Cours 10 : Environnement, musique et parole

Question 1

Quelle est l’utilité d’avoir deux oreilles?

Answer 1

• Essentielles pour déterminer les emplacements auditifs
• Capacité d’estimer la distance d’un objet visuel est grandement aidé pcq on a deux yeux –> capacité d’estimer la distance sonore est grandement aidé pcq on a deux oreilles

Question 2

Quel est le défi avec la localisation des sons?

Answer 2

Dans le système auditif, cependant, les mêmes récepteurs sont activés quelle que soit la position du son.

Question 3

Qu’est-ce que sont les différences de temps interaurales?

Answer 3

• différence de temps entre un son arrivant à une oreille par rapport à l’autre.
• La différence entre l’arrivé du son dans une oreille et dans une autre
• Différences sont minimes, on est dans l’ordre des microsecondes.
• C’est très précis que des différences de microsecondes puissent nous informer sur la provenance des sons dans l’espace
• La fréquence des sons jouent aussi un rôle dans la différence interaurale

Question 4

Qu’est-ce que l’azimut?

Answer 4

• L’angle d’une source sonore sur le plan horizontal par rapport à un point au centre de la tête entre les oreilles.
• Mesuré en degrés, 0 degré étant tout droit
• L’angle augmente dans le sens des aiguilles d’une montre, 180 degrés étant directement derrière

Question 5

Quelle est la physiologie de l’ITD?

Answer 5

• Olives médiane supérieure (Medial superior olive (MSO)) : une station relais dans le tronc cérébral où les entrées des deux oreilles contribuent à la détection des ITD
• Les détecteurs ITD forment des connexions à partir d’entrées provenant de deux oreilles au cours des premiers mois de vie.
• Structures dans le tronc cérébral jouent un rôle important

Question 6

Quel est le 1er modèle pour détecter les différences temporelles?

Answer 6

Les différences entre les longueurs des axones neuronaux (lignes rouges et bleues) provenant des deux oreilles pourraient fournir un délai pour détecter de minuscules différences de temps utiles pour localiser les sons.

Question 7

Quel est le 2e modèle pour détecter les différences temporelles?

Answer 7

• Les preuves les plus récentes: le cerveau profite du temps nécessaire à l’onde sonore pour se déplacer le long de la membrane basilaire de la cochlée. Ensuite, le cerveau utilise de petites différences de fréquences entre les deux oreilles pour mesurer le temps.
• Nouvelles évidences suggèrent un autre modèle qui prend la trajectoire des sons sur la membrane basilaire et les détecteurs des MSO calculeraient des minuscules différences de fréquence

Question 8

Quel est le rôle du tronc cérébral et des MSO dans la localisation sonore?

Answer 8

• Le tronc cérébral est près de la cochlée des deux oreilles.
• Les MSO reçoivent des informations des deux oreilles par la deuxième synapse du tronc cérébral.
• -> La première synapse est au noyau cochléaire.
• -> La deuxième synapse est dans les MSO.

Question 9

Qu’est-ce que les différences de niveau interaurales (Interaural Level Differences; ILD)?

Answer 9

• Différence de niveau (intensité) entre un son arrivant à une oreille par rapport à l’autre.
• -> Pour les fréquences supérieures à 1000 Hz, la tête bloque une partie de l’énergie atteignant l’oreille opposée.
• -> L’ILD est le plus grand à 90 degrés et -90 degrés; inexistant pour 0 degrés et 180 degrés.
• -> L’ILD est généralement corrélé à l’angle de la source sonore, mais la corrélation n’est pas aussi grande qu’avec les ITD.

Question 10

Qu’est-ce qu’une ombre sonore?

Answer 10

• Les deux oreilles reçoivent des entrées légèrement différentes selon que la source sonore est située d’un côté ou de l’autre de la tête. Pour les fréquences supérieures à 1000 Hz, la tête empêche une partie de l’énergie d’atteindre l’oreille opposée, créant une ombre sonore.
• Joue un rôle dans la localisation sonore

Question 11

Quel est le lien entre l’amplitude des ILD et les fréquences des sons?

Answer 11

• L’amplitude des ILD est plus grande pour les sons de fréquence plus élevée.
• Il n’y a pratiquement aucune différence d’amplitude ILD pour les sons de basse fréquence comme 200 Hz.
• Pour différentes fréquences, on note la différence en intensité.
• On a ces différences d’intensité en fonction du degré d’angle de l’azimut
• Il y a clairement une interaction avec l’intensité lorsqu’on parle de fréquences
• Lorsqu’on arrive au dessus de 1000 Hz qu’on voit cet effet de différence d’intensité pour les sons qui arrivent dans les deux oreilles

Question 12

Quelle est la physiologie des ILD?

Answer 12

• Olive supérieure latérale (Lateral Superior Olive; LSO): Une station relais dans le tronc cérébral où les entrées des deux oreilles contribuent à la détection des ILD.
• Les connexions excitatrices au LSO proviennent de l’oreille ipsilatérale.
• Les connexions inhibitrices au LSO proviennent de l’oreille controlatérale.
• Le cerveau peut comparer les niveaux d’activation relatifs des deux LSO pour déterminer de quelle direction provient le son.

Question 13

Comment voyagent les informations sonores de chaque oreille?

Answer 13

Après une seule synapse dans le noyau cochléaire, les informations de chaque oreille sont transmises à la fois à l’olive supérieure médiale (MSO) et à l’olive supérieure latérale (LSO) de chaque côté du tronc cérébral. Le noyau médial du corps trapézoïdal (MNTB) génère des entrées inhibitrices de l’oreille du côté opposé de la tête (l’oreille controlatérale).

Question 14

Quel est le potentiel problème d’utiliser les ITD et les ILD pour la localisation du son?

Answer 14

Cône de confusion : Une région de positions dans l’espace où tous les sons produisent les mêmes ITD et ILD.

Question 15

Qu’est-ce que le cône de confusion?

Answer 15

• Cône de confusion : Une région de positions dans l’espace où tous les sons produisent les mêmes ITD et ILD.

Question 16

Quel est le rôle des mouvements de la tête dans le cône de confusion?

Answer 16

Dès qu’on bouge la tête les ITD et les ILD des sources sonores changent, et une seule localisation spatiale est consistante avec les ITD et les ILD précédentes.

Question 17

Quel est le rôle de la forme des pavillons dans la localisation des sons?

Answer 17

• La forme des pavillons aident à déterminer la localisation du son
• -> Fonction de transfert directionnel (DTF) : une mesure qui décrit comment le pavillon, le conduit auditif, la tête et le torse modifient l’intensité des sons avec différentes fréquences qui arrivent à chaque oreille à partir de différents emplacements dans l’espace (azimut et élévation).
• -> Chaque personne a son propre DTF (basé sur son propre corps) et l’utilise pour aider à localiser les sons.
• -> On a tous des oreilles différentes, des formes de pavillons différentes. Notre cerveau connait la forme de nos oreilles et apprend comment nos oreilles vont moduler l’intensité du son, et donc la forme de nos oreilles va moduler notre capacité à reconnaître la position des sons dans l’espace

Question 18

Quelle est l’influence de la fréquence, de l’amplitude et de la forme des oreilles sur les fonctions de transfert directionnelles (DTF)?

Answer 18

• Le DTF pour une seule élévation. Remarquez comment l’amplitude change en fonction de la fréquence en raison de la forme des oreilles, de la tête et du torse.
• Dépendamment de la fréquence, la DTF va être influencé

Question 19

Quel est un autre problème de la localisation du son dans l’espace?

Answer 19

• Un autre problème de la localisation du son dans l’espace est la distance
• Perception de la distance des sons:
• -> Signal le plus simple : intensité relative du son
• -> Loi du carré inverse : la diminution d’intensité est égale à la distance au carré.
• -> À mesure que la distance d’une source augmente, l’intensité diminue plus rapidement.
• -> Loi du carré inverse : À chaque fois qu’on double la distance, on divise l’intensité du son par 2
• Composition spectrale des sons : les hautes fréquences diminuent davantage en énergie que les basses fréquences lorsque les ondes sonores se déplacent de la source à une oreille.
• Quantités relatives d’énergie directe (qui provient directement de la source) par rapport à l’énergie réverbérante (qui a bondit sur diverses surfaces dans l’environnement) peut aussi nous aider à calculer la distance du son dans l’espace.

Question 20

Quelles sont les caractéristiques des sons complexes?

Answer 20

• Harmoniques
• -> Fréquence fondamentale : Fréquence la plus basse du spectre harmonique.
• -> Le système auditif est extrêmement sensible aux relations naturelles entre les harmoniques.
• -> Que se passe-t-il lorsque la première harmonique est manquante ?
• Effet de la fondamentale manquante : la hauteur que les auditeurs entendent correspond à la fréquence fondamentale, même si elle est absente.
• Effet de la fondamentale manquante : Le cerveau arrive à calculer le plus petit dénominateur commun probable pour l’ensemble d’harmoniques pour déterminer la fréquence fondamentale.

Question 21

Qu’est-ce que le réflexe de sursaut acoustique?

Answer 21

• L’oreille est le premier sens pour maintenir la vigilance.
• Réflexe de sursaut acoustique : La réponse motrice très rapide à un son soudain.
• -> Très peu de neurones sont impliqués dans le réflexe de sursaut de base, les réponses sont donc très rapides.
• -> L’état émotionnel affecte le réflexe de sursaut.

Question 22

Qu’est-ce que la surdité d’inattention?

Answer 22

• Nous pouvons être attentifs à certaines sources sonores et pas à d’autres, même si tous les sons passent par les deux mêmes conduits auditifs.
• Difficile ou impossible d’assister à plus d’un flux auditif à la fois.
• -> Surdité d’inattention : L’incapacité à remarquer un son entièrement audible, mais inattendu parce que l’attention était engagée sur un autre flux auditif.

Question 23

Qu’est-ce que l’effet cocktail party?

Answer 23

• Des mécanismes perceptifs permettent au système auditif d’estimer les sources sonores individuelles à partir de mélanges (sound mixtures).
• -> des indices de regroupement “ascendants” dérivés des régularités statistiques des sons nous aident à dire ce qui va avec quoi.
• -> e.g. si un mélange contient de l’énergie à plusieurs fréquences qui démarrent ou s’arrêtent en même temps, ces fréquences appartiennent probablement au même son et sont interprétées comme telles par le cerveau.
• Les “harmoniques” sont susceptibles d’appartenir ensemble et ont tendance à être entendues comme provenant d’un seul son.
• Les fluctuations des caractéristiques auditives des différents sons naturels aident aussi à la tâche de l’auditeur. Cela réduit la mesure dans laquelle ils se masquent physiquement les uns les autres.

Question 24

Qu’est-ce que la musique?

Answer 24

• La musique est un moyen d’exprimer des pensées et des émotions.
• Les plus anciens instruments de musique connus sont des flûtes vieilles de 30 000 ans taillées dans des os d’animaux.
• Pythagore était obsédé par les nombres et les intervalles musicaux.

Question 25

Quel rôle joue les émotions dans la musique?

Answer 25

• La musique affecte l’humeur et les émotions.
• Certains psychologues cliniciens pratiquent la musicothérapie.
• Exemple : La musique peut avoir un impact positif sur la douleur, l’anxiété, l’humeur et la qualité de vie globale des patients atteints de cancer.
• Une forme d’art qui a aussi son utilité clinique

Question 26

Qu’est-ce que les notes de musique?

Answer 26

• Les sons de la musique s’étendent sur une gamme de fréquences d’environ 25 à 4500 Hz.
• Hauteur : L’aspect psychologique des sons lié principalement à la fréquence perçue.

Question 27

Qu’est-ce qu’un octave?

Answer 27

• Octave : L’intervalle entre deux fréquences sonores ayant un rapport de 2:1.
• -> Exemple : le do médian (C4) a une fréquence fondamentale de 261,6 Hz ; les notes situées à une octave du do médian sont 130,8 Hz (C3) et 523,2 Hz (C5).
• -> C3 (130,8 Hz) ressemble plus à C4 (261,6 Hz) qu’à E3 (164,8 Hz).
• -> Il n’y a pas que la fréquence dans la hauteur musicale !

Question 28

Qu’est-ce que la hauteur de tonalité (tone height)?

Answer 28

Hauteur de tonalité (tone height) : Une qualité sonore correspondant au niveau de hauteur. La hauteur de tonalité est liée de manière monotone à la fréquence.

Question 29

Qu’est-ce que la chrominance des tons (tone chroma)?

Answer 29

• Chrominance des tons (tone chroma) : Une qualité sonore partagée par des tonalités qui ont le même intervalle d’octave.
• -> Chaque note de la gamme musicale (A–G) a une chrominance différente.
• Hélice musicale—peut aider à visualiser la hauteur musicale.

Question 30

Qu’est-ce que l’oreille absolue?

Answer 30

• Oreille absolue (Absolute Pitch) : une capacité rare par laquelle certaines personnes sont capables de nommer ou de produire des notes très précisément sans comparaison avec d’autres notes.
• -> Compétence très prisée des musiciens
• -> Débat sur la question de savoir si l’AP est inné ou acquis
• -> Plus probable pour les personnes qui commencent une formation musicale à un jeune âge

Question 31

Qu’est-ce que la mélodie?

Answer 31

• Mélodie : Une séquence de notes ou d’accords perçus comme une seule structure cohérente.
  –> Exemples : « Twinkle, Twinkle, Little Star » ou « Baa Baa Black Sheep
  » (c.f. Somebody that I used to know - Gotye)
  –> Pas une séquence de sons spécifiques mais une relation entre des notes successives
  o Les mélodies peuvent changer d’octave ou de tonalité et rester la même mélodie même si elles ont des notes complètement différentes.

Question 32

Qu’est-ce que le tempo?

Answer 32

• Tempo : La vitesse perçue de la présentation des sons.
• -> généralement mesuré en nombre de battements par minute, où le battement est la mesure de base du temps en musique.
• -> Le rythme peut être considéré comme le modèle de la musique dans le temps.
• -> e.g. le rythme cardiaque humain. Le rythme cardiaque est une division du temps, et il peut être rapide ou lent - son tempo.

Question 33

Comment est traitée la musique dans le cerveau?

Answer 33

• Difficile de séparer les contributions de la hauteur des sons, du timbre, etc. dans l’identification des mécanismes cérébraux spécifiques à la musique. (mais voir Kell et al. Neuron, 2015).
• -> Régions antérieures du cortex auditif responsable du traitement de la musique.
• -> Le long du lobe temporal supérieur il y aurait des régions qui répondraient de façon préférentielle au traitement de la musique
• -> On a des outils en audition maintenant beaucoup plus développés car modèles computationnels beaucoup plus puissants pour reconnaître les différents sons ce qui nous permet d’en apprendre énormément sur les mécanismes qui pourraient être implémentés pour la reconnaissance de la voix vs musique

Question 34

Quelles sont les caractéristiques de la production vocale?

Answer 34

• Les humains sont capables de produire de nombreux sons de parole différents.
• Environ 5000 langues sont parlées aujourd’hui, utilisant plus de 850 sons vocaux différents.
• Tractus vocal : La voie aérienne au-dessus du larynx utilisée pour la production de la voix.
• Comprend les voies orales et les voies nasales.
• Flexibilité du tractus vocal - important dans la production de la parole.
• Physiologie de la production de la voix comprend le tractus vocal, qui comprend voies orales et nasales

Question 35

Quelles sont les caractéristiques de base de l’appareil vocal?

Answer 35

• Pour parler on a besoin d’air, et donc les poumons vont jouer un rôle important de la parole
• Cordes vocales sont d’autres structures importantes
• Structures du tractus vont amplifier la fréquence des sons qui font vibrer les cordes vocales
• Dépendamment de certains articulateurs, la position de la langue dans notre bouche, va permettre de produire des sons différents.
• Les différentes voyelles sont créer par des positions des articulateurs différentes

Question 36

Quelles sont les trois caractéristiques de la production vocale?

Answer 36

• Respiration (poumons)
• Phonation (cordes vocales)
• Articulation (tractus vocal)

Question 37

Qu’est-ce que la respiration et la phonation?

Answer 37

• Initiation de la parole - le diaphragme pousse l’air hors des poumons, à travers la trachée, jusqu’au larynx.
• Phonation : Le processus par lequel les cordes vocales sont amenées à vibrer lorsque l’air est expulsé des poumons.
• Cordes vocales qui vibrent et donnent une pression acoustique qui forme le son de la voix

Question 38

Quels sont les principes fondamentaux de la production de la parole?

Answer 38

• On parle en utilisant l’air expiratoire.
• Rare sont les situations où le son de la voix est produit par l’air entrant.
• -> sanglots
• -> gémissements
• -> surprise extrême (!aH)
• On mobilise 60 à 80% de la capacité vitale du volume d’air lors de la phonation.
• Parler à un débit de conversation courante nécessite environ 1 litre d’air par seconde.
• Le plus important pour la voix, c’est avoir un débit adéquat et surtout une pression d’air suffisante.
• Volume important d’air qui est attribué à la phonation, la production de la voix

Question 39

Quelles sont les caractéristiques physiologiques qui influencent la voix des enfants et des adultes?

Answer 39

• Au larynx—l’air passe entre les deux cordes vocales.
• -> Enfants: petites cordes vocales, voix hautes.
• -> Adultes: cordes vocales plus massives, voix basses.

Question 40

Quelles sont les caractéristiques des cordes vocales?

Answer 40

• Les cordes vocales ne sont pas des cordes.
• -> L’analogie dans le livre avec la guitare est intéressante, parce que la guitare est un instrument à cordes.
• -> Mais le larynx est un instrument à vent!
• -> Une meilleure analogie serait la trompette, où les lèvres du trompettiste vibrent et les vibrations sont modifiées par le tube de l’instrument.

Question 41

Qu’est-ce que l’articulation?

Answer 41

• Articulation : L’acte ou la manière de produire un son vocal en utilisant le tractus vocal.
• -> Zone au-dessus du larynx : conduit vocal
• -> Les humains peuvent modifier la forme de leur appareil vocal en manipulant leurs mâchoires, leurs lèvres, le corps de leur langue, le bout de leur langue et leur velum (le voile du palais).
• -> Ces manipulations sont l’articulation.
• -> Caractéristiques de résonance créées en modifiant la taille et la forme des voies vocales pour affecter la distribution des fréquences sonores

Question 42

Qu’est-ce que le modèle source-filtre?

Answer 42

• Quand on bouge nos articulateurs, on amplifie certaines fréquences et diminue d’autres
• Modèle filtre-sources
• C’est cette modulation du spectre qui donne la qualité du son qu’on produit avec la voix

Question 43

Qu’est-ce que le formant du modèle filtre-source?

Answer 43

• Formant : une résonance du tractus vocal qui crée un pic dans le spectre de la voix.
• -> Étiqueté par numéro, du plus bas au plus élevé (F1, F2, F3) - les concentrations d’énergie se produisent à différentes fréquences, en fonction de la longueur du conduit vocal.
• -> Spectrogramme : un modèle d’analyse sonore qui fournit un affichage tridimensionnel, traçant le temps sur l’axe horizontal, la fréquence sur l’axe vertical et l’intensité en couleur ou en échelle de gris.
• Formant : amplification de certains fréquences qui est faite en modifiant les articulateurs
• Sur modèle comme spectrogramme on peut identifier les différents formants dans la production de la voix

Question 44

Qu’est-ce que le triangle vocalique?

Answer 44

• Fonction qui va caractérisée où on place notre langue pour créer les voyelles : triangle vocalique
• Ce positionnement va avoir une influence sur le 1er et le 2e formant

Question 45

Qu’est-ce que la perception catégorielle?

Answer 45

• Perception catégorielle :
• -> Les chercheurs peuvent manipuler les stimuli sonores pour qu’ils varient continuellement de « bah » à « dah » à « gah ».
• -> Cependant, les gens ne perçoivent pas les sons comme variant continuellement.
• -> Au lieu de cela, les gens perçoivent des frontières catégorielles nettes entre les stimuli - la perception catégorielle.
• -> Il y a un shift perceptif qui se fait à un certain moment de la perception entre deux sons
• -> On a vraiment une perception catégorielle qui passe d’un son à un autre

Question 46

Comment est-ce que la voix humaine est traitée dans le cortex auditif?

Answer 46

• Ecq il y a des régions du cerveau qui répondent de façon préférentielle au son de la voix vs sons non-vocaux?
• On a utilisé la méthode de soustraction en faisant écouté des sons de voix humaine vs des sons environnementaux
• Il semble y avoir un traitement spécifique de la voix humaine dans le cortex
• Montrent qu’il y a également un traitement évolutif pour le traitement préférentiel de la voix dans le cerveau
• Temporal Voice Areas (TVAs)

Question 47

Quelle est la réponse électrophysiologique à la voix?

Answer 47

• Ont étudié la réponse de tons chantés vs. tons instruments comparables en fréquence fondamentale.
• Réponse préférentielle (voice specific response; VSR) à 320 ms post-onset.
• Combien de temps ça prend au cerveau pour reconnaître une voix humaine? On doit se tourner vers EEG
  Pas très possible que la réponse préférentielle à la voix ne soit qu’à 320 ms si la réponse EEG de la reconnaissance des visages est à 170 ms post-onset
• Autres études ont montré une VSR à 164 ms post-onset
• 164ms est déjà plus similaire au 170ms nécessaire pour la reconnaissance d’un visage
• On voit ces réponses préférentielles le long du sillon temporal supérieur dans les temporal voice areas

Question 48

Quelle est l’influence des interactions visuo-auditives?

Answer 48

• L’information visuelle peut affecter la perception auditive.
• Effet McGurk : ce qu’un auditeur voit en regardant le visage d’un locuteur affecte le son qu’il entend
• Pas moyen d’arrêter l’effet McGurk, soit lorsqu’on mixe le son avec un articulateur incohérent

Question 49

Qu’est-ce que l’effet McGurk?

Answer 49

1. A video shows a person repeating the sound “gah”
2. An audio track plays the sound “bah”
3. The subject hears the sound “dah”