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La théorie du filtre à la source : Modèle de discours
Formulé pour la première fois par le phonéticien Gunnar Fant en 1960,1 le modèle du filtre à la source fournit une description acoustique de la parole. L'idée est qu'un simple son provenant des plis vocaux doit voyager à travers la gorge et la bouche, en passant par toutes sortes d'obstacles afin de produire un son significatif. Selon ce modèle, la production de la parole comporte deux étapes : l'étape de la source et l'étape du filtre. Voici un résumé des principaux éléments du modèle source-filtre.
- La source sonore est un mouvement d'air qui produit une onde de pression relativement simple. Dans le cas des voyelles, la source sonore est la vibration des plis vocaux.
- Les différentes structures du conduit vocal forment un filtre qui transforme l'onde de pression créée par la source.
- Le fait de positionner ce filtre de différentes manières entraîne des changements dans l'onde. Le changement de position de la langue, par exemple, peut faire passer l'onde d'une voyelle de [i] (comme dans cheese) à [a] (comme dans bot).
- Une fois que l'onde de la source a traversé le filtre, elle sort de la bouche sous la forme d'une onde de pression complexe.
- L'onde complexe qui résulte de la source et du filtre est un son de parole distinct et reconnaissable.
L'exécution d'un enregistrement de la parole humaine (ou signal de parole) par un programme d'analyse phonétique te fournit un grand nombre d'informations et de graphiques. Le modèle source-filtre est important car il t'aide à interpréter et à analyser ces informations. Il te permet de faire des prédictions sur la nature d'un signal de parole simplement en l'observant dans un programme informatique.
Définition de la théorie du filtre à la source
La définition de la théorie du filtre à la source est relativement simple :
La théorie source -filtre est une théorie de la phonétique qui décrit la parole comme le son produit par une source (généralement les plis vocaux) et modifié par un filtre (le conduit vocal).
En d'autres termes, la théorie de la source-filtre divise la parole en deux parties. Une partie crée un son brut, et l'autre agit comme un tube pour façonner le son lorsqu'il passe à travers.
Jouer de la trompette est un exemple de la théorie de la source et du filtre en action.
Pour obtenir un son d'une trompette, tu dois pincer tes lèvres et souffler de l'air dans l'embouchure de la trompette. C'est ce qu'on appelle parfois "faire bourdonner" tes lèvres contre l'embouchure. Cette action crée la source du son.
Le corps de la trompette agit comme un filtre pour la source sonore. Il transforme le simple bourdonnement de l'embouchure en un son de trompette amplifié, clair et reconnaissable.
Fig. 1 - Le "bourdonnement" de tes lèvres contre l'embouchure d'une trompette crée une source sonore, qui est ensuite filtrée par le corps de la trompette.
Tu te souviens de cette méthode cruelle et inhabituelle qui consiste à enregistrer la voix juste au niveau des plis vocaux ? L'enregistrement qui en résulte ressemble à un simple bourdonnement, qui n'est pas sans rappeler le bourdonnement de l'embouchure d'une trompette. Si tu es curieux, tu peux rechercher ce son et l'entendre par toi-même.
La théorie de la source et du filtre : Modèle du conduit vocal
Transposons maintenant le modèle source-filtre des trompettes au conduit vocal. Dans la plupart des sons de la parole, la source sonore est la vibration des plis vocaux, et le filtre est le reste du conduit vocal.
La source sonore (la glotte)
La source des sons vocaux est la vibration des cordes vocales. Les cordes vocales sont contenues dans la partie du larynx appelée glotte.
Le larynx, également appelé boîte vocale, est un organe fait d'os et de tissus situé au centre de la gorge.
La glotte est la partie du larynx qui contient les cordes vocales.
Les plis vocaux constituent la membrane tissulaire responsable de l'émission de la voix dans la parole.
Lorsque tu forces l'air de tes poumons à travers ta glotte fermée, tu fais vibrer tes plis vocaux. Cette vibration, appelée onde source glottale, est la source sonore de la plupart des sons de la parole.
L'onde source glottale est la source sonore de la plupart des sons de la parole, mais pas de tous. La source des sons de la parole sans voix qui prennent naissance plus haut dans le conduit vocal est la constriction du conduit vocal. Par exemple, lorsque tu produis la fricative labiodentale sans voix [f], la source sonore est l'air qui passe à travers la constriction entre la lèvre inférieure et les dents supérieures. Le filtre de ce son est très petit parce qu'il n'y a pas grand-chose devant ces structures pour modifier le son.
Le filtre (le conduit vocal)
Pour sortir dans le monde, l'onde source glottale doit passer par le filtre : le conduit vocal.
Le conduit vocal est constitué de tous les organes de la parole, du larynx aux lèvres.
Fig. 2 - La source sonore est la vibration des plis vocaux (glotte), et le filtre est le conduit vocal.
Les principaux organes du conduit vocal qui interviennent dans la production de la parole sont l'épiglotte, le pharynx, le velum, la langue (pointe, lame, corps et racine), le velum, la crête alvéolaire, le palais dur, les dents, les lèvres et la cavité nasale. Chacun de ces organes peut filtrer le son provenant de l'onde source glottale.
Théorie du filtre-source pour les voyelles
La théorie du filtre à la source est également utile car elle permet d'expliquer les principales caractéristiques des voyelles, en particulier la fréquence fondamentale (hauteur) et les formants.
La fréquence fondamentale (ou hauteur) d'un son vocalique est la principale fréquence audible du son.
Lesformants sont des plages de fréquences amplifiées qui distinguent une voyelle d'une autre.
Fréquence fondamentale
Lorsque tu chantes un la à 440 Hz, la fréquence fondamentale de ta voix est de 440 Hz. La fréquence fondamentale d'un son de parole dépend de la vitesse de vibration des plis vocaux et de la longueur du filtre.
La fréquence est généralement mesurée en hertz (Hz), ce qui signifie cycles par seconde. Si l'onde de ta voix a une fréquence fondamentale de 440 Hz, alors l'onde répète son schéma 440 fois par seconde. Tu peux augmenter la fréquence fondamentale de ta voix soit en élevant ton larynx pour raccourcir le conduit vocal, soit en poussant l'air à travers tes plis vocaux avec plus de pression, ce qui les force à vibrer plus rapidement.
Formants
Les formants sont des bandes de fréquences fortes qui caractérisent des voyelles uniques. Ils sont classés en trois catégories :
F1, le formant le plus bas, est en corrélation avec la hauteur de la voyelle. Plus la fréquence F1 est basse, plus la voyelle est haute. Par exemple, les voyelles ayant les valeurs F1 les plus basses sont les voyelles hautes, comme [i] dans betterave et [u] dans botte.
F2, le formant le plus bas après F1, est en corrélation avec le caractère rétroactif de la voyelle. Plus la fréquence de F2 est basse, plus la voyelle est reculée. Par exemple, les voyelles ayant les valeurs F2 les plus basses sont les voyelles arrière, comme [o] dans bateau et [ɑ] dans bot.
F3, le formant le plus élevé pertinent pour les sons de la parole, est en corrélation avec certaines constrictions de voyelles, en particulier les voyelles de couleur r comme le [ɹ] dans la prononciation américaine générale de bird. Ce son a une valeur F3 relativement faible.
Quel est le rapport avec la théorie du filtre à la source ? Selon le modèle source-filtre, les formants sont déterminés par la forme du filtre.
La voyelle basse arrière [ɑ] comprend une constriction, ou zone de tension, au niveau du pharynx. Cette constriction sépare le filtre du conduit vocal en un tube court allant du larynx au pharynx et un tube long allant du pharynx aux lèvres. Cela filtre l'onde source glottale en un son avec un F1 élevé et un F2 bas, que tu perçois comme la voyelle [ɑ].
Exemples de la théorie de la source et du filtre
Tu peux voir des exemples des effets acoustiques de la source et du filtre en observant un spectre sonore.
Un spectre sonore est un tracé des composantes simples d'une onde complexe.
Le spectre sonore est comme un instantané d'une voyelle à un moment donné. Il montre toutes les fréquences présentes dans l'onde (sur l'axe des x) et l'amplitude, ou l'intensité sonore, de chaque fréquence (sur l'axe des y).
Rappelle-toi que la source sonore aide à déterminer la fréquence fondamentale de l'onde. Les fréquences sur l'axe des x témoignent de l'onde de la source glottale. Ces fréquences ressemblent à une rangée de "pics" sur le spectre.
Le premier grand pic sur le spectre sonore est la fréquence fondamentale de l'onde.
Le filtre détermine les formants d'une voyelle. Les formants sont caractérisés par les fréquences les plus fortes de l'onde. Sur le spectre sonore, la courbe d'amplitude au sommet des pics est la preuve de l'existence du filtre.
Fig. 3 - La source sonore fournit une compilation de fréquences. Le filtre modifie les amplitudes des fréquences de la source.
Les points les plus importants de cet exemple de la théorie de la source-filtre sont les suivants :
Un changement dans le nombre de pics de fréquence sur le spectre sonore représente un changement dans la source sonore.
Un changement dans la forme courbe de l'amplitude au-dessus des pics de fréquence représente un changement dans le filtre.
Théorie du filtre à la source - Principaux enseignements
- Lathéorie de la source-filtre est un modèle acoustique qui décrit la parole comme le son produit par une source (généralement les cordes vocales) et modifié par un filtre (le conduit vocal).
- La source des sons vocaux est la vibration desplis vocaux .
- Le filtre des sons de la parole est le conduit vocal.
- La fréquence fondamentale d'un son de parole dépend de la vitesse de vibration des cordes vocales et de la longueur du filtre.
- Les formants sont déterminés par la forme du filtre.
Références bibliographiques
- Gunnar Fant (1960). Théorie acoustique de la production de la parole.
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