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Licence 2002-2003 UE2. Traitement de l’information : la perception de la parole. Pr. Claude Bonnet Université Louis Pasteur (Strasbourg 1) Faculté de Psychologie et des Sciences de l’Education. [email protected] PSYCHOLOGIE COGNITIVE ET TRAITEMENT DE L'INFORMATION

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Traitement de l’information : la perception de la parole

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Licence 2002-2003

UE2

Traitement de l’information :la perception de la parole

Pr. Claude Bonnet

Université Louis Pasteur (Strasbourg 1)

Faculté de Psychologie et des

Sciences de l’Education

[email protected]


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PSYCHOLOGIE COGNITIVE ET

TRAITEMENT DE L'INFORMATION

Pr Claude BONNET

INTRODUCTION

I. TRAITEMENT DE L'INFORMATION ET ACTIVITES MENTALES

I.1 La problématique du Traitement de l’Information

I.2 Physique des sons

1.2.1 Les sons purs

1.2.2 Les sons complexes

1.2.3 Les sons de parole

I.3 Méthodes expérimentales d’étude de la Perception

I.3.1 Les temps de réaction

I.3.2 Mesures psychophysiques de la sensibilité

I.3.3 Facteurs perceptifs et facteurs décisionnels

II LES PROCESSUS SENSORIELS DANS LA PERCEPTION DU LANGAGE

II.2 Physiologie de l’audition

II.3. Description des sons de parole

II.4 Audibilité et compréhensibilité

III PERCEPTION DE LA PAROLE

III.1 Les étapes de traitement

III.2 Le lexique mental

III.3 Interactions audio-visuelles

IV ROLE DES REPRESENTATIONS DANS LA PERCEPTION

IV.1 Les processus mnésiques dans la perception

IV.2 Les représentations conceptuelles

IV.3 Les représentations pragmatiques

CONCLUSIONS


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BIBLIOGRAPHIE

Bonnet C. (1998) La Perception. In J.L. Roulin (Ed.) Psychologie Cognitive. Paris, Editions Bréal, collection Grand Amphi Psychologie.

Botte M-C (1989) L’audition : système auditif, perceptions et organisation perceptive élémentaire. In C. Bonnet, R. Ghiglione & J.-F Richard (Eds.) Traité de Psychologie Cognitive Vol.1 Perception, Action, Langage. Paris, Dunod.

Buser P., Imbert M. (1987) Audition. Paris, Hermann.

Duchet J.-L. (1986) La phonologie. Presses Universitaires de France, Que sais-je ? (n°1875)

MacAdams S., Bigan E. (Eds.) (1994) Penser les sons. Paris PUF.

Richelle M., Requin J., Robert M. (Eds.) (1993) Traité de Psychologie Expérimentale. (2 vol.) Paris, PUF.

Segui J. (1989) La perception du langage parlé. In C. Bonnet, R. Ghiglione & J.-F Richard (Eds.) Traité de Psychologie Cognitive Vol.1 Perception, Action, Langage. Paris, Dunod.

Segui J., Ferrand L. (2000) Leçons de parole. Paris, Editions Odile Jacob.

Virole B. (ED.) (1996) Psychologie de la surdité. Bruxelles, De Boek Université.


Probl matique du traitement de l information l.jpg

Problématique du traitement de l’information

  • Traitement =opération de transformation.

    Implique une succession de traitements spécialisés (voir les notions de niveaux)

  • Information = le terme est pris ici dans son sens technique et fait référence aux signaux quantifiables et non leur signification

  • Les signaux traités, élaborés, doivent être interprétés. C’est le rôle des représentations


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  • - NIVEAUX D’APPROCHE ou de GRANULARITE

  • comportemental (psychophysique, neuropsychologie)

  • neurophysiologique global

  • imagerie cérébrale

  • méthode lésionelle (neuropsychologie chez l’homme)

  • populations de neurones

  • aires et noyaux

  • hypercolonnes

  • neuronal

  • neurone ‘isolé’

  • moléculaire

  • - NIVEAUX DE TRAITEMENT

  • traitements sensoriels = codages sélectifs

  • récepteurs

  • aires primaires

  • groupements

  • aires associatives

  • traitements cognitifs = représentations

  • traitements décisionnels

  • - NIVEAUX D’EXPLICATION

  • modèles ‘purement’ psychologiques (mentaux) ?

  • notion de niveau critique de traitement

  • liens structure - fonction

  • liens niveau d’approche - niveau d’explication


Syst me de communication claude shannon 1948 l.jpg

Système de communicationClaude Shannon (1948)

Emetteur codage transmission décodage Récepteur

En donnant un sens mathématique à la notion floue d’information,

Claude Shannon a permis de la mesurer, que son support soit une langue, le patrimoine génétique ou la musique.

L’information désigne les signaux quantifiables et non leur signification

(le message).


Application la parole l.jpg

Application à la parole

  • Pour communiquer :

    L’émetteur doit générer des sons de paroles correspondant aux mots de sa pensée

    Ces sons (vibrations aériennes) sont transmis

    Ils vont ébranler mécaniquement différentes structure de l’oreille

    Puis générer des signaux nerveux

    Transmis au cerveau ces signaux vont activer des représentations phonétiques

    Qui à leur tour vont activer des représentations lexicales, syntaxiques et sémantiques permettant la compréhension du message.


Sch ma des tapes de traitement l.jpg

Schéma des étapes de traitement

  • Structuralement : différentes structures du système nerveux concerné par l’audition effectuent différents traitements (spécialisation)

  • Fonctionnellement on peut distinguer en première approximation les étapes suivantes:

    1) transduction

    2) analyse sensorielle

    3) groupements

    4) interprétation cognitive

    5) décision sur la réponse

    6) production d’une réponse motrice


Sp cialisations l.jpg

Spécialisations

syntaxe


M thodes d tude de la perception de la parole l.jpg

Méthodes d’étude de la perception de la parole

  • Physique des sons

  • Les sons de paroles

  • Psychoacoustique

  • Imagerie cérébrale

  • Neuropsychologie

  • Neurophysiologie


Physique des sons son vibration l.jpg

Physique des sonsSon = vibration

Un son est une vibration (une perturbation) qui se propage dans un milieu. Les molécules de ce milieu oscillent sur place réalisant une succession de zones de compression et de dilatation.

Le son est une perturbation audible.


Sons purs l.jpg

Sons purs

  • Le son est défini comme représentant la partie audible du spectre des vibrations acoustiques. On définit des sons purs (diapason) comme une vibration sinusoïdale

  • La fréquence désigne le nombre de périodes par seconde ou Hertz. Lorsque la fréquence est basse, le son est grave, lorsqu’elle est élevée, le son est aigu.

Temps (ms)

Temps

http://www.iurc.montp.inserm.fr/cric/audition/


Fr quence et amplitude d un son pur l.jpg

Fréquence et amplitude d’un son pur

Un cycle = une période (P). La fréquence (F) est l’inverse de la période.

P = 7,25 ms

F = 137,7 Hz

P = 12 ms

F = 83,3 Hz


Logarithmes l.jpg

Logarithmes

Le logarithme (de base 10) d’un nombre est la puissance de 10 de ce nombre :

log(1) = 0 1 = 100

log(10) = 1 10 = 101

log(100) = 2 100 = 102

log(1000) = 3 1000 = 103

log(10000) = 4 10000 = 104


Echelles des d cibels l.jpg

Echelles des décibels

Puissance acoustique en Watts (W) = énergie mécanique d’une source sonore

Pression acoustique en microPascals (Pa) niveau sonore qui atteint un récepteur

Intensité en watts/m² = puissance par unité de surface.

Par le terme d’intensité (langage courant), nous voulons généralement désigner le niveau sonore (ou niveau d’intensité). Ce niveau s’exprime sur une échelle logarithmique de décibels.

N = 10 log (I / I0) = 20 log (p / p0)*

où I est une intensité et I0 une intensité de référence. L’intensité (ou la puissance) étant proportionnelle au carré de la pression, cela explique le passage d’un facteur 10 à un facteur 20 selon que l’on utilise des intensités ou des pressions. Le choix de cette intensité de référence entraîne l’existence de plusieurs échelles de niveaux sonores.


Echelles de niveau sonore l.jpg

Echelles de niveau sonore

  • dB SPL (Sound Pressure Level)

    Le niveau de référence choisi est un son de 1000 Hz avec I0 = 10 - 6 W/m² (ou 20 Pa en pression acoustique), valeur proche du seuil inférieur standard d’audibilité.

  • dB HTL (Hearing Threshold Level)

    Comme le seuil d’audibilité varie avec la fréquence des sons, la valeur de référence I0 changera ici avec cette fréquence. Un audiogramme normal en dG HTL est par définition plat.

  • dB SL (Sensation level)

    Ici la valeur de référence I0 est le seuil du sujet considéré et non plus une valeur standard.


Sons complexes l.jpg

Sons complexes

  • Tous les sons peuvent être décrits comme une somme de sons purs dont les fréquences, les amplitudes et les phases sont correctement choisies (Théorème de Fourier)

http://www.iurc.montp.inserm.fr/cric/audition/

Dans un son complexe périodique, toutes les fréquences sont dans un rapport entier avec la fréquence fondamentale (la plus basse).

Dans un son complexe non périodique, toutes les fréquences sont représentées (spectre continu)


Sons complexes p riodiques l.jpg

Sons complexes périodiques

Théorème de Fourier : tous les sons peuvent être décrits comme une somme de sons purs (sinusoïdaux) correctement choisis en fréquence en amplitude et en phase.

http://www.cermep.fr/docs/cinotti/sonaudit.pdf

Son complexe (en bleu) : il est décrit (et synthétisé) par la somme de deux sons purs.

à gauche en fonction du temps à droite en fonction des fréquences


Son complexe p riodique exemple 2 l.jpg

Son complexe périodiqueexemple 2

A gauche : représentation du son en fonction du temps, enveloppe du son complexe (en noir), en couleur trois sons purs entrant dans la composition du son complexe.

A droite : spectre d’amplitude du son complexe avec en abscisse les fréquences sur une échelle logarithmique et en ordonnée les amplitudes (en log.)


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Sons d’instruments de musique

Les sons des instruments de musiques sont des sons complexes périodiques.

Exemples :

violon

violon

clarinette

hautbois

hautbois

cor

trompette

Jean-Claude Risset


Caract ristiques de la voix l.jpg

Caractéristiques de la voix

  • La voix humaine résulte de l’émission de sons au moyen de la vibration des cordes vocales et du choc de la glotte sur les muscles du larynx.

  • Elle se caractérise par 4 paramètres : hauteur, durée, intensité et timbre.

  • La hauteur se caractérise sur la dimension grave – aigu. Dépend de la fréquence du son.

  • La durée (ou tenue) du son dépend de la pression de l’air expiré.

  • L’intensité se caractérise sur la dimension faible – fort (en décibels).

  • Le timbre est la qualité du son qui permet de reconnaître la voix d’une personne, ou l’instrument de musique à l’origine d’un son.


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Sons de la voix humaine

L’analyse acoustique des sons de parole utilise le spectrogramme (ou sonogramme) : représentation dans laquelle le temps est en abscisse, les fréquences en ordonnée et les niveaux sonores représentés par des variations d’intensité.

« samedi »


Sonogramme l.jpg

Sonogramme

L e Ba t eau R ou ge

En haut : sonogramme de l’énoncé « le bateau rouge »

Au milieu : enveloppe de l’énergie acoustique

En bas : évolution de la fréquence fondamentale


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