Phonétique auditive. L'appareil auditif humain

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1 Phonétique auditive La fonction auditive permet d'instituer entre les individus un moyen de communication à partir d'émissions sonores codées pour lesquelles l'ouïe constitue le récepteur sensoriel. L'oreille a deux fonctions majeures qu'exercent deux parties anatomiques de l'oreille interne : le labyrinthe antérieur, ou cochléaire, qui sert à l'audition, et le labyrinthe postérieur, qui intervient dans l'équilibration. L'appareil auditif humain Oreille externe, moyenne, interne: Organe de l'ouïe situé de chaque côté de la tête, dont une partie est externe et l'autre interne. Oreille externe: Partie visible de l'oreille. Oreille moyenne: Partie de l'oreille située entre l'oreille interne et l'oreille externe. Oreille interne: Partie la plus profonde de l'oreille. Pavillon: Partie extérieure de l'oreille externe. Conduit auditif externe: Canal situé dans l'os temporal par lequel les sons se rendent au tympan. Tympan: Membrane de l'oreille externe transmettant à l'oreille moyenne les vibrations de l'air. Cochlée: Partie de l'oreille interne constituant l'organe transformateur de l'ouïe, aussi appelée limaçon. Nerf auditif ou nerf vestibulo-cochléaire: Nerf relatif à l'ouïe. Trompe d'eustache: Canal de communication de l'air. Marteau: Premier osselet de l'oreille moyenne. Enclume: Osselet central de l'oreille moyenne. Étrier: Osselet de l'oreille moyenne joint à l'enclume. 1

2 1- L oreille externe Les vibrations de l air sont transmises au tympan après avoir été amplifiées par le pavillon et le conduit auditif. 2- L oreille moyenne Le tympan se met alors à vibrer. Il est lui-même articulé par des osselets qui constituent l oreille moyenne. Les osselets sont constitués de trois os : le marteau, l enclume et l étrier. La chaine des osselets est un levier puissant qui démultiplie jusqu à 25 fois l oscillation du tympan. On estime donc aux alentours de 90 fois l augmentation de la vibration (de l air) lorsqu elle parvient à l étrier. L'oreille moyenne joue dans le fonctionnement auditif un double rôle, de transmission et de protection. Normalement, la semelle de l étrier vibre de toute la longueur de la fenêtre ovale pour y diffuser le maximum les vibrations. Lorsque l intensité devient trop forte et risque d endommager l oreille interne, les ligaments qui maintiennent l étrier le font pivoter et il ne heurte plus la fenêtre ovale que dans sa petite largeur diminuant la pression. 3- L oreille interne La pression mécanique appliquée par l étrier contre la fenêtre ovale dans l oreille interne, se transforme dans celle-ci en pression hydraulique. L oreille interne est divisée en deux parties : les canaux semi-circulaires qui contribuent à notre équilibre et la cochlée ou limaçon, qui abrite l organe de transformation de la vibration vibratoire en impulsions nerveuses. La cochlée 2

3 L ensemble des cellules nerveuses à partir des cellules ciliées et remontant vers le cerveau, en lui ramenant des stimuli électriques qu il interprétera comme des sons, constituent le nerf auditif. Les cellules ciliées se répartissent en deux groupes : 1- Les cellules ciliées internes qui sont responsables de la perception de l intensité du son. Leur perte entraîne une surdité totale. 2- Les cellules ciliées externes qui permettent l analyse plus fine du spectre des sons, séparant notamment le son utile du son parasite. Leur perte entraîne une moindre discrimination des sons d intensité proche mais de sources différentes Comme une autoroute, le nerf auditif fonctionne dans les deux sens. Des cellules spécialisées transportent de l information des cellules ciliées vers le cerveau mais d autres cellules font redescendre l information du cerveau vers les cellules ciliées. Cela permet d affaiblir ou de renforcer leur sensibilité afin d atténuer un bruit trop fort ou au contraire de rendre l ouï plus réceptive. Récapitulatif : Nous entendons un son lorsque des vibrations de l'air ambiant, atteignant notre tympan, le mettent en mouvement dans des conditions d'amplitude et de fréquence telles que cette stimulation mécanique, qui est transmise par l'oreille moyenne à l'oreille interne, y provoque un phénomène bio-électrique. Commence alors le traitement de l'information contenue dans ce phénomène, traitement qui se poursuit à travers différents relais jusqu'au cortex cérébral et dont le résultat sera la perception du son. Stéréophonie : de même que nos deux yeux assurent la vision en relief, l action couplée de nos deux oreilles nous assurent une audition stéréophonique «avec les son en relief». L ouï en relief permet de distinguer l origine d un son ou d un bruit autour de soi. L effet cocktail : l ouï humaine est capable de discriminer, dans la masse des bruits et des sons qui la sollicitent constamment, ceux auxquels le cerveau s intéresse. Dans un cocktail par exemple on peut choisir d entendre que la discussion qui nous intéresse. C est un filtre conscient, il semble lui aussi lié au travail coordonné de nos deux oreilles. On n écoute pas tout se qu on entend. L effet «bébé pleure!» : dans le sommeil, l esprit peut distinguer parmi la masse de bruit qui parviennent à l oreille, ceux qui l intéresse et ceux qui ne l intéresse pas. Ainsi une mère qui dort au milieu du vacarme de la rue, de son mari qui ronfle peut être tout à coup réveillée par le soupir ou le pleur à peine audible de son bébé. Après un bref entraînement, on est capable de se réveiller grâce à une sonnerie discrète (réveil) mais caractéristique (surtout à une heure régulière). C est notre cerveau que nous avons programmé pour le sensibiliser à ce bruit. L ouï peut donc filtrer des sons désirés des sons indésirables. Cela se fait aussi inconsciemment. C est un dispositif dans une partie du cerveau qui traite les sons, les filtre et les met en mémoire. 3

4 Perception L oreille humaine a une très grande sensibilité. Cependant et heureusement elle est limitée. On considère que l oreille peut percevoir 1600 fréquences et 3050 intensités différentes. Pourtant la discrimination des sons ne peut s opérer efficacement dans la réalité que par comparaison entre deux ou plusieurs sons. D autre part, toutes sortes de bruits viennent produire des effets de masque en perturbant l audition et par la même la perception. Il faut distinguer entre l audition qui révèle de la sensibilité de l oreille à entendre et la perception, qui procède d une activité mentale de reconnaissance. Les personnes âgées entendent souvent mal les fréquences aiguës des fricatives comme /f/ et /s/. Mais elles peuvent les reconstruire grâce au contexte. Dans le premier cas il s agit d audition, dans le second cas de perception. L oreille a des limites, elle ne perçoit pas les sons trop faibles, trop graves ou trop aigus. Les deux facteurs intensité et hauteur s associent pour déterminer des seuils de perception. Ainsi un son de 64 Hz nécessite pour être entendu une intensité de 50 db alors qu un son de 1000Hz est perçu avec une intensité de 10 db. De même, l oreille ne supporte pas les sons trop intenses. Il y a des seuils de douleurs audessus de 140 db. Fig1. Aire des sons de la parole Les fréquences où se produisent les sons de la parole se situent pour une audition normale moyenne dans une zone de perception plus large. Mais elle peut se modifier selon l âge et l état de santé de chaque individu. La totalité des sons théoriquement audibles se situe entre 16 et 16000Hz soit une étendue d environ 10 octaves. 4

5 La perception de l intensité : La force vocale se mesure en watt/cm². Mais pour éviter de donner de trop grands nombres le physicien Graham Bell a proposé d exprimer le rapport des intensités par le logarithme des énergies, ce qui correspond au mécanisme de la perception. L intensité est donc exprimée en décibel (dixième de bel). La puissance de la voix se situe entre une dizaine décibels pour le murmure et 60 à 80 décibels pour les voix de chanteurs, les plus forts. Les voyelles exigent moins d intensité que les consonnes parce que leur énergie est concentré dans les bases fréquences. La perception e la durée : Pour percevoir un phone, il faut qu il ait une certaine durée. La longueur physique d un son nous donne la perception en durée. Elle se mesure en milliseconde. On soutient que 50 ms suffisent pour percevoir les variations de hauteur et environ 30 ms pour identifier un phone. Une syllabe dure environ 300 ms, une voyelle environ100 à 150 ms en débit lent. Une durée de 80 à 150 ms des syllabes est suffisante à la perception des énoncés. La durée des voyelles et des consonnes est très variable dans la parole spontanée. La perception de la hauteur : Dans la perception de la hauteur, l oreille est plus sensible aux voyelles qui ont des fréquences plus stables que les consonnes. La fréquence la plus grave est la fondamentale (F0). Elle est produite par la vibration des cordes vocales. Rappel : F0 : 150Hz 1 er harmonique = 300Hz, 2 ème harmonique=? C est l évolution du fondamentale qui nous donne la mélodie d une phrase, du discours. Sa perception est aussi logarithmique : la perception de la hauteur est ressentie comme un accroissement lorsque la fréquence est dédoublée systématiquement. 100, 200, 400, 800, Hz. La perception du timbre : La perception du timbre vocalique s effectue essentiellement par les deux premiers formants. (Formant : zones d harmoniques renforcées). Le premier formant (F1) renseigne sur l aperture de la voyelle : plus il est haut plus la voyelle est ouverte. Le deuxième formant renseigne sur l antériorité, plus il est haut plus la voyelle est antérieure. Exemple : on constate un grand écart entre les deux premiers formant de la voyelle [i] 5

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