Comment se forme la sensation de stéréophonie ?
1. Concept de stéréophonie
La stéréo est un concept géométrique désignant un objet occupant un espace tridimensionnel. Le son est-il également stéréo ? Par analogie, la réponse est oui. Car une source sonore a une position spatiale précise, le son provient d'une direction définie, et l'audition humaine peut localiser cette source ; surtout avec plusieurs sources simultanées, l'oreille perçoit la distribution spatiale du son. On peut donc dire que le son est "stéréophonique". Une formulation plus juste serait : "Le son original est stéréophonique." Car après enregistrement, amplification et reproduction, tous les sons peuvent sortir d'un seul haut-parleur : ce son reproduit n'est plus stéréo. Toutes les sources semblant provenir du même point, la sensation d'espace - surtout la répartition spatiale des sources - disparaît. C'est le "mono" (Mono). Si le système de reproduction restitue partiellement la spatialité du son original, on parle alors de "stéréophonie" (Stereo). Le son original étant implicitement "stéréo", le terme désigne spécifiquement une reproduction avec sensation d'espace (ou de localisation).
2. Effet binaural
Pour restituer la spatialité, il faut comprendre comment l'audition humaine localise les sources. La recherche montre que nos deux oreilles (et non une seule) en sont la clé.
Positionnées de part et d'autre du crâne, séparées par une distance et une barrière osseuse, les oreilles reçoivent le son avec des différences exploitées pour la localisation :
(1) Différence de temps d'arrivée (DTD)
La distance entre les oreilles crée un délai (sauf source devant/derrière). Une source à droite atteint d'abord l'oreille droite, puis la gauche. Le délai augmente avec l'angle. Un délai artificiel de ~0.6ms crée l'illusion d'une source latérale.
(2) Différence de niveau sonore (DND)
Le crâne atténue le son vers l'oreille opposée. L'oreille la plus proche reçoit un niveau plus élevé (différence max ~25dB).
(3) Différence de phase
L'onde sonore ayant des phases différentes dans l'espace (sauf à une longueur d'onde près), les oreilles reçoivent des phases différentes. Le tympan vibre avec cette différence de phase, un autre indice de localisation. Même niveau et temps égaux, changer la phase modifie la localisation perçue.
(4) Différence de timbre
Le son atteignant l'oreille opposée contourne la tête. La diffraction dépend du rapport longueur d'onde/taille obstacle (tête ~20cm, soit longueur d'onde de 1.7kHz). La tête atténue donc les fréquences >~1kHz vers l'oreille opposée, créant une différence de timbre entre les oreilles, indice de localisation (sauf sources frontales/arrières).
(5) Différence son direct / réflexions
Outre le son direct, les réflexions sur les obstacles atteignent les oreilles avec des retards. La différence entre son direct et champs réverbéré fournit aussi des indices spatiaux.
(6) Rôle du pavillon
Orienté vers l'avant, le pavillon aide à différencier avant/arrière. Sa forme complexe module aussi le son selon la direction, apportant des informations de localisation.
En pratique, la DTD, DND et différence de phase sont les indices dominants, mais leur importance varie :
- Bas/médiums : Phase importante
- Médiums/aigus : Niveau important
- Sons transitoires : Temps crucial
- Localisation verticale : Rôle majeur du pavillon.
L'effet binaural est global ; le système auditif intègre tous ces indices.
Effet notable lié : "Effet de priorité" (ou "Effet Haas").
Expérience : Deux sons identiques, l'un retardé, atteignent les oreilles. Si le retard est <30ms, seul le premier son est perçu (avec modifications de timbre/niveau). Au-delà de 50-60ms (soit ~17m de différence de trajet), le retard devient perceptible.
La stéréo est un concept géométrique désignant un objet occupant un espace tridimensionnel. Le son est-il également stéréo ? Par analogie, la réponse est oui. Car une source sonore a une position spatiale précise, le son provient d'une direction définie, et l'audition humaine peut localiser cette source ; surtout avec plusieurs sources simultanées, l'oreille perçoit la distribution spatiale du son. On peut donc dire que le son est "stéréophonique". Une formulation plus juste serait : "Le son original est stéréophonique." Car après enregistrement, amplification et reproduction, tous les sons peuvent sortir d'un seul haut-parleur : ce son reproduit n'est plus stéréo. Toutes les sources semblant provenir du même point, la sensation d'espace - surtout la répartition spatiale des sources - disparaît. C'est le "mono" (Mono). Si le système de reproduction restitue partiellement la spatialité du son original, on parle alors de "stéréophonie" (Stereo). Le son original étant implicitement "stéréo", le terme désigne spécifiquement une reproduction avec sensation d'espace (ou de localisation).
2. Effet binaural
Pour restituer la spatialité, il faut comprendre comment l'audition humaine localise les sources. La recherche montre que nos deux oreilles (et non une seule) en sont la clé.
Positionnées de part et d'autre du crâne, séparées par une distance et une barrière osseuse, les oreilles reçoivent le son avec des différences exploitées pour la localisation :
(1) Différence de temps d'arrivée (DTD)
La distance entre les oreilles crée un délai (sauf source devant/derrière). Une source à droite atteint d'abord l'oreille droite, puis la gauche. Le délai augmente avec l'angle. Un délai artificiel de ~0.6ms crée l'illusion d'une source latérale.
(2) Différence de niveau sonore (DND)
Le crâne atténue le son vers l'oreille opposée. L'oreille la plus proche reçoit un niveau plus élevé (différence max ~25dB).
(3) Différence de phase
L'onde sonore ayant des phases différentes dans l'espace (sauf à une longueur d'onde près), les oreilles reçoivent des phases différentes. Le tympan vibre avec cette différence de phase, un autre indice de localisation. Même niveau et temps égaux, changer la phase modifie la localisation perçue.
(4) Différence de timbre
Le son atteignant l'oreille opposée contourne la tête. La diffraction dépend du rapport longueur d'onde/taille obstacle (tête ~20cm, soit longueur d'onde de 1.7kHz). La tête atténue donc les fréquences >~1kHz vers l'oreille opposée, créant une différence de timbre entre les oreilles, indice de localisation (sauf sources frontales/arrières).
(5) Différence son direct / réflexions
Outre le son direct, les réflexions sur les obstacles atteignent les oreilles avec des retards. La différence entre son direct et champs réverbéré fournit aussi des indices spatiaux.
(6) Rôle du pavillon
Orienté vers l'avant, le pavillon aide à différencier avant/arrière. Sa forme complexe module aussi le son selon la direction, apportant des informations de localisation.
En pratique, la DTD, DND et différence de phase sont les indices dominants, mais leur importance varie :
- Bas/médiums : Phase importante
- Médiums/aigus : Niveau important
- Sons transitoires : Temps crucial
- Localisation verticale : Rôle majeur du pavillon.
L'effet binaural est global ; le système auditif intègre tous ces indices.
Effet notable lié : "Effet de priorité" (ou "Effet Haas").
Expérience : Deux sons identiques, l'un retardé, atteignent les oreilles. Si le retard est <30ms, seul le premier son est perçu (avec modifications de timbre/niveau). Au-delà de 50-60ms (soit ~17m de différence de trajet), le retard devient perceptible.