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Investigations of the acoustics of the vocal tract and vocal folds in vivo, ex vivo and in vitro

N. Hanna, Université de Grenoble, 2014
mercredi 8 février 2017.
 

Résumé : La parole et le chant ont une importance capitale dans la culture humaine. Cependant les phénomènes physiques de production et de contrôle de la voix sont encore mal compris, et leurs paramètres mal connus, principalement en raison de la difficulté d’y accéder in vivo. Dans le modèle source-filtre simplifié, la source sonore est produite par l’oscillation des plis vocaux à une fréquence fondamentale et ses multiples ; les résonances du conduit vocal filtrent l’enveloppe spectrale du signal pour produire des voyelles. Dans cette thèse, les propriétés de la source et du filtre sont étudiées et une expérience in vitro examine l’influence du filtre sur la source. L’influence des paramètres de contrôle aérodynamiques ou mécaniques sur la fréquence fondamentale est étudiée ex vivo en utilisant des larynx humains excisés. Quatre types de discontinuités ou d’hystérésis sont observés. En dehors de ces zones de bifurcation, la fréquence fondamentale est approximativement proportionnelle à la r acine carrée de la pression sous-glottique, ce qui a des implications pour le chant et de la parole, en particulier dans les langues tonales. De plus, le flux d’air qui traverse la glotte provoque un rétrécissement du conduit aryépiglottique sous l’effet de forces de pression aérodynamique, et peut initier l’oscillation des plis ventriculaires et/ou aryépiglottiques sans contrôle musculaire. L’impédance acoustique de conduits vocaux fut mesurée in vivo sur un intervalle de9 octaves en fréquence et de 80 dB en amplitude, avec la glotte fermée puis pendant la phonation. Les fréquences, amplitudes et largeurs de bande des résonances acoustiques et des résonances mécaniques des tissus autour du conduit vocal sont estimées. Lorsque la glotte est fermée, les largeurs de bande et les pertes d’énergie correspondantes dans le conduit vocal sont largement supérieures aux pertes viscothermiques d’un cylindre rigide lisse, et sont encore plus importantes pendant la phonation. En utilisant un mo dèle simple de conduit vocal et les mesures effectuées en inspirant, des résonances acoustiques du système sous-glottique sont également estimées. Les effets possibles de la charge aéroacoustique du filtre sur la source sont mis en évidence dans une expérience sur une maquette de plis vocaux constituée de boudins de latex remplis d’eau couplés à un tuyau rigide. La modification de la charge acoustique en aval des plis vocaux, par insertion d’une paille à l’extrémité du conduit, modifie la fréquence fondamentale de vibration des plis. Ce résultat est discuté dans le contexte des méthodes de rééducation orthophonique à la paille couramment utilisées en thérapie de la parole.



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