L’appareil auditif

L’appareil phonatoire, émetteur d’informations, ne serait d’aucune utilité si l’information générée ne pouvait être captée et analysée par un récepteur. Parmi tous les récepteurs existants, l’homme a acquis la capacité de découvrir le sens caché sous les sons produits par son interlocuteur. Nous allons maintenant présenter l’anatomie de l’oreille, organe récepteur de l’information sonore, et les capacités de perception qui caractérisent cet organe lorsqu’il est en parfait état et n’a subi aucune atteinte venue amoindrir ses capacités intrinsèques.

1.4.1/ L’appareil auditif humain

L’oreille est divisée en trois parties distinctes, cette division se faisant en fonction de la distance par rapport à l’environnement aérien, porteur des sons. Une première partie, l’oreille externe, correspond à la partie visible de l’organe, pavillon et lobe, à laquelle est rattaché le conduit auditif externe qui permet de propager le son jusqu’au tympan.

Le tympan marque la frontière entre l’oreille externe et l’oreille moyenne. Les organes de l’oreille moyenne permettent de transformer les sons en vibrations grâce au contact qu’ils ont avec le tympan. Ces vibrations, une fois générées, sont transmises à la cochlée qui constitue l’organe majeur de l’oreille interne. La cochlée permet de transformer les vibrations en influx nerveux par le biais de cellules ciliées qui captent les vibrations produites dans le fluide de la membrane basilaire par l’étrier, le dernier os de l’oreille moyenne. Cet influx nerveux est alors transmis au cerveau en charge du traitement.

Une description détaillée de l’oreille (figure 1.3) permettra au lecteur de mieux appréhender les différents organes la constituant et de mieux visualiser leur répartition.

Il faut noter que la présence de deux oreilles permet d’effectuer, au niveau du cerveau, des traitements plus complexes que le simple décodage d’une scène auditive. Le positionnement des oreilles de chaque côté du crâne permet en effet de profiter des capacités de la binauralité. Cette faculté permet de calculer la provenance d’un son en fonction du retard d’arrivée de ce son dans une oreille par rapport à l’autre. Il est à noter que cette binauralité permet à l’homme de discerner la position horizontale de l’émetteur d’un son mais pas sa position verticale. Ce principe de binauralité a été généralisé par certaines espèces animales de manière à distinguer la provenance d’un son dans un espace tridimensionnel et non plus seulement bidimensionnel, cette généralisation pouvant être effectuée par simple désaxialisation d’une oreille par rapport à l’autre, de chaque côté du crâne.

1.4/ L’appareil auditif

Figure 1.3 :Coupe de l’appareil auditif humain (d’après [ducassou91a]).

L’oreille réagit à des sons de diverses fréquences qui peuvent être regroupées sur des échelles linéaires ou non linéaires.

1.4.2/ Courbes psycho-acoustiques

Plusieurs échelles essaient de rendre compte de la réalité perceptive de l’oreille. Elles peuvent toutes être rapprochées des échelles de la membrane basilaire et du rang des cellules ciliées comme la montre la figure 1.4. Ces échelles ne présentent pas toutes la même morphologie. En effet, celles qui essaient de restituer le plus correctement possible les échelles de la perception humaine sont non linéaires, telles que les échelles Mel ou Bark. Les échelles qui peuvent être qualifiées de plus mathématiques sont en revanche linéaires, telle que l’échelle des fréquences.

Ces différentes échelles essaient de rendre compte du mode de perception de l’homme en permettant de distinguer les plages de plus ou moins grande importance. Ainsi les basses fréquences sont-elles perçues de manière plus fine par l’homme que les hautes fréquences. Cette différence dans la finesse de perception permet de comprendre plus facilement certaines courbes, en particulier les courbes situant l’utilisation du spectre sonore par l’homme.

Chapitre 1 : Parole

Figure 1.4 :Les échelles naturelles de la membranes basilaire (d’après [zwicker81]).

L’homme est en effet très limité dans ses capacités de perception auditive vis-à-vis d’autres membres du règne animal. Il lui est ainsi impossible de distinguer des sons de plus de 20 kilohertz, les ultrasons, alors que certains animaux qui lui sont familiers peuvent percevoir des sons allant jusqu’à 50 kilohertz. De même lui est-il impossible de distinguer des sons d’une fréquence inférieure à 20-25 hertz, les infrasons. À l’intérieur de cet espace fréquentiel existe un sous-espace délimité par les niveaux d’énergie des sons. Il existe une limite d’énergie en deçà de laquelle l’homme ne percevra pas un son d’une fréquence appartenant pourtant au spectre de l’audition. Cette limite d’énergie est appelée seuil d’audition et il est variable en fonction de la fréquence. Inversement, il existe une limite d’énergie maximale. Cette limite ne doit pas être franchie car la cochlée, et plus particulièrement les cellules ciliées, peuvent être irrémédiablement endommagées. Cette limite s’appelle le seuil de douleur et elle aussi est variable en fonction de la fréquence. Il est intéressant de noter qu’il existe dans l’oreille deux muscles qui permettent à l’homme de débrayer le transfert des vibrations du tympan à la cochlée pour limiter les dégradations qui peuvent survenir dans le cas où un bruit dépassant le seuil de douleur est perçu.

L’espace de fréquences et d’énergies ainsi défini (figure 1.5) constitue la zone d’audition à l’intérieur de laquelle l’homme peut recevoir des informations de son environnement. C’est bien sûr à l’intérieur de cet espace que se trouve le champ de la musique qui circonscrit lui-même le champ de la parole.

Figure 1.5 :L’aire d’audition (d’après [zwicker81]).

Après avoir énoncé les caractéristiques des organes de génération et de réception de la parole, nous allons maintenant rapidement étudier les caractéristiques du traitement de la langue et les

0 0 0 0 0 0 0 0 Membrane basilaire (mm) Cellules ciliées (rang) Degrés de hauteur (degrés) Fréquence (kHz)

Tonie (en mel) Tonie (en Bark)

Hauteur harmonique (octave harmonique) Hauteur mélodique (octave mel)

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 500 1000 1500 2000 2400 5 10 15 20 25 30 1000 2000 3000 100 200 300 400 500 600 0,25 0,5 1 2 4 8 16 -1 1 2 3 4 5 6 -1 1 2 3 4 140 120 100 80 60 40 20 0 20Hz 50 100 200 500 1kHz 2 5 10 20 éner gie (dB) fréquence (Hz et kHz) domaine de la musique domaine de la parole seuil d’audition seuil de douleur LÉGENDE: