E44SLL1 - Phonétique expérimentale

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1 E44SLL1 - Phonétique expérimentale Christelle Dodane Permanence : mercredi, de 11h15 à 12h15 - H211 - Tel Courriel : christelle.dodane@univ-montp3.fr

2 3) Les ondes périodiques complexes Variations de pression plus complexes, mais actualisation d une cyclicité (T)

3 3) Les ondes périodiques complexes Les ondes complexes sont composées d au moins deux ondes sinusoïdales. Il est possible d analyser une onde complexe comme la combinaison de plusieurs ondes simples. En effet, à chaque instant, l amplitude d une onde complexe correspond à la somme des amplitudes des ondes simples qui la composent.

4 3) Les ondes périodiques complexes Onde complexe = sommation d ondes simples (synthèse)

5 3) Ondes périodiques complexes

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7 3) Ondes périodiques complexes Il est possible d analyser une onde complexe pour identifier les différentes ondes simples qui la composent. L analyse d une onde complexe est connue sous le nom de «transformée de Fourier». Cet algorithme permet de retrouver la fréquence et l amplitude de chaque onde simple.

8 3) Ondes périodiques complexes Décomposition d une onde complexe en une série d ondes simples (transformée de Fourier)

9 3) Ondes périodiques complexes

10 3) Les ondes périodiques complexes La fréquence d une onde complexe correspond à la plus basse des fréquences de ses ondes simples composantes.

11 3) Ondes périodiques complexes Fréquence fondamentale et harmoniques Fondamental (Fo) : le plus grave des sons d une série d un son complexe (1 er harmonique : harmonique 0 ou H0, responsable de la hauteur). Harmoniques (rapport simple avec le fondamental : multiples entiers). Fo=100 Hz / H1=200 Hz, H2=300 Hz Chaque harmonique est caractérisé par sa propre fréquence et sa propre amplitude.

12 3) Ondes périodiques complexes Décomposition d une onde complexe en une série d ondes simples (transformée de Fourier) amplitude Fo Ho H1 H2 Fréquence (Hz)

13 3) Ondes périodiques complexes Spectre de raie (coupe, section spectrale) amplitude Fo H1 H2 H3 H4 H5 H6 Fréquence (Hz) De la forme du spectre, dépend le timbre du son

14 3) Ondes périodiques complexes On peut distinguer différentes ondes complexes en fonction d une troisième caractéristique : le motif de cette onde qui va donner la sensation auditive de timbre (qualité).

15 3) Ondes périodiques complexes Deux ondes complexes ayant un motif différent (= timbre différent).

16 4) Ondes apériodiques : les bruits

17 4) Ondes apériodiques : les bruits Pas de cyclicité, aucun périodicité (vibrations aléatoires) : Pas de période, pas de Fo (sensation auditive : bruit) Cf. dans la parole : [ptkfsʃ] Décomposition en une série d ondes sinusoïdales possible par le théorème de Fourier, mais aucun rapport entre ces ondes.

18 4) Ondes apériodiques : les bruits Bruit défini par un spectre continu qui contient toutes les fréquences (spectre d enveloppe). Energie moyenne du spectre continu (timbre) : régions basses fréquences : ronflement, moyennes fréquences : bruit métallique, hautes fréquences : sifflement.

19 4) Ondes apériodiques : les bruits Bruits continus : Bruit coloré : le spectre continu présente un maximum accusé (torrent, [fsʃ]] Bruit blanc : énergie répartie sur l ensemble des fréquences audibles (mobylettes, moteurs) Coupe spectrale - Bruit coloré Coupe spectrale Bruit blanc

20 4) Ondes apériodiques : les bruits Bruit coloré

21 4) Ondes apériodiques : les bruits Bruit blanc

22 4) Ondes apériodiques : les bruits Bruits impulsionnels : Vibrations très brèves, produites par une explosion ou par un choc (< 50 ms). Représentation temporelle : forme du déplacement entre l instant du choc et le retour du corps à la position de repos. Chute d un objet, détonation, claquement de langue Dans la parole : [ptk]

23 Synthèse : typologie des sons Onde sonore Son périodique Son apériodique Son périodique simple Son périodique complexe Son impulsionnel Son continu (sinusoïde) Bruit coloré Bruit blanc

24 5) La résonance acoustique Notion de phase Avance ou retard relatif d un son périodique par rapport à un autre son périodique (différence de synchronisation temporelle)

25 5) La résonance acoustique Notion de phase Ondes en phase (360 de déphasage) : pics de pression coïncident (l amplitude de l onde résultante est doublée). + =

26 Ondes en phase / ondes déphasées

27 5) La résonance acoustique Notion de phase Ondes en opposition de phase (180 de déphasage) : onde résultante = onde de pression nulle. + =

28 5) La résonance acoustique Notion de phase Entre ces 2 extrémités, ensemble de variations (l amplitude de l onde résultante variant en fonction du degré de déphasage) + = Addition de 2 ondes déphasées de 90

29 5) La résonance acoustique Onde stationnaire Rôle fondamental dans la résonance. Réflexion d une onde sur un obstacle (addition onde aller + onde retour = onde stationnaire). 2 ondes progressives, en sens inverse

30 5) La résonance acoustique Onde stationnaire Ventres de vibration immobiles (maximum) Nœuds de vibrations immobiles (minimum) Même F, même longueur d onde : points fixes Ne transporte pas d énergie, l énergie étant répartie sur toute l étendue de l onde

31 5) La résonance acoustique Onde stationnaire Une onde stationnaire apparaît si la distance entre la source et le réflecteur est multiple de la distance entre 2 noeuds (demi-longueur d onde) FILM : Echelle de Perroquet FILM : Vibration d une plaque (lignes nodales)

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34 5) La résonance acoustique Fréquence de résonance Phénomène d onde stationnaire amplifié dans un espace clos (cavité) L air contenu dans la cavité va résonner à une fréquence spécifique C est la fréquence de résonance (propre, naturelle) : Fr Fréquences non multiple de la demi-longueur d onde ne seront pas amplifiées.

35 5) La résonance acoustique Fréquence de résonance Si F Fr, vibration libre amortie (cf. diapason) Si F = Fr, l amplitude augmente pour devenir maximale. Système en résonance, vibre à sa fréquence naturelle (vibration libre entretenue).

36 5) La résonance acoustique Fréquence de résonance

37 5) La résonance acoustique Fréquence de résonance DEF : «Fréquence à laquelle vibre un corps en oscillation libre. A cette fréquence, un minimum d énergie suffit à maintenir l amplitude du mouvement» Cf. balançoire, pont, voiture, radio

38 5) La résonance acoustique Fréquence de résonance Résonance sélective : 150 Hz = Fréquences amplifiées proches (148, 149, 151, 152 ) et multiples (300, 450, 600 ) FILM : Mise en résonance d un verre

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40 5) La résonance acoustique Les résonateurs DEF : «Cavité qui peut amplifier une ou plusieurs fréquences audibles». Murs droits, résonateur sélectif. Murs incurvés, résonateur amorti (= résonateurs de la parole, muqueuse)

41 5) La résonance acoustique Les résonateurs de Hemholtz Cavités sphériques à paroi rigide, entrant en résonance à des fréquences déterminées. Analyseur rudimentaire. Fonctionne comme un filtre.

42 5) La résonance acoustique Conduit vocal = suite de résonateurs de formes et de tailles variables. Un résonateur fonctionne comme un filtre en sélectionnant certaines fréquences aux dépends des autres fréquences.