Perception du son - L'oreille de l'homme

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L'oreille recouvre le rôle de transducteur dans la transformation de l'énergie acoustique, d'abord en énergie mécanique, puis en énergie électrique. Une fois l'énergie convertie par l'oreille depuis sa forme mécanique à celle électrique, les impulsions électriques arrivent au cerveau à travers les terminaisons nerveuses. C'est là qu'elles sont élaborées, permettant ainsi la perception du son et donc l'écoute de la musique. L'appareil auditif est divisé conventionnellement en trois sections: l'oreille externe, l'oreille moyenne, et l'oreille interne.

Perception du son - L'oreille humaine

L'oreille humaine

L'analyse du fonctionnement de ces trois sections nous permet de comprendre le mécanisme de perception du son pour être en mesure d'identifier quels paramètres peuvent être modifiés sur le son que nous traitons afin d'obtenir différents effets sur l'audition.

2.2.1. Oreille externe

Le pavillon auriculaire est le premier organe que le son rencontre. Ce dernier offre une vaste superficie au front sonore et permet de recueillir une ample portion du front de l'onde. Le son est projeté à partir du pavillon et concentré vers le conduit auditif qui mesure à peu près 3 cm.

Fréquence de résonance du conduit auditif - Ci-après, on illustrera une formule pour déterminer la fréquence de résonance [Fréquence de résonance d'un haut-parleur ] d'un tube, qui pourrait être assimilé vraisemblablement au conduit auditif. Prenons pour exemple un tube plein d'air de longueur d; sa fréquence de résonance sera extraite par les formules suivantes:

Équation 2.1. Calcul de la fréquence de résonance du conduit auditif 

Calcul de la fréquence de résonance du conduit auditif

A partir de la longueur d'onde on calculera la fréquence de résonance:

Perception du son -

Vous êtes encore en vie? Si oui, vous venez de découvrir que la fréquence de résonance de l'oreille humaine est de 3 KHz en moyenne. Ceci signifie que lorsqu'un groupe de fréquences d'une valeur approximative de 3 KHz arrive à l'oreille, le conduit auditif résonne, et par conséquent ces fréquences subissent une amplification naturelle.



2.2.2. Oreille moyenne

Le conduit auditif se termine sur une membrane, le tympan, qui vibre en accord avec le son qui est parvenu à l'oreille. De l'autre côté du tympan, se trouvent trois osselets: le marteau, l'enclume et l'étrier. Ils ont pour fonction d'amplifier la vibration du tympan pour la retransmettre à la cochlée. Cette amplification devient nécessaire vu que le tympan est une membrane très légère et suspendue en l'air, contrairement à la cochlée remplie d'un fluide dense et donc beaucoup plus difficile à pouvoir vibrer. Les trois osselets sont maintenus ensemble par une série de petits ligaments qui ont ensuite la fonction d'empêcher qu'une vibration très ample se produise, avec pour risque de subir des dégâts si l'oreille venait a être soumise à une pression sonore trop élevée. Une ouverture à l'intérieur de l'oreille moyenne mène à la trompe d'Eustache, canal conduisant à la cavité orale. Sa fonction sert à donner un accès vers l'extérieur à fin d'équilibrer la pression atmosphérique sur les deux côtés du tympan (voici pourquoi dans l'eau il est possible de compenser la pression externe, qui augmente avec la profondeur, en augmentant la pression interne, en bouchant le nez et en y soufflant).



2.2.3. Oreille interne

Cette section de l'oreille effectue la conversion de l'énergie mécanique en impulsions électriques à envoyer au cerveau pour l'élaboration du son. Le dernier des trois osselets, dont l'étrier évoqué plus haut, est en contact avec la cochlée à travers une membrane appelée fenêtre ovale. La cochlée est un os en forme de limaçon contenant un fluide (elle comporte trois petits canaux circulaires orientés selon les trois directions de l'espace, qui sont utilisés par le cerveau pour la perception de l'équilibre, cette fonction cependant ne sera pas traitée ici ne faisant pas partie de notre thème). Le fluide reçoit la vibration de l'étrier à travers la fenêtre ovale et la transporte à l'intérieur où se trouve le vrai organe qui sert à la conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique: l'organe du Corti. En son sein se trouve la membrane basilaire qui contient une multitude de cils (environ 4000), qui vibrent en accord avec la vibration du fluide. Chaque groupe de cils est relié à une terminaison nerveuse en mesure de convertir la vibration reçue du fluide en impulsions électriques à envoyer au cerveau pour être élaborées et perçues comme sons.

Il est clair qu'une seule fréquence n'ira pas exciter un seul cil, mais plutôt un groupe. L'extension des cils excités par une seule fréquence est appelée bande critique et sur son fonctionnement reposent plusieurs phénomènes de psychoacoustique. En fait, deux sons différents excitant deux bandes critiques qui se superposent sont interprétés par le cerveau différemment que deux sons dont les bandes critiques ne se superposent pas. Lorsque les bandes critiques produites par les deux sons se superposent, il arrive que dans la zone commune le même groupe de cils se met à vibrer, sollicité par les deux sons. En conséquence de quoi, le cerveau ne pourra pas interpréter de quel son provient la vibration. Ceci est à l'origine de plusieurs phénoménes psycho-acoustiques qui, en tant que tels, ne sont pas inhérents à la réalité du son mais plutôt à son interprétation de la part du système auditif. Cette brève description accomplie, soulignons cependant le fait que l'extension de la bande critique diminue au fur et à mesure que la fréquence augmente.

Les bandes critiques sont à l'origine du phénomène du camouflage, utilisé dans plusieurs algorithmes de compression de données sonores [Le MiniDisc ] . Le principe de ces algorithmes consiste à éliminer les informations relatives aux fréquences tombant dans la même bande critique et les remplaçant par une seule fréquence les représentant toutes deux. En théorie, étant donné que les fréquences éliminées appartiennent à la même bande critique que celle maintenue comme la représentante, le son perçu n'en sera pas davantage dégradé. De cette façon l'information sonore à mémoriser sera réduite, réalisant ainsi la compression des données. Le concept de bande critique est à la base également d'un autre phénomène psyco-acoustique: les battements [Battements ] et il se produit quand les deux fréquences produisant le battement retombent au sein de la même bande critique.










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