Bandes Critiques et Masquage

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1 Bandes Critiques et Masquage A. Almeida Licence Pro Acoustique et Vibrations Octobre 2012

2 Au Menu Au programme 1 Observations du masquage 5 Application du masquage 2 Conséquences du Masquage 3 Interprétation du masquage 4 Effets temporels A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

3 Plan Observations du masquage 1 Observations du masquage 2 Conséquences du Masquage 4 Effets temporels 5 Application du masquage 3 Interprétation du masquage A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

4 Observations du masquage Le phénomène de masquage Pour être entendu, un son masqué de composition fréquentielle proche d un autre (dit masqueur) doit être plus intense que si le masqueur était absent Ce phénomène est d autant plus important que la composition fréquentielle des deux sons est proche A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

5 Observations du masquage Quantifier le masquage entre deux sons simultanés Plusieurs options, entre lesquelles: Son pur masqué par un bruit à bande étroite Son pur masqué par un autre son Deux bruits à bande étroite etc. A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

6 Observations du masquage Interaction entre deux tons (sons purs) f 1 = f 2 Interférence (constructive / destructive) f 1 f 2 12Hz Battements 12 f 1 f 2 BC Rugosité f 1 f 2 BC Polyphonie (notes séparées) Rugosité : une mesure de la bande critique A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

7 Plan Observations du masquage Masquage par un bruit à bande étroite 1 Observations du masquage Masquage par un bruit à bande étroite 4 Effets temporels 5 Application du masquage 2 Conséquences du Masquage 3 Interprétation du masquage A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

8 Observations du masquage Masquage par un bruit à bande étroite Masquage par un bruit à bande étroite Avantage du bruit par rapport au son pur : pas de phénomènes d interférence ou battements Jusqu à une certaine largeur fréquentielle, le bruit a une intensité perçue équivalente à celle d un son pur de même amplitude Détection de seuils du son pur en présence du masqueur A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

9 Observations du masquage Masquage par un bruit à bande étroite Dépendance fréquentielle Largeur masquante constante (en échelle log) au dessus de 500 Hz 15% 20% de la fréquence centrale (f c > 500Hz) env. 90 Hz (f c < 500Hz) Bruit masque plus vers les hautes fréquences A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

10 Observations du masquage Masquage par un bruit à bande étroite Dépendance en amplitude Asymétrie croissante selon amplitude du masqueur Effets non-linéaires à forte amplitude et fréquence proche du masqueur A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

11 Observations du masquage Masquage par un bruit à bande étroite Echelle de Bark Un Bark correspond à une largeur d une Bande Critique à une certaine fréquence Un Bark ne correspond pas toujours à une même largeur en HZ, ni en demi-tons A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

12 Observations du masquage Masquage par un bruit à bande étroite A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

13 Plan Conséquences du Masquage 1 Observations du masquage 2 Conséquences du Masquage 4 Effets temporels 5 Application du masquage 3 Interprétation du masquage A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

14 Conséquences du Masquage Masquage par un bruit blanc Le seuil d audibilité d un son pur en présence d un bruit blanc croît au delà de 500Hz Effet dû à la réduction de la largeur de la bande critique à partir de 500 Hz A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

15 Conséquences du Masquage Intensité de bruits à bande étroite Pour deux bruits de même amplitude: En dessous de la bande critique l intensité perçue est toujours identique, quelle que soit la largeur de la bande Au delà de la bande critique, l intensité augmente, même si la puissance physique reste constante. A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

16 Conséquences du Masquage Différence de fréquence minimale perceptible f Env. 4% d une bande critique (selon Howard) A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

17 Plan Interprétation du masquage 1 Observations du masquage 2 Conséquences du Masquage 4 Effets temporels 5 Application du masquage 3 Interprétation du masquage A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

18 Interprétation du masquage Membrane basilaire En dessous d une largeur fréquentielle équivalente à la bande critique, le bruit excite toujours la même région de la membrane basilaire Au delà de la bande critique, de nouvelles régions sont excitées La partie du son masqué qui est dans la région mise en mouvement par le masqueur ne change pas le mouvement qui existe déjà, en dessous d une certaine intensité. A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

19 Interprétation du masquage Précision fréquentielle Si toute une région de la membrane basilaire est excitée (correspondante à 2-5 demi-tons), comment arrive l oreille à avoir une précision de moins d 1/10 de demi-ton? La distribution d excitation donne une notion de la fréquence centrale (car le pic d excitation y réside) Le cerveau récupère une information de phase de l excitation de chaque cellule ciliée (de fréquence identique à celle du son) A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

20 Plan Effets temporels 1 Observations du masquage 2 Conséquences du Masquage 4 Effets temporels 5 Application du masquage 3 Interprétation du masquage A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

21 Effets temporels Pré et Post-masquage Un masqueur influence l oreille pendant une durée d environ 60 ms après son extinction...mais aussi 20 ms avant son arrivée! A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

22 Effets temporels Influence de la durée sur la perception de l intensité Pour une même amplitude, jusqu à ms, l intensité croît avec la durée. Temps d intégration de l oreille A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

23 Plan Application du masquage 1 Observations du masquage 2 Conséquences du Masquage 4 Effets temporels 5 Application du masquage 3 Interprétation du masquage A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

24 Application du masquage Compression du son Encodage perceptif MP3 OGG, etc. Elimination de certaines composantes fréquentielles masquées par des sons forts proches en fréquence Attribution de nombre de bits de façon à ce que le bruit de quantification soit en dessous du seuil de masquage Codage du son par bandes fréquentielles (Bark) A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

25 Bibliographie Bibliographie Howard, D. et Angus J. Acoustics and Psychoacoustics, 3rd Ed.; Focal Press, 2006 Fastl, H. et Zwicker, E. Psychoacoustics, 3rd Ed.; Springer, 2007 A. Almeida (LAUM, CNRS) Perception Octobre / 25

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