Seuil absolu d'audition - Absolute threshold of hearing

Le seuil absolu d'audition ( ATH ) est le niveau sonore minimum d'un son pur qu'une oreille humaine moyenne avec une audition normale peut entendre sans aucun autre son présent. Le seuil absolu se rapporte au son qui peut être juste entendu par l'organisme. Le seuil absolu n'est pas un point discret et est donc classé comme le point auquel un son suscite une réponse un pourcentage spécifié du temps. Ceci est également connu comme le seuil auditif .

Le seuil d'audition est généralement rapporté comme la pression acoustique RMS de 20 micropascals , soit 0 dB SPL, correspondant à une intensité sonore de 0,98 pW/m 2 à 1 atmosphère et 25 °C. C'est approximativement le son le plus faible qu'un jeune humain avec une audition intacte puisse détecter à 1 000  Hz . Le seuil d'audition dépend de la fréquence et il a été démontré que la sensibilité de l'oreille est meilleure aux fréquences comprises entre 2 kHz et 5 kHz, où le seuil atteint jusqu'à -9 dB SPL.

Les seuils auditifs moyens en décibels sont tracés de 125 à 8000 Hz pour les plus jeunes (18-30 ans, cercles rouges) et les adultes plus âgés (60-67 ans, losanges noirs). L'audition des personnes âgées s'avère significativement moins sensible que celle des adultes plus jeunes aux fréquences de 4000 et 8000 Hz, correspondant approximativement aux touches du piano et aux tons de b′′′′ (B7) et b′′′′′ ( B8), respectivement. B8 est proche de l'extrémité supérieure de la plage de fréquences du piano.

Méthodes psychophysiques pour mesurer les seuils

La mesure du seuil auditif absolu fournit des informations de base sur notre système auditif . Les outils utilisés pour collecter ces informations sont appelés méthodes psychophysiques. Grâce à ceux-ci, la perception d'un stimulus physique (son) et notre réponse psychologique au son sont mesurées.

Plusieurs méthodes psychophysiques peuvent mesurer le seuil absolu. Celles-ci varient, mais certains aspects sont identiques. Tout d'abord, le test définit le stimulus et précise la manière dont le sujet doit répondre. Le test présente le son à l'auditeur et manipule le niveau de stimulus selon un schéma prédéterminé. Le seuil absolu est défini statistiquement, souvent comme une moyenne de tous les seuils auditifs obtenus.

Certaines procédures utilisent une série d'essais, chaque essai utilisant le paradigme « oui/non » à intervalle unique. Cela signifie que le son peut être présent ou absent dans l'intervalle unique, et l'auditeur doit dire s'il pensait que le stimulus était là. Lorsque l'intervalle ne contient pas de stimulus, cela s'appelle un "essai de capture".

Méthodes classiques

Les méthodes classiques remontent au 19ème siècle et ont été décrites pour la première fois par Gustav Theodor Fechner dans son ouvrage Elements of Psychophysics . Trois méthodes sont traditionnellement utilisées pour tester la perception d'un sujet d'un stimulus : la méthode des limites, la méthode des stimuli constants et la méthode d'ajustement.

Méthode des limites
Dans la méthode des limites, le testeur contrôle le niveau des stimuli. Le paradigme oui/non à intervalle unique est utilisé, mais il n'y a pas d'essais de capture.
L'épreuve utilise plusieurs séries de descentes et de descentes ascendantes.
L'essai commence par la course descendante, où un stimulus est présenté à un niveau bien supérieur au seuil attendu. Lorsque le sujet répond correctement au stimulus, le niveau d'intensité du son est diminué d'une quantité spécifique et présenté à nouveau. Le même schéma est répété jusqu'à ce que le sujet cesse de répondre aux stimuli, moment auquel la course descendante est terminée.
Dans la course ascendante, qui suit, le stimulus est d'abord présenté bien en dessous du seuil, puis progressivement augmenté par paliers de deux décibels (dB) jusqu'à ce que le sujet réponde.
Série de courses descendantes et ascendantes dans la méthode des limites
Comme il n'y a pas de marge claire entre « entendre » et « ne pas entendre », le seuil pour chaque analyse est déterminé comme le point médian entre le dernier niveau audible et le premier niveau inaudible.
Le seuil auditif absolu du sujet est calculé comme la moyenne de tous les seuils obtenus dans les séries ascendantes et descendantes.
Il y a plusieurs problèmes liés à la méthode des limites. Le premier est l'anticipation, qui est causée par la prise de conscience du sujet que les points de retournement déterminent un changement de réponse. L'anticipation produit de meilleurs seuils ascendants et de pires seuils descendants.
L'habituation crée un effet complètement opposé et se produit lorsque le sujet s'habitue à répondre soit « oui » dans les séquences descendantes et/ou « non » dans les séquences ascendantes. Pour cette raison, les seuils sont relevés dans les courses ascendantes et améliorés dans les courses descendantes.
Un autre problème peut être lié à la taille du pas. Un pas trop grand compromet la précision de la mesure car le seuil réel peut être juste entre deux niveaux de stimulus.
Enfin, comme le ton est toujours présent, "oui" est toujours la bonne réponse.
Méthode des stimuli constants
Dans la méthode des stimuli constants, le testeur définit le niveau des stimuli et les présente dans un ordre complètement aléatoire.
Sujet répondant "oui"/"non" après chaque présentation
Ainsi, il n'y a pas d'épreuves ascendantes ou descendantes.
Le sujet répond "oui"/"non" après chaque présentation.
Les stimuli sont présentés plusieurs fois à chaque niveau et le seuil est défini comme le niveau de stimulus auquel le sujet a obtenu une note correcte de 50 %. Des essais de « capture » peuvent être inclus dans cette méthode.
La méthode des stimuli constants présente plusieurs avantages par rapport à la méthode des limites. Premièrement, l'ordre aléatoire des stimuli signifie que la bonne réponse ne peut pas être prédite par l'auditeur. Secondairement, comme le ton peut être absent (catch trial), "oui" n'est pas toujours la bonne réponse. Enfin, les essais de capture aident à détecter la quantité de devinettes d'un auditeur.
Le principal inconvénient réside dans le grand nombre d'essais nécessaires pour obtenir les données, et donc le temps nécessaire pour réaliser le test.
Méthode de réglage
La méthode d'ajustement partage certaines caractéristiques avec la méthode des limites, mais diffère par d'autres. Il y a des descentes et des montées et l'auditeur sait que le stimulus est toujours présent.
Le sujet réduit ou augmente le niveau du ton
Cependant, contrairement à la méthode des limites, ici le stimulus est contrôlé par l'auditeur. Le sujet réduit le niveau de la tonalité jusqu'à ce qu'il ne puisse plus être détecté, ou augmente jusqu'à ce qu'il puisse à nouveau être entendu.
Le niveau de stimulus est modifié en continu via un cadran et le niveau de stimulus est mesuré par le testeur à la fin. Le seuil est la moyenne des niveaux juste audibles et juste inaudibles.
De plus, cette méthode peut produire plusieurs biais. Pour éviter de donner des indications sur le niveau de stimulus réel, le cadran ne doit pas être étiqueté. Hormis l'anticipation et l'accoutumance déjà évoquées, la persistance du stimulus (préservation) pourrait influencer le résultat de la méthode d'ajustement.
Dans les courses descendantes, le sujet peut continuer à réduire le niveau du son comme si le son était encore audible, même si le stimulus est déjà bien en dessous du seuil auditif réel.
En revanche, dans les courses ascendantes, le sujet peut avoir une persistance de l'absence du stimulus jusqu'à ce que le seuil d'audition soit dépassé d'une certaine quantité.

Méthodes classiques modifiées

Méthodes à choix forcé

Deux intervalles sont présentés à un auditeur, l'un avec une tonalité et l'autre sans tonalité. L'auditeur doit décider quel intervalle contient le ton. Le nombre d'intervalles peut être augmenté, mais cela peut poser des problèmes à l'auditeur qui doit se rappeler quel intervalle contenait la tonalité.

Méthodes adaptatives

Contrairement aux méthodes classiques, où le modèle de changement des stimuli est prédéfini, dans les méthodes adaptatives, la réponse du sujet aux stimuli précédents détermine le niveau auquel un stimulus ultérieur est présenté.

Méthodes d'escalier (méthodes haut-bas)

Série d'essais descendants et ascendants et points de retournement

La méthode simple « 1-bas-1-haut » consiste en une série d'essais descendants et ascendants et de points de retournement (inversions). Le niveau de stimulus est augmenté si le sujet ne répond pas et diminué lorsqu'une réponse se produit.

De même, comme dans la méthode des limites, les stimuli sont ajustés par étapes prédéterminées. Après avoir obtenu de six à huit inversions, la première est écartée et le seuil est défini comme la moyenne des points médians des pistes restantes. Les expériences ont montré que cette méthode n'offre qu'une précision de 50 %.
Pour produire des résultats plus précis, cette méthode simple peut être encore modifiée en augmentant la taille des étapes dans les exécutions descendantes, par exemple « méthode 2-down-1-up », « méthodes 3-down-1-up ».

La méthode de suivi de Bekesy

La méthode de Bekesy contient certains aspects des méthodes classiques et des méthodes en escalier. Le niveau du stimulus varie automatiquement à un taux fixe. Le sujet est invité à appuyer sur un bouton lorsque le stimulus est détectable.

Le seuil suivi par l'auditeur
Une fois le bouton enfoncé, le niveau est automatiquement diminué par l' atténuateur motorisé et augmenté lorsque le bouton n'est pas enfoncé. Le seuil est ainsi suivi par les auditeurs, et calculé comme la moyenne des points médians des passages enregistrés par l'automate.

Effet d'hystérésis

L'hystérésis peut être définie grossièrement comme « le retard d'un effet derrière sa cause ». Lors de la mesure des seuils auditifs, il est toujours plus facile pour le sujet de suivre une tonalité audible et décroissante en amplitude que de détecter une tonalité qui était auparavant inaudible.

En effet, les influences « descendantes » signifient que le sujet s'attend à entendre le son et est donc plus motivé avec des niveaux de concentration plus élevés.

La théorie « de bas en haut » explique que les bruits externes (provenant de l'environnement) et internes (par exemple, les battements cardiaques) indésirables font que le sujet ne répond au son que si le rapport signal sur bruit est supérieur à un certain point.

En pratique, cela signifie que lors de la mesure de seuil avec des sons décroissants en amplitude, le point auquel le son devient inaudible est toujours inférieur au point auquel il revient à l'audibilité. Ce phénomène est connu sous le nom d'« effet d'hystérésis ».

Les courses descendantes donnent de meilleurs seuils d'audition que les courses ascendantes

Fonction psychométrique du seuil auditif absolu

La fonction psychométrique « représente la probabilité d'une certaine réponse d'un auditeur en fonction de l'amplitude de la caractéristique sonore particulière étudiée ».

A titre d'exemple, il pourrait s'agir de la courbe de probabilité que le sujet détecte un son se présentant en fonction du niveau sonore. Lorsque le stimulus est présenté à l'auditeur, on s'attendrait à ce que le son soit audible ou inaudible, ce qui entraînerait une fonction de « portail ». En réalité, il existe une zone grise où l'auditeur ne sait pas s'il a réellement entendu le son ou non, de sorte que leurs réponses sont incohérentes, ce qui entraîne une fonction psychométrique .

La fonction psychométrique est une fonction sigmoïde caractérisée par une forme en « s » dans sa représentation graphique.

Champ audible minimal vs pression audible minimale

Deux méthodes peuvent être utilisées pour mesurer le stimulus audible minimal et donc le seuil absolu d'audition. Un champ audible minimal implique le sujet assis dans un champ sonore et un stimulus présenté via un haut-parleur. Le niveau sonore est ensuite mesuré à la position de la tête du sujet avec le sujet hors du champ sonore. La pression audible minimale consiste à présenter des stimuli via un casque ou des écouteurs et à mesurer la pression acoustique dans le conduit auditif du sujet à l' aide d'un très petit microphone à sonde. Les deux méthodes différentes produisent des seuils différents et les seuils de champ audible minimaux sont souvent de 6 à 10 dB meilleurs que les seuils de pression audibles minimaux. On pense que cette différence est due à :

  • audition monaurale vs binaurale . Avec un champ audible minimal, les deux oreilles sont capables de détecter les stimuli, mais avec une pression audible minimale, une seule oreille est capable de détecter les stimuli. L'audition binaurale est plus sensible que l'audition monaurale/
  • bruits physiologiques entendus lorsque l'oreille est obstruée par un écouteur pendant les mesures de pression audible minimale. Lorsque l'oreille est couverte, le sujet entend des bruits corporels, tels que des battements cardiaques, et ceux-ci peuvent avoir un effet de masquage.

Un champ audible minimal et une pression audible minimale sont importants lors de l'examen des problèmes d' étalonnage et ils illustrent également que l'audition humaine est la plus sensible dans la plage de 2 à 5 kHz.

Somme temporelle

La sommation temporelle est la relation entre la durée et l'intensité du stimulus lorsque le temps de présentation est inférieur à 1 seconde. La sensibilité auditive change lorsque la durée d'un son devient inférieure à 1 seconde. L'intensité du seuil diminue d'environ 10 dB lorsque la durée d'une rafale de tonalité est augmentée de 20 à 200 ms.

Par exemple, supposons que le son le plus faible qu'un sujet puisse entendre soit de 16 dB SPL si le son est présenté pendant une durée de 200 ms. Si le même son est ensuite présenté pendant une durée de 20 ms seulement, le son le plus faible pouvant désormais être entendu par le sujet monte jusqu'à 26 dB SPL. En d'autres termes, si un signal est raccourci d'un facteur 10, le niveau de ce signal doit être augmenté jusqu'à 10 dB pour être entendu par le sujet.

L'oreille fonctionne comme un détecteur d' énergie qui échantillonne la quantité d'énergie présente dans un certain laps de temps. Une certaine quantité d'énergie est nécessaire dans un laps de temps pour atteindre le seuil. Cela peut être fait en utilisant une intensité plus élevée pendant moins de temps ou en utilisant une intensité plus faible pendant plus de temps. La sensibilité au son s'améliore à mesure que la durée du signal augmente jusqu'à environ 200 à 300 ms, après quoi le seuil reste constant.

La timbale de l'oreille fonctionne plutôt comme un capteur de pression acoustique. De plus, un microphone fonctionne de la même manière et n'est pas sensible à l'intensité sonore.

Voir également

Les références

Liens externes