Cours 9 : Audition : physiologie et psychoacoustique Flashcards
1
Q
Qu’est-ce que le son?
A
- Les sons sont créés lorsque les objets vibrent
o Les vibrations de l’objet font vibrer les molécules du milieu environnant, créant des changements de pression d’air - Distinction entre voix et son
- Voix peut presque être considérée comme élément visuel car nous permet d’identifier personnes
- Sons : donc déplacement de molécules dans l’air ou dans un milieu qui crée des changements de pression. Pour cela que les unités pour le son quantifient le changement de pression
- Quand son émane d’un haut-parleur, va créer un changement de pression
- Forme sinusoïdale va nous permettre de savoir pleins de choses à propos du son, comme sa fréquence et son amplitude
- Amplitude diminue en fonction de sa distance à l’émetteur
2
Q
Qu’est-ce qu’un son sinusoïdale pure?
A
- Une seule fréquence
- N.B. Une fréquence de 3000 Hz veut dire 3000 cycles complets en 1 sec. Cela revient à dire 1 cycle en 1/3000s = 0.00033sec (on parle alors de période)
- Sons qui ont une sinusoïdale pure : très rare
- Quelques sons qui sont des sons pures comme lorsqu’on prend récepteur du téléphone sans appeler personne, le son est sinusoïdale pure
3
Q
Quelles sont les caractéristiques de la vitesse du son?
A
- Les ondes sonores voyagent à une vitesse particulière
- Dépend du médium
o Exemple : la vitesse du son dans l’air est d’environ 340 m/s, mais la vitesse du son dans l’eau est de 1500 m/s - Vitesse de la lumière = ~300 000 000 m/s dans l’air (~1 000 000 fois la vitesse du son)
- Ondes se déplacent plus rapidement dans l’eau que dans l’air donc peut avoir implications pour certains animaux qui peuvent détecter ondes sonores mieux dans les milieux marins
4
Q
Quels sont les paramètres physiques du son?
A
- Phase
o Un sinus possède une phase (un commencement, en quelque sorte), mais nous n’en parlerons pas beaucoup - Fréquence
o Détermine principalement la hauteur (« pitch » en anglais) du son (p.ex. les différentes notes). Les humains peuvent entendre les fréquences entre 20 et 20 000 Hz
o La fréquence détermine aussi partiellement l’intensité (« loudness » en anglais) d’un son - Amplitude (« intensity » en anglais)
o Détermine partiellement l’intensité d’un son. On mesure l’amplitude d’un son en décibels (dB SPL). On peut discriminer des amplitudes variant entre 0 et 140 dB. - Trois paramètres physiques d’un son pur
- Phase : commencement du cycle de l’onde, on a parlé de la phase avec la fréquence spatiale. On n’en parlera pas beaucoup, n’a pas beaucoup d’implications dans l’audition
- Pitch : spectre audible assez important chez l’humain
- Fonction préférentielle où l’on entend mieux certains sons à certaines fréquences
- Amplitude : force du déplacement des molécules, quantité du changement de pression d’air
5
Q
Quelles sont les unités de mesure du son?
A
- Hertz (Hz) : Unité de mesure de la fréquence. 1 Hz équivaut à 1 cycle par seconde
- Décibel (dB) : Unité de mesure de l’intensité physique du son.
o Les décibels définissent la différence entre deux sons comme le rapport entre deux pressions sonores. - Chaque rapport de pression acoustique 10 :1 équivaut à 20 dB et un rapport 100 :1 équivaut à 40 dB.
- Hz : quantité de cycle par seconde.
- dB : Ratio, rapport entre deux pressions sonores.
- On ne parle de relation linéaire pour les dB. Fonction logarithmique pour l’intensité
6
Q
Qu’est-ce que les quantités psychologiques du son?
A
- Quantités psychologiques des ondes sonores : o L’intensité (en anglais loudness) : l’aspect psychologique du son lié à l’intensité perçue (amplitude) o Hauteur (en anglais pitch) : l’aspect psychologique du son lié principalement à la fréquence perçue
7
Q
À quelle quantité psychologique du son est associée la fréquence?
A
- La fréquence est associée à la hauteur
o Les sont à basse fréquence correspondent à des sons graves
o Les sons à hautes fréquences correspondent à des hauteurs élevées
8
Q
Quelles sont les caractéristiques des dB?
A
- L’ouïe humaine utilise une gamme limitée de fréquences (Hz) et de niveaux de pression acoustiques (dB)
- L’amplitude du son en dB SPL est 20*log(p/p0)
- p0 = pression minimale que l’on peut entendre (habituellement p0 = 20 * 10-6 Pa [20 micro Pa]; 1 Pa = 1 N/m2
- p = pression du son
- p/p0 = pression du son « standardisée »
- N.B. Il y a deux raisons pour utiliser cette échelle logarithmique : (1) l’énorme étendue des pressions des sons qu’on peut entendre (1 ≤ p/p0 ≤ 10 000 000) et (2) la correspondance approximative de cette échelle avec l’intensité, une mesure psychologique
- Diagramme des décibels en fonction de la pression normalisée
- IRMf : se trouve environ à 120 dB. Amplitude du son de IRMf est très importante, le rend donc difficile à utiliser pour des tâches acoustiques
- On peut utiliser des casques ou bouchons pour réduire le son, on réussit à atténuer à environ 80, mais pose quand même un problème
- Leaves rustling = 20 dB
- Library = ~40 dB
- Business office = ~70 dB
- Heavy truck = ~90 dB
- Jet takeoff = ~130-140 dB
9
Q
Qu’est-ce que le bang supersonique?
A
Sonic boom d’un avion se manifeste lorsque l’avion dépasse la vitesse du son
10
Q
Qu’est-ce qu’un son pure?
A
- L’un des types de sons les plus simples sont les ondes sinusoïdales ou les sons pures
- Ondes sinusoïdale : Forme d’onde dont la variation en fonction du temps est une fonction sinusoïdale
- Les ondes sinusoïdales ne sont pas courantes dans les sons de tous les jours car peu de vibrations dans le monde sont aussi pures
11
Q
Qu’est-ce qu’un son complexe?
A
- La plupart des sons dans le monde sont des sons complexes
- Néanmoins, toutes les ondes sonores peuvent être décrites comme une combinaison d’ondes sinusoïdales :
o Analyse de Fourier - Les sons complexes sont mieux décrits comme un spectre qui affiche la quantité d’énergie présente dans chacune des fréquences du son
- Sons complexes : Combinaisons d’ondes sinusoïdales. Donc ondes de différentes fréquences qui sont combinées pour former différents sons
12
Q
Qu’est-ce que le spectre harmonique?
A
- Spectre : énergie pour cette fréquence spécifique là
- On peut caractériser plusieurs fréquences avec différentes énergies dans le spectre
- Spectre harmonique : le spectre d’un son complexe dans lequel l’énergie est à des multiples entiers de la fréquence fondamentale
o Généralement causé par une simple source vibrante (par exemple, une corde de guitare)
o Fréquence fondamentale : la composante de fréquence la plus basse d’un son périodique complexe - Spectre harmonique : Combinaison de plusieurs sons qui sont une multiplication d’une constante par rapport à une fondamentale
13
Q
Qu’est-ce que le timbre et l’enveloppe spectrale?
A
- Timbre : la sensation psychologique par laquelle un auditeur peut juger que deux sons avec le même volume et la même hauteur sont différents
o La qualité du timbre est véhiculée par les harmoniques et autres hautes fréquences
o P.ex., on peut avoir deux instruments de musique qui jouent exactement la même note mais on est quand même capable de les différencier
o On est capable de les différencier à cause du timbre
14
Q
Qu’est-ce que l’espace psychologique du son?
A
- L’intensité (« loudness ») :
o Est partiellement lié à l’amplitude (suivant la définition du dB) et à la fréquence d’un son - La hauteur (« pitch ») :
o La hauteur est liée à la fréquence fondamentale d’un son périodique (autrement c’est plus compliqué). On dit de deux sons séparés d’une octave (c’est-à-dire quand la fréquence double) qu’ils ont la même tonalité (la même note) - Le timbre :
o Est ce qu’il manque pour expliquer la différence entre deux sons de même hauteur et de même intensité (p.ex. l’énergie des harmoniques 2, 3, etc.).
15
Q
Qu’est-ce que la portée de l’audition humaine?
A
- Système auditif ne perçoit tous sons, toutes les fréquences, toutes les amplitudes
- Ici on voit la portée de l’audition humaine
- Au-dessus de la ligne rouge, on rentre dans des décibels qui vont amener de la douleur
