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La lutte pour le son: timbre - psychoacoustique vs subjectivité

Parmi les personnes qui, en raison de loisirs et (ou) de fonctions professionnelles, sont confrontées à l'évaluation de la qualité des équipements audio , deux catégories peuvent être distinguées. Ceux qui préfèrent juger la qualité sur la base de critères objectifs (comparer les données avec les normes acceptées) et ceux qui pensent que la qualité sonore doit être déterminée plus à l'oreille et pensent que la valeur des indicateurs objectifs est exagérée.


Un grand nombre d'articles sur la qualité et les caractéristiques du son, ainsi que des commentaires et des litiges dans ces articles sur la GT, démontrent le véritable intérêt des utilisateurs pour le sujet. Je doute que cet article arrête les débats des adeptes d'un et du deuxième point de vue, mais peut-être va-t-il jeter un rayon de lumière dans le "noirceur" des questions d'évaluation de la qualité.

En raison du fait que beaucoup de choses ont été écrites sur les critères classiques d'évaluation des amplificateurs, l'acoustique, par exemple, un article récent d' Oleg Shulgin (je recommande fortement), dans cet article, je concentrerai les lecteurs sur les possibilités de mesure objective des caractéristiques timbrales du son.

Problème de timbre


En règle générale, les partisans du subjectivisme fondent la «justesse» de leurs jugements sur des déclarations telles que: «Dans le son, tout ne peut pas être mesuré, il est donc nécessaire de l'évaluer uniquement avec les oreilles et rien de plus. Les données objectives ne me donnent rien en tant qu'auditeur. » Dans la plupart des cas, la pierre d'achoppement est le problème de l'évaluation des caractéristiques timbrales de l'équipement sonore.


Souvent, ces personnes écrivent et disent que l'image du timbre est très difficile pour une évaluation matérielle, ne reflète pas l'image réelle de ce qu'ils entendent par la nature du son. Si vous leur demandez comment ils décrivent ces caractéristiques, ils répondront immédiatement que le son doit être "doux" ("dur", "moelleux"), aéré ("non savonneux", "dense", "déchargé") , "Sec", "humide", etc.

À première vue, il est difficile de réfuter ou de confirmer leurs affirmations, car l'appareil terminologique descriptif et l'évaluation sont subjectifs, cependant, ce n'est pas entièrement vrai. Le fait est que tant de caractéristiques «exclusivement subjectives», de termes descriptifs, etc. ont des causes entièrement explicables et mesurables, et la plupart des facteurs affectant le timbre sont étudiés en détail.

L'étude du timbre en psychoacoustique


L'une des principales tâches de la psychoacoustique, en tant que branche adjacente des connaissances physiques et psychologiques, est la recherche de correspondances entre les caractéristiques physiques objectives et son évaluation subjective. Les caractéristiques timbrales ne font pas exception, et malgré la complexité de la tâche, elles sont assez bien étudiées.

La chercheuse Irina Aldoshina sur le timbre: «Avec la définition de ce terme, des difficultés surgissent qui sont comparables à la définition du concept de« vie »: tout le monde comprend ce que c'est, mais la science se débat avec une définition scientifique depuis plusieurs siècles.»

Des études sur le timbre en tant que phénomène acoustique sont menées depuis 200 ans. Les facteurs qui forment le timbre ont déjà été trouvés, et chacun de ces facteurs a des caractéristiques mesurables claires. Des scientifiques tels que Helmholtz (1877), Fletcher (1938), Liklide (1951), Plom (1976), Noutsm (1989), Rossing (1990), Hand (1995) ont contribué à l'identification d'indicateurs objectifs de timbre.
Selon la norme américaine ANSI-60, un timbre est défini comme:

"Un attribut de perception auditive qui permet à l'auditeur de juger que deux sons ayant la même hauteur et le même volume sont différents l'un de l'autre."

La plupart des chercheurs comprennent par timbre la «qualité du ton» et la «couleur du ton». C'est pour décrire le timbre que les partisans de l'approche subjective utilisent des termes tels que: sec, sonore, doux, net, lumineux et chaud, froid, beau, qui, à première vue, ne peuvent pas refléter des paramètres objectifs.


Helmholtz, dans une définition en avance sur son temps, a donné les caractéristiques suivantes du timbre:

«La différence dans la qualité musicale d'un son (timbre) ne dépend que de la présence et de la force des tons partiels (harmoniques), et ne dépend pas de la différence de phase avec laquelle ces tons partiels entrent en composition»

Réalisant ses expériences, le scientifique a également fait plusieurs observations, qui sont pleinement confirmées par la recherche moderne. Par exemple, c'est dans les œuvres de Helmholtz pour la première fois qu'il existe des informations sur la dépendance de la perception d'un timbre à la vitesse «d'entrée» des tons partiels au début d'un son et de leur «mort» à la fin. C'est également ce pionnier de l'acoustique qui a lié la perception du timbre (reconnaissance des sons d'instruments individuels) à la présence de certains bruits et irrégularités.


H. Fletcher

En 1938, Fletcher a prouvé que le timbre dépend de la structure des harmoniques et peut varier considérablement en fonction du volume et de la hauteur. En 1976, Plomp a confirmé expérimentalement que l'ouïe humaine ne souffrait pas de «surdité de phase», et en conséquence, la perception d'un timbre dépend à la fois de la forme de l'enveloppe spectrale du spectre d'amplitude et du spectre de phase. En 1990, Rossing a ajouté que le timbre dépend de l'enveloppe temporelle du son et de sa durée. Comme le montre l'histoire de la recherche sur les timbres, les scientifiques ont complètement prouvé la possibilité de mesurer physiquement les paramètres de coloration du timbre.


Selon les études, les principaux facteurs physiques qui déterminent le timbre d'un son sont:

  • alignement des amplitudes des harmoniques pendant la période d'attaque;
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Comme base pour les études de corrélation ultérieures, un tableau normalisé de descriptions subjectives du timbre a été créé, dont la plupart étaient incluses dans la norme AES-20-96 - «Recommandations pour l'évaluation subjective des haut-parleurs». C'est à partir d'ici que certains commerçants tirent des définitions de la spéculation.




Au cours de la recherche, les scientifiques révèlent une stricte correspondance de chacune des descriptions avec les paramètres physiques exacts.

En raison de l'influence complexe des facteurs qui forment le timbre, il n'y a pas d'unités de mesure communes. Cela ne signifie pas qu'il est impossible de mesurer objectivement et d'obtenir des données précises. Actuellement, l'Université de Stanford, les Laboratoires Harvard, l'IRKAM et l'Université de Berkeley travaillent à la création de correspondances exactes entre les termes descriptifs subjectifs et les caractéristiques objectives des facteurs influençant la formation de la coloration du timbre.


Recherche L.A. Kuznetsova pour créer le livre de référence «Acoustique des instruments de musique» (les conclusions de l'étude sont entièrement valables pour les équipements audio ) a donné des résultats pour plusieurs caractéristiques du timbre. Grâce au travail du scientifique, il est devenu connu que l'enveloppe du spectre d'amplitude est le paramètre principal de ces caractéristiques. Les conclusions de Kuznetsov peuvent être brièvement présentées comme suit:

  • l'élévation de l'enveloppe lisse (augmentation des amplitudes d'un certain groupe d'harmoniques) dans la région de 200 ... 700 Hz vous permet d'obtenir des nuances de jutosité, de profondeur;
  • l'élévation de l'ordre de 2,5 ... 3 kHz donne le timbre "flight", "sonority";
  • l'élévation de l'ordre de 3 ... 4,5 kHz donne le timbre "netteté", "pénétration", etc.

De nouvelles expériences avec l'évaluation des caractéristiques timbrales du son des systèmes acoustiques ont permis d'établir une corrélation plus précise entre les creux de crête de la réponse en fréquence avec des changements subjectifs de timbre.


Résumé


À partir de ce qui précède, une conclusion simple peut être tirée: en physique et en psychoacoustique, il existe des définitions exactes pour un timbre, et tout son "air", "sec" ou notoire "tube chaud" est déterminé par des paramètres physiques spécifiques qui n'ont rien à voir avec les représentations métaphysiques de certains audiophiles. Jusqu'au dernier coup porté aux mythes du marketing, ce ne fut pas long, car, par exemple, la norme AES-20-96 - «Recommandations pour l'évaluation subjective des locuteurs», à la lumière des études sur la nature du timbre, cesse d'être pertinente. L'étude de Hande de 1995, «Sur l'effet des changements dans la forme de l'enveloppe spectrale et le caractère de ses changements dans le temps sur le timbre», peut être considérée comme un point de référence, après quoi toute déclaration sur l'incompréhensibilité de la nature de la «légèreté», de «l'ouverture» ou de la «transparence» du son semble ridicule.

Source: https://habr.com/ru/post/fr399953/

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