Cours 9 Flashcards
Quest ce que la perception auditive fait? (2)
Au même titre que la vision, l’audition nous informe sur notre environnement.
L’audition nous fournit cependant certaines informations auxquelles nous
n’avons pas nécessairement accès par la vision et les mécanismes physiques,
physiologiques et psychologiques qui sont mis en jeu par ces modalités
perceptives sont très différents
Le stimulus sonore
Notre perception des sons dépend des vibrations émises par les objets, qui sont
transmises à nos oreilles via un médium élastique (air, eau, etc.) capable de
réagir à ces vibrations.
Spécifiquement, le son correspond à une variation rapide de la pression de l’air
(ou autre médium élastique) environnant.
Est ce quon peut avoir du son dans le vide
dans le vide on peut pas avoir de son car on a rien pour véhiculer le son ie faix dans films navettes qui fait bruit et se déplacant
L’onde sonore consiste dans le quoi?
déplacement de ces changements de
pression à travers l’environnement (340 m/s dans l’air; 1500 m/s dans l’eau)
Exemple: vibrations nécessaire pour produire l’onde sonore: a un moment retire vers gauche donc basse pression voir photo.3
Dimensions physiques et perceptives du son: quest ce que l’onde sonore la plus simple
L’onde sonore la plus simple est appelée un son pur, qui est caractérisé par une
variation de la pression de l’air suivant une onde sinusoïdale
L’onde sonore est caractérisée sous trois dimensions
amplitude, fréquence
et forme
Amplitude
Force des variations de la pression de l’air produites par le son *voir photo p.5
Dimension physique vs psychologique du son
dimension physique est lobjet de londe et dimension psychologique est la percpetion du son
Intensité
La caractéristique psychologique (i.e. perçue) du son associée à l’amplitude
*Le rapport entre l’amplitude sonore la plus faible et la plus forte qui peuvent être
entendues par l’oreille humaine est d’environ 1/10 millions.
L’amplitude sonore est mesurée comment et qu’est ce que l’amplitude relative
L’amplitude sonore est mesurée en
décibels (dB): dB = 20 log(p/p0), où p0 = 20 micropascals
* Amplitude relative = (p/p0)
logarithmique: x10 micropasbal amis augmente de 20 en dB, voir tableau p.5
Fréquence et comment elle est mesuré
Vitesse des variations de la pression de l’air.
Celle-ci est mesurée en nombre de cycles par seconde (Hertz; Hz).
1Hz = 1 cycle/seconde.
8voir photo p.6: freq basse impression grave vs haute
Les fréquences audibles vont de quoi à quoi
20 Hz à 20 000 Hz
en bas ou en huat de ca, freq trop élevé donc n,arrive pas à stimuler notre oreille mais etendu varie en fct espece ie chat et chien percoit freq sup à 20 000Hz ou ultrason (sup 20 000 Hz) et on appelle chien avec ce type de sifflet
hauteur
La caractéristique psychologique du son associée à la fréquence
Forme de l’onde
Forme des variations de la pression de l’air à travers le temps.
La caractéristique psychologique associée est le timbre
*voir photo p.7: saxophone=3 piques, un cycle a ete répété pour chq instru
Analyse de fourier dans les sons
La plupart des sons dans notre environnement sont des sons complexes (e.g. saxophone), i.e. dont l’onde a une forme différente d’un son pur.
Ces sons correspondent à des variations de la pression de l’air suivant une onde
dont la forme peut être décomposée en deux ou plusieurs ondes sinusoïdales de
fréquence et d’intensité variables.
Cette décomposition d’une onde sonore complexe en ondes sinusoïdales (plus simples) correspond à une analyse de Fourier. Les résultats de l’analyse de Fourier
appliquée sur un son complexe consistent en une fréquence fondamentale et ses
harmoniques. *décomposer sonore compelexe en son pure uqui varie en frequence et en … car oreille effectuerait qqch comme cette analyse
Voir photo p.8-9 et notes
caractéristique 2e et 3e harmonique
multiples de la fréquence fondamentale
- 2e harmonique: double freq fondamentale
- 3e harmonique: triples freq fondamentale
*peut avoir d’autres harmoniques
La fréquence fondamentale, 2 éléments
1- L’onde sinusoïdale de plus basse fréquence qui est produite par l’analyse de Fourier.
2- C’est la fréquence fondamentale qui détermine la hauteur perçue d’un son complexe.
*voir photo p.10: fréquence des différentes harmoniques, hauteur des lignes=amplitude des différentes composantes
Les harmonqiues et exmeple
Les harmoniques sont des ondes sinusoïdales dont la fréquence est un multiple de la fréquence fondamentale. Par exemple, pour un son complexe dont la fréquence fondamentale est de 440 Hz, la deuxième harmonique (fréquence fondamentale x 2) a une fréquence de 880 Hz
En résumé, la forme d’une onde sonore complexe peut être caractérisée à travers son
spectre de Fourier, également appelé structure harmonique.
Loi acoustique de Ohm
L’oreille analyse les sons en les décomposant en composantes
sinusoïdales, comme l’analyse de Fourier
Le timbre
caractéristique psychologique associée à la forme de l’onde sonore (i.e. spectre de Fourier ou structure harmonique.)
La perception du timbre est essentielle pour quoi
l’identification des sources sonores (e.g. guitare vs. trompette, reconnaissance de la voix, etc.)
- fréquence fondamentale de 196 Hz (l’échelle horizontale est en centaines de Hz)
*voir photo p.11: si applique analyse fourier qui produit cette note correspondant fond 196Hz on voir photo à gauche où forme d’ondes différentes pour 3 instru mm si ils jouent même notes
*+presque totalité energie absorbé par 1er harmonique et juste un peu plus pour 2e
Hauteur percu dépendante d equoi
frequence fondamentale
L’anatomie de l’oreille est divisée en trois parties
l’oreille externe, moyenne et interne
voir photo p.12-17
Oreille externe, 3 structure
L’oreille externe est composée du
- pavillon,
- du canal auditif (longueur moyenne d’environ 25 mm) et
- de la membrane tympanique, ou tympan
Longueur moyenne canal auditif
longueur moyenne
d’environ 25 mm
Le tympan
première structure de l’oreille qui réagit au son par des vibrations qui sont causées par les variations de pression de l’air ambiant
Une propriété importante de l’oreille externe
la résonance:
Une partie de l’énergie sonore est réfléchie par le tympan. L’énergie sonore dont
la fréquence est proche de la fréquence de résonance du canal auditif est
amplifiée par cette résonance et est donc plus facile à détecter.
La fréquence de résonance
La fréquence de résonance (celle qui est le plus amplifiée par la résonance) est
d’environ 3400 Hz. Sa valeur exacte est déterminée par la longueur du canal
auditif.*lié au fait tympan qui se met en vibration:: accepte une energie de londe sonore, mais une autre partie resonne sur le tympan et va vers la droite du canal auditif
Les fréquences qui sont amplifiées par la résonance sont entre 2000 et 6000 Hz (va en amplifinat vers un pt allant de)
Les vibrations du typan sont
transmises à quoi et ce que c’est
aux osselets de l’oreille moyenne
Ces osselets sont: le marteau,
l’enclume, et l’étrier
Les mouvements de l’étrier sont
transmis à quoi
la fenêtre ovale, qui donne sur l’oreille interne
Une des fonctions de l’oreille moyenne consiste à quoi et ça sert à quoi
amplifier le signal mécanique
produit par les vibrations du tympan. Cette amplification (de l’ordre d’environ 22/1)
est importante pour maintenir une intensité suffisante de stimulation pour la
transmission des vibrations sonores au milieu liquide (plus dense que l’air) de l’oreille
interne.
L’effet amplificateur produit au niveau de l’oreille moyenne résulte de deux
principes:
surfaces
levier
Principe des surfaces
Les vibrations du tympan, dont la
surface est relativement grande, sont
concentrées par les osselets sur une surface
beaucoup plus petite, la fenêtre ovale.
L’intensité du signal mécanique produit par
le son est amplifiée environ 18 fois par cette
différence de surface ie test du doigt vs mains sur bureau
Principe du levier
La façon dont les osselets sont
attachés l’un à l’autre cause une amplification d’environ 1,3 entre le tympan et la fenêtre ovale *réduit l’amplitude de l’énergie sonore pour laprotéger: qd amplitude elevé en muscle se contractant, reduit amplitude (si pdt tres longtemps: cillement, muscles ont des spasmes ex apres un rave)
L’oreille moyenne comprend également des muscles attachés à quels 2 choses et explication
au marteau et à l’étrier. Ces muscles peuvent se contracter afin de réduire les vibrations des osselets produits par des sons de très forte amplitude; c’est le réflexe acoustique
L’oreille interne
lieu où le
signal sonore est transformé en
influx nerveux (transduction)
La structure principale de l’oreille interne est
cochlée, qui a la forme d’un tube (longueur
d’environ 35 mm) enroulé sur luimême (2 3/4 de tours). Son diamètre est d’environ 4 mm
Canaux semi-circulaire
Pour l’équilibre, pas pour l’audition mais dans l’oreille interne, rigide et rmepli de liquide et cils, mvt bouge liquide qui bouge cils, 3 canaux perpendiculaire à
Division de la cochlée
La cochlée est divisée sur sa longueur par la partition cochléaire.
On retrouve de part et d’autre de la partition cochléaire la rampe vestibulaire (“scala vestibuli”) et la rampe tympanique (“scala tympani”), reliées entre elles par l’hélicotréma
La partition cochléaire elle-même
comprend un autre compartiment
le canal cochléaire (“scala media”):
Le canal cochléaire est délimité d’un côté par la membrane de Reissner et de l’autre par la membrane basilaire.
Les structures internes au canal
cochléaire, qui sont responsables de
la transduction (transformation de
l’énergie sonore en influx nerveux),
sont quels 2 choses
l’organe de Corti et la
membrane tectoriale
Particularité organe de corti
organe de corti se prolonge sur toute longueur de la cochlé voir photo .18
Décris le processus menant à la transduction
- Les mouvements de l’étrier (oreille moyenne) sont transmis à la cochlée à travers la fenêtre ovale.
- Ces mouvements causent des changements de pression du liquide à l’intérieur de la cochlée.
- Cette vibration est transmise à la partition cochléaire qui se met en mouvement de haut-en-bas.
- Ceci produit un mouvement de haut-en-bas de l’organe de Corti et un mouvement latéral de la membrane tectoriale.
- Les cils des cellules ciliées plient étant donné leur mouvement relativement à la membrane tectoriale, ce qui donne lieu au
processus de transduction
voir photo p.18 et notes
Les cellules ciliées internes sont à la
source de quoi
90% du signal transmis au nerf auditif.
Les cellules ciliées externes reçoivent des influx nerveux en provenance du cerveau et peuvent s’allonger pour amplifier la vibration de la membrane basilaire, augmentant ainsi la sensibilité auditive
Le mode de transduction dans le système auditif est donc d’ordre quoi et explique le processus
Les cils des cellules ciliées sont attachées entre elles. Le mouvement d’un cil entraîne le mouvement des autres attachés dessus. La tension sur ces attaches entraîne l’ouverture de canaux perméables au potassium (K+), qui pénètre rapidement dans la cellule et crée une dépolarisation (i.e. influx nerveux). Celle-ci cause l’entrée rapide d’ions calcium (Ca+) et le relâchement de neurotransmetteurs qui vont stimuler les neurones du nerf auditif. Chaque cellule ciliée interne fait synapse avec 10-30 neurones du nerf auditif. Le mode de transduction dans le système auditif est donc d’ordre mécanoélectrique
*voir photo p.19
2 carcatéristique de la transduction auditive
1- extrêmement rapide, permettant une résolution temporelle de l’ordre du 10 millionième de seconde, qui est requise pour la localisation de sources sonores.
2- De plus, cette transduction se produit avec une déflection des cellules ciliées de l’ordre du nanomètre, qui correspond
sensiblement à la taille d’un seul atome
La propriété du stimulus associée à la hauteur d’un son est quoi et Comment
le système auditif représente-t-il la fréquence des sons?
La propriété du stimulus associée à la hauteur d’un son est sa fréquence. Comment
le système auditif représente-t-il la fréquence des sons?
- code spatial
- code temporel
Code spatial définition
La fréquence sonore est signalée par des neurones situés à des
localisations différentes dans une structure auditive
- Selon l’idée du code spatial, les cellules
ciliées situées à des endroits différents le
long de la cochlée signalent des fréquences
sonores différentes.
Qu’est ce que Békésy a démontré en lien avec le code spatial
Békésy a démontré que les vibrations transmises à la cochlée causent un mouvement de la membrane basilaire en forme d’onde. Cette onde propagée (“traveling wave”) se déplace de la base (extrémité du côté de la fenêtre ovale) de la membrane à l’apex
*voir photo 21
L’onde est carcatérisé par quoi
L’onde est caractérisée par son
enveloppe, qui correspond à
l’amplitude maximale du mouvement
de la membrane basilaire à travers sa
longueur. L’amplitude du mouvement
de la membrane basilaire affecte
l’intensité de la stimulation des
cellules ciliées
La membrane basilaire présente deux
propriétés qui modulent l’enveloppe
de l’onde propagée en fonction de la
fréquence du son
1- La membrane basilaire est de 3-4
fois plus étroite à sa base qu’à l’apex.
2- La membrane basilaire est environ
100 fois plus rigide (parce que plus
épaisse) à sa base qu’à l’apex.
*voir photo p.22: à l’Apex: sensibilité sonore plus grand pour frequences plus basse
Qu’est ce que les 2 propriétés de la membrane basilaire font en sorte que
Ces propriétés font en sorte que le point de la membrane basilaire où l’enveloppe atteint son amplitude maximale varie en fonction de la fréquence.
Plus l’amplitude de l’enveloppe est grande,
plus les cellules ciliées seront stimulées fortement par le son.
*voir photo p.23: plus maplitude vibration plus cils stimulé donc selon loc cellules cilié, activité signale activité sonore particuliere et plus proche base freq eleve et proche apex fréquence basse?
Carte tonotopique
Pour les raisons qui précèdent, les cellules ciliées de la cochlée forment une
carte tonotopique (représentation ordonnée de la fréquence sonore à travers la
longueur de la cochlée). Les hautes fréquences sont représentées près de la
base de la cochlée et plus on avance vers l’apex, plus la fréquence
représentée diminue
*voir photo p.24
La sélectivité des neurones du nerf auditif à la fréquence sonore est comment et explication
très marquée. Le seuil de réponse d’un neurone correspond à l’amplitude minimale
produisant une fréquence d’influx nerveux plus élevée que l’activité spontanée.
La fréquence pour laquelle une cellule ciliée a le seuil le plus bas est appelée la
fréquence caractéristique de la cellule
*voir photo p.25: mesure seuil aboslu de rep du neurone pour amener superieur que seuil activit. spontanné (seuil atteind pour frequence particulière), à droite: secarte preference et sensibilité
Code temporel
La fréquence sonore est signalée par la fréquence des influx
nerveux produits par le stimulus
-L’idée du code temporel est que la
fréquence sonore est signalée par la
fréquence des influx nerveux qu’il
produit
Limite et solution du code temporel
- Ce code ne peut évidemment être représenté par une seule fibre nerveuse étant donné la limite maximale de fréquence d’influx nerveux, qui est d’environ 500 impulsions/seconde.
*collection neurones travaillant ensmeble produisant influx nerveux au pic ondes sonores, represente sonore sous forme code temporelle - Une solution à cette contrainte est le
principe de la volée. Selon ce principe, le code temporel est réalisé par plusieurs fibres nerveuses, chacune produisant un influx nerveux synchronisé avec la fréquence du stimulus. (à qch pic?)
*voir photo p.26
Quest ce que le principe de la volée ne signale pas
Il semble toutefois que le principe de la volée ne puisse signaler la fréquence d’un
son que pour les fréquences relativement basses (se dégrade à partir de 1000 Hz;
max. 4000-5000 Hz) dans le nerf auditif *au dela de 5000hz, reste juste code spatial mais si non 2 coexiste ensemble
Voies auditives et cortex auditif
Les fibres du nerf auditif (nerf cranien VIII; environ 14 000 fibres) effectuent
une première synapse au niveau du noyau cochléaire. Le signal nerveux est
ensuite transmis au noyau olivaire supérieur, au tubercule quadrijumeau
inférieur (aussi appelé collicule inférieur), au corps genouillé médian (CGM) du
thalamus, et enfin au cortex auditif primaire (aire A1). En retour, A1 envoie une
grande abondance de connexions descendantes vers le CGM
Quu’est-ce qui explique que chaque
hémisphère cérébral reçoit un
signal en provenance des deux
oreilles, bien que l’oreille
controlatérale soit privilégié
Chaque noyau cochléaire envoie
des projections vers les noyaux
olivaires supérieurs droit et
gauche. De plus, des connexions
existent entre les collicules
inférieurs gauche et droit. Au total,
ceci implique que chaque
hémisphère cérébral reçoit un
signal en provenance des deux
oreilles, bien que l’oreille
controlatérale soit privilégiée
L’organisation tonotopique constatée au niveau de la cochlée est maintenue où
dans toutes les stations de relais des voies auditives, jusqu’à l’aire A1.
Cette dernière présente une organisation en colonnes de fréquence et les colonnes proches les unes des autres dans le cortex ont des fréquences caractéristiques voisine
Le principe de la volée dans le cortex auditif
Dans le cortex auditif, le principe de la volée ne semble s’appliquer que pour des
fréquences sonores inférieures à 500 Hz. La synchronisation avec les vibrations
sonores n’est pas maintenue au niveau cortical pour des fréquences plus élevées.
Au niveau du cortex auditif, on constate quoi et ce que cela signifie pour A1
Au niveau du cortex auditif, on constate une
organisation fonctionnelle hiérarchique partant de A1, qui envoie des projections vers la « ceinture » (« belt »), qui elle-même projette vers la « péri-ceinture » (« parabelt»).
De manière congruente avec cette hiérarchie, A1 peut être activée par des stimulations simples (e.g. sons purs) alors que la ceinture et la péri-ceinture demandent des stimuli plus
complexes
*voir photo p.29 +notes
Psychoacoustique et 3 sous-sections
La perception de l’intensité sonore est principalement déterminée par l’amplitude
des sons. Toutefois, la sensibilité de notre système auditif n’est pas la même
pour toutes les fréquences, ce qui fait que l’intensité perçue est également
affectée par la fréquence des tonalités *voir photo p.30 et notes!!!
1. Courbe d’Audibilité
2. Aire de réponse auditive
3. Courbe d’iso-sonie
Courbe d’audibilité:
Illustre le seuil auditif absolu à travers les fréquences
audibles. Le seuil auditif absolu varie en fonction de la fréquence.
Le seuil le plus bas est obtenu pour les fréquences de 2000-6000 Hz, qui sont
celles amplifiées par la résonance du canal auditif.
Aire de réponse auditive:
Inclut
l’ensemble des sons audibles, qui sont
situés entre la courbe d’audibilité et le
seuil de sensation, au-delà duquel les
sons deviennent douloureux et peuvent
endommager le système auditif même à
une durée très brève.
Courbe d’iso-sonie (“equal loudness curve”):
Courbe reflétant, pour l’ensemble
des fréquences audibles, l’amplitude requise pour produire un son d’intensité
subjective constante.
Dans la courbe d’iso-sonie, L’amplitude physique d’un son qui est requise pour produire une intensité
subjective donnée varie en fonction de
L’amplitude physique d’un son qui est requise pour produire une intensité
subjective donnée varie en fonction de la fréquence. Plus la courbe d’iso-sonie
correspond à une intensité élevée, plus cette courbe s’aplatit. Ceci veut dire que
la sensibilité de notre système auditif s’égalise à travers l’ensemble des
fréquences audibles avec une augmentation de l’amplitude sonore
*La perception de l’intensité dépend non
seulement de l’amplitude et de la
fréquence mais également, dans une
certaine mesure, de la durée (période
d’intégration temporelle de 100-200
ms).
Le seuil différentiel pour la perception de l’intensité est
d’environ 1 dB (peut être plus ou moins selon la fréquence et la méthode)
La relation entre intensité perçue et amplitude sonore est mesurée avec la
méthode d’estimation de magnitude. Celle-ci révèle un phénomène d’expansion
de la réponse (à noter que l’échelle
verticale sur le graphique est
logarithmique).
*voir photo p.32+notes
L’intensité perçue est mesurée en quoi
sones. Une valeur de 1 sone
correspond à l’intensité subjective
produite par une tonalité d’une
fréquence de 1000 Hz et dont
l’amplitude est de 40 dB (son de
référence
La hauteur perçue d’un son varie en fonction de sa fréquence, mais cette
variation est comment
cette variation n’est pas linéaire. La hauteur perçue est mesurée en mels, où 1000
mels correspond à la hauteur perçue d’un son de 1000 Hz-40 dB.
*Pour un son pur de 1000 Hz, le seuil différentiel de hauteur est de 1Hz! Le
seuil est plus élevé pour les fréquences sonores plus basses ou plus élevées.
Une des raisons est la dégradation du codage temporel de la fréquence sonore
à partir de 1000 Hz
*voir photo p.33 et note
Une contribution importante à notre compréhension de la perception des hauteurs
nous vient de l’effet de quoi et explication
Masquage: La présentation d’un bruit blanc avec un autre son affecte notre capacité à percevoir ce son (effet de masquage)
Bruit blanc dans le masquage et caractérisé par quels 2 choses
Stimulus constitué d’un ensemble de fréquences voisines.
L’analyse de Fourier d’un bruit blanc produit un spectre à partir duquel il n’est pas possible d’isoler une fréquence fondamentale et ses harmoniques.
Un bruit blanc est caractérisé par sa fréquence centrale et par sa bande passante
(“bandwidth”). Par exemple, pour un bruit blanc comprenant des fréquences entre
365 et 455 Hz, la fréquence centrale est de
410 Hz et la bande passante est de 90 Hz
*voir photo p.34 et notes
Le seuil d’audibilité est mesuré avec les quoi
tonalités présentées seules ou avec un
masque
Qu’est-ce qu’on voit sur l’image p.35
Effet de masquage produit par un bruit blanc de fréquence centrale de 400 Hz, de bande passante de 90 Hz et d’intensité de 80 dB, sur le seuil auditif
L’effet de marquage est le plus marqué
pour les fréquences comment
qui sont incluses dans celles constituant le bruit blanc. Il se répand toutefois à des fréquences voisines, en particulier aux fréquences qui sont plus élevées que celles constituant le masque (i.e. bruit blanc).
*voir photo p.35
Effet de masquage asymétrique
s’explique par quoi
Cet effet de masquage asymétrique
s’explique directement par la forme de
l’enveloppe de vibration de la membrane
basilaire, qui elle aussi est asymétrique.
L’étude de la bande passante critique implique d’examiner quoi et ce qu’on constate (2)
l’effet de la bande
passante d’un bruit blanc sur le seuil d’audibilité d’un son pur d’une fréquence
donnée
- On constate que l’effet de masquage augmente avec une augmentation de la bande passante, jusqu’à un certain point où une augmentation additionnelle de la bande
passante n’a plus d’effet. Ce seuil est appelé la bande passante critique
- La bande passante critique a une étendue plus faible pour les basses fréquences
sonores que pour les hautes fréquences
*voir photo p.36
La bande passante critique a une étendue plus faible pour les basses fréquences
sonores que pour les hautes fréquences. Ceci s’explique par le fait que quoi
quences
sonores que pour les hautes fréquences. Ceci s’explique par le fait que l’espace sur
la membrane basilaire qui sépare les basses fréquences est plus étendu que celui
pour les hautes fréquences.
