Distinction entre la Localisation Sonore sur le Plan Horizontal et Vertical
Comprendre la Localisation Sonore
Notre cerveau utilise plusieurs indices pour déterminer la direction d'un son. Ces indices sont différents selon que l'on cherche à localiser un son sur le plan horizontal (gauche/droite) ou le plan vertical (haut/bas). Sur le plan horizontal, les deux indices principaux sont la différence de temps interaurale (ITD) et la différence de niveau interaurale (ILD), qui exploitent le fait que nous avons deux oreilles. Sur le plan vertical, ces indices sont inefficaces, et le cerveau doit se fier aux modifications spectrales subtiles apportées par la forme de nos oreilles externes (pavillons).
Données de l'étude
- Distance entre les deux oreilles (diamètre de la tête) : \(d = 20 \, \text{cm}\)
- Célérité du son dans l'air (\(c\)) : \(340 \, \text{m/s}\)
- Source 1 (Horizontale) : Située à 90° sur la gauche de l'auditeur.
- Source 2 (Verticale) : Située exactement au-dessus de la tête de l'auditeur.
Schéma : Indices de Localisation
À gauche, les indices interauraux (ITD, ILD) permettent de localiser sur le plan horizontal. À droite, le filtrage par le pavillon de l'oreille (pinna) est crucial pour la localisation verticale.
Questions à traiter
- Calculer la différence de marche maximale (\(\Delta d\)) pour la Source 1 (horizontale).
- En déduire la différence de temps interaurale maximale (ITD max) pour la Source 1.
- Expliquer pourquoi l'ITD et l'ILD sont nuls pour la Source 2 (verticale).
- Quel est l'indice principal utilisé par le cerveau pour localiser la Source 2 ?
Correction : Distinction entre la Localisation Sonore sur le Plan Horizontal et Vertical
Question 1 : Calcul de la Différence de Marche Maximale
Principe :
Pour une source située à 90° (directement sur le côté), l'onde sonore doit parcourir une distance supplémentaire pour atteindre l'oreille la plus éloignée. Dans notre modèle simplifié, cette distance supplémentaire est égale au diamètre de la tête.
Calcul :
Question 2 : Différence de Temps Interaurale (ITD max)
Principe :
La différence de temps interaurale (ITD) est le temps que met le son pour parcourir la différence de marche \(\Delta d\). On la calcule en divisant \(\Delta d\) par la célérité du son.
Formule(s) utilisée(s) :
Calcul :
Notre cerveau est capable de détecter ces différences de temps infimes (inférieures à la milliseconde) pour localiser les sons.
Question 3 : Nullité des Indices Interauraux pour la Source Verticale
Principe :
Les indices interauraux (ITD et ILD) reposent sur une asymétrie entre ce que perçoivent les deux oreilles. Il faut analyser si une telle asymétrie existe pour une source située sur le plan médian vertical.
Analyse :
Une source située exactement au-dessus de la tête se trouve à égale distance des deux oreilles.
- ITD : Comme les distances sont égales, le son arrive aux deux oreilles exactement au même moment. La différence de temps interaurale est donc nulle.
- ILD : Comme la source est à égale distance et qu'il n'y a pas d'effet d'ombre de la tête pour cette position, le niveau sonore est identique aux deux oreilles. La différence de niveau interaurale est donc également nulle.
Question 4 : Indice de Localisation Verticale
Principe :
En l'absence d'indices interauraux, le cerveau doit se baser sur d'autres informations. Celles-ci proviennent de la façon dont le son est "coloré" ou "filtré" par notre corps avant d'atteindre le tympan.
Analyse :
L'indice principal pour la localisation verticale est l'indice spectral. La forme complexe du pavillon de l'oreille (la partie externe visible) agit comme un filtre acoustique. Selon l'angle d'élévation du son, certaines fréquences sont légèrement amplifiées et d'autres légèrement atténuées. Le cerveau apprend, avec l'expérience, à associer ces "signatures spectrales" uniques à une position en hauteur. La forme de nos épaules et de notre torse contribue également à ce filtrage.
Quiz Rapide : Testez vos connaissances
1. La différence de temps interaurale (ITD) est l'indice le plus efficace pour localiser...
2. Le "cône de confusion" en psychoacoustique désigne...
Glossaire
- Localisation Sonore
- Capacité du système auditif à déterminer la position d'une source sonore dans l'espace.
- Différence de Temps Interaurale (ITD)
- Différence de temps d'arrivée d'un son entre les deux oreilles. C'est un indice majeur pour la localisation sur le plan horizontal, particulièrement pour les basses fréquences.
- Différence de Niveau Interaurale (ILD)
- Différence d'intensité (ou de niveau) d'un son entre les deux oreilles, causée par l'effet d'ombre acoustique de la tête. C'est un indice majeur pour la localisation sur le plan horizontal, particulièrement pour les hautes fréquences.
- Indices Spectraux
- Modifications du spectre d'un son causées par les réflexions et diffractions sur le pavillon de l'oreille, le torse et les épaules. Ils sont essentiels pour la localisation sur le plan vertical.
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