👂 Masquage psychoacoustique

Le masquage psychoacoustique est le phénomène par lequel un son plus fort (le masqueur) relève le seuil d'audition effectif pour d'autres sons plus faibles (la sonde) proches en fréquence et dans le temps. Si le niveau de la sonde est inférieur à ce seuil relevé, elle devient inaudible alors qu'elle serait parfaitement audible dans le silence.

Oui. La courbe de masquage a une pente basse fréquence abrupte (environ -27 dB par Bark en dessous du masqueur) et une pente haute fréquence beaucoup plus douce. Cela signifie qu'un masqueur grave se propage vers le haut et masque les fréquences plus élevées plus efficacement qu'un masqueur aigu ne masque les fréquences plus basses, une propriété appelée asymétrie du masquage ou propagation ascendante du masquage.

Les codecs audio perceptuels calculent un seuil de masquage à travers le spectre pour chaque court bloc audio, puis allouent moins de bits de quantification (voire aucun) aux composantes de fréquence situées sous ce seuil, puisqu'un auditeur ne pourrait de toute façon pas entendre le bruit de quantification ajouté à cet endroit. Cela permet au codec d'éliminer ou d'encoder grossièrement les informations inaudibles, réduisant la taille du fichier avec une perte de qualité perçue minimale.

Le masquage temporel est l'équivalent dans le domaine temporel du masquage simultané. Un son fort peut masquer un son plus faible qui le suit pendant des dizaines à des centaines de millisecondes (post-masquage, ou masquage vers l'avant) et, plus surprenant encore, peut même masquer un son plus faible qui le précède de quelques millisecondes (pré-masquage, ou masquage vers l'arrière) car le système auditif a besoin de temps pour traiter les attaques fortes. Cette simulation se concentre uniquement sur le masquage simultané (dans le domaine fréquentiel).

La cochlée se comporte comme une série de filtres passe-bande superposés appelés bandes critiques ; les sons au sein d'une même bande critique interagissent et se masquent bien plus fortement que des sons situés dans des bandes différentes. L'échelle de Bark (24 bandes couvrant la plage audible) redimensionne la fréquence afin que chaque pas unitaire corresponde à peu près à une largeur de bande critique, ce qui explique pourquoi les courbes de masquage sont tracées et calculées sur un axe en Bark plutôt que sur un axe linéaire en Hz.

La hauteur de la courbe de masquage évolue directement avec le niveau du masqueur, et sa pente haute fréquence devient également plus douce à mesure que le niveau du masqueur augmente ; ainsi un masqueur plus fort non seulement relève davantage le seuil, mais étend ce seuil relevé sur une plage de fréquences plus large, en particulier vers le haut du spectre.

Les différents systèmes de lecture et les différentes pièces modifient les niveaux relatifs et l'équilibre spectral des sons simultanés. Si un changement de matériel modifie le niveau d'un masqueur par rapport à une sonde, un son situé sous le seuil masqué sur un système peut le dépasser sur un autre, rendant soudainement audibles des détails auparavant masqués.

L'audiométrie tonale clinique doit présenter un son test à une oreille tout en masquant parfois l'autre oreille avec du bruit, afin d'empêcher cette dernière d'« entendre en croisé » le son par conduction osseuse et de fausser le seuil mesuré. Les audiologistes utilisent des niveaux de bruit de masquage calibrés dérivés des mêmes principes de masquage modélisés dans cette simulation.

Cette simulation utilise une fonction d'étalement linéaire par morceaux simplifiée sur l'échelle de Bark, basée sur le modèle classique employé dans les premiers codages audio perceptuels MPEG (d'après Schroeder, Atal et Hall). Elle approche la forme de la courbe de masquage avec des pentes différentes en dessous et au-dessus de la fréquence du masqueur, et constitue une approximation de la forme réelle du filtre auditif plutôt qu'une mesure physiologique exacte.