2. Recherches théoriques
2.3 Psychoacoustique
2.3.1 Définition
La psycoacoustique est l'étude des rapports entre les
paramètres de la stimulation acoustique, d'une part, et la
qualité de la sensation auditive, d'autre part. La psychophysique, dont
la psychoacoustique est une branche, est née avec Fechner au XIXe
siècle. Elle traitait alors des relations entre les timulations
physiques et les sensations comme états psychiques correspondants, en
négligeant tous les intermédiaires phisiologiques.
Aujourd'hui, un nouveau paramètre entre en ligne de jeu
gr%oce aux avancées technologiques, les psyacousticiens étudient
la représentation des stimulus acoustiques dans le système
nerveux. Ils se soucient également de conna»tre le type et les
règles de fonctionnement mis en jeu par le système auditif pour
structurer la perception, y compris les mécanismes d'ordre
supérieur, souvent appelés «processus cognitifs».
2.3.2 Perception de l'intensité sonore36
La sensibilité du système auditif humain
à la dimension intensive des stimulations acoustiques est
étonnante à plus d'un titre. En premier lieu, les performances de
détection de l'oreille sont très grandes : le système
auditif est sensible à des déplacements du tympan parfois
inférieurs au diamètre d'une molécule d'hydrogène.
En outre, il est sensible à une marge d'intensités très
étendue et il permet la discrimination de différences très
faibles d'intensité entre deux sons.
Enfin, il est capable d'analyser la facon dont l'énergie
est répartie parmi les différentes composantes
fréquentielles d'un son complexe.
L'intensité subjective des sons, appelée
«sonie», est presque exclusivement déterminée par leur
intensité physique.
Pression acoustique
En psychoacoustique, pour exprimer l'intensité physique
des sons, on mesure généralement l'amplitude des variations de
pression associées au passage d'une onde acoustique. En effet, depuis le
tympan jusqu'à la membrane basilaire, les différentes structures
de l'oreille effectuent des déplacements sous l'effet des vibrations
acoustiques. L'amplitude de ces mouvements dépend de l'amplitude des
variations de la pression acoustique, c'est-à-dire des variations de
pression par rapport à la valeur moyenne de la pression régnant
dans le milieu (généralement celle de la pression
atmosphérique).
Nous n'irons pas plus loin dans le détail des
unités de mesure et autre équivalence, car ce mémoire n'en
est pas l'objet. Il s'agit simplement ici de comprendre globalement comment
l'oreille percoit le son. Voyons donc en revanche :
L'échelle des phones ou d'isosonie.
On appelle sonie l'intensité subjective des sons. Cette
notion est particulièrement importante car elle conditionne la
compréhension de l'acoustique des lieux qui sera vue par la suite.
Depuis Fletcher et Munson (1933), on dispose d'un ensemble de courbes
appelées ligne d'isosonie. Chacune des courbes relie les
coordonnées (niveau de pression acoustique et fréquence) des sons
purs qui donnent à l'oreille humaine une égale sensation
d'intensité. Les lignes isosoniques ont été
établies par Fletcher et Munson pour l'écoute binaurale par
écouteurs.
On constate, par exemple, que pour para»tre aussi intense
qu'un son de 1 000 Hz à 43 dB SPL, un son de 100 Hz ou un son de 10 000
Hz doivent avoir un niveau de 63 dB SPL. On dit que ces trois sons ont un
même niveau d'isosonie («loudness level»).
De plus, on a normalisé (ISO, 1962) une version des lignes
d'isosoniques pour l'écoute binaurale en champ libre due à
Robinson et Dadson (1956).
Cette représentation nous concerne plus car le but de
cette étude, est de comprendre la perception du son dans le cadre d'une
diffusion via un système de sonorisation, donc en champ libre.
Par rapport aux lignes isosoniques mesurées sous
écouteurs, celles obtenues en champ libre sont plus basse, autour de 4
000 Hz, et présentent une remontée vers 8 000 Hz. Ces
différences sont dues aux diffractions sur la tête du sujet et sur
les pavillons de ses oreilles. Imaginons alors la différence entre la
théorie et la pratique lorsque l'on diffuse autre chose que des sons
purs (de la musique par exemple), et que le sujet se déplace dans un
espaceÉ
Zwislocki (1965) a montré que la forme
générale de la courbe des seuils en fonction de la
fréquence s'explique presque totalement par le jeu des fonctions de
transfert de l'oreille externe et de l'oreille moyenne, ainsi que par les
diffractions dues au corps et aux pavillons. Il reste que le seuil diminue plus
que prévu - selon tous ces facteurs - quand la fréquence
augmente. Zwislocki attribue ce phénomène à une
intégration temporelle par le système nerveux. Dans ce processus,
les hautes fréquences seraient avantagées puisqu'elles
comportent, par unité de temps, plus de cycles que les basses
fréquences.
Un certain nombre de données psychoacoustiques prouvent
que le système auditif est un véritable analyseur de spectre et
incitent à penser qu'un système qui analyse la répartition
de l'énergie dans la gamme des fréquences audibles et qui suit
l'évolution de cette répartitions au cours du temps
simultanément pour l'ensemble du spectre , est un système qui
combine, à un niveau nécessairement central, des informations
multiples en provenance de l'ensemble des fibres
périphériques.
La confirmation des indices codant l'intensité dans le
nerf auditif ne dispensera donc pas de développer les recherches sur les
traitements opérés dans les centre supérieurs ; il est
ainsi fort probable que les activités enregistrées au niveau du
nerf auditif ne renseigneront jamais totalement sur les processus nerveux qui
sous-tendent la perception de l'intensité. Remarquons enfin que les
problèmes que pose encore la perception de l'intensité sonore,
comme la plupart de ceux qui concernent les autres dimensions de la perception
auditive, requièrent plus que jamais des interactions entre la
psychoacoustique et la neurophysiologie.
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