Analyse de l'Effet de Masquage Fréquentiel

Comprendre le Masquage Fréquentiel

Le masquage fréquentiel est un phénomène psychoacoustique fondamental où la perception d'un son (le "masqué") est affectée par la présence d'un autre son (le "masquant") de fréquence proche. Essentiellement, un son fort peut rendre inaudible un son plus faible, même si ce dernier est au-dessus du seuil d'audition absolu. Cet effet est dû au fonctionnement de notre oreille interne, où un son puissant excite une large zone de la membrane basilaire, "noyant" la réponse des sons plus faibles dans la même région. L'effet de masquage est plus prononcé pour les sons de fréquence supérieure à celle du son masquant.

Données de l'étude

On cherche à savoir si un son pur de faible intensité sera audible en présence d'un son masquant plus puissant. On dispose de données expérimentales sur le seuil de masquage.

Caractéristiques des sons :

Son masquant : Fréquence \(f_M = 1000\) Hz, Niveau \(L_M = 80\) dB SPL.
Son à tester (masqué) : Fréquence \(f_T = 1100\) Hz, Niveau \(L_T = 50\) dB SPL.
Seuil d'audition absolu de l'auditeur à 1100 Hz (sans masque) : \(S_A(1100\text{Hz}) = 5\) dB SPL.

Données de référence :

Le seuil d'audition en présence du son masquant de 1000 Hz à 80 dB est donné par la courbe de masquage. Pour un son test à 1100 Hz, la lecture sur la courbe indique que le nouveau seuil (le seuil masqué) est de 55 dB SPL.

Schéma : Effet de Masquage

Le son masquant (rouge) élève le seuil d'audition (bleu) pour les fréquences voisines. Un son test (gris) qui serait normalement audible peut devenir inaudible.

Questions à traiter

Déterminer le seuil d'audition masqué (\(S_M\)) pour le son à 1100 Hz d'après les données.
Comparer le niveau du son à tester (\(L_T\)) au seuil d'audition masqué (\(S_M\)).
Conclure si le son à 1100 Hz sera audible ou non.
Calculer "l'effet de masque" en décibels, c'est-à-dire l'augmentation du seuil d'audition due à la présence du son masquant.

Correction : Analyse de l'Effet de Masquage Fréquentiel

Question 1 : Détermination du Seuil d'Audition Masqué (\(S_M\))

Principe :

Le seuil d'audition masqué est le nouveau seuil d'audition pour une fréquence donnée, en présence d'un son masquant. Cette valeur n'est pas calculée par une formule simple mais est lue directement sur la courbe de masquage fournie par les données expérimentales.

Analyse :

Les données de l'énoncé indiquent que pour un son test à 1100 Hz, le seuil d'audition en présence du masqueur de 1000 Hz est de 55 dB SPL.

S_M(1100\,\text{Hz}) = 55 \, \text{dB SPL}

Résultat Question 1 : Le seuil d'audition masqué à 1100 Hz est de \(55 \, \text{dB SPL}\).

Question 2 : Comparaison du Niveau du Son au Seuil Masqué

Principe :

Pour qu'un son soit audible, son niveau de pression acoustique doit être supérieur au seuil d'audition applicable dans les conditions de l'écoute. Ici, le seuil applicable est le seuil masqué \(S_M\).

Comparaison :

L_T = 50 \, \text{dB SPL}

S_M = 55 \, \text{dB SPL}

On constate que \(L_T < S_M\).

Question 3 : Conclusion sur l'Audibilité

Analyse :

Puisque le niveau du son à tester (\(L_T = 50\) dB) est inférieur au nouveau seuil d'audition causé par le masqueur (\(S_M = 55\) dB), le son ne sera pas perçu par l'auditeur. Bien qu'il soit très largement au-dessus du seuil d'audition en silence (5 dB), la présence du son à 1000 Hz l'a rendu inaudible.

Conclusion : Le son de 1100 Hz ne sera pas audible.

Question 4 : Calcul de l'Effet de Masque

Principe :

L'effet de masque, exprimé en décibels, est simplement la différence entre le nouveau seuil (seuil masqué) et le seuil initial en silence (seuil absolu).

Formule(s) utilisée(s) :

\text{Effet de masque (dB)} = S_M - S_A

Calcul :

\begin{aligned} \text{Effet de masque} &= 55 \, \text{dB} - 5 \, \text{dB} \\ &= 50 \, \text{dB} \end{aligned}

Le son masquant à 1000 Hz a élevé le seuil d'audition à 1100 Hz de 50 dB.

Résultat Question 4 : L'effet de masque à 1100 Hz est de \(50 \, \text{dB}\).

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. L'effet de masquage d'un son pur de 1000 Hz est généralement le plus fort pour un son masqué à :

500 Hz.
1000 Hz (même fréquence).
8000 Hz.
1100 Hz (légèrement au-dessus).

2. Le masquage fréquentiel est un principe fondamental utilisé dans...

La conception des sonars.
Les algorithmes de compression audio comme le MP3.
La mesure du temps de réverbération.
Les sonomètres.

Glossaire

Masquage Fréquentiel: Phénomène psychoacoustique où la perception d'un son est rendue plus difficile par la présence simultanée d'un autre son à une fréquence proche.
Seuil d'Audition Masqué: Niveau de pression sonore minimal qu'un son (le masqué) doit avoir pour être détecté en présence d'un autre son (le masquant).
Bande Critique: Concept modélisant la réponse en fréquence de l'oreille. L'oreille peut être vue comme une série de filtres passe-bande (les "bandes critiques"). Le masquage est plus efficace lorsque le son masquant et le son masqué tombent dans la même bande critique.
Son Pur: Son qui ne consiste qu'en une seule fréquence, représenté par une onde sinusoïdale.

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