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HANNA Noel

Enquêtes de l'acoustique du conduit vocal et des plis vocaux in vivo, ex vivo et in vitro (Investigations of the acoustics of the vocal tract and vocal folds in vivo, ex vivo and in vitro)

 

Directeur de thèse :     Nathalie HENRICH BERNARDONI

École doctorale : Ingénierie pour la santé, la cognition et l''environnement (EDISCE)

Spécialité : Ingénierie de la Cognition, de l'interaction, de l'Apprentissage et de la Création (CIA)

Structure de rattachement : UJF

Établissement d'origine : University of Sydney - Australia

Financement(s) : bourse attribuée par un gouvernement étranger

 

Date d'entrée en thèse : 27/01/2011

Date de soutenance : 17/12/2014

 

Composition du jury :
FLETCHER Neville Professor, College of Physical and Mathematical Sciences, Australian National University, (Rapporteur)
TERNSTRÖM Sten Professor, Department of Speech, Music and Hearing, Kungliga Tekniska Högskolan (Rapporteur)
KOB Malte Professor, Detmold Hochschule für Musik (Examinateur)
HENRICH BERNARDONI Nathalie Chargé de recherche, CNRS, GIPSA-Lab, Grenoble (Directeur de thèse)
WOLFE Joe Professor, School of Physics, The University of New South Wales (Directeur de thèse)
SMITH John Associate Professor, School of Physics, The University of New South Wales (Directeur de thèse)

 

Résumé : La parole et le chant ont une importance capitale dans la culture humaine. Cependant les phénomènes physiques de production et de contrôle de la voix sont encore mal compris, et leurs paramètres mal connus, principalement en raison de la difficulté d'y accéder in vivo. Dans le modèle source-filtre simplifié, la source sonore est produite par l'oscillation des plis vocaux à une fréquence fondamentale et ses multiples ; les résonances du conduit vocal filtrent l'enveloppe spectrale du signal pour produire des voyelles. Dans cette thèse, les propriétés de la source et du filtre sont étudiées ex vivo et in vivo et une expérience in vitro examine l'influence du filtre sur la source. L'influence des paramètres de contrôle aérodynamiques ou mécaniques sur la fréquence fondamentale est étudiée ex vivo en utilisant des larynx humains excisés. L'impédance acoustique de conduits vocaux fut mesurée in vivo sur un intervalle de 9 octaves en fréquence et de 80 dB en amplitude, avec la glotte fermée puis pendant la phonation. Les effets possibles de la charge aéroacoustique du filtre sur la source sont mis en évidence dans une expérience sur une maquette de plis vocaux constituée de boudins de latex remplis d'eau couplés à un tuyau rigide. Speech and singing are of enormous importance to human culture, yet the physics that underlies the production and control of the voice is incompletely understood, and its parameters not well known, mainly due to the difficulty of accessing them in vivo. In the simplified but well-accepted source-filter model, non-linear vocal fold oscillation produces a sound source at a fundamental frequency and its multiples, the resonances of the vocal tract filter the spectral envelope of the sound to produce vowels. In this thesis, both source and tract properties are studied experimentally ex vivo and in vivo and an in vitro experiment investigates how the filter can affect the source. The control of fundamental frequency by either air supply or mechanical control parameters is investigated ex vivo using excised human larynges. The acoustic impedance of the vocal tract was measured in vivo over a range of 9 octaves and 80 dB dynamic range with the glottis closed and during phonation. The possible effects of the filter on the source are demonstrated in an experiment on a water-filled latex vocal fold replica: changing the aero-acoustic load of the model tract by inserting a straw at the model lips changes the fundamental frequency.


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