Penser les Sons: Psychologie Cognitive de l'Audition, Oxford University
Press, Oxford 1993
Copyright © Oxford University Press 1993
L'esprit voit et ιcoute, le reste est aveugle et sourd
Epicharmus 45O B.C.E.
[citation de Coren & Ward (1989)]
A notre connaissance aucun ouvrage didactique ne prιsente en langues anglaise et franηaise l'ensemble des aspects cognitifs de l'audition humaine. C'est pour remιdier ΰ cela qu'un sιminaire de travail fut organiser par le groupe Audition de la Sociιtι Franηaise d'Acoustique. Des spιcialistes des diffιrents domaines de la perception et de la cognition auditive y furent invitιs et prιsentent dans les chapitres de cet ouvrage les ιtudes rιalisιes dans leur domaine de recherches spιcifiques.
L'audition rιvθle un paradoxe similaire ΰ celui rencontrι dans tous les domaines de la perception : rien ne semble plus simple que de percevoir les sons de notre environnement et pourtant il s'agit lΰ d'un phιnomθne particuliθrement rιcalcitrant ΰ l'analyse scientifique. Quelle difficultι par exemple ΰ reconnaitre son nom dans une conversation, ΰ diffιrencier le bruit d'une voiture de celui d'un avion ΰ hιlice, ΰ percevoir le rythme entrainant d'un rock de Bill Haley, ΰ reconnaitre la voix de son enfant ou les bruits de pas d'une personne familiθre ? Il semble suffisant d'ouvrir grand ses oreilles pour cela.
Imaginez cependant un seul instant, la quantitι d'information et le nombre de procιdures qu'il serait nιcessaire de donner ΰ un ordinateur pour le rendre capable de distinguer un violon d'une flϋte dans une polyphonie, de detecter un signal d'alarme dans le bruit de fond environnant, de saisir une relation entre un thθme et ses variations, de repιrer une anomalie de moteur ΰ la seule ιcoute du bruit d'une voiture, de detecter un bruit inhabituel dans les battements de coeur d'un patient etc.. Malgrι le trθs haut degrι de sophistication technologique actuel, il est fort probable que ce type de question ne pourra κtre rιsolu qu'aprθs de nombreuses annιes d'ιtudes en intelligence artificielle et en traitement du signal, tant la quantitι d'informations nιcessaire est grande et la faηon dont elle doit κtre combinιe complexe.
Cette difficultι ΰ analyser les processus d'ιcoute souligne la grande richesse de l'information prιsente dans le monde sonore qui nous entoure. L'objectif principal de ce livre est de rendre compte de notre connaissance actuelle des processus cognitifs qui traitent cette information chez l'homme. Il s'adresse principalement aux ιtudiants en sciences cognitives et aux scientifiques spιcialisιs dans d'autres domaines que la psychologie de l'audition. Une connaissance ιlιmentaire des termes usuels en acoustique, des concepts et des mιthodes habituels en psychologie expιrimentale est cependant nιcessaire.
Cet ouvrage collectif fait suite au quatriθme atelier didactique organisι par le groupe Audition de la Sociιtι Franηaise d'Acoustique (S.F.A). Les trois prιcιdents ateliers ont portι sur la physiologie de la cochlιe (Aran, Dancer, Dolmazon, Pujol & Tran Ba Huy 1988), la psychoacoustique et la perception auditive (Botte, Canιvet, Demany & Sorin 1989) et le systθme nerveux auditif central (Roman, in press). L'organisation de cet atelier et la prιparation de ce livre ont ιtι possibles grβce ΰ l'aide financiθre et ΰ l'infra structure des organismes suivants :
Les chapitres de cet ouvrage ont ιtι soumis ΰ un comitι de lecture, chacun ayant ιtι critiquι par deux ΰ quatre spιcialistes et par les ιditeurs (chaque co-ιditeur assurant la critique du chapitre de l'autre). Nous souhaitons particuliθrement remercier tous les auteurs pour leur coopιration lors de cette tβche ardue ainsi que les auteurs suivant pour leur critique : Alain Lieury, Brian Moore, Bruno Repp, Charles Watson, Christopher Darwin, Earl Schubert, Eric Clarke, Francis Eustache, Jay Dowling, Jean-Franηois Camus, Jose Morais, Josiane Bertoncini, Karen Yankelovich, Ken Robinson, Rachel Clifton, Robert Zatorre, Stanislas Dehaene, Stephen Handel et trois auteurs supplιmentaires. Nous remercions ιgalement Cιcile Marin pour la prιparation du thθme de ces journιes et la rιalisation de l'index, Carolyn Drake et les auteurs pour leur aide lors de la prιparation du glossaire
Ce livre est ιgalement publiι en Anglais sous le titre "Thinking in Sound : Cognitive Perspectives on Human Audition" par Oxford University Press .
S.M. & E.B.
Paris, 8 Fιvrier 1992
Quels sont les aspects cognitifs dans l'audition ?
L'etymologie du terme cognitif renvoiet ΰ la notion de connaissance. Ce terme a ensuite ιtι utilisι dans un sens plus prιcis pour dιsigner les conditions qui permettent l'acquisition et le dιveloppement d'une connaissance du monde. Il va sans dire que la perception joue un rτle essentiel ΰ ce niveau : aucune thιorie de la connaissance ne serait ainsi complθte sans une thιorie de son acquisition et donc de la perception. L'ιtude des aspects cognitifs de l'audition a pour objectif de comprendre comment l'information auditive contribue fondamentalement au dιveloppement de la connaissance.
Bien sϋr, les processus de traitement de l'information auditive dont il sera question ici pourront sembler trθs diffιrents de ceux intervenant dans des activitιs intellectuelles plus abstraites telles que la pensιe, la logique, le raisonnement, la prise de dιcision, l'imagination etc.. Deux remarques doivent cependant κtre faites sur ce point. Tout d'abord l'originalitι du projet cognitiviste est de prιsenter une vision intιgrιe de l'ensemble des processus intellectuels en mettant en ιvidence la continuitι existant entre les aspects les plus ιlιmentaires de ces activitιs (traitement de l'information sensorielle) et les aspects les plus abstraits (traitement de l'information symbolique). Par consιquent, le projet cognitiviste dιpasse la traditionnelle division en fonctions intellectuelles indιpendantes : perception, mιmoire, apprentissage, langage, intelligence etc. Envisager des aspects cognitifs dans l'audition, c'est vouloir situer les processus de perception auditive ΰ l'intιrieur de cette continuitι.
La seconde remarque concerne plus directement la nature des processus mentaux impliquιs dans la perception auditive. L'importance accordιe au terme cognitif dans cet ouvrage signifie que par delΰ les phases ιlιmentaires de traitement, des processus de traitement de haut niveau (reprιsentations mentales, prise de dιcision, infιrence, interprιtation) semblent indispensables au systθme auditif pour ιlaborer une reprιsentation cohιrente du monde sonore. En effet, le postulat de base d'une approche cognitive de l'audition est que l'information sensorielle doit κtre interprιtιe pour donner naissance ΰ une perception cohιrente. Cette interprιtation est nιcessaire puisque l'information contenue dans les stimuli qui atteignent les organes sensoriels se rιvθle souvent incomplθte ou ambiguλs. Dans ces cas, le systθme perceptif doit reprιsenter puis comparer des informations qui ne sont plus directement disponibles au niveau sensoriel.
Ceci est d'autant plus frappant dans le cas de l'audition, puisque les ιvιnements sonores se succθdent dans le temps : l'ιlaboration d'une reprιsentation mentale s'avθre indispensable pour percevoir leur structure, c'est ΰ dire pour ιtablir des relations entre des ιvιnements sιparιs par plusieurs minutes ou mκme plusieurs heures. La musique est une structure sonore exemplaire de ce point de vue : comment percevoir l'unitι d'un ensemble de sons qui se dιveloppe sur de trθs longs laps de temps (une heure et demi dans le cas de la 9θme symphonie de Beethoven) sans ιlaborer une reprιsentation des sous-structures (thιmatiques par exemple) qui sont dιveloppιes dans l'oeuvre ?
Lorsque l'information immιdiatement disponible au niveau sensoriel se rιvθle insuffisante, le systθme perceptif analyse la situation en considιrant la connaissance acquise sur le monde sonore. A l'exception du nouveau nι, l'information de l'environnement ne parvient pas dans un organisme complθtement naοf. Les connaissances interagissent avec les donnιes sensorielles actuelles dans l'interprιtation des stimulations auditives. Imaginez vous un instant en pleine forκt amazonienne : vous entendriez exactement les mκmes bruits que le guide qui vous accompagne mais, ιtant donnι votre manque de connaissance du milieu, vous seriez incapable d'extraire du fond sonore les sons correspondant aux cris de l'iguane, aux singes macaques, aux chants des ouistitis ou aux bruissements des arbres tropicaux. De ce fait, vous seriez dans l'incapacitι d'attribuer une signification ΰ l'ensemble de la structure sonore, ce qui pourrait κtre important pour votre survie dans l'environnement. De la mκme faηon, les oreilles d'or de la marine franηaise qui ont ιtι entraξnιe ΰ la dιtection de sonar, parviennent ΰ percevoir et ΰ identifier des sources sonores comme des "clicking shrimp", des baleines, "porpoises", des bancs de poissons, le flux des ocιans.??(ocean-going vessels) lΰ oω la plupart d'entre nous n'entendrait qu'un ensemble indiffιrenciι de bruits sous marins. Ils rιussissent mκme ΰ distinguer les bruits de bateaux de commerce et de bateaux militaires, des bruits de sous marins en surface ou en plongιe, propulsιs par un moteur nuclιaire ou un moteur diesel, voire mκme jusqu' ΰ la nationalitι russe, amιricaine ou franηaise du sous-marin . Dans les cas les plus dramatiques, l'incapacitι ΰ diffιrencier les sources sonores et ΰ identifier leur origine peut aboutir ΰ ne pas dιduire de ces signaux la prιsence d'un danger imminent : la prιsence d'un jaguar dans le premier exemple ou celle d'un sous-marin clandestin par exemple.
Dans le cas de structures sonores telles que la musique, dont l'organisation est hautement dιterminιe par des rθgles culturelles, une simple observation de l'information enregistrιe au niveau sensoriel ne suffit pas ΰ expliquer les trθs grandes diffιrences perηues lorsque l'on passe d'un quatuor de Mozart ΰ un quatuor de Beethoven par exemple.
Dans bien d'autres situations, l'information disponible au niveau sensoriel peut se rιvιler trop ambiguλ pour donner lieu ΰ une perception univoque de la situation. Imaginez vous par exemple la nuit dans un vieux manoir isolι dans la campagne : les bruits perηus rιsultent ils des pas d'un cambrioleur cherchant ΰ s'introduire dans la maison, ou s'agit il simplement des crissements du vent sur les vieux matιriaux.? L'identification de la source sonore pourra κtre diffιrente selon le type d'information privilιgiιe : rιgularitι des bruits ou qualitιs timbrales des matιriaux mis en vibration. Confrontι ΰ des stimuli ambigόs de ce type, le systθme perceptif prendra des dιcisions inconscientes pour organiser la figure sonore. La connaissance de l'auditeur peut jouer un rτle important ΰ ce niveau : dans l'exemple prιcιdent, un enfant, un adulte ou le propriιtaire de la maison arriveraient sans doute ΰ des interprιtations diffιrentes.
Les illusions auditives constituent une autre situation illustrant le travail d'interprιtation rιalisι par le systθme perceptif : dans ce cas, l'infιrence effectuιe sur la base des informations disponibles est incorrecte et conduit ΰ la perception d'un objet sonore fictif. Les compositeurs ont su depuis plusieurs siθcles exploiter ces caractιristiques de la perception pour crιer des figures sonores sιduisantes. Les sonates et partitas pour violon seul de J.-S. Bach offrent de nombreux cas remarquables d'illusion auditive : l'auditeur perηoit assez clairement la prιsence de deux violons jouant dans des registres diffιrents bien qu'il n'y ait en fait qu'un seul violoniste jouant trθs rapidement des notes alternativement graves et aiguλs. De la mκme faηon, en jouant une mκme mιlodie dans plusieurs familles d'instruments, Ravel dans le Bolιro, rιussit ΰ dιtourner l'oreille de la perception d'un ensemble de timbres diffιrents et ΰ l'orienter vers la perception d'un timbre unique aux qualitιs chatoyantyes et nouvelles qui provient d'une source sonore virtuelle.
Notre perception du monde sonore dιpasse ainsi largement les qualitιs de l'information sensorielle disponible ΰ chaque instant : elle rιsulte d'un traitement de l'information. L'ιtude des aspects cognitifs du traitement de l'information effectuι dans diffιrentes modalitιs sensorielles est actuellement en grand progrθs dans les sciences cognitives. Dans le domaine visuel, les processus de traitement de haut niveau sont l'objet d'un trθs grand nombre d'articles et d'ouvrages. Marr (1982), Pinker (1984) and Humphreys & Bruce (1989) proposent une importante synthθse des concepts thιoriques et des donnιes expιrimentales fondamentales dans ce domaine. Dans le cas de l'audition, l'ιtude des processus cognitifs a ιtι abordι dans des publications concernant essentiellement la perception et la comprιhension du langage. Dans l'ensemble ces ouvrages traitent habituellement des thθmes suivants :
On constatera que le dιveloppement de la psychologie de la musique a fortement contribuι ΰ l'ιtude des processus cognitifs dans le domaine de l'audition non verbale. Depuis les 20 ΰ 30 derniθres annιes, la problιmatique dans ce domaine et les mιthodes d'ιtude de ce qu'il est convenu d'appeler "l'esprit musicien" se sont particuliθrement enrichies. La plupart des auditeurs possθdent et utilisent des processus perceptifs et cognitifs hautement sophistiquιs pour comprendre, apprιcier et participer aux activitιs musicales. Le fait que les systθmes musicaux observιs dans toutes les cultures du monde aient atteint un degrι de complexitι structurelle (ou grammaticale) comparables ΰ ceux rencontrιs dans le langage et qu'ils puissent eux aussi κtre acquis sans apprentissage spιcifique dθs un trθs jeune βge est particuliθrement intιressant pour les sciences cognitives. La place occupιe par la psychologie de la musique dans la plupart des chapitres suivants tιmoigne de son importance pour la cognition auditive.
Un domaine reste cependant peu ιtudiι chez l'adulte ; celui de l'intιgration des processus cognitifs auditifs dans des processus intervenant dans d'autres modalitιs sensorielles ou dans des processus cognitifs gιnιraux intervenant dans la vie quotidienne. L'utilisation des indices sonores pour se dιplacer en toute sιcuritι dans l'environnement urbain, pour actionner et conduire des machines sophistiquιes ou pour ιvaluer l'identitι et la signification d'ιvιnements de l'environnement qui ne se trouvent pas actuellement dans le champs de vision sont des situations qui illustrent cette intιgration. L'ιtude de ces situations montrera probablement que l'audition joue, dans la vie quotidienne, un rτle tout aussi important que la vision et le langage
Il y a de nombreuses faηons de subdiviser un domaine de recherche. Celle adoptιe dans cet ouvrage comprend les diffιrents domaines suivants, certains pouvant se chevaucher partiellement : organisation perceptive (Bregman), perception des caractιristiques globales des sιquences acoustiques (Warren), processus attentionnels (Jones & Yee), mιmoire (Crowder), reconnaissance (McAdams), neuropsychologie (Peretz), perception de la musique (Bigand) et psychologie du dιveloppement (Trehub & Trainor). Une reprιsentation schιmatique des principaux processus auditifs ιtudiιs dans cet ouvrage et de leur interaction est proposιe dans la figure 1. Les vibrations sonores parvenant ΰ l'oreille interne sont analysιes et transformιes en impulsions nerveuses qui progressent vers le cerveau par le nerf auditif. Ce processus de transduction est briθvement abordι par McAdams.
[Figure 1]
Les processus de groupement auditif effectuent la fusion et la sιgrιgation des ιlιments sonores simultanιs en ιvιnement auditifs et organisent les ιvιnements successifs en flux auditifs. Ces processus interviennent quotidiennement dans diffιrentes situations. Par exemple, si nous regardons la tιlιvision et qu' une voiture klaxonne soudainement dans la rue, notre systθme perceptif parviendra sans aucune hιsitation ΰ interprιter ce nouveau bruit comme un objet sonore distinct se surimposant ΰ ceux provenant au mκme moment de la tιlιvision. Ces processus de groupement auditifs sont amplement prιsentιs par Bregman, et sont partiellement discutιs dans les chapitres de Warren, Jones & Yee, Bigand et Trehub & Trainor.
Conformιment ΰ la thιorie de l'analyse des scθnes auditives, le groupement auditif prιcιde gιnιralement l'extraction ou le calcul des propriιtιs ou attributs perceptifs. Ces attributs constituent des propriιtιs perceptives qui sont dιrivιes des ιlιments qui ont ιtι prιalablement groupιs. L'oeuvre musicale de Rimsky-Korsakovs intitulιe "le vol du bourdon" permet d'illustrer la nature de ces processus : les notes s'y suivent ΰ une vitesse si rapide qu'elles forment un flux sonore unique et ne peuvent pas κtre entendues sιparιment. L'auditeur perηoit essentiellement la forme globale de la ligne mιlodique rythmιe par ses pics et par les notes accentuιes par le trompettiste. La perception globale de la structure et de l'organisation temporelle des sιquences sonores est abordιe dans les chapitres de Warren et Jones & Yee.
Une fois reprιsentιes dans le systθme perceptif, les qualitιs perceptives peuvent κtre interprιtιes en fonction des structures de connaissances abstraites ιvoquιes. L'ιvιnement sonore ou la sιquence d'ιvιnements est alors reconnu, identifiι et reηoit une signification qui dιpend du contexte et de l'expιrience antιrieure de l'auditeur. Imaginez vous en train de prιparer le repas dans la cuisine. Tout d'un coup se produit un important vacarme dans le salon. L'analyse du bruit perηu vous permet d'identifier le bruit d'assiettes qui se brisent, le son des fourchettes et des cuillθres rebondissant sur le carrelage, le son feutrι du saladier s'ιcrasant sur le sol et au milieu de tout cela le miaulement plaintif du chat. L'identification de ces bruits vous permet alors de donner une signification ΰ l'ensemble de la scθne : le chat en jouant avec le coin de la nappe a fait tomber tout ce qui se trouvait sur la table. Les chapitres de Crowder, McAdams et Peretz prιsentent les processus psychologiques et neuropsychologiques impliquιs dans l'identification des sources sonores, des sons, et des sιquences de sons. Le chapitre de Crowder porte plus prιcisιment sur les aspects spιcifiques de l'audition impliquιs dans la mιmoire. La perception des relations entre les ιvιnements musicaux est elle aussi partiellement dιterminιe par les connaissances acquises par des auditeurs adultes au contact d'une culture musicale prιcise. La structure des connaissances musicales est abordιe par Bigand dans le cadre de la musique occidentale tonale/mιtrique. L'existence chez le bιbι d'aptitudes prιcoces permettant leur dιveloppement tout au long des travaux expιrimentaux prιsentιs par Trehub & Trainor et Peretz, elle, discute plusieurs cas de patients cιrιbro lιsιs chez qui l'accθs ΰ de telles structures est sιrieusement altιrι.
La perception des relations entre les ιvιnements sonores induit un cadre interprιtatif gιnιral qui peut influencer la perception des ιvιnements ultιrieurs. Ce cadre conditionne fortement l'ιlaboration de larges rιseaux de relations structurelles (de nature hiιrarchique ou associative). Les processus de traitement de la structure des ιvιnements sont responsables de ce niveau de perception et de comprιhension (Figure 1). Imaginez vous assis dans une salle de concert attendant l'arrivιe du chef d'orchestre. Les musiciens sont en train de s'ιchauffer crιant ainsi un magma sonore de forte intensitι. Mκme en ιcoutant attentivement, vous ne parvenez pas ΰ saisir de relation entre ce que chacun joue. Vous en concluez que probablement chaque musicien rιpθte diffιrents passages de la partition. Puis le concert commence. Cette fois, les ιvιnements semblent se suivre naturellement et vous percevez clairement que l'oeuvre progresse et se dιveloppe dans le temps. L'exposition des thθmes vient juste de finir, et vous entendez des accords modulant nettement diffιrents de ceux de la section prιcιdente. Ces changements de tonalitιs indiquent que le dιveloppement des thθmes est commencι. Saisir cette progression suppose que chaque nouvel ιvιnement sonore puisse κtre reliι aux prιcιdents. Lorsque ces nouveaux ιvιnements sont complθtement inconnus de l'auditeur, ou ne correspondent ΰ aucun systθme de relations connues, des processus de structuration plus ιlιmentaires telle que la segmentation en groupes d'ιvιnements pourraient opιrer directement sur la base des relations existant entre les attributs de surface.
L'ιlaboration d'une reprιsentation mentale de la structure des sons actuellement perηus par l'auditeur constitue le stade final du traitement de la structure des ιvιnements Son ιtude est essentielle pour la psychologie cognitive. En effet cette reprιsentation mentale est cruciale pour une modalitι sensorielle oω les stimulations sont totalement transitoires. Comme il n'y a pas d'objet persistant dans l'audition, l'information relative aux ιvιnements acoustiques doit κtre stockιe dans le temps, anticipιe activement et traitιe en fonction des expιriences antιrieures. Ainsi par exemple dans une symphonie, la saisie du dιveloppement des diffιrents ιvιnements musicaux nιcessite d'avoir ιlaborι une reprιsentation mentale de ce qu'il s'est produit au dιbut de l'oeuvre. De cette faηon on peut rιaliser par exemple que, ΰ ce moment prιcis, la musique s'oriente progressivement vers la phase de rιexposition des thθmes ce qui indique la fin prochaine du mouvement. Bigand prιsente plusieurs processus impliquιs dans le traitement des structures d'ιvιnements et dans l'ιlaboration d'une reprιsentation mentale de l'organisation des sons de l'environnement . Ces processus dιterminent vraisemblablement la capacitι de l'auditeur ΰ ιtablir des relations sur de grandes ιchelles de temps et ainsi ΰ apprιcier la forme et le dιveloppement des idιes musicales.
La perception de l 'organisation des ιvιnements a des consιquences importantes pour le traitement de l'information auditive puisqu'elle constitue un cadre de rιfιrence qui va fortement influencer la structuration des informations sonores ΰ venir : des anticipations et des attentes perceptives vont κtre mises en oeuvre orientant l'attention de l'auditeur sur des ιvιnements ΰ venir bien particuliers ou sur des moments spιcifiques de la sιquence. Ces processus attentionnels pourraient aussi κtre affectιs par des rιgularitιs perηues dans la structure du stimulus. Il est possible en retour que l'attention influence des processus d'organisation de bas niveau voire mκme influence les processus de transduction sensorielle. L'attention dans le domaine auditif et ces implications pour la perception et l'action sont dιveloppιs dans le chapitre de Jones & Yee
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