500 Hz 1500 Hz 2500 Hz 3500 Hz. etc.

Transcription

1 LA THEORIE SOURCE-FILTRE 1. LA SOURCE SONORE ET SON SPECTRE Source voisée l air qui passe par le larynx C est une onde complexe, comme celle-ci: Pour un conduit vocal relativement ouvert (comme le schwa) les résonances d un conduit vocal de 17 cm sont présentes à ces fréquences: Le spectre de cette onde complexe spectre laryngal : 500 Hz 1500 Hz 2500 Hz 3500 Hz etc. Les résonances dépendent de la longueur du conduit vocal (du tube): f = formant (Hz) c = la vitesse du son 340 m/s l= la longueur du conduit vocal (mètres) Les harmoniques de cette source voisée diminuent en amplitude (exponentiel) en fonction de la fréquence. Dans la parole voisée l énergie est concentrée dans les fréquences basses. Autres types de source sonore?... Le conduit vocal est généralement ouvert à un bout. Ce type de tube est un résonateur de quart de longueur d onde (quarter-wavelength resonator). Dans un tube de 17 cm (.17m) la fréquence de résonance la plus basse est de : f = c / 4l = 340 / 4 x.17 = 500 Hz F1 = 500 Hz, F2 = 3x500=1,500 Hz, F3 = 5x500=2,500 Hz Calculée par la quarter-wavelength formula: 2. FONCTION FILTRE DU CONDUIT VOCAL Le conduit vocal supralaryngal est caractérisé par une fonction filtre qui spécifie, pour chaque fréquence, la quantité relative d énergie qui passe par le filtre et quitte la cavité orale. Les pics dans la fonction filtre du conduit vocal sont les résonances du conduit vocal dans une certaine configuration les formants. Voici le spectre d une voyelle dont F0 = 100 Hz : f k = (2k-1) x c / 4 l f1 = c/4l = 500 Hz f2 = 3 x c/4l = 1,500 Hz f3 = 5 x c/4l = 2,500 Hz Le quart de longueur d onde (wavelength) est la distance couverte dans l espace par un cycle de vibration. Un son de basse fréquence a une wavelength longue ; un son de haute fréquence a une wavelength courte. 1 2

2 Dans le tube de la figure les formants sont à distances égales (1,000 Hz ; deux fois la fréquence la plus basse) Calculez les formants d un enfant de 12 mois (longueur moyenne = 8 cm) La résonance la plus basse: f = c / 4 l La distance entre résonances: 3. COMBINAISON DE SOURCE ET FILTRE L énergie a la sortie de la cavité orale pour une certaine fréquence est égale à l amplitude de l harmonique de source, multipliée par la fonction filtre pour cette fréquence. Les harmoniques portent le son et il est filtré par le conduit vocal. Ce tube correspond plus au moins à schwa voyelle neutre, sans constriction. Les articulateurs sont en position de défaut (de repos). 3 4

3 Autres voyelles: AF= fonction d aire ; S= spectre ; SG= spectrogramme "heed" palatale [i] "who'd" vélaire, labiale [u] "hod" pharyngale [a] "heed" "who'd" "hod" La Théorie de la Perturbation nous permet de prédire les changements dans les fréquences des formants par rapport aux constrictions locales du tube résonateur. Quand il y a une constriction dans le tube, les particules d air vibrent différemment dans différentes régions du tube : Pression ambiante élevée Pression ambiante (0) = vibration maximale ANTI-NODES volume velocity minima NODES volume velocity maxima 5 6

4 Un tube a un nombre infini de résonances. Pour les voyelles on considère les trois premières. La distribution de la pression peut être caractérisée pour chacune des trois : (U = node, vibration maximale) Consequences: - F1,2,3 baissent avec une constriction labiale (au bout ouvert) - F1,2,3 sont soulevés par une constriction proche du larynx (au bout fermé) - La constriction de la langue pour [a] baisse F2 (constriction près du pharynx) - La constriction de la langue pour [i] soulève F2 (constriction près du bout ouvert) - F3 baisse avec une constriction au niveau des lèvres, du palais, du pharynx. On voit bien cet effet dans le [r] de l anglais américain, qui est parfois arrondi, parfois produit avec une constriction palatale, parfois avec une constriction pharyngale dans tous les cas F3 baisse On doit ce savoir à: Chiba, T. & M. Kajiyama (1946) The vowel: Its nature and structure. Tokyo: Phonetic Society of Japan Fant, Gunnar (1960) Acoustic Theory of Speech Production. The Hague: Mouton Ken Stevens Théorie quantique Il y a une relation non-linéaire entre dimensions de la constriction et propriétés acoustiques Une constriction locale du tube près d un maximum de vélocité (N) baisse la fréquence du formant. Une constriction locale du tube près d un minimum de vélocité (A) soulève la fréquence du formant. 7 8

5 Les traits/oppositions/catégories phonologiques se trouvent dans les régions stables I et III. Rene Carré modèle DRM (Distinct Regions Model) Base sur la théorie de la perturbation, le conduit vocal peut être divisé en 8 régions. Une constriction dans chaque région produit des changements F1,2,3 avec des patterns distincts. Figures de: Louis Goldstein (cp) ; Ladefoged, P. Elements of acoustic phonetics 9 10