Codage de la sonie globale de sons variant au cours du temps: Le cas des sons crescendo et decrecendo

Abstract

The global loudness evaluation of a time-varying sound is based on the transformation of our momentary loudness sensations into a single scalar value that reflects our overall impression a posteriori. The aim of this thesis is to deepen the understanding of this dynamical process in the case of specific stimuli that rise or fall in level over a few seconds. Starting from the observation that rising tones are perceived louder than falling tones while both contain the same energy over the same duration, this thesis is structured around four experimental chapters that scrutinize the origins of this perceptual asymmetry from various perspectives. Chapter 1 explores the extent to which this asymmetry relies on contextual or methodological factors. Various measurement procedures and contexts of presentation yielding comparable results, evidence is provided that a steady and robust mechanism is at the basis of this perceptual asymmetry. In Chapter 2, the influence of the sound spectral structure is examined and it is shown that asymmetries are significantly diminished when broadband noises rather than tonal stimuli are used. Chapter 3 examines the effects of the temporal profile characteristics of the stimuli (slope, duration, dynamics) on their global loudness judgments. Results indicate that listeners’ judgments rely on a temporal integration of the loudest portion but that other mechanisms are involved; asymmetries whose magnitude depends on the profile characteristics and the level of the sounds in a complex and nonlinear manner are found. In Chapter 4, the global loudness evaluation process is examined locally in a loudness discrimination task. The respective contributions of the different temporal portions of rising and falling-intensity stimuli as well as their interactions are derived from reverse-correlation analyses. First-order analyses show that listeners exclusively focus on the loudest portions of these sounds and that similar temporal weighting patterns apply to rising and falling profiles; second-order analyses indicate the presence of nonlinear components in the integration process that have never been reported so far. Current loud- ness models cannot directly account for the effects highlighted throughout these studies, which supports the idea that the mechanism(s) under study might take place in high auditory or decisional stages not considered in these models. From the use of very basic stimuli, this work brings to light key temporal mechanisms in global loudness processing that might be shared with other sensory attributes. This research offers new perspectives to investigate the coding and the processing of time-varying stimuli by sensory systems from identified perceptual asymmetries.L’évaluation de la sonie globale d’un son non-stationnaire repose sur la transformation de nos sensations de sonie momentanées en une valeur scalaire unique reflétant notre impression globale a posteriori. L’objectif de cette thèse est d’approfondir la compréhension de ce processus dynamique dans le cas particulier de stimuli présentant des profils d’intensité croissants ou décroissants de quelques secondes. Partant de l’observation que les sons croissants sont perçus plus forts que les sons décroissants alors qu’ils contiennent la même énergie pendant la même durée, cette thèse s’articule autour de quatre chapitres expérimentaux qui abordent la question des origines de cette asymétrie perceptive sous différentes perspectives. Le Chapitre 1 évalue dans quelle mesure cette asymétrie repose sur des facteurs contextuels ou méthodologiques. Différentes méthodes de mesures et différents contextes de présentation conduisant à des résultats similaires, il en ressort qu’un mécanisme stable et robuste est très probablement impliqué dans cette asymétrie perceptive. Dans le Chapitre 2, l’influence de la structure spectrale du son est examinée, faisant apparaître des asymétries significativement réduites lorsque des bruits large bande plutôt que des sons tonaux sont utilisés. Le Chapitre 3 s’intéresse aux effets des paramètres décrivant le profil temporel des stimuli (pente, durée, dynamique) sur leurs jugements de sonie globale. Les résultats indiquent que les jugements des auditeurs se fondent sur une intégration temporelle de la région la plus intense mais que d’autres mécanismes sont impliqués; des asymétries dépendant de façon complexe et non-linéaire des caractéristiques du profil temporel et du niveau des stimuli sont observées. Le Chapitre 4 étudie localement le processus d’évaluation de la sonie globale à partir d’une tâche de discrimination en sonie. Les contributions respectives des différentes portions temporelles des sons croissants et des sons décroissants sont obtenues à partir d’analyses “reverse-correlation”. Au premier ordre, les analyses font apparaître le fait que les auditeurs se basent exclusivement sur les parties les plus intenses des sons et que des pondérations temporelles similaires (symétriques) sont appliquées aux profils croissant et décroissant; les analyses au second ordre mettent en évidence la présence de composantes non-linéaires dans le processus d’intégration qui n’avaient encore jamais été rapportées jusqu’à présent. Les modèles de sonie actuels ne permettent pas directement d’expliquer ces résultats, ce qui soutient l’idée selon laquelle les mécanismes étudiés pourraient provenir de traitements auditifs ou décisionnels “haut-niveau” n’étant pas encore pris en considération dans ces modèles. A partir de stimuli élémentaires, cette étude met en lumière des mécanismes temporels fondamentaux dans le traitement de la sonie globale, possiblement partagés par d’autres attributs sensoriels. De nouvelles perspectives de recherche pour l’étude du codage et du traitement de stimuli non-stationnaires par les systèmes sensoriels à partir d’asymétries perceptives avérées sont ainsi offertes