Loundness: caractéristiques

Seuil auditif absolu
Le seuil auditif absolu est le niveau de pression acoustique le plus bas requis pour produire une sensation auditive dans un environnement silencieux. Ce seuil varie d’une personne à l’autre et pour chaque fréquence sonore.

Niveau d’inconfort
Le niveau d’inconfort correspond au niveau de pression acoustique le plus bas requis pour produire une sensation d’inconfort. Il varie d’une personne à l’autre et pour chaque fréquence sonore.

Seuils normaux
Les seuils absolus et d’inconfort normaux sont déterminés par les seuils moyens enregistrés auprès d’un grand nombre de personnes entendantes normales.

Champ auditif

Aux fréquences audibles, la zone entre le seuil absolu d’audition et le seuil d’inconfort détermine le champ auditif d’une personne. La plage dynamique de ce champ est la distance entre les deux seuils.

Le champ auditif humain s’étend d’une pression acoustique de 0,02 MPa (0 dB SPL) à 20 Pa (120 dB SPL). Cela est vrai pour les fréquences comprises entre 0,5 et 8 kHz, auxquelles l’oreille est la plus sensible. Les fréquences inférieures et supérieures nécessitent un niveau de pression acoustique beaucoup plus élevé pour atteindre le seuil auditif, et les fréquences plus proches du bord du champ auditif ont une plage dynamique moindre.

Remarque: Toutes les fréquences inférieures à 20 Hz sont qualifiées d' »infrasons », même si certains animaux (comme les taupes) peuvent percevoir des « sons » aussi bas que quelques Hertz: leur portée auditive s’étend d’une octave ou deux plus bas que chez l’homme. De la même manière, les sons supérieurs à 20 kHz sont appelés « ultrasons », même si les chiens peuvent entendre des sons jusqu’à 40 kHz, et les chauves-souris un impressionnant 160 kHz, ce qui correspond à deux ou trois octaves de plus que chez l’homme.

Contours à volume égal

Un contour à volume égal représente tous les tons purs qui produisent la même sensation de volume en fonction de la fréquence (telle que définie dans la norme internationale ISO 226:2003).

Ce graphique représente les contours d’intensité égale moyenne de 50 jeunes entendants normaux, enregistrés dans une chambre anéchoïque avec une présentation sonore bilatérale en champ libre. L’unité de mesure de ces contours est le phon, qui correspond au niveau sonore (en dB SPL) à 1 khz. Par exemple, une tonalité pure de 1 kHz présentée à 20 dB SPL sera égale à 20 phons, tout comme une tonalité pure de 100 Hz présentée à 43 dB SPL.

Remarque: Le phon n’est égal qu’au dB SPL pour un son de 1 kHz.

Sones

Le phon est une unité de sensation égale, et non de sensation en soi. Par conséquent, une deuxième unité est également utilisée : le sone

Pour les niveaux supérieurs à 40 phons, et pour les fréquences moyennes, le sone est lié au phon par l’équation:

Sone =2 (phon-40)/10. Par conséquent, à 1 kHz, un son de 40 phons vaut 2 (40-40) / 10 = 1 son.

Le volume évolue différemment selon la fréquence. Le volume d’un son de 0,1 kHz augmente beaucoup plus rapidement que les sons de 1 et 8 kHz. Cela traduit l’idée que la plage dynamique à cette fréquence est inférieure à celle d’un son de 1 kHz ou 8 kHz (voir ci-dessus « Champ auditif »).

Le seuil différentiel ou simplement la différence notable (jnd)

Le jnd est la plus petite variation d’intensité physique qui provoque un changement de volume. Il dépend à la fois de l’intensité et de la fréquence du son. À des intensités plus élevées, l’oreille est capable de distinguer une différence d’intensité de 0,4 dB. On estime qu’il y a environ 150 niveaux de volume.

Volume sonore et bandes critiques

Si un son complexe composé de deux tons purs de fréquences différentes mais proches est présenté de manière monaurale, le volume sonore reste le même tant que l’écart entre ces fréquences est inférieur à la largeur de la bande critique. Dès que l’écart de fréquence dépasse la largeur de la bande critique, le volume augmente.

Les bandes critiques peuvent être assimilées à une batterie de filtres passe-bande dont les fréquences de coupure sont variables le long de la cochlée mais fixes par rapport à la composition fréquentielle du son.

Masquage

La perception des différentes composantes d’un son complexe ne se produit pas indépendamment. En effet, pour des raisons physiologiques, la perception de certaines fréquences entrave la perception d’autres composants : c’est ce qu’on appelle le masquage.

Cette figure montre les seuils auditifs obtenus sans masquage en vert et avec un masque de bruit à large bande (de 1100 à 1300 Hz) sur différents niveaux d’intensité.

La trace rouge montre la modification des seuils auditifs obtenus avec un niveau de bruit de 60 dB SPL. Par exemple, une tonalité pure de 1000 Hz ne sera entendue qu’à partir de 45 dB SPL, au lieu de 3 dB en l’absence d’un masque de bruit.

Ce graphique montre également que l’effet de masquage du bruit augmente avec l’intensité, et qu’il a un effet plus important pour les fréquences plus élevées. En d’autres termes, les basses fréquences masquent plus facilement les fréquences plus élevées que l’inverse.

Une autre forme de masquage existe également. Connu sous le nom de « masquage informationnel », il s’agit de la modification de la perception de l’intensité d’un son à un niveau central. Par exemple, lorsqu’un son pur est présenté à une oreille et un masque de bruit à l’autre, l’effet central du masque de bruit modifie le volume du son pur. De cette façon, le masquage se produit même lorsque le masque est présenté à l’autre oreille.

Autres facteurs qui influencent le volume

Durée
Le volume augmente jusqu’à une valeur critique comprise entre 50 et 400 ms avant de diminuer légèrement.

Prévisibilité
Lorsqu’un auditeur s’attend à un son fort, sa sonie est plus faible que si le son n’est pas attendu.

Réflexe stapédien
Ce réflexe se produit principalement pour des sons brefs de fréquence moyenne présentés à plus de 80 dB. Il agit en rigidifiant la chaîne ossiculaire, entraînant un amortissement des vibrations sonores, et donc une diminution du volume sonore. Cependant, ce réflexe peut souffrir de fatigue.

Fatigue
Une fois que l’oreille est exposée à un son trop intense, une augmentation du seuil auditif peut survenir, en raison de la fatigue des fibres nerveuses. Cela est évident en quittant une boîte de nuit ou après une utilisation prolongée de lecteurs MP3 personnels.