La perception de la parole

Samedi 22 juillet 2006, par ph@ln // Parole

Le processus de compréhension par l’auditeur d’un message oral peut être décomposé en deux niveaux [CAL 89] :
- Une transformation de l’information contenue dans le signal acoustique par l’oreille, qui transmet le résultat au cerveau.
- La reconstitution dans le cerveau du message linguistique, séparé en une étape d’interprétation des indices fournis par l’oreille et une étape d’accès à la sémantique du message.

1) Physiologie du système auditif.

L’audition peut se faire par trois voies [LAN 77] :
- la voie aérienne ;
- la conduction osseuse ;
- la sensibilité vibro-tactile.

1.1 La voie aérienne.

Elle est la voie la plus importante de la perception auditive. Elle met en oeuvre les trois parties du système auditif périphérique, qui sont regroupées sous le terme générique d’oreille. Ces trois parties sont :
- l’oreille externe qui est chargée de capter les vibrations aériennes entre 16 Hz et 16 kHz ;
- l’oreille moyenne qui transforme la pression sonore en vibrations mécaniques ;
- l’oreille interne assure la conversion des vibrations mécaniques en influx nerveux qui sont expédiés vers le cerveau.

Un schéma de l’oreille est donné par la figure 4.

Figure 4 : Schéma de l’oreille.

L’oreille externe est constituée du pavillon, qui dirige le flux sonore vers le conduit auditif externe.

L’oreille moyenne comprend :
- Le tympan, qui est une membrane sensible aux variations de pression acoustique. L’équilibrage de la pression des deux cotés du tympan est assuré par la trompe d’Eustache, reliée à l’appareil respiratoire.
- Les osselets : le marteau, l’enclume et l’étrier. Ils sont reliés à la fois au tympan (pour le marteau) et à la fenêtre ovale (pour l’étrier). Ils jouent le rôle de levier, amplifiant les vibrations reçues par le tympan. Les muscles du marteau et de l’étrier peuvent modifier les caractéristiques de la chaîne, modifiant ainsi la perception des sons.

L’oreille interne est un milieu liquide qui comprend :
- Les trois canaux semi-circulaires qui sont le départ du nerf vestibulaire.
- La cochlée, ou limaçon, qui est un canal membraneux enroulé. Il supporte (par la membrane basilaire) l’organe de Corti qui contient 15 à 20000 cellules cillées et d’où part le nerf cochléaire.

1.2 La conduction osseuse.

Dans le cas de la conduction osseuse, les vibrations extérieures sont transmises à l’organe de Corti par les os du crâne. Elle concerne les fréquences entre 250 et 4000 Hz et explique le phénomène d’auto-écoute, qui fait que l’on ne reconnaît pas sa voix lorsqu’elle est enregistrée (car on la perçoit alors par la voie aérienne).

1.3 La sensibilité vibro-tactile.

La sensibilité vibro-tactile est une voie nerveuse, agissant à travers les récepteurs sensoriels répartis sur tout le corps. Elle ne concerne que les fréquences inférieures à 600 Hz. Si cette voie est négligeable pour les bien-entendants, elle peut être importante pour les personnes atteintes de surdité, lors de rééducation.

2) Les théories de l’audition.

Les théories et les modèles concernant l’audition sont nombreuses. Parmi les principales, on trouve [LAN 77] :
- La théorie de la localisation, proposée par von Békésy, qui considère que la totalité du décodage de l’onde sonore s’effectue dans l’oreille interne. Selon la fréquence de cette onde, le lieu de vibration maximale de la membrane basilaire varie.
- Selon la théorie de la volée (Wever et Bray), la théorie de la localisation n’est vraie que pour les fréquences supérieures. Dans les basses fréquences, ce serait la fréquence et le nombre des influx nerveux qui expliquerait la perception de la hauteur et de l’intensité.
- D’autres distinguent la perception des sons élémentaires de la perception de la parole.

En ce qui concerne les niveaux supérieurs de l’audition comme la distinction des traits phonétiques, l’analyse de la prosodie ou l’accès au lexique, les théories sont aussi nombreuses que variées.

3) Acoustique de l’audition.

L’acoustique de l’audition s’attache, entre autres, à la mesure des sensations perçues lors de l’audition. Les découvertes, expérimentales, ont permis d’établir les relations qui existent entre les grandeurs acoustiques (l’intensité, la fréquence, le spectre, le temps) et les sensations produites sur l’oreille lors de l’écoute (hauteur, intensité sonore subjective, timbre, durée).

La hauteur (ou tonie) d’un son pur est liée à la fréquence de l’onde sonore. Mais, au-delà de 1000 Hz, il faut plus que doubler la fréquence pour percevoir un doublement de la hauteur (il faut un signal de 3120 Hz pour avoir une sensation de 2000 Hz). L’échelle de tonie est graduée en mels. Un écart constant en mels est perçu comme un écart constant en hauteur. Dans le domaine d’audition, l’oreille est capable de discerner 1400 hauteurs distinctes.

L’unité permettant de mesurer le niveau de l’intensité subjective est le phone. Les courbes d’isophonies montrent que la courbe de réponse de l’oreille dépend de la fréquence et de la pression sonore. Pour qu’un son pur de 100 Hz soit perçu avec la même intensité subjective qu’un son de 1000 Hz, sa pression sonore doit être plus élevé. De même, à fréquence fixe, la hauteur perçue augmente avec l’intensité subjective. L’oreille peut distinguer 280 niveaux différents d’intensité.

Le timbre dépend de la répartition spectrale d’un son complexe : timbre clair pour une prédominance des fréquences hautes, timbre sombre pour une prédominance des basses fréquences.