E6 Audition binaurale : localisation spatiale

Topique

Lorsqu'une source sonore est située sur le côté de la tête et non exactement au centre, la pression acoustique qu'elle produit n'atteint pas les deux oreilles simultanément ni avec la même intensité : elle arrive plus tôt et plus intensément à l'oreille la plus proche de la source, et plus tard et plus faiblement à l'oreille la plus éloignée. Le système auditif exploite cette asymétrie entre les deux oreilles, au lieu de la considérer comme une gêne, pour déterminer la position de la source sonore.

La différence de temps entre le moment où une même pression acoustique atteint une oreille et celui où elle atteint l'autre est appelée différence de temps interaurale. La voie auditive centrale l'utilise principalement pour les basses fréquences, car la longueur d'onde de ces fréquences est suffisamment grande pour que la voie auditive centrale puisse distinguer clairement le moment précis où chaque cycle de pression acoustique atteint chaque oreille. Plus la source sonore est éloignée du centre de la tête, plus la différence de temps interaurale entre les deux oreilles est grande. Une différence de temps interaurale nulle indique que la source sonore est exactement au centre, à égale distance des deux oreilles.

Pour les hautes fréquences, la longueur d'onde est si courte que la tête, située entre les deux oreilles, bloque partiellement la pression sonore avant qu'elle n'atteigne l'oreille la plus éloignée – un phénomène appelé effet d'ombre de la tête. Cet effet d'ombre fait que l'oreille la plus éloignée de la source sonore reçoit une pression sonore plus faible que l'oreille la plus proche ; cette différence d'intensité entre les deux oreilles est appelée différence de niveau interaural. Plus la source sonore est éloignée du centre de la tête sur le côté, plus l'effet d'ombre de la tête sur l'oreille la plus éloignée est important, et plus la différence de niveau interaural entre les deux oreilles est grande.

L'effet d'ombre interaural et la différence de niveau interaural présentent tous deux une ambiguïté qu'aucun ne peut résoudre individuellement : différentes positions sur le plan vertical, ou devant et derrière la tête, produisent exactement le même effet d'ombre interaural et la même différence de niveau interaural, car ils dépendent uniquement de la distance de la source sonore par rapport au centre de la tête sur le côté, et non de sa position (au-dessus, en dessous, devant ou derrière). C’est précisément cette ambiguïté que résout le filtrage spatial du pavillon de l’oreille : puisque le schéma de fréquences amplifiées et atténuées produit par le pavillon diffère selon la direction d’arrivée du son, même pour des directions présentant le même intervalle de temps et le même niveau interauraux, la voie auditive centrale peut utiliser ce schéma de fréquences, en plus des deux intervalles interauraux, pour localiser la source sonore sur le plan vertical et déterminer si elle provient de l’avant ou de l’arrière.

Grâce à la combinaison de l’intervalle de temps, du niveau interauraux et du filtrage spatial du pavillon de l’oreille, la voie auditive centrale est capable de localiser une source sonore sur les plans horizontal et vertical en utilisant uniquement les informations sonores reçues par les deux oreilles. Cette même capacité à comparer les informations reçues par chaque oreille facilite également la compréhension de la parole dans les environnements bruyants : lorsque le signal vocal et le bruit de fond proviennent de directions différentes, la voie auditive centrale utilise l’intervalle de temps et le niveau interauraux pour identifier la provenance de chaque son, améliorant ainsi le rapport signal/bruit effectif bien plus que ne le permettrait chaque oreille prise séparément.

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