AUDITION Psycho-acoustique

Aire d'audition, sonie et hauteur des sons purs

En ce qui concerne l'intensité sonore, l'aire d'audition de l'homme est comprise entre le seuil d'audition (niveau minimal que doivent avoir les sons pour être juste audibles) et le seuil de douleur.

En ce qui concerne la fréquence, l'être humain est capable d'entendre des sons ayant des fréquences aussi basses que 16 Hz et aussi hautes que 20 kHz (soit 10 octaves). La limite supérieure des fréquences audibles se dégrade rapidement avec l'âge : rares sont les personnes de plus de soixante ans qui peuvent percevoir des sons de plus de 8 kHz.

Un son pur correspond à une seule vibration sinusoïdale. Les sons purs peuvent nous paraître faibles ou forts, aigus ou graves. En première approximation, leur sonie (intensité perçue) est déterminée par leur niveau de pression acoustique. Mais, à niveau de pression acoustique égal, les sons de fréquence basse ou très élevée ont une sonie inférieure aux sons de fréquence moyenne. C'est ce que montrent les courbes d'isosonie établies par Fletcher et Munson. Ces niveaux d'isosonie (mesurés en phones) représentent la sonie de façon relative et non absolue. L' échelle des sones a été établie à partir des rapports de sonie entre les sons. La valeur de 1 sone a été définie arbitrairement comme représentant la sonie d'un son de 1 000 Hz à un niveau de 40 dB. Pour chaque fréquence on peut ainsi obtenir une fonction reliant la sonie exprimée en sones au niveau de pression acoustique. Au-delà de 40 phones, cette fonction suit globalement une loi puissance d'exposant 0,6. Outre la fréquence, la durée d'un son intervient dans la détermination de la sonie. Aux fréquences et aux niveaux moyens, la sonie croît avec la durée jusqu'à une valeur de 180 ms environ appelée durée critique.

En première approximation, la tonie (ou hauteur perçue) d'un son pur est déterminée par sa fréquence. Mais au-delà de 1 000 Hz, la fréquence doit être plus que doublée pour produire une sensation de hauteur double. L'échelle de tonie est graduée en mels. Pour attribuer une hauteur précise à un son, il faut que celui-ci ait non seulement un certain niveau de pression acoustique (appelé seuil de perception tonale) mais aussi une durée d'au moins 10 millisecondes. En dessous de cette limite, le son tend à être perçu comme un clic.

Les plus petites variations audibles de fréquence et d'intensité, appelées seuils différentiels, sont pour les sons purs d'environ 3,5 p. 1 000 de la fréquence et de 1 dB pour l'intensité. Ainsi la loi de Weber se trouve globalement vérifiée. Toutefois, ces valeurs varient notablement suivant la méthode de mesure utilisée et suivant la sonie.

Lorsqu'on entend simultanément deux sons purs de fréquences différentes, il arrive que l'un d'entre eux devienne inaudible. Cet effet de masque, qui peut être total ou partiel, dépend des intensités et fréquences relatives des deux sons appelés masqué et masquant. L'effet masquant d'un son est représenté par la déformation de la courbe des seuils d'audition mesurés en présence de ce son masquant. Tout son pur qui, par ses caractéristiques en fréquence et en intensité, se situe dans la zone hachurée sera inaudible en présence du son masquant. L'allure dissymétrique de ces courbes montre qu'un son donné masque plus facilement un son de fréquence supérieur qu'un son de fréquence inférieur. Plusieurs auteurs font l'hypothèse que le changement du seuil est directement lié à l'excitation psycho-acoustique déterminée par le son masquant. Ainsi, lorsque le son masqué est de fréquence pure et de niveau faible, il constitue une sorte de sonde placée en un point de la cochlée ; c'est l'équivalent psycho-acoustique de l'électrode qui enregistre l'activité d'une seule fibre du nerf auditif. Cette représentation de l'effet de[...]