TPE

Les illusions sonores :

 

Le terme « illusion sonore ou auditive » se rapporte à tout phénomène qui trompe le système auditif humain et aboutit à une perception déformée de la réalité. Cette perception peut alors être partagée par plusieurs personnes n’ayant individuellement aucun problème auditif. Il peut s’agir d’une « défaillance » de l’oreille (instrument auditif de réception) ou du cerveau (instrument d’analyse). Nous avons l’habitude dans notre quotidien d’être confrontés à des illusions d’optique ou des « trompes l’œil ». Et ces dernières nous poussent à nous interroger sur nos autres sens. En effet si les yeux peuvent être trompés, pourquoi nos autres sens seraient-ils infaillibles ?

Moins connues que les illusions d’optiques, les illusions sonores n’en sont pas  moins surprenantes. Par exemples :

 

 

a)Le paradoxe de Shepard :

 

Roger Shepard est un scientifique américain qui a créé la « Gamme de Shepard » en 1964. C’est une gamme de notes jouées en boucle qui donne l’impression que le son monte indéfiniment. Considérons un trio de musiciens jouant chacun d’un instrument différent. Tous commencent par jouer une même note (par exemple le do) mais chacun dans une octave différente. Par la suite chaque musicien va monter dans la gamme (ré, mi, fa, etc…). Au moment où ils atteignent le do de l’octave supérieur, l’instrument qui jouait dans la gamme la plus haute va revenir au do trois octaves plus basses. Ce changement d’octave est masqué par les deux autres instruments qui continuent quant à eux de monter d’octave et qui guident l’oreille. Et ainsi de suite.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cette illusion est encore plus impressionnante lorsque nous regardons en même temps l’illusion d’optique de « l’escalier de Pensorse »

 

 

 

 

 

 

 

 

Cet escalier est la représentation du son que l’on perçoit. En effet le son monte continuellement, tout comme « l’escalier de Penrose » qui ne cesse de monter !

 

b) L’holophonie :

L’humain possède deux oreilles positionnées chacune à une extrémité de notre tête (une à droite, l’autre à gauche). Cette disposition nous permet de percevoir la provenance du son.  L'holophonie a été créé par l'argentin Hugo Zuccarelli en 1980.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cette image représente une tête de mannequin (appelé « dummy head ») équipé de deux microphones à la place des oreilles. Ces microphones possèdent les mêmes caractéristiques que l’oreille de l’être humain. Cette recomposition prend en compte la distance entre les deux oreilles, la résonnance au niveau du pavillon, la vitesse du son, la longueur du conduit auditif ainsi que tous les paramètres de l’oreille humain. Cette structure presque parfaite permet d’avoir une restitution des champs sonores très réaliste. On appelle le son produit un son holophonique.                                                   

 

Dans la réalité, nous percevons en permanence les sons légèrement décalés dans le temps. Cependant, nous ne nous en rendons pas compte car notre cerveau effectue la synthèse des deux. A l’écoute de cette illusion, nous avons l’impression en fermant les yeux que nous sommes au milieu de la scène et nous entendons les sons se déplacer autour de nous (autant sur notre gauche et notre droite que devant ou derrière nous). Cette illusion sonore ne peut être perçue que si nous sommes équipés d’un casque stéréo (= diffusion du son permettant la répartition spatiale des sources sonores) afin que le son puisse être perçue en «3D ».  Cependant, nous avons tous une morphologie différente, il est donc impossible de mettre au point un son holophonique qui convienne à tous les individus.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)L’effet Doppler :

 

Prenons maintenant un phénomène commun que l’on rencontre fréquemment dans notre quotidien. Nous avons déjà tous entendu le son d’une ambulance. Et nous avons tous trouvé le son de la sirène plus aigu quand elle arrivait et plus grave quand elle repartait.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C’est l’effet Doppler : lorsque l’ambulance s’approche, si le son de la sirène a une fréquence de 523 Hz (la note Do), alors le signal montre 523 périodes par seconde. Si l’ambulance met 20 secondes pour parcourir les 450 mètres qui nous séparent alors nous « entendons » 523*20=10 460 périodes.

Mais les premier sons nous parviennent en environ 1 seconde (temps que met le son pour parcourir la distance), alors la fréquence devient 10 460/19=550 Hz.

Or une fréquence de 550 Hz se rapproche plus d’un Do dièse soit une note plus aigüe. Donc quand l’ambulance approche nous entendons un son plus aigu, de fréquence plus élevée que le son émis initialement.

A l’inverse, lorsqu’elle s’éloigne le même phénomène se produit sauf que l’on rajoute une seconde au temps de base (20+1) donc la fréquence du son sera plus basse.

On dit que l’effet du déplacement de la source n’affecte pas la célérité de l’onde, mais contracte la longueur d’onde quand la source se rapproche (donc la fréquence augmente et le son est plus aigu), et dilate la longueur d’onde quand la source s’éloigne : la fréquence diminue et le son est plus grave, ce que nous pouvons oberver sur la figure ci-dessous.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Une illustration encore plus représentative de l'effet Doppler est l'écoute du bruit des moteurs sur un circuit de Formule 1 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Remarques :

- Plus les vitesses sont grandes, plus les différences de fréquences perçues sont accentuées.

- Si la vitesse de l'appareil est supérieure ou égale à celle du son, nous n'entendons rien lorsque l'appareil se rapproche.