parties :
– L’oreille externe (E) : antenne acoustique
– L’oreille moyenne (M) : amplification du signal
– L’oreille interne (I) : décodage des vibrations
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7. Mesure des sensations
auditives
Pourquoi et quoi mesurer?
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8. Pourquoi mesurer ?
• Connaissance du système auditif
• Recherche clinique
• Améliorer l’environnement acoustique
• Comprendre des comportements ou des
habitudes liées aux perceptions auditives
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9. Quoi mesurer ?
• Les seuils :
– Absolu
– Différentiel
– Masqué
• Les échelles psychoacoustiques :
– Sonie
– Tonie
– Timbre
– Perception intervallique
– Localisation des sons dans l’espace
 On mesure la perception de stimulis
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10. La Sonie des sons purs
• Quantification de la perception des intensités :
– Mesure physique : intensité (dB)
– Mesure sensorielle : sonie (Phone)
• Dépend de l’intensité et de la fréquence
La sonie d’un son pur de fréquence 1kHz et d’intensité X dB est égale à X phones
• Niveau d’isosonie = même niveau de phones pour
des fréquences différentes.
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11. La Sonie – Courbes isosoniques
Le seuil d’audition se situe à un niveau isosonique de 4 phones (et non pas 0 phones)
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12. La sonie des sons complexes
• L’oreille effectue-t-elle :
– Une analyse spectrale du son ?
– Un décryptage de la forme d’onde du signal ?
 Courbes isosoniques : notre perception varie en
fonction de la fréquence i.e. l’information est
décodée en fonction de la fréquence.
• Il y a un analyseur auditif : la cochlée
– Notion de bandes critiques
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13. La sonie – Phénomène de masquage
Seuil d’audition
• Effet de masque :
– Son masquant
– Son masqué
Masquage par un son pur
– Courbes de seuil masqué
– Bruit blanc
– Bande de bruit
Masquage par des sons purs • Applications :
– Compression audio (MP3…)
– Induction auditive
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14. La Tonie : Perception de la hauteur
• Définition :
La hauteur est cet attribut de la sensation auditive qui permet d’ordonner les
sons en termes de grave à aigu, ou de les ordonner sur une échelle musicale.
• Deux composantes de la hauteur tonale
– La hauteur brute (ou spectrale)
– La hauteur fondamentale
• Deux composantes de la hauteur fondamentale :
– La Tonie
– La Chroma
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15. Les différentes échelles
• Échelle de tonie : échelle des Mels
– Une tonie doublée ne correspond pas nécessairement à l’octave
– Dimension de hauteur : différenciation grave-aigu
– La hauteur perçue croît moins vite que la fréquence
• Échelle musicale :
– L’octave : intervalle de bases des échelles musicales
– Deux notes séparées d’une octave ont un rapport de fréquence
de 2:1.
– 12 classes de hauteurs : Do, Do#, Ré, Ré#, Mi, Fa, Fa#, Sol, Sol#,
La, La#, Si.
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16. Le timbre : sensation multidirectionnelle
• Définition :
Le timbre est cet attribut de la sensation auditive selon lequel un auditeur
peut juger que deux sons présentés similairement et ayant la même intensité
et la même hauteur (voir la même durée), sont différents.
Catégorie « divers » pour décrire les
caractéristiques psychologiques du son.
Plusieurs dimensions physiques dont les
variations peuvent causer des changements
de timbre, interagissent entre elles de
manière complexe.
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17. Le timbre : Caractéristiques importantes
Voici les différents paramètre physiques liés au timbre :
• enveloppe temporelle
• enveloppe spectrale (spectre)
• position absolue sur l’axe des fréquences de l’enveloppe spectrale
• variations du contenu harmonique
• position du “centre d’intensité” (centre de gravité spectral)  aiguité ou brillance
• proportions de caractère tonal et caractère bruité
• taux d’inharmonicité
• proportion d’harmoniques paires/impaires
• synchronisme des partiels
• effets d’attaque :
– temps de montée
– présence de bruits ou de partiels inharmoniques pendant l’attaque
– montées inégales des partiels
– forme caractéristique de la courbe de monté
• effets entretenus (dans la partie stationnaire du son)
– Vibrato
– Tremolo
– modulation d’amplitude
– micro-intonations
Et plus encore…
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18. Le timbre : 3 définitions
• Le timbre-identité :
– Désigne les propriétés permettant la reconnaissance
d’une catégorie de source sonore
– Caractérise une impression sonore générale
• Le timbre-individualité :
– Caractérise une source particulière
• Le timbre-qualité :
– En psychoacoustique : désigne une qualité perceptive
comme la hauteur ou la sonie
– Perception d’un son par des qualités spécifiques
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19. Perception intervallique
• On distingue deux types d’intervalles :
– les intervalles mélodiques entre sons consécutifs
– les intervalles harmoniques entre sons simultanés
• On distingue aussi le cas :
– des sons purs
– des sons complexes (interaction entre les harmoniques)
• On peut adopter plusieurs points de vue :
– physique (objectif) : intervalle entre deux fréquences
– perceptif (subjectif) : intervalle entre deux hauteurs
– musical (abstrait) : intervalle entre deux notes
• On peut considérer l’intervalle comme :
– une distance sur une échelle continue en Hz ou cents
– une catégorie musicale sur une échelle discrète (ex: la tierce majeure)
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20. La perception intervallique – échelles musicales
• En occident : pas de préférence d’échelle
– Ajustement de la grandeur des intervalles en
fonction du contexte musical.
• Notion de justesse :
– Variable selon le contexte musical
– Or, système musicale  intervalles égaux
– Variation de la grandeur en fonction du contexte
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21. La perception intervallique – Consonance et dissonance
• Consonance : cohérence d’un ensemble de sons
entendus simultanément
– Terme spécifique à la culture occidentale (musique
polyphonique).
– Aussi vue comme la concordance des harmoniques.
• Dissonance : discordance d’un ensemble de sons,
accords ou intervalles
– Provoque l’impression d’’instabilité, de contrariété
entre les notes (dispute), de tension.
– Varie selon le système musical, le courant culturel,
l’époque, les individus…
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22. Dimension de la musique
• Son musical :
– Composantes timbrales
– Paramètres psychoacoustiques
• Bruit : partie intégrante de la musique
• Instrument primitif VS machine technique
• Musique abstraite VS musique concrête
• Culture
 L’homme n’est plus le seul à traduire le musical !
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23. Localisation des sons dans l’espace
• Lié à la perception binoculaire : 2 oreilles
• Prend trois dimensions spatiales :
– L’azimuth (gauche-droite)
– Le plan vertical (haut-bas, devant-derrière)
– La distance
• Effet de précédence (effet de Haas)
• Effet « cocktail party »
• Effet McGurk
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24. L’effet McGurk
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25. Illusions auditives
Ce que le cerveau nous fait croire
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26. Vous avez dits « illusions »?
• Paradoxe entre la réalité physique des stimulis
de l’oreille et leur perception
• Véritable hologramme audio
• Suscite des réactions différentes
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27. Les « glissandi sans fin »
• Découvert par Roger Shepard, physicien et
psychologue de la cognition
• Produit de la synthèse additive
• Donne l’illusion de sons constamment
« montants » ou « descendant »
• Équivalent auditif des peintures d’escaliers de
M.C. Escher
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28. Illusion auditive de R. Shepard - Explication
• Gamme constituée de signaux
sinusoïdaux séparés par un octave
• Amplitude des composantes suit
une enveloppe spectrale en forme
de cloche
• Toutes les composantes montent
de demi-tons en demi-tons
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29. Autre illusion auditive de Shepard / Risset
• A l’instant :
– La chroma augmente ou diminue
– La hauteur spectrale est constante
• Inverse de la précédente :
– La hauteur spectrale augmente ou diminue
– On maintient la chroma constante (même note
d’octave en octave)
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30. Quel message voulez-vous
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