Question d'origine :

Bonjour, nous arrivons actuellement à représenter un son par la vision : nous pouvons determiner exactement de quel son il s'agit avec notre représentation de l'onde (frequence, periode, amplitude, harmoniques etc.) C'est-à-dire que notre ouïe peut etre transposée à la vue. Toutefois, qu'en est-il de transposé la vue dans un autre sens ? Je n'entends pas par penser à une guitare après avoir entendu ses cordes vibrer mais plutot pouvoir imaginer la guitare grâce à un son particuliers, qui lui correspondrait, c'est-à-dire selon des paramètres qui seraient en communs à tous comme l'est la frequence par exemple qui va définir la hauteur du son. Avons nous un moyen de "voir à travers l'ouïe" ?

Réponse du Guichet

Avatar par défaut bml_sci - Département : Sciences et Techniques
Le 13/10/2012 à 13h11
Réponse du département Sciences et Techniques

Claude Gudin dans Une histoire naturelle des sens (Seuil, coll. Science ouverte, 2010) écrit ceci :
Mais en tant que mammifère, primate, et Homo, je me « vois » dans l'obligation de privilégier la vue, donc l'œil, ce capteur périphérique du cerveau. Il existe chez l'homme plus de cent trente-cinq millions de récepteurs visuels alors que l'odorat se contente de cinq millions, le toucher de sept cent mille et l'ouïe de trente mille. La vue domine donc la vie de l'Homo sapiens.

Malgré cette distorsion en nombre de récepteurs, il nous faut nous intéresser au fonctionnement différent de l'œil et de l'ouïe.
L'oreille fonctionne-t-elle de manière analogue à l'œil ? Quelles sont les différences majeures entre ces deux organes?

Nous allons souligner ici seulement deux différences majeures entre l'œil et l'oreille : la perception des fréquences et la localisation spatiale.
A. La perception des fréquences
L'œil, pour percevoir les couleurs (c'est-à-dire les fréquences des ondes qui lui parviennent) dispose de cellules spécifiques à la vision colorée : les cônes. Ceux-ci sont de trois sortes. De ce fait, l'information sur le spectre d'une lumière polychromatique va être traduite par les cônes par trois paramètres seulement. C'est pour cela que deux lumières différentes (c'est-à-dire de spectres différents) peuvent nous sembler avoir la même couleur, si l'impression qu'elles font sur les cônes est identique.
Les lois d'addition des couleurs sont l'illustration de ces limitations de l'œil : la somme de deux lumières de couleurs différentes est perçue comme une troisième couleur : on n'arrive pas à percevoir les fréquences composant le mélange, mais seulement une fréquence dont l'effet est équivalent pour nos yeux.

A contrario, l'oreille dispose de milliers de cellules ciliées de sensibilités différentes. Ces nombreuses cellules permettent une bien plus grande discrimination en fréquence que les trois sortes de cônes de l'œil
Ainsi, l'oreille ne perçoit pas seulement une "résultante" de l'ensemble des fréquences composant un son mais est capable d'entendre le spectre d'un mélange de plusieurs fréquences sonores. On est ainsi capable de distinguer un son "pur" (composé d'une seule fréquence) d'un son composé de nombreuses fréquences. C'est ainsi que nous reconnaissons des instruments différentes jouant la même note à leur timbre (qui correspond à la richesse spectrale du son émis par l'instrument) ou que nous savons distinguer un accord d'une note isolée.
Les orchestres n'auraient plus grand sens si un mélange de notes était perçu comme une note unique, de la même façon qu'un mélange de couleurs différentes est perçu comme une unique couleur résultant de l'"addition" de ces couleurs.

Si l'oreille semble supérieure à l'œil lorsqu'on considère son aptitude à discerner des fréquences différentes, elle lui est par contre très inférieure en ce qui concerne la perception de l'espace.

B. Localisation spatiale : l'œil beaucoup plus performant
L'œil possède une lentille, le cristallin, qui permet de faire l'image de ce qui est regardé sur la rétine. Si celle-ci ne possède que quatre types de capteurs (en comptant les bâtonnets et les trois types de cônes), elle en possède, par contre, un très grand nombre, disposés sur toute la surface de la rétine et permettant d'obtenir une information spatiale sur les sources lumineuses.
Ainsi, on peut apprécier un paysage, une peinture, etc. L'œil peut discriminer des détails correspondant à un angle de 1' ou 3 × 10-4 rad, c'est-à-dire qu'il e t capable de discerner un déplacement de 1 mm environ à 4 m ou 1 cm à 40 mètres!

L'oreille, bien qu'elle possède un pavillon, ne possède pas de lentille à proprement parler, et ne possède pas non plus de capteurs détectant, comme les capteurs de la rétine, l'origine spatiale du son entendu.
Une oreille unique semble donc a priori "aveugle" en soi à la position dans l'espace (on verra un peu plus loin comment nuancer cette position et comment la présence de deux oreilles aide à la perception du relief sonore, bien que cette perception reste très inférieure aux performances obtenues avec nos yeux) tandis qu'elle est très bonne à dissocier les fréquences. De son côté, l'œil est très efficace en terme de détection spatiale (deux yeux permettant en outre une détection en trois dimensions) et plutôt peu efficace en terme de détection des fréquences, la vision des couleurs ne permettant pas de percevoir toute la richesse spectrale d'une lumière.

Si l'oreille possédait une résolution spatiale identique à celle de l'œil alors on pourrait faire des "peintures sonores", dans lesquelles la disposition spatiale des instruments serait d'une précision extrême (le compositeur ferait attention à la position des instruments à 5 centimètres près !). En effet, on peut encore bien distinguer une photo de visage à 1,5 mètre, et si les positions du nez et de la bouche, par exemple, étaient inversées, ça se verrait aussitôt ! En prenant une distance de 5 mm entre le nez et la bouche sur la photo, ceci correspond à un angle de 2 × 10-2 rad. Cet exemple illustre les capacités de résolution de l'œil. L'équivalent, en terme sonore, de ce déplacement du nez dans la photo dont nous venons de parler, correspondrait à un déplacement de 5 cm d'un instrument de musique lors d'un concert, pour un observateur moyen placé à 15 mètres du musicien. Ainsi, ce déplacement de 5 centimètres devrait nous être tout aussi évident, tout aussi choquant, le cas échéant, que l'échange des positions de la bouche et du nez sur un portrait, si l'oreille était aussi performante que l'œil en termes de résolution spatiale !

Si, de façon similaire, on imagine un œil aussi apte à discriminer les fréquences que l'oreille, on pourrait faire des "concerts de lampes" dans lesquels on apprécierait l'harmonie spectrale constituée, par exemple, par l'association d'une lampe à incandescence d'amplitude variable avec en contrepoint une lampe à hélium basse pression! Le "timbre" de différentes lampes serait différent : loin d'être restreinte à la perception d'une couleur "résultante", notre vision nous permettrait de ressentir toute la richesse du spectre lumineux de différentes sources.
source : Université de la Sorbonne (Campus de Jussieu, Faculté de Biologie - UFR 927)

Pour répondre à votre question, qu'en est-il de transposé la vue dans un autre sens ?
Comme nous l'indiquons ci-dessus, l'oreille ne possède pas une résolution spatiale identique à celle de l'œil.
[...] et donc on ne peut pas créer des "peintures sonores", etc.

Pour en savoir plus sur les systèmes sensoriels, vous pouvez vous plonger dans Neurosciences : à la découverte du cerveau de Mark F. Bear et Barry W. Connors. (chapitres 9, 10, 11)

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