INTRA 2/2

La Sonie des Sons Complexes

• La sonie est influencée par la largeur spectrale du son.
• Sommation de sonie: À intensité constante, la sonie augmente avec la largeur spectrale, mais seulement si cette largeur dépasse la largeur de la bande critique.
• À l'intérieur d'une même bande critique, la sonie reste inchangée.

La Sonie en Fonction de la Durée

• Les résultats précédents s'appliquent aux sons d'une durée supérieure à environ 70 ms (durée critique).
• En dessous de cette durée, la sonie diminue.
• Un son court nécessite une intensité physique plus élevée pour être perçu avec la même intensité qu'un son long.

Adaptation de la Sonie

• Il existe deux types principaux d'adaptation : simple et induite.
• L'adaptation simple est probablement un phénomène périphérique.
• Entre 0 et 30 dB SL, la sonie décline progressivement sur 2 à 3 minutes avant de se stabiliser.
• L'adaptation dépend de la fréquence du son : Jusqu'à 1 kHz, la réduction est de 20-30 % de la sonie initiale, mais peut atteindre 60-70 % pour les fréquences supérieures à 2 kHz.
• L'adaptation est minime entre 30 et 50 dB SL.
• Aucune adaptation ne se produit au-delà de 50 ou 60 dB SL.
• L'adaptation maximale se produit pour les stimuli de haute fréquence à basse intensité.

Adaptation Induite

• Adaptation induite controlatérale : Un son continu dans une oreille réduit la sonie d'un son intermittent dans l'autre oreille d'environ 50-60 % en 3 minutes, indépendamment de la fréquence et du niveau sonore (phénomène central).
• Adaptation induite ipsilatérale : L'ajout d'un son intermittent dans la même oreille réduit la sonie du son continu, à condition que le son intermittent soit au moins 5 dB plus fort (phénomène périphérique).

Perception des Fréquences

• Il existe deux hypothèses principales concernant le codage des fréquences : tonotopique et temporel.

Codage Tonotopique

• La fréquence est déterminée par l'endroit de la stimulation sur la membrane basilaire, où les fréquences sont organisées de manière ordonnée.
• L'organisation des cellules du cortex auditif primaire respecte également cet ordre, avec les basses fréquences situées rostralement et les hautes fréquences caudalement.

Codage Temporel

• La fréquence est codée par le taux de décharge des fibres nerveuses, influencé par la période du son.
• Le son déclenche des décharges des fibres du nerf auditif corrélées à certaines caractéristiques du son.
• Le système auditif périphérique peut ainsi produire une représentation fidèle des caractéristiques du son.

Modèles de Codage

• Théorie de la place (codage tonotopique) : Valable pour les signaux supérieurs et inférieurs à 5 kHz.
• Théorie du comptage temporel (codage temporel) : Valable pour les signaux inférieurs à 5 kHz.

Résolution Fréquentielle

• Définition : Capacité du système auditif à distinguer les sons ayant des fréquences proches (écart minimum = dF).
• La résolution est meilleure pour les basses fréquences et avec des intensités élevées (dB SL).
• L'amélioration de la résolution avec l'intensité est plus prononcée pour les basses fréquences.

Tonalité des Sons Purs

• La tonalité, ou hauteur tonale (HT), est généralement fortement corrélée à la fréquence du son.
• Exception : Au téléphone, la HT correspond à une fréquence sans énergie.
• La tonalité est multidimensionnelle et donc plus difficile à cerner que la sonie.
• Définitions : Yost (2000) : Attribut de la sensation auditive qui permet d'ordonner les sons de grave à aigu.
  • Moore (1995) : Attribut de la sensation auditive qui permet d'ordonner les sons sur une échelle musicale.
  • Autre définition : Attribut de la sensation auditive qui permet d'ordonner les sons de grave à aigu ou de les ordonner sur une échelle musicale.

La Fréquence comme Déterminant de la HT

• L'échelle des mels (Stevens) permet de prédire la perception de la HT en fonction de la fréquence.
• Construction de l'échelle : Un son de référence à 1000 Hz reçoit une valeur arbitraire de 1000 mels.
• Les sujets ajustent ensuite d'autres sons pour qu'ils soient perçus comme "moitié" moins aigus que le son de référence.
• La hauteur augmente moins vite que la fréquence sur l'échelle des mels : doubler la fréquence ne triple pas la valeur en mels.

Échelle Musicale

• L'intervalle de base est l'octave.
• Deux notes séparées d'une octave ont un rapport de fréquences de 2:1 et portent le même nom.
• L'organisation de l'échelle rend la hauteur une fonction logarithmique de la fréquence.
• La perception de la hauteur musicale est maximale aux fréquences moyennes et moins bonne aux fréquences très aiguës.
• La qualité musicale (chroma) se perd autour de 5 kHz.

Influence de Facteurs Autres que la Fréquence sur la HT

• Effet du niveau d'intensité : Perception à partir de 2-3 dB au-dessus du seuil.
  • L'effet varie selon le niveau : Une élévation du niveau élève la HT des sons de fréquence élevée, laisse inchangée la HT des sons de fréquence moyenne, et diminue la HT des sons de basse fréquence.

Durée du Signal

• Une élévation de la durée augmente la HT, tandis qu'une diminution de la durée diminue la HT.
• Durée minimale pour percevoir la HT : 369 périodes pour les sons dont la fréquence est < 1000 Hz et 10 ms pour les sons dont la fréquence est ≈ 1000 Hz.

Oreille Stimulée

• Diplacousie binaurale : Un son pur de fréquence et d'intensité données n'a pas la même HT dans l'oreille droite (OD) et gauche (OG), mais il est perçu comme une seule hauteur lorsqu'il est entendu par les deux oreilles.

Présence d'un Signal Masquant

• Un son ou bruit masquant peut modifier la HT d'un signal.
• Si le masque a une fréquence inférieure à celle du signal, il y a augmentation de la HT.

La Tonalité des Sons Complexes

• La fréquence fondamentale d'un son complexe correspond à sa HT.
• Lorsque les sons complexes sont simplement harmoniques, ils possèdent une HT équivalente à celle de la fréquence fondamentale de leur son, il s'agit ainsi de la fréquence fondamentale.
• La perception de la fréquence fondamentale est dominée par les premières harmoniques (2 à 4) du complexe.

Principe de la Fondamentale Absente

• Un son composé des fréquences 400 Hz, 500 Hz, 600 Hz et 700 Hz aura une hauteur fondamentale de 100 Hz, malgré l'absence d'énergie physique à cette fréquence.
• Exemple : Au téléphone, la voix humaine est transmise sur des fréquences de 300 à 3000 Hz, mais la fréquence fondamentale réelle de la voix est de 85 à 255 Hz chez un adulte.

Conditions dans les Premières Harmoniques

• Au moins les trois harmoniques consécutives doivent être présentes, plus il y en a, plus il est facile d'extraire la Fo.
• Au moins les 6 premières harmoniques se doivent d'être présentes.
• Les sons doivent avoir au moins minimum 2 harmoniques sous 5kHz.

La Tonalité des Bruits

• Les bruits peuvent produire une impression de HT.
• Cela se produit pour les bruits à spectre de très faible largeur spectrale (< 15 Hz).
• La perception de hauteur se dégrade au-delà de 15 Hz.

La Psychophysique

Introduction

• La psychophysique étudie les relations entre les stimulations physiques de l'environnement et les sensations qu'elles provoquent.
• La stimulation, dans ce cas, est une vibration mécanique aérienne.
• La sensation correspond à l'audition.

Définitions

• Sensation : Expériences immédiates et directes qui suscitent une réponse.
• Il y a 8 catégories : Visuelle, auditive, olfactive, gustative, thermique, tactile, algique et spatiale.
• Perception : Tâche qui requiert des relations de jugement et intègre une ou plusieurs sensations.
• Cognition : Tâche qui demande de reconnaître, d'identifier, de mémoriser ou de catégoriser.

Objets de la Psychophysique

• Détection : Limites absolues de sensibilité. Il s'agit d'une mesure vague, peu importe la sensation, avec une grande fluctuation entre les individus et même chez une même personne.
• Discrimination : Faculté des organes sensoriels à séparer ou distinguer 2 stimuli.
• Reconnaissance/identification : Faculté d'analyse des signaux, plus cognitive que la discrimination et la détection.

Mesurage

• Synonyme : Évaluation.
• But : Quantifier les sensations et mesurer leur intensité subjective.
• Il y a des problèmes moyens de la psychophysique.

Détermination des Seuils

• Seuil de Détection : Limite à partir de laquelle un individu est capable de dire si une stimulation est présente.
• Seuil Différentiel : Limite à partir de laquelle un individu parvient à distinguer deux stimulations.

Les Seuils

• Concept théorique du seuil absolu (SA) : Pour une dimension X du stimulus, le seuil absolu est la plus petite quantité suffisante pour provoquer une réponse de détection.
• Définition Opérationnelle : Estimation statistique. Valeur du stimulus qui a 50 % de chance d'être détecté.

Les Fonctions Psychométriques

• Définition : Zone graphique qui représente la probabilité que le stimulus soit détecté (%) en fonction de la valeur ( X ). Détermine la limite entre les valeurs infraliminaires et supraliminaires.

Théorie de la Détection

• Modèle du phénomène de détection. Permet de se rapprocher autant que possible du seuil absolu. Mesure de la sensibilité en fonction de la stratégie de réponse.

Les Méthodes Classiques

• La méthode des limites : Présentation de plusieurs séries de stimuli ascendants et descendants alternativement.
• Série descendante : Seuil = Réponse située entre le dernier « oui » et le premier « non ».
• Serie Ascendante : Seuil = Réponse située entre le dernier « non » et le premier « oui ».

Problématiques

• Effet d'erreur : Continue à dire « oui » en descendant / « non » en ascendant.
• Effet de certitude : Répond « oui » en ascendant ou « non » en descendant parce qu'il sait que ça va arriver après un nombre d'essais.

Types de Stratégies

Prudent Téméraire

Variantes

• Méthode de l'ascenseur : Sauts plus fins que la méthode classique, inversement du sens de variation dès que le sujet déclare entendre ou ne plus entendre le signal, courbe en dents de scie.
• Tracking de Békésy : Version automatisée de la méthode de l'ascenseur.

La Méthode du Stimulus Constant

• Les stimuli sont présentés de façon aléatoire.
• Nombre constant de stimulation pour chacun des niveaux.

Problématiques

• Encadre trop largement le seuil. ↑ la durée de la tâche.
• Nombre de présentations égal pour chaque stimuli. ↑ la durée de la tâche.
• Biais impossible à corriger durant la tâche.

La Méthode d'Ajustement

• Il y a Intervention du sujet.

Utilisation

• On commence à une intensité élevée et on demande au sujet de diminuer l'intensité jusqu'à ce qu'il ne perçoive plus le stimulus.
• On recommence à une intensité très faible et on demande au sujet d'augmenter lui-même le volume jusqu'à ce qu'il perçoive le stimulus.

Problématique

• Il n'y a Aucun contrôle sur le critère de réponse.

La Méthode Adaptative/Up-Down

• Méthode la plus souvent utilisée en audiologie.
• La présentation du stimulus dépend de la réponse du sujet.

Utilisation

• On abaisse l'intensité si la réponse est bonne (changement pas à pas en descendant [1 pas = 1 ou 5 dB HL selon le choix].
• On augmente l'intensité de 3 pas lors d'une absence de réponse.

Critères

• Le seuil est déterminé par la limite observée en descendant (min. 2 séquences consécutives).
• Estimation du seuil ≈ 70 %.

Avantages

• Concentre les essais autour du seuil.
• Plus rapide que les autres méthodes.
• Plus facile à manier par l'expérimentateur.

Lois Fondamentales de la Psychophysique

• Les psychophysiciens ont comme but d'établir des relations quantitatives entre les stimulations et les sensations.
• Lois Fondamentales :
• Loi de Weber : Le seuil différentiel (JND) correspond à une proportion constante du stimulus.
• Loi de Fechner : La sensation croît comme le logarithme de l'excitation.
• Loi de Stevens : La sensation croît selon une constante reliée à l'unité de mesure.