Tracé des Courbes Isosoniques

Comprendre les Courbes Isosoniques

Notre perception de l'intensité sonore, ou "sonie", n'est pas la même pour toutes les fréquences. L'oreille humaine est plus sensible aux fréquences moyennes (entre 1 kHz et 5 kHz) qu'aux très basses ou très hautes fréquences. Les courbes isosoniques, également connues sous le nom de courbes de Fletcher-Munson, sont des graphiques qui représentent les niveaux de pression acoustique (en dB SPL) nécessaires pour que des sons de différentes fréquences soient perçus comme ayant la même sonie. Chaque courbe correspond à un niveau de sonie donné, exprimé en "phons".

Données de l'étude

Une expérience psychoacoustique est menée pour tracer une courbe isosonique. Un son de référence de 1000 Hz est joué à un niveau de 40 dB SPL. Un auditeur doit ensuite ajuster le niveau de sons purs à d'autres fréquences jusqu'à ce qu'ils paraissent aussi forts que le son de référence.

Résultats expérimentaux :

Fréquence (Hz)	Niveau ajusté (dB SPL)
50	72
100	58
500	42
1000	40 (Référence)
4000	32
8000	45

Schéma : Courbe d'Égale Sonie

Une courbe isosonique montre les niveaux de pression requis à différentes fréquences pour produire une sensation de sonie constante.

Questions à traiter

Quelle est la sonie de la courbe que nous traçons, exprimée en phons ?
Tracer les points de données sur un graphique Fréquence (échelle logarithmique) vs. Niveau (échelle linéaire).
Esquisser la courbe isosonique en reliant les points.
Analyser la courbe : dans quelle zone de fréquence l'oreille de cet auditeur est-elle la plus sensible ? Où est-elle la moins sensible ?

Correction : Tracé des Courbes Isosoniques (Courbes de Fletcher-Munson)

Question 1 : Détermination de la Sonie en Phons

Principe :

L'unité de sonie, le phon, est définie par convention. Le niveau de sonie en phons d'un son est égal au niveau de pression acoustique (en dB SPL) d'un son pur de 1000 Hz qui serait perçu comme ayant la même intensité.

Analyse :

Le son de référence est un son pur de 1000 Hz à un niveau de 40 dB SPL. Par définition, tous les sons jugés "aussi forts" que ce son de référence ont une sonie de 40 phons.

Résultat Question 1 : La courbe que nous traçons est la courbe isosonique de 40 phons.

Question 2 & 3 : Tracé de la Courbe

Principe :

On reporte les points expérimentaux sur un graphique audiométrique standard, avec l'axe des fréquences en échelle logarithmique pour représenter fidèlement l'espacement perceptif des notes, et l'axe des niveaux en échelle linéaire (en dB). On relie ensuite les points pour visualiser la courbe.

Visualisation :

Question 4 : Analyse de la Sensibilité Auditive

Analyse de la courbe :

Le "creux" de la courbe indique la zone où l'oreille est la plus sensible. En effet, un niveau de pression acoustique plus faible est nécessaire dans cette zone pour produire la même sensation de sonie (40 phons).

Sensibilité maximale : Le point le plus bas de la courbe est à 4000 Hz, avec un niveau de seulement 32 dB SPL. C'est dans cette région que l'oreille de cet auditeur est la plus sensible.
Sensibilité minimale : Les points les plus hauts sont aux extrémités du spectre. À 50 Hz, il faut un niveau de 72 dB SPL pour égaler la sonie, soit 40 dB de plus qu'à 4000 Hz ! Cela montre une très faible sensibilité de l'oreille aux très basses fréquences. La sensibilité diminue également, mais moins fortement, dans les hautes fréquences (45 dB à 8000 Hz).

Conclusion : L'auditeur présente une sensibilité auditive maximale autour de 4000 Hz et une sensibilité bien plus faible aux basses fréquences, ce qui est caractéristique du comportement de l'oreille humaine.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. Si un son de 100 Hz à 70 dB SPL a une sonie de 60 phons, que pouvez-vous dire d'un son de 1000 Hz à 60 dB SPL ?

Il sera perçu comme moins fort.
Il sera perçu comme beaucoup plus fort.
Il a une sonie de 60 phons par définition.
Sa sonie ne peut pas être déterminée.

2. La forme des courbes isosoniques montre que pour des sons de faible niveau, notre perception des basses est...

Naturellement atténuée.
Naturellement amplifiée.
Identique à celle des médiums.
Plus sensible que celle des aigus.

Glossaire

Psychoacoustique: Branche de la science qui étudie la relation entre les stimuli sonores physiques et la sensation et perception psychologique qu'ils produisent.
Courbe Isosonique: Ligne sur un graphique fréquence/niveau qui représente tous les sons purs perçus comme ayant la même intensité sonore (sonie) par un auditeur moyen.
Sonie (Loudness): Attribut subjectif d'un son qui permet à un auditeur de le classer sur une échelle allant de "faible" à "fort". La sonie dépend de la pression acoustique, de la fréquence et de la durée du son.
Phon: Unité de mesure du niveau de sonie. Le niveau en phons d'un son est égal au niveau en dB SPL d'un son de référence de 1000 Hz qui serait perçu comme aussi fort.