Communication parlée L2F01 TD 7 Phonétique acoustique (1) Jiayin GAO <jiayin.gao@univ-paris3.fr> 20 mars 2014
La phonétique acoustique La phonétique acoustique étudie les propriétés physiques du signal transmis des lèvres du locuteur à l oreille de l auditeur. 2
L onde sonore Les ondes sonores constituant le signal sont des propagations de changements de pression produits par les vibrations de particules du milieu ambiant (air, eau, etc.). Dans le vide, les ondes sonores ne peuvent pas se propager. Célérité du son: Air 343 m / s Eau 1480 m / s Béton 3100 m / s Acier 5200 m / s (aussi en fonction de la température) 3
Propagation de l onde sonore 4
Propagation de l onde sonore 5
Propriétés acoustiques Fréquence / Hauteur Amplitude / Intensité Durée Composition spectrale / Timbre 6
Hauteur / Fréquence La hauteur perçue d un son dépend de sa fréquence. Plus un son a une fréquence élevée plus il est perçu comme. Plus un son a une fréquence basse, plus il est perçu comme. La fréquence d un son dépend du nombre de cycles ou périodes par seconde. La fréquence est exprimée en Hertz f = 1/T et T = 1/f Cycle: mouvement effectué par un corps à partir d un point pour revenir à ce point dans les mêmes conditions. Période: temps mis par un corps pour effectuer un cycle. 200 Hz 800 Hz 7
Illustration Son à 300 Hz = 300 cycles par seconde Son à 600 Hz = 600 cycles par seconde Son à 300 Hz Son à 600 Hz 8
Exercice de calcul de fréquence Fréquence = 1 / Période Période = 1 / Fréquence Durée d un cycle ou PERIODE 1000 ms = 1 sec 1 Hz 500 ms = 0,5 sec 2 Hz 100 ms = 0,1 sec 10 Hz 10 ms = 0,01 sec 100 Hz 1 ms = 0,001 sec 1000 Hz 0,1 ms = 0,0001 sec 10000Hz Nombre de cycles par seconde ou FREQUENCE 9
Exercice de calcul de période Fréquence = 1 / Période Période = 1 / Fréquence Durée d un cycle ou PERIODE 10 ms = 0,01 sec 100 Hz 1 ms = 0,001 sec 1000 Hz 0,1 ms = 0,0001 10000 Hz 1000 ms = 1 sec 1 Hz 500 ms = 0,5 sec 2 Hz 100 ms = 0,1 sec 10 Hz Nombre de cycles par seconde ou FREQUENCE 10
Intensité / Amplitude L intensité d un son dépend de son amplitude. Plus le mouvement oscillatoire est ample, plus le son est perçu comme intense. Amplitude: déplacement maximum autour d une position d équilibre, mesure de pression acoustique, exprimée en Pa (Pascal). Intensité sonore: flux moyen de la puissance sonore par unité de surface (W/m 2 ). L intensité est proportionnelle au carré de l amplitude. Mesure du niveau d intensité en db (décibel). L échelle des décibels est une échelle logarithmique. Intensité(dB) = 10log10 (P 2 /Pref 2 ) = 20 log10(p/pref), où Pref = 0.00002 Pa (seuil de l audition) 11
Intensité / Amplitude Le seuil de perception est fixé à 0 db et le seuil de douleur est à 120 db. La respiration normale a une intensité de 10 db Salle vide de cinéma: 30 db Voix chuchotée: 40 db Aspirateur: 50 db Conversation normale: 60 db Intérieur de voiture: 80 db Intérieur de métro: 90 db Voix d opéra: 100-110 db Marteau pneumatique: 120 db Fusée spatiale: 175 db 12 A. Ghio (2007), L onde sonore: réalités physiques et perception, Chap.6
Illustration Son à 400 Hz - intense Son à 400 Hz + intense 13
Acuité auditive: audiogramme 14
15 Typologie des sons
Typologie de sons Sons Sons périodiques Sons apériodiques Sons périodiques simples Sons périodiques complexes Sons apériodiques impulsionnels Sons apériodiques continus 16
Son périodique simple Le son périodique simple a une onde de forme sinusoïdale. Le son périodique simple est essentiellement défini par les paramètres de la fréquence et de l amplitude. Son généré par un diapason : son pur amorti. Les sons purs n existent pas dans la parole. 17
Sons apériodiques Son apériodique impulsionnel Bruits très brefs provenant d un explosion ou du choc entre deux corps. Consonnes occlusives Son apériodique continu Vibrations au sein desquelles on ne distingue aucune périodicité. Consonnes fricatives 18
Son périodique complexe Un son périodique complexe a une courbe régulière mais non sinusoïdale. Sons périodiques complexes dans la parole: Voyelles Nasales Liquides 19
Son périodique complexe Son périodique complexe addition de sons périodiques simples 20
Analyse fréquentielle ou Analyse de Fourier Décomposition d une fonction périodique en une somme de sons purs dont les fréquences (les harmoniques) sont des multiples ENTIERS d une fréquence de base (la fréquence fondamentale). Joseph Fourier (1768-1830) 21
amplitude Spectre Représentation amplitude / fréquence d un phénomène sonore à un instant précis. Exemple de spectre d un son périodique complexe: temps amplitude 22 fréquence
Spectre 1 ère composante spectrale fréquence fondamentale F0 harmonique 1 2 ème composante spectrale harmonique 2 3 ème composante spectrale harmonique 3 Etc. 23
Timbre / composition spectrale Le timbre d un son résulte de la répartition spectrale des harmoniques Intensité relative de chaque harmoniques. Un son dont les harmoniques de basses fréquences sont les plus intenses sera dit sombre. Un son dont les harmoniques de hautes fréquences sont les plus intenses sera dit clair. Sons périodiques simples fréquence + amplitude Sons périodiques complexes, sons apériodiques continus, sons apériodiques impulsionnels fréquence + amplitude + répartition spectral 24
Timbre / composition spectrale Spectre d un LA (440Hz) produit par une guitare Spectre d un LA (440Hz) produit par une flûte 25