Sons binauraux et reperage 3D

[kite4life]

Salut a tous,

Pour ce qui ne connaissent pas les sons binauraux, il y en a un très bon exemple ici: https://www.youtube.com/watch?v=uzFswCpJPqg
Vous avez besoin d'un casque ou d'écouteurs sinon ca ne marche pas.

J'essaye de comprendre quels sont les paramètres physiques qui permettent au cerveau de localiser le son.

Je pense que le repère adéquat est un repère cylindrique de type (r, θ, z), l'axe z étant celui passant par les deux oreilles. Le choix de l'origine n'a pas d'importance.

-La position z peut être déterminée par la petite difference de temps séparant l'arrive du son à chacune des oreilles. Chaque oreille étant à une distance differente de la source, le son n'arrive pas en meme temps à chaque oreille et cela peut être utilisé pour determiner z (à confirmer que c'est bien ce processus qui est utilisé)

-r est un peu plus compliqué mais peut être que l'intensité du son, ainsi que la diffusion spectrale peuvent être utilisés pour comparer le son à une experience acquise. Un son émis de loin est non seulement plus faible, mais aussi légèrement different d'un son proche. (à confirmer aussi)

- enfin, je n'ai aucune idée de comment le cerveau repère θ.... En particulier, comment sait-on si le son est émis devant ou derriere? En haut ou en bas?
Dans la video, on entend un paquet d'allumette, et on peut dire à tout instant s'il est devant ou derriere... je ne sais pas comment.

Pour finir, je pense que ma question s'étends en fait a l'ouïe d'une manière générale, pas seulement aux sons binauraux. Je ne sais pas s'ils ont une particularité.

Merci pour vos suggestions.

@+
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Il y a déjà eu une discussion sur le sujet dans ce forum il y a longtemps.
La première chose est que le cerveau ne fait pas des calculs mathématiques et n’utilise pas des repères standard comme les cartésien, cylindrique ou sphérique.

Une autre chose est de savoir si c’est le retard d’arrivée des deux signaux à chacune des deux oreilles qui détermine la direction ou si c’est la différence de niveau sonore. Il est possible que ce soient les deux.
Dans la discussion précédente, quelqu’un avait proposé une expérience simple : un prend un tuyau de 1 m de long et on met (attention !) ou o tient chaque extrémité à l’entrée du canal auditif de chaque oreille. Puis on tape légèrement sur le tuyau. Suivant l’endroit où l’on tape on modifie le retard du signal entre les deux oreilles. Je dois dire que j’ai fait a manip et je n’ai pas été capable de sentir cette différence, alors que le retard correspond à la distante entre les deux oreilles est facile à maîtriser.
Alors que, de toute évidence, le foriste qui l’avait proposé, avait constaté cette différence.

Il est connu que si le son provient d’un point dans le plan de symétrie, on ne fait pas la différence entre le haut et le bas. On peut le constater dans la vidéo que vous donnez.

Je n’ai pas trouvé grand-chose sur le sujet sur le web. Il y a bien ce papier :
http://www.cochlear.com/wps/wcm/conn...7-aa1c192e1967
Mais finalement il ne dit pas grand chose, et surtout il provient d’une boite qui vend d’implants colcheaires.

Mais la détection de la direction d’un son peut être très bonne chez les personnes entraînées (et peut-être douées). Il y a en même qui pratiquent l’écholocation :
http://en.wikipedia.org/wiki/Human_echolocation
J’en ai vu en vidéo est c’est impressionnant.

Mais je n’ai pas trouvé d’étude sur les détails du mécanisme de détection de direction.
Au revoir.

[invite6dffde4c]

Re.
J’ai oublié de dire que, évidement, il n’y a aucun moyen de déterminer la distance à une source de son.
On peut, peut-être faire une estimation si on connaît au peu près l’intensité de la source, comme celle une personne parlant normalement. Mais comme vous pouvez l’imaginer, c’est très variable me pou un même individu, suivant les circonstances. Un enseignant ne parle pas au même niveau s’il converse avec vous ou s’il s’adresse à un auditorium.
A+

[stefjm]

Il y a déjà eu une discussion sur le sujet dans ce forum il y a longtemps.

Un peu de pub gratuite pour Phuphus qui en connait un rayon sur le sujet et qui vous répondra peut-être directement s'il est dans le coin.
http://forums.futura-sciences.com/ph...tml#post323822
http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post3561698
http://forums.futura-sciences.com/ph...-oreilles.html
http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post3672577
http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post4875653

La première chose est que le cerveau ne fait pas des calculs mathématiques et n’utilise pas des repères standard comme les cartésien, cylindrique ou sphérique.

Affirmation sans preuve.
J'ai d'ailleurs le contrexemple de mon cerveau qui fait cela très bien. (de mon point de vu...)

[A voir en vidéo sur Futura]

[kite4life]

Merci a tout les deux pour vos réponses.

Un des liens fournis donne les réponses en effet (post de phuphus). Je comprend bien son explication sur la HRTF, mais la validation par l'experience serai necessaire. Peut être quelqu'un a-t-il des sources?...

Je ne connaissais pas l'echolocation humaine, je savais pour certain animaux, mais pas les humains, c'est tres interessant.

Bonjour.
La première chose est que le cerveau ne fait pas des calculs mathématiques et n’utilise pas des repères standard comme les cartésien, cylindrique ou sphérique.

Nous somme bien d'accord. Pour le repérage, j'essayais simplement de séparer les différents paramètres physiques pouvant intervenir et je pense qu'ils sont different suivant que l'on localise gauche-droite (z), haut-bas/devant-derriere (θ) et distance (r). Par consequent le repère cylindrique semble ideal pour décrire la physique environnante, mais pas forcement la façon dont le cerveau l'interprète. Je sors un peu du sujet, mais je pense que le cerveau fait des calculs, simplement il utilise une approche différente de notre formalisme habituel: rien a voir avec les mathématiques que nous faisons sur papier en effet.

Bonjour.
Une autre chose est de savoir si c’est le retard d’arrivée des deux signaux à chacune des deux oreilles qui détermine la direction ou si c’est la différence de niveau sonore. Il est possible que ce soient les deux.

C'est un point interessant, je vais essayer l'expérience que vous proposez.

Dans la video que j'ai proposée j'ai pu à certain moment faire la difference entre devant et derriere, donc là il s'agit précisément du repérage de θ, et c'est précisément ce paramètre que j'avais du mal a saisir. En fait j'ai choisi cette video précisément parce que c'est la seule sur laquelle j'y arrivait.


Merci.

@+

[Boumako]

Bonjour

Je ne comprend pas l’engouement récent pour ces sons "binauraux" et le mystère qui plane autour. Cette technique est connue depuis des lustres...
Pour ceux qui voudraient se documenter je vous invite à lire cet excellent site dont le texte initial m'a quasiment tout appris quand je me suis lancé dans la prise de son : http://voyard.free.fr/textes_audio/pds_stereo.htm

[invite6dffde4c]

...
Dans la video que j'ai proposée j'ai pu à certain moment faire la difference entre devant et derriere, ...

Bonjour.
Si avec des écouteurs, qui ne peuvent modifier le son que en amplitude et en retard, vous avez perçu « devant-derrière », cela vous montre à quel point cela est une simple impression qui est purement subjective. Et qui ne correspond pas à une différence d’origine de la source.

Pour ce qui est de la distance, elle est estimable par echolocation par ceux qui en sont capables. Mais à partir d’une source de son indépendante (pas un écho) c’est rigoureusement impossible.
À moins de connaître ou supposer une amplitude de départ comme, par exemple, le niveau de voix de quelqu’un qui parle normalement. Vous pouvez deviner s’il est à côté ou loin. Mais pour un son d’amplitude inconnue, vous ne pouvez pas imaginer la distance.

Quant aux calculs du cerveau, je vous laisse décider s’il travaille en flottant ou en entier.
Au revoir

[stefjm]

Quant aux calculs du cerveau, je vous laisse décider s’il travaille en flottant ou en entier.

Bonjour,
Et pourquoi pas en calcul formel?
Cordialement.

[invitea6e91e1c]

Cela ne marche pas très bien.

L'illusion n'y est pas à part pour le bruit des allumettes secouées dans leur boite.

C'est curieux parce que ce bruit pourrait faire penser au chant des cigales.
Or repérer une cigale sur un arbre, c'est quasiment mission impossible.

2 bruit apparemment ressemblant : Dans un cas, on le localise facilement, dans l'autre impossible de définir une direction. Je pense que le spectre fréquentiel doit avoir son importance dans cette histoire.

[kite4life]

Bonjour,

Si avec des écouteurs, qui ne peuvent modifier le son que en amplitude et en retard, vous avez perçu « devant-derrière », cela vous montre à quel point cela est une simple impression qui est purement subjective. Et qui ne correspond pas à une différence d’origine de la source.

J'y ai pensé, mais pas forcement.
Sous reserve que l'explication de Phuphus au sujet de la fonction de transfert soit la bonne, alors les micros enregistrent un son qui est deja transformé. Ils peuvent donc restituer l'information sur la position.
Les appareils d'enregistrement de sons binauraux sont d'ailleurs souvent monté sur un mannequin probablement pour restituer le plus fidèlement possible cette fonction de transfert.
Je ne vous cache pas que cette histoire de fonction de transfert me parait douteuse mais elle mérite d'être étudiée.

Enfin, j'ai fais une petite experience:
Lorsque vous inversé les écouteur, le sens de rotation change
Pour savoir s'il s'agit d'une illusion ou pas j'ai mis plusieurs fois mes écouteurs gauche-droite de maniere aleatoire, écouté le sens de rotation des allumettes, et à partir de la essayé deviner comment j'avais positionné les écouteurs. Aussi, il faut démarrer à un instant aléatoire de façon a ne pas être perturbé par la position initiale de la boite d'allumette qui est connue.
Par soucis d'honnêteté intellectuelle, je dois dire devoir refaire l'experience à cause d'une dissymétrie des écouteurs qui aurais pu m'influencer, mais à pars ce detail ca à l'air de fonctionner. A voir donc.

Quant aux calculs du cerveau, je vous laisse décider s’il travaille en flottant ou en entier.

Je pense ni l'un ni l'autre, c'est un façon différente de traiter le signal qui n'a rien à voir avec notre façon de poser des calculs mathématiques sur le papier.
J'ai ma petite idée sur la question mais je ne vais pas m'étendre en hypotheses infondées.
Je pense qu'il serai intéressant de poser la question sur le forum biologie.
La seule chose que je peux dire c'est de prendre deux sources de signaux pour obtenir une information de localisation nécessite forcement un traitement de l'information, plus simplement appelé calcul.

Au revoir.

[kite4life]

Voila, pour ceux que ca intéresse, j'ai créé la discussion dans le forum biologie.
http://forums.futura-sciences.com/bi...l-cerveau.html

Au passage j'y ai décrit ce que j'ai appelé ici "ma petite idée"

désolé pour le double post.

@+

[phuphus]

Bonsoir,

Bonjour,

J'y ai pensé, mais pas forcement.
Sous reserve que l'explication de Phuphus au sujet de la fonction de transfert soit la bonne

Elle l'est ! Ce forum est un lieu de partage entre ceux qui se questionnent et les spécialistes du domaine. Concernant les HRTF et leur rôle dans la localisation d'une source sonore, pas besoin de se lancer sur des théories personnelles, c'est avéré. Cela n'empêche pas LPFR d'avoir raison sur certains points : lorsque l'on sait où est une source, cette connaissance peut très bien prendre le pas sur les mécanismes de localisation classiques. C'est d'ailleurs une remarque d'ordre général : un à-priori perceptif peut très bien court-circuiter les infos données par nos capteurs. C'est ce qui a conduit Médiat à penser qu'il mangeait des carottes rapées au lieu d'un céleri rémoulade, juste à cause de l'éclairage orange.

Les appareils d'enregistrement de sons binauraux sont d'ailleurs souvent monté sur un mannequin

Le mannequin fait en fait partie intégrante de l'appareil : un enregistrement binaural, c'est justement un enregistrement au mannequin acoustique (au sens très large : j'ai déjà vu des preneurs de son foutre 2 micros sur un ballon de foot rempli de sable). Le problème, c'est que les mannequins normalisés (en morphologie et au niveau matériau, pour reproduire l'impédance acoustiques des chaires) représentent un individu moyen : si ta morphologie s'éloigne trop de celle du mannequin, ça peut perturber l'effet. Les meilleurs résultats que j'ai vécus étaient faits à partir de ma propre morphologie, avec donc des micros au niveau de mes oreilles. Et c'est vraiment bluffant de se mettre un casque sur les oreilles, et de se retourner pour demander à nos voisins de derrière d'arrêter de discuter tout en ne trouvant personne : ce sont juste les conversations parasites saisies pendant l'enregistrement.

En fait, pour comprendre le binaural, on peut très bien donner une explication "avec les mains". En situation réelle, nos seules deux oreilles suffisent à localiser une source (j'exclue l'hypothèse des mouvements de la tête). Donc pour reproduire un son 3D, il suffit de venir reproduire le son aux oreilles tel qu'il aurait été entendu en situation réelle. Donc micros au niveau des oreilles lors de l'enregistrement, et ensuite restitution là où le signal été enregistré : donc au casque.

Au niveau de la localisation avant / arrière, il y a réellement dans la signature sonore du signal reçu par nos oreilles des spécificités aux sources qui sont derrière nous (et qui ne nécessitent pas la connaissance du spectre "intrinsèque" à la source). Je n'en connais pas les raisons, mais le simple fait que les oreilles sont légèrement décalées vers l'arrière de la tête donne évidemment un filtre différent pour les sources dans le plan médian des oreilles, entre l'arrière et l'avant. Notre cerveau est capable de détecter des schémas spectraux spécifiques aux modifications induites par notre corps pour les sons venant de derrière (mais cela suppose aussi que le spectre de la source sonore est suffisamment large : cela explique certaines difficultés de localisation des sons purs, et pourquoi l'exemple de la boîte d'allumettes fonctionne tellement bien).

@ stefjm : merci pur la "pub"

[invitea6e91e1c]

Notre cerveau est capable de détecter des schémas spectraux spécifiques aux modifications induites par notre corps pour les sons venant de derrière (mais cela suppose aussi que le spectre de la source sonore est suffisamment large : cela explique certaines difficultés de localisation des sons purs, et pourquoi l'exemple de la boîte d'allumettes fonctionne tellement bien).

Bonjour,

C'est très intéressant ce que vous dites là car contre intuitif. je m'explique.
Si le signal situé derrière nous est un sinus, on peut imaginer nos deux oreilles comme les deux microphones d'une antenne acoustique. La différence de trajet permet de déterminer la direction de la source.
Si le signal est large bande et donc aléatoire, le traitement du signal nous apprend qu'il faut alors utiliser la densité interspectrale de puissance.

En conclusion, le cerveau humain a développé un algorithme de localisation qui est plus efficace pour traiter des signaux aléatoires que déterministes!

[kite4life]

Merci Phuphus pour ces complements ^^