Global loudness processing of time-varying sounds. The case of rising and falling intensity stimuli

par Emmanuel Ponsot

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Sabine Meunier et de Patrick Susini.

Soutenue le 14-12-2015

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris) , en partenariat avec IRCAM (laboratoire) .

Le jury était composé de Laurent Demany, Wolfgang Ellermeier, Romain Brette, Daniel Pressnitzer, Massimo Grassi, Daniel Oberfeld.

  • Titre traduit

    Codage de la sonie globale de sons variant au cours du temps. Le cas d'augmentation et chute de stimuli d'intensité


  • Résumé

    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. Cette thèse approfondit 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 aborde la question des origines de cette asymétrie perceptive sous différentes perspectives. Une approche systématique est adoptée afin d'évaluer les bases méthodologiques, contextuelles et physiques du phénomène. Il est montré que l'évaluation globale de la sonie d'un stimulus dynamique ne correspond pas une simple moyenne énergétique. Les jugements des auditeurs se fondent sur une intégration temporelle de la région la plus intense des stimuli, mais 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. 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. 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.


  • Résumé

    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. This thesis deepens 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 scrutinizes the origins of this perceptual asymmetry from various perspectives. A systematic approach is adopted to evaluate the methodological, contextual and physical bases of this phenomenon. It is demonstrated that global loudness evaluation of a dynamic stimulus does not correspond to a simple energetic mean. Listeners’ judgments rely on a temporal integration of the loudest region of the stimuli, but additional mechanisms are involved; asymmetries which depend on temporal profile characteristics and sound level in a complex and non-linear way are observed. Current loudness models cannot directly account for the effects highlighted throughout the different studies of this thesis, which supports the idea that the mechanism(s) under study might take place in high auditory or decisional stages not considered in these models. This research offers new perspectives to investigate the coding and the processing of time-varying stimuli by sensory systems from identified perceptual asymmetries.

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