Manips auditive

v 0.3 Christophe Pallier <http://www.pallier.org>

Un stimulus sonore est transmis par un signal acoustique, c'est à dire une onde longitudinale de pression. Celle-ci fait vibrer le tympan, dont le mouvement est transmis à la cochlée par les osselets situés dans l'oreille moyenne. Un son peut être engendré, par exemple, par le déplacement de la membrane d'un haut-parleur ou par les vibrations des cordes vocales ; il peut être recueilli par la membrane d'un micro et transformé en potentiel électrique.

Figure: Oscillogramme et spectrogramme d'une onde acoustique correspondant à un morceau de phrase

Figure: Anatomie de l'oreille

Figure: Voies auditives

Premiers pas avec l'éditeur de son Praat

Pour créer ou manipuler des stimuli sonores, on peut utiliser l'éditeur de son Praat développé par Paul Boersma and David Weenink de l'université d'Amsterdam.

Téléchargez Praat sur le site www.praat.org

Cliquez sur le menu New/Sound/Create Sound puis sur le bouton Ok.
Ecoutez et visualisez le son sineWithNoise (fonctions Play et Edit.
Calculez et affichez son spectre (Spectrum/To Spectrum). Quelle est la fréquence du ton pur inclus dans le bruit de fond ?

Créez des tons purs de frequences 64Hz, 128Hz, 256Hz, 512Hz,… 8192Hz. Connaissez-vous les fréquences audibles par l'humain ?

Créez un ton pur de 400 Hz et un ton pur de 410 Hz de 1 seconde et donnez leur les noms t400 et t410. Additionnez-les en tapant la formule suivante (dans New/Sound/Create Sound): Sound_t400[col]+Sound_t410[col]
Visualisez le signal et le spectre.

Enregistrez un signal de parole si vous avez un micro (Sinon chargez le fichier \href{phrase1.wav}{phrase1.wav}). Remarquez que la qualité de la reproduction d'un son digital dépend de la fréquence d'échantillonage et de la résolution (8,16,24 bits).
Utilisez “To Manipulation” pour modifier la hauteur de la voix.

Robustesse du signal de parole

L'intelligibilité de la parole est remaquablement robuste aux distortions du signal acoustique.

Par exemple, le signal de parole utilise essentiellement les fréquences comprises entre 100 et 5000 Hz, mais on peut supprimer une large partie de ces fréquences et le signal demeure compréhensible

Filtrer une phrase entre 0 et 1000 Hz, puis entre 1500 et 5000 Hz, en utilisant Filter/pass-band. Essayez d'autres bande-passantes.

On peut écréter le signal, voire le discrétiser complétement (remplacant les valeurs positives par +1 et les valeurs négatives par -1) (Licklider 1946, 1950), et il demeure compréhensible.

Redresser le signal: Modify/formula: 0.2*abs(self[col]) puis le dichotomiser: Modify/formula: if self[col]>0 then 0.2 else -0.2 endif

Quand on interrompt ou qu'on inverse le signal dans des tranches de plusieurs dizaines de millisecondes, la compréhension peut demeurer très bonne (Miller 1950, Saberi 1999).

Observer qu'une phrase complétement renversée temporellement est incompréhensible

is here). (pour le renversement temporel consulter Help/formulas tutorial).

Confirmez-vous leurs observations ?

Cela suggère que le signal de parole est très redondant, et aussi, sans doute, que le cerveau va au delà des données, c'est à dire interprète un signal incomplet.

L'un des arguments les plus souvent cités en ce sens est le phénomène de Il s'agit d'une illusion dans laquelle on entend des sons de parole qui ont en fait été enlevés du signal et remplacés par du bruit blanc. Typiquement, les personnes décrivent entendre une phrase intacte avec un bruit superposé.

Ouvrez le fichier son modif.wav (Menu Read from file) et écoutez-le plusieurs fois (Bouton Play). Décrivez votre impression.
Téléchargez les fichiers modif_nonoise.wav et intact.wav et écoutez-les.
Visualisez les fichiers sons précédents (Bouton Edit). Visualisez le spectrogramme.
remplacer par un bruit blanc un autre segment de la phrase intact.wav, d'un des fichiers ph*.wav sur le site http://www.pallier.org/ressources/tpexp2/, ou d'une autre phrase que vous enregistrerez (Menu New/Record mono sound).
Note: Utiliser les fonctions Cut/Copy/Paste de la fenêtre d'édition. Pour créer un bruit blanc: New/Sound/Create Sound, puis: formula=randomGauss(0,0.1)