ETUDE THÉORIQUE ET "IN-VITRO" DES INTERACTIONS FLUIDE-PAROIS DANS LE CONDUIT
VOCAL. MODÉLISATION MÉCANIQUE ET AÉROACOUSTIQUE DE LA PAROLE.
Nicolas RUTY - ruty(at)icp.inpg.fr
1ère année de thèse
UMR 5009, Institut de la Communication Parlée (Grenoble)

Les cordes vocales ainsi que les articulateurs mous de la parole (la langue et
les lèvres),sont soumis non seulement à l'action des forces musculaires et aux
contraintes apportées par les autres articulateurs, mais aussi aux forces de
pression de l'air circulant dans le conduit vocal. Ces interactions
fluide-parois peuvent être cruciales lors de production des sons voisés.
L'intérêt d'étudier ces phénomènes est donc évident.Plusieurs aspects de la
phonation sont étudiés.
Le premier aspect est l'étude des pressions de seuils d'oscillation, c'est à
dire les pressions subglottiques nécessaires à la mise en auto-oscillation des
cordes vocales. Une telle étude nécessite la mise en oeuvre d'un banc
expérimental visant à reproduire les comportements observés "in-vivo". Ainsi,
nous disposons d'une maquette déformable de cordes vocales, qui couplée à un
réservoir de pression (modélisant les poumons) et à différents types de
résonateurs acoustiques permet d'obtenir, dans différentes configurations, des
oscillations auto-entretenues. Des modèles mécaniques de cordes vocales sont
ensuite établis. Ces modèles, à faibles degrés de liberté, sont un bon compromis
entre réalisme et temps de calcul. Ils sont ensuite couplés à des équations
d'écoulement fluides et des équations de propagation acoustique. Une analyse
linéaire de stabilité permet alors d'obtenir les pressions de seuil
d'oscillation et les fréquences fondamentales des oscillations. Les résultats
théorique et expérimentaux sont alors comparés. L'influence de paramètres tels
que le couplage acoustique, les pertes de charge dû à l'inertie ou à la
viscosité de l'écoulement, est alors étudiée.
Le second aspect est plus orienté vers la dynamique des mouvements des cordes
vocales lors de leurs auto-oscillations. Ainsi, grâce au banc expérimental
auquel vient s'ajouter un système de visualisation, les mouvements de la source
glottique sont analysés. On peut ainsi connaître l'influence de phénomènes tels
que la collision des cordes vocales sur le signal acoustique de parole. On sait
notamment que cette collision entraine l'apparition de hautes fréquences qui
semblent être déterminante pour ce qui concerne la retranscription du caractère
naturel de la voix en synthèse de parole.
Les applications de ces travaux sont multiples tant dans le domaine des
pathologies que dans celui de la synthèse de différents types de voix (voix
chantées, voix d'homme, femme ou enfants).