Dimension et perception du son Flashcards
Relation entre l’acoustique et la perception
Dimensions physiques:
1. Fréquence
2. Amplitude (intensité)
3. Enveloppe spectrale & enveloppe d’amplitude
-Waveforme –> variation de pression
Dimensions perceptuelles:
1. Hauteur (pitch)
2. Fort vs faible (loudness)
3. Timbre (qualité)
-Ce qui permet de distinguer deux sons même si c’est la même hauteur (fréquence)
Dimension physiques et perceptuelles
Dimensions physiques: propriétés des stimulis
Exemple: ce que l’onde EST (fréquence, intensité, forme d’onde)
Dimensions perceptuelles: experiences mentales qui sont crées par le système sensoriel basés sur une analyse des propriétés physiques du stimulus
Exemple: ce que ton cerveau entend (hauteur, fort ou faible, timbre)
Hauteur (pitch)
-Fréquences élevées perçues comme ayant une hauteur élevée
-Les humains entendent des sons se situant entre 20 Hertz à 20 000 Hertz
Fort vs faible (Loudness)
-Amplitudes élevées résultent en des sons plus forts
-Mesuré en décibels (dB), 0 dB représente le seuil d’audition
-Le seuil de la douleur est 120 dB
Timbre - envelope spectrale
-Enveloppe spectrale: Structure qui décrit l’amplitude de la fréquence fondamentale (F0) et des ses harmoniques (multiples de F0)
-Enveloppe spectrale nous permet de distinguer les instruments de musique
-Les multiples de la fréquence fondamentale produisent la perception de la musique
-Inversement, La combinaison de fréquences non liées (pas de rapport harmonique clair) amène à la perception du bruit
-Enveloppe spectrale est importante pour la perception de la parole (identifier voyelles et consonnes)
Hauteur (Pitch) et fréquence fondamentale (F0), waveform et spectre
Lorsque le reste est égal, plus la F0 est élevée, plus la hauteur perçue est élevée
Wave forme: montre comment le son varie dans le temps (amplitude et temps)
Spectre: représentation du son dans les fréquences (amplitude et fréquence)
-Montre quelles fréquences composent le son, et à quelle intensité
-Le spectre révèle la F0 et ses harmoniques
Comment le cerveau analyse le spectre du son?
Selon les théories actuelle, le cerveau analyse le spectre du son pour extraire la F0 et en déduire la hauteur perçue
-Le cerveau identifie les fréquences présentes
-À partir d patron des harmoniques, il déduit la F0 si le f0 est pas présent
Perception de la hauteur (pitch) quand la fréquence fondamentale (F0) est absente.
Avec F0
-Plus normal, plus riche
SANS F0
-Filtre qui a enlever la fréquence fondamentale comme le téléphone, mécanique
La même hauteur (pitch) est perçue. Pourquoi?
Théorie de l’analyse spectrale: Même si la F0 est absente, les harmoniques sont toujours présentes
-Le cerveau reconnait les fréquences multiples de F0 et reconstruit mentalement la F0, en percevant la même hauteur
Exemple: SI on entend les harmoniques suivantes (200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, etc)
-Le cerveau détecte qu’elles sont des multiples de 100 Hz (Car 300= 3x100, 400= 4x100)
-Donc, même sans 100 Hz présente physiquement, la hauteur perçue= 100 Hz)
Comment mesurer F0 (waveform)
- Mesure dans le domaine temporel (time domain)
-F0= nombre de cycles complets du patron (pattern) par seconde
Une autre théorie: propose que le système auditif humain mesure la F0 directement dans le domaine temporel, en analysant les patterns de la forme d’onde (waveform)
-Contient fréquence fondamentale (F0)
Perception de la hauteur (pitch)
L’ouïe est plus sensible aux différences de la F0 dans les basses fréquences que dans les hautes fréquences
Exemple:
300 Hertz vs 350 Hertz n’est pas égale à 3000 Hertz vs 3050 Hertz
(La différence entre la hauteur perçue entre 300 et 350 Hertz n’est pas la même que la différence entre la hauteur 3000 et 3050 Hz, même si les différences physiques au niveau de la F0 sont les mêmes)
300-250
-Entend clair différence
3000-3050
-Différence moins grande
Donc on perçoit plus clairement une différence de hauteur entre deux sons avec des basses fréquences
Fort vs faible (loudness) et intensité
-Lorsque tout le reste est égal, plus l’intensité est élevée, plus le son est fort (loudness)
-Doubler l’intensité ne double pas la loudness. Pour doubler la loudness, la puissance doit être augmentée 10 fois:
dB IL= 10 log (We/Wr)
We: puissance mesurée
Wr: puissance de référence
10 x log10= 10 x 1= 1= 10 dB
Deux signaux différents par 10 dB
-Par exemple, un signal de 70 dB est doublement plus fort qu’un signal de 60 dB, 4 fois plus fort qu’un signal de 50 dB, 8 fois plus fort qu’un signal de 40 dB
40 dB référence
50 dB: +10 donc 2 fois plus
60 dB: +100 donc 4 fois plus
70 dB: + 1000 donc 8 fois plus
Perception de fort vs faible (loudness) et fréquence
Le loudness (fort vs faible) est fortement touchée par la fréquence du signal. Si l’intensité est maintenue constante, un signal de fréquence moyenne (entre 1000 et 4000 Hertz) sera plus forte que des signaux de fréquence plus faible ou plus élevée
On a tu le même niveau de sensibilité pour tout les fréquences?
Non, l’oreille humaine n’est pas également sensible à toutes les fréquences
On a créer 3 notes (donc contient 3 fréquences) qui ont le même niveau de pression
125 Hertz –> Perçu comme plus faible
3000 Hertz –> Perçu comme plus fort
8000 Hertz –> Perçu comme un peu moins fort que 3000 Hertz
Pourquoi? Car notre oreille amplifie naturellement les sons dans les fréquences moyennes (entre 1000 et 4000 Hz)
Contours Fletcher-Munson
Questions dans exam:
Chaque contour représente loudness (fort vs faible) également perçue.
La loudness en phons est indiquée sur chacune des courbes;
Ex: Tous les points sur la courbe de 40 phons sont perçu comme ayant la même intensité, même si leur dB SPL change selon la fréquence
-L’oreille est plus sensible entre 1000 et 4000 Hz. Les courbes sont plus basses dans cette zone (moins de dB SPL nécessaire pour même loudness)
Ex: Un son à 3000 Hz est perçu comme fort même à 40 dB SPL, un son à 100 Hz devra être joué à 60 dB SPL pour être perçu aussi fort
-Les deux points sont sur la courbe de 40 phones, mais leur intensité physique est différente
-Plus la courbe monte vers la droite ou gauche, plus il faut d’intensité physique pour égaler la même loudness.
dB SPL: unité qui mesure l’intensité physique d’un son
dB SPL
-Mesure l’intensité physique réelle du son
-Il ne correspond pas directement à la lourdes perçue par l’oreille en terme de perception
-C’est pour ça qu’on utilise les courbes Fletcher-Munson, qui traduisent les dB SPL en phon (unité de loudness perçu)
Spectre auditif humain
< 20 Hertz - infrason (inaudibles, mais parfois ressentis comme des vibrations)
> 20 000 Hz - ultrason (inaudibles pour humains, mais audibles pour certains animaux)
Le “range” auditif humain diminue avec l’âge
-Pain threshold: 120 dB SPL
-“High risk” threshold: 115 dB SPL
-Audible range: -5 à 140 dB SPL
-Music: 25 à 100 dB SPL
-Speech: 40 à 80 dB SPL
Timbre
Timbre: aussi appelé qualité du son ou couleur du ton
Le timbre nous permet de distinguer entre deux sons qui ont:
-La même hauteur (pitch)
-La même loudness (intensité)
-La même durée
Mais qui sonnent différemment malgré tout
Cette différence est appeler le timbre
Ex: un violon et une flûte jouant la même note à la même intensité ne sonnent pas pareil
Deux corrélants physiques du timbre:
-Enveloppe spectrale
-Enveloppe d’amplitude
Timbre et enveloppe spectrale
- Deux instruments qui jouent la même note vont avoir un F0 identique mais un timbre différent. Pk? Car l’amplitude de leurs harmoniques diffère (enveloppe spectrale)
- Les timbres sont perçus comme différents lorsqu’il y a une variation dans l’enveloppe spectrale, même si la note joué (F0) reste la même
-Dans différents instruments et dans le même aussi, si il a un changement d’intensité, de technique
Les voyelles et enveloppe spectrale
-Les voyelles diffèrent au niveau de l’enveloppe spectrale – différents timbres. Ils sont pareille au niveau de note (pitch) et peuvent avoir la même intensité (loudness)
-Différence dans paroles des individus:
Les voyelles produites par différents individus sont différents
-Qualité de voyelle ou couleur de voyelle
Les voyelles et enveloppe spectrale- représentation
Dans certaines représentations, on ne montre pas la structure harmonique fine (les petits pics séparés), mais seulement l’enveloppe spectrale lisse
C’est quoi les termes utilisé pour “timbre” en phonétique?
“qualité de la voyelle” ou “couleur de la voyelle”
Sons non-périodiques et enveloppe spectrale
Les sons non-périodiques (sans F0 ni harmonique) ont une enveloppe spectrale
et cette enveloppe peut créer des différences de timbres perçues.
Enveloppe d’amplitude de waveforms
-Le timbre est aussi touché par l’enveloppe d’amplitude des waveforms
Parfois appelé
-le contour d’amplitude
-le contour d’énergie de l’onde sonore
-La manière que les sons commencent ou terminent
Bord initial (leading edge)= attaque
–> La manière dont le son commence
–> L’attaque a spécialement un effet important sur le timbre
ex: une attaque rapide donne un son brut, une attaque lente donne un son doux
Bord final (trailing edge)= décroissance
–>Manière dont le son se termine
-Deux sons qui ont la même fréquence fondamentale (F0) et la même enveloppe spectrale peuvent avoir un timbre différent s’ils ont des enveloppes d’amplitude différentes
Enveloppe d’amplitude de waveforms - Exemples musicaux et parole
(Différence de timbre liées à l’enveloppe d’amplitude)
Différentes façons d’exciter une source de son peuvent donner différentes enveloppes d’amplitudes:
-Instruments à cordes pincées (guitare) vs joué avec un archet (violon)
-La pédale amortisseurs d’un piano (les cordes vibrent plus longtemps)
-La différence dans la qualité du son frapper avec marteau de cordes (ex: un piano), moins brut et une corde qui est pincée par une plume (ex: clavecin) –> son plus brut
-Les différences de timbres liées à l’enveloppe d’amplitude jouent aussi un rôle dans la parole
Ex: Ba sonne plus brute que Wa
