Cours 10 - Perception auditive

Question 1

Complétez.

Notre perception des sons dépend des ________ émises par les objets, qui sont transmises à nos oreilles via un _____________ capable de réagir à ces vibrations.
Spécifiquement, le son correspond à une variation ______ de la pression de l’air (ou autre médium élastique) environnant.

Answer 1

vibrations

médium élastique (air, eau, etc.)

rapide

Question 2

Vrai ou faux. Les sabres laser font du bruit dans l’espace.

Answer 2

FAUX : en l’absence de médium élastique pour transmettre l’onde sonore,, il n’y a pas de son dans le vide.

Question 3

En quoi consiste une onde sonore?

Answer 3

Déplacement des changements de pression dans l’environnement (340 m/s dans l’air et 1500 m/s dans l’eau)

Question 4

Comment appelle-t-on l’onde sonore la plus simple et quelles sont ses caractéristiques?

Answer 4

Son pur

Variation de l’air suivant une ONDE SINUSOÏDALE

Question 5

Quelles sont les trois dimensions de l’onde sonore?

Answer 5

Amplitude, fréquence et forme

Question 6

Qu’arrive-t-il à nos tympans en l’absence de son dans l’environnement?

Answer 6

C’est la pression de l’air ambiant qui pousse sur nos tympans

Question 7

Décrivez l’amplitude et la caractéristique psychologique associée à celle-ci.

Nommez un exemple de la vie quotidienne où l’on manipule l’intensité d’un son.

Answer 7

= FORCE des variations de la pression de l’air produites par un son

Mesurée en décibels (échelle logarithmique)

Caractéristique psychologique = INTENSITÉ

Ajuster le volume de la radio

Question 8

Qu’est-ce que la fréquence à quelle caractéristique psychologique est-elle associée?

Answer 8

= VITESSE des variations de la pression de l’ai

Mesurée en cycles/seconde (HERTZ)

Fréquences audibles = 20 à 20 000 Hz

Caractéristique psychologique = HAUTEUR

Question 9

À quoi correspondent les ultrasons et les infrasons pour l’humain?

Answer 9

Ultra : supérieur à 20 00) Hz

Infra : inférieur à 20 Hz

Question 10

Complétez. Une fréquence basse produit un son ____ et une fréquence élevée produit un son _____.

Answer 10

Grave

Aigu

Question 11

Qu’est-ce que la forme de l’onde à quelle caractéristique psychologique est-elle associée?

Answer 11

= forme des variations de la pression de l’air à travers le temps

caractéristique psychologique = TIMBRE

Question 12

Qu’est-ce qu’un son complexe?

Answer 12

Des variations de pression de l’air qui suivent une forme d’onde pouvant être décomposée en 2 ou plusieurs ondes sinusoïdales.

Question 13

Comment se nomme le processus de décomposition d’une onde sonore complexe en ondes sinusoïdales plus simples? En quoi consiste-t-il?

Answer 13

Analyse de Fourier

Son complexe = fréquence FONDAMENTALE + ses HARMONIQUES

Question 14

Qu’est-ce qu’une harmonique?

Answer 14

Ondes sinusoïdales dont la fréquence est un multiple de la fréquence fondamentale (2e harmonique = 2x la fréquence fondamentale)

Question 15

Quel est le processus inverse de l’analyse de Fourier et en quoi consiste-t-il?

Answer 15

Synthèse de Fourier

Additionner les différentes ondes sinusoïdales simples pour former l’onde complexe

Question 16

Complétez. La _____________ est l’onde sinusoïdale de plus basse fréquence qui est produite par l’analyse de Fourier. Elle détermine la hauteur perçue d’un son complexe.

Answer 16

Fréquence fondamentale

Question 17

Donnez un synonyme de structure harmonique.

Answer 17

Spectre de Fourier

Question 18

Notre oreille reproduit une décomposition des sons comme l’analyse spectrale de Fourier selon quelle loi?

Answer 18

La loi acoustique d’Ohm

Question 19

Quel caractéristique psychologique d’un son est essentiel à l’identification des sources sonores? Pourquoi?

Answer 19

Timbre

car les structures harmoniques sont uniques et nous permettent de différencier les timbres et identifier les sources sonores

Question 20

Quelles sont les trois parties de l’oreille et de quoi sont-elles composées?

Answer 20

Externe : pavillon, canal auditif et tympan

Moyenne: osselets (marteau, enclume, étrier) et fenêtre ovale

Interne : cochlée

Question 21

La première structure qui réagit au son est _______.

Answer 21

Le tympan

Question 22

Décrivez le mécanisme de résonance de l’oreille externe.

Answer 22

une partie de l’énergie sonore est réfléchie par le tympan. Si proche de la fréquence de résonance du canal auditif (environ 3400 Hz - déterminée par longueur du canal auditif) ->amplifiée et + facile à détecter (les fréquences amplifiées vont de 2000 à 6000 Hz)

Question 23

Décrivez le parcours d’AMPLIFICATION du son dans l’oreille selon ses différentes parties.

Answer 23

Externe : résonance du tympan et amplification par le canal auditif des fréquences entre 2000 et 6000 Hz.
Moyenne : amplification du signal mécanique par le principe de RAPPORT DE SURFACES (les vibrations sur la grand surface du tympan sont concentrées par les osselets sur la fenêtre ovale, beaucoup plus petite ->amplifie l’intensité du signal mécanique d’environ 18 fois) et l’EFFET DE LEVIER (les longueurs inégales des articulations de la chaîne ossiculaire cause une amplification d’environ 1,3 entre tympan et fenêtre ovale). Ensemble ces deux principes amplifient de 24,2 fois l’intensité du signal dans l’oreille moyenne.
Interne : Bien que le rôle de l’oreille interne soit la transduction du signal, les cellules ciliées externes reçoivent des influx nerveux du cerveau leur permettant de s’allonger et amplifier la vibration de la membrane basilaire afin d’augmenter la sensibilité auditive.

Question 24

Définissez le réflexe acoustique.

Answer 24

Les muscles reliés au marteau et à l’étrier peuvent se contracter pour RÉDUIRE LES VIBRATIONS DES OSSELETS lors de sons de très forte amplitude.

Question 25

Expliquez les différentes étapes de la transduction dans l’oreille interne.

Answer 25

Transduction mécanoélectrique : Les mouvements de l’étrier sur la fenêtre ovale causent des changements de pression du liquide cochléaire. Ces vibrations sont transmises par la partition cochléaire, qui se met en mouvement de haut en bas. L’organe de Corti suit alors un mouvement de haut en bas et la membrane tectoriale suit un mouvement latéral. Ces mouvements provoquent une flexion des cellules ciliées (déflexion de l’ordre du nanomètre) qui enclenche le processus de transduction. Le mouvement des cils crée une tension sur les liens qui les unis et ouvre les canaux perméables au potassium (K+). Le potassium entre rapidement dans la cellule et dépolarise (influx nerveux) celle-ci, ce qui entraîne une entrée rapide d’ions calcium (Ca+) et l’expulsion de NT qui stimulent les neurones du nerf auditif. Chaque cellule ciliée fait synapse avec 10-30 neurones du nerf auditif.

La transduction est extrêmement rapide et permet une résolution temporelle de l’ordre du 10 millionième de seconde.

Question 26

Complétez. Les cellules ciliées INTERNES sont à la source de ___ du signal transmis au nerf auditif.

Answer 26

90%

Question 27

Comment le système auditif représente-t-il la fréquence sonore grâce au CODE SPATIAL? Et le code temporel?

Answer 27

Spatial : La fréquence est signalée par des neurones de localisation différente dans une structure auditive.

Temporel : La fréquence est signalée par la fréquence des influx nerveux produits pas le stimulus.

Question 28

Décrivez le rôle de la membrane basilaire lors du code spatial.

Answer 28

La membrane basilaire se met en mouvement de la forme d’une onde en réaction aux vibrations transmises à la cochlée. L’onde se propage de la BASE à l’APEX. L’onde est caractérisée par la l’enveloppe qu’elle crée dans la membrane basilaire, qui correspond à l’amplitude maximale du mouvement de la membrane sur sa longueur. Cette amplitude affecte l’intensité de la stimulation des cellules ciliées.

La membrane basilaire a deux propriétés qui modulent l’enveloppe de l’onde en fonction de la fréquence du son :
1- 3-4 fois plus étroite à la base qu’à l’apex
2- 100x plus rigide à base qu’à l’apex

La base vibre à grande amplitude aux fréquences ÉLEVÉES
L’apex vibre à grande amplitude aux fréquences BASSES

Question 29

Qu’est-ce qu’une carte tonotopique?

Answer 29

Représentation ordonnée de la fréquence sonore à travers la longueur de la cochlée. Formée par les cellules ciliées dans la cochlée.
Les hautes fréquences sont représentées près de la BASE et les basses fréquences sont encodées à l’APEX (à la base, on parcours plus de fréquences sur une courte distance qu’à l’apex)

Question 30

Quelle est la contrainte qu’amène une cellule nerveuse unique dans le codage temporel?

Comment cette contrainte est-elle résolue?

Answer 30

Une cellule nerveuse ne peut qu’avoir une fréquence d’influx nerveux maximale d’environ 500 impulsions/seconde.

Principe de la volée : le code temporel est le résultat de plusieurs fibres nerveuses qui produisent chacune un influx nerveux synchronisé avec la fréquence du stimulus.
-> ce principe ne peut signaler la fréquence que de sons de fréquences basses (entre 1000 et 5000 Hz) dans le nerf auditif

Question 31

À quoi correspond le seuil de réponse d’un neurone du nerf auditif?

Answer 31

À l’amplitude minimale produisant une fréquence d’influx nerveux PLUS ÉLEVÉE que l’activité spontanée.

Question 32

Complétez. La fréquence pour laquelle une cellule ciliée a le seuil le plus bas est appelée la _______________ de la cellule. Elle est normalement établie en utilisant des ____________.

Answer 32

Fréquence caractéristique

Sons purs

Question 33

Comment fonctionne la suppression par tonalités voisines (two-tone suppression)?

Answer 33

Réduction de la réponse d’un neurone à sa fréquence caractéristique quand on présente en même temps une fréquence voisine. ->la fréquence voisine a un impact plus large sur les fréquences supérieures qu’inférieures

Question 34

Qu’est ce que le principe de saturation de réponse?

Answer 34

Les neurones auditifs ont une réponse qui se sature à une intensité faible pour leur fréquence caractéristique.

À des amplitudes élevées, la saturation s’élargit davantage sur les fréquences inférieures à la fréquences caractéristique que sur les fréquences supérieures.

Plusieurs neurones avec la même fréquence caractéristique ont des sensibilités différentes. ->c’est grâce à une collection de neurones que la fréquence sonore est correctement perçue

Question 35

Décrivez le parcours du son à travers les voies auditives nerveuses.

Answer 35

L’influx part du nerf auditif (nerf crânien III) qui fait synapse dans le noyau cochléaire. Influx est transmis au noyau olivaire supérieur, au tubercule quadrijumeau inférieur (collicule inférieur), au corps genouillé médian et au corte cortex auditif primaire (A1).

Des connexions descendantes partent de l’aire A1 jusqu’au CGM.

Le signal se rend aux deux hémisphères grâce aux projections croisées des noyaux cochléaires aux noyaux olivaires supérieurs droits et gauches et entre les collicules inférieurs gauche et droit.

L’oreille controlatérale reste privilégiée dans chaque hémisphère.

Question 36

Qu’en est-il de l’organisation tonotopique dans les voies auditives?
Et l’organisation de A1?

Answer 36

Cette organisation qui part de la cochlée est maintenue dans chaque relai ainsi que dans l’aire A1.

Dans l’aire A1, on retrouve aussi une organisation par colonnes de fréquences ->les colonnes voisines ont des fréquences caractéristiques voisines. (trajectoires parallèle ->fréquences caractéristiques varient selon un continuum)

Question 37

Décrivez l’organisation dans le cortex auditif.

Answer 37

Dans le cortex auditif, le principe de la volée ne s’applique qu’a des fréquences inférieures à 50 Hz.

Il y a une organisation FONCTIONNELLE HIÉRARCHIQUE qui part de A1, qui envoie des projections jusqu’à la ceinture, puis la péri-ceinture. (entourent A1)

A1 est activée par stimulus simple, ceinture et péri-ceinture par stimulus complexe.

Question 38

Qu’indique la courbe d’audibilité?

Answer 38

Elle illustre le SEUIL ABSOLU qui varie en fonction de la fréquence, pour les fréquences audibles.

Seuil le plus bas = fréquences de 2000-6000 Hz ->amplifiées par résonance du canal auditif.

Question 39

À quoi correspond l’aire de réponse auditive?

Answer 39

À l’ensemble des sons audibles situés entre la courbe d’audibilité et la courbe du seuil de sensation.

Question 40

Qu’est-ce qu’une courbe d’isosonie?

Answer 40

iso = même 
sonie = sensation d'intensité

La courbe d’isosonie reflète l’amplitude requise pour produire un son de même intensité subjective, pour chaque fréquence audible.

La courbe s’aplatit aux intensités élevées car la sensibilité de notre système auditif s’égalise pour toutes les fréquences lors d’une augmentation de l’amplitude.

Question 41

Pourquoi sommes-nous portés à augmenter le volume sonore lors de l’écoute d’une pièce musicale que l’on aime?

Answer 41

Car cela nous expose davantage à toutes les fréquences sonores de la pièce musicale (courbe aplatie à intensité élevée)

Question 42

Complétez. La perception de l’intensité dépend non seulement de l’amplitude et de la fréquence mais également, dans une certaine mesure, de la _____.

Answer 42

Durée

intégration temporelle de 100-200 ms

Question 43

Qu’est-ce que les sones?

Answer 43

L’unité de mesure de l’intensité perçue.

1 sone = intensité subjective produite par une fréquence de 1000 Hz et d’amplitude de 40 dB

Question 44

Comment pouvons-nous qualifier la relation entre l’intensité perçue et l’amplitude sonore?

Answer 44

révèle un phénomène d’expansion de la réponse, mesurée avec la méthode d’estimation de magnitude.

Question 45

Qu’est-ce que les mels?

Answer 45

L’unité de mesure de la hauteur perçue.

1000 mels = hauteur perçue d’un son de 1000 Hz à 40 dB

Question 46

Pourquoi la courbe de variation entre la hauteur perçue et la fréquence d’un son ne varie pas linéairement et présente deux points d’inflexion?

Answer 46

Car la courbe est déterminée par l’endroit au niveau de la membrane basilaire qui va vibrer à plus grande amplitude selon les différentes tonalités (vibration pas linéaire)

Question 47

Quel concept est décrit par cette définition?

La présentation d’un bruit blanc avec un autre son affecte notre capacité à percevoir ce son.

Answer 47

Le masquage

Question 48

Pourquoi le bruit blanc est-il si particulier?

Answer 48

Car son analyse de Fourier ne permet pas d’isoler une fréquence fondamentale et ses harmoniques.

Un bruit blanc est caractérisé par sa fréquence centrale et sa bande passante (largeur)

Question 49

Quelle serait la fréquence centrale et la bande passante d’un bruit blanc qui va de 210 Hz à 430 Hz?

Answer 49

Fq centrale : 320 Hz

bande passante : 220 Hz

Question 50

Comment le bruit blanc affecte un son (effet de masquage)?

Answer 50

Le bruit blanc va affecter davantage les fréquences du son incluses dans celles du bruit blanc mais affecte également les fréquences voisines, surtout celles plus élevées.

Question 51

Comment peut-on expliquer la forme asymétrique de l’effet de masquage?

Answer 51

Par la forme asymétrique de l’enveloppe de vibration de la membrane basilaire!

Question 52

Qu’est-ce que la bande passante critique?

Answer 52

C’est le seuil maximale que peut atteindre la bande passante d’un bruit blanc pour masquer un son pur (au-delà de cette largeur de bande, le bruit blanc n’a plus d’effet)

Question 53

Pourquoi la bande passante critique a-t-elle une étendue plus faible pour les basses fréquences que pour les hautes fréquences?

Answer 53

À cause que l’espace sur la membrane basilaire qui sépare les basses fréquences est plus étendu que celui pour les hautes fréquences. (À l’apex, l’étendue est plus grande pour couvrir 1000Hz)