Exploration physique du couplage aéro-acoustique entre
le mouvement vibratoire des cordes vocales et le système supra-glottique
Exploration in-vitro et in-vivo du couplage acoustique entre excitateur et résonateur
Coll. Anna Barney (ISVR, University of Southampton, Royaume-Uni)
Ce projet a débuté dans le cadre d’une coopération
bilatérale CNRS – Royal Society, financée sur deux ans (2004-2005).
Son but est d’explorer les propriétés acoustiques du résonateur,
en particulier les fréquences et largeurs de bande des deux premiers
formants, en fonction des caractéristiques de la source d’excitation
acoustique. Deux approches complémentaires ont été abordées
: sur maquette, à partir d’un modèle mécanique dynamique
du larynx et du conduit vocal, et en situation de phonation réelle sur
des locuteurs.
A partir de la maquette dynamique mise en place par Dr. Barney (ISVR, EPSRC
grant no. GR/M99200) pour permettre une investigation fine des aspects aérodynamique
et acoustique de la production d’un son voisé, nous avons pu mettre
en évidence le lien entre la durée d’ouverture glottique
relativement à la période d’un cycle (quotient ouvert) et
les propriétés acoustiques du résonateur en aval de la
glotte (Barney et al., 2007). Nous avons montré que les fréquences
des deux premiers formants augmentent quand l’ouverture glottique augmente.
Cette variation de fréquence formantique a également pu être
modélisée théoriquement.
Nous avons également enregistré les signaux acoustiques, électroglottographiques
et aérodynamiques de 4 locuteurs (2 hommes, 2 femmes) produisant des
voyelles de façon relâchée à tendue. Cette variation
de qualité vocale s’accompagne d’une diminution notable du
quotient ouvert. Les premiers résultats montrent que cette diminution
du quotient ouvert s’accompagne d’une augmentation de la fréquence
et d’une diminution de la largeur de bande du premier formant estimé.
Ces observations sur l’humain vont à l’encontre des résultats
obtenus in-vitro sur la maquette dynamique, et ils demandent à présent
à être interprétés.
- Barney A., De Stefano A. and Henrich N. (2007) The effect of glottal opening on the acoustic response of the vocal tract, Acta Acustica united with Acustica, vol. 93 (6), pp. 1046-1056.
Etude aérodynamique du couplage entre les cordes vocales et les bandes ventriculaires
Thèse Lucie Bailly – codirection N. Henrich, X. Pelorson, J. Gilbert (GIPSA-lab, Grenoble et LAUM, Le Mans)
Dans ce projet, nous nous intéressons aux gestes phonatoires pour lesquels
les bandes ventriculaires entrent en vibration et accompagnent le mouvement
vibratoire glottique. La technique employée par le Bassu dans le chant
traditionnel polyphonique de Sardaigne en est un exemple. Nous cherchons à
explorer la physique de l’interaction entre la glotte en vibration et
une structure supra-laryngée proche (Bailly et al., 2006). Cette exploration
s’est faite dans un premier temps sur une maquettes de cordes vocales
couplée à une maquette de bandes ventriculaires. Les observations
expérimentales sur les maquettes sont confrontées à des
modèles théoriques, dans le but d’étudier le comportement
physique du système, de valider ou d’infirmer les modèles
théoriques proposés (Bailly et al., 2007).
Les maquettes permettent de faire varier la distance entre les deux structures
laryngées, ainsi que l’écartement entre les bandes ventriculaires.
Dans une première étape de ce travail in vitro, les cordes vocales
et les bandes ventriculaires sont répliquées par deux structures
rigides. Dans une seconde étape, les cordes vocales sont répliquées
par une maquette auto-oscillante et les bandes ventriculaires sont rigides.
L’étape ultérieure sera de coupler deux maquettes auto-oscillantes.
Les mesures expérimentales montrent que la présence d’une
structure supra-laryngée rigide à proximité des cordes
vocales peut soit favoriser soit empêcher la mise en vibration des cordes
vocales en fonction de l’écartement entre les bandes. La confrontation
avec les modèles théoriques montrent que la chute de pression
à la glotte peut être prédite par des modèles simples
de type Bernouilli avec prise en compte du point de séparation du jet
et expansion de jet incluant des effets instationaires. Par contre, ces modèles
théoriques ne permettent pas de prédire la chute de pression au
niveau des bandes ventriculaires. Des effets importants de dissipation visqueuse
seraient surement à prendre en compte dans la modélisation du
jet turbulent entre les cordes vocales et les bandes ventriculaires, ce qui
n’est pas le cas pour l’instant.
- Bailly L., Ruty N., Van Hirtum A., Cisonni J., Pelorson X., Henrich N. (2006) «Aerodynamic interaction between the vocal folds and the ventricular bands », 7th International Conference Advances in Quantitative Laryngology, Voice and Speech Research, Groningen, Netherlands, 6-7 octobre 2006.
- Bailly L., Ruty N., Brutel C., Pelorson X., Henrich N. (2007) Etude théorique et expérimentale de l'influence d'une constriction sur le mouvement vibratoire des cordes vocales par application de modèles mécaniques, 18ième Congrès Français de Mécanique, Grenoble, Aug. 2007.
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