Langage, langue et parole Le langage est une faculté qui définit l'être humain : sans lui, l'espèce humaine ne serait qu'une espèce animale parmi d'autres. Il faut dire langage au singulier car s'il existait plus d'un langage, il y aurait plus d'une espère humaine. Il y a langage dès qu’il y a communication d’un message (quel que soit le moyen employé). Ex. : le vol des abeilles (vol en « 8 » = fleurs pas loin). Le langage peut être plus ou moins élaboré et peut rencontrer des limites.

Langue : Application concrète de la communication circonscrite historiquement ou géographiquement. Il s'agit d'un système propre à un groupe : peuple, pays, région, milieu. La langue est un ensemble d’unités qui entretiennent entre elles des rapports syntaxiques. Elle a un aspect créatif (on peut créer sans limite de nouveaux énoncés). La langue est réservée à l’espèce humaine. Langue = code = arbitraire. Système de signes, de règles. Il n’y a pas de population sans langue. On distingue langues orales, langues orales et écrites, langue des signes (reconnue officiellement depuis... 2004). La langue des signes peut être naturelle en cas d’enfant né de parents sourds. L’Espéranto : langue artificielle (1887) du Dr Louis-Lazare Zamenhof.

Opposition fondamentale : Base articulatoire vs prosodie Base articulatoire d’une langue : c’est l’ensemble des sons utilisés lors de l’utilisation d’une langue. Exemple : les voyelles, les consonnes et semi-consonnes du français. Prosodie : c’est l’ensemble des procédures de modalisation sonore accompagnant l’émission d’une séquence vocale et jouant sur la succession de plusieurs éléments. Exemple : l’intonation et l’accentuation du français.

Eléments d’acoustique : Tout phénomène sonore suppose un ébranlement initial localisé dans un milieu élastique (air) où le son pourra se propager. Un son est observé par nos sens quand se propage dans l’air un ébranlement périodique possédant une certaine fréquence (Seuils d’audibilité des fréquences : 15 – 20 000 Hertz pour l’oreille humaine

Eléments d’anatomie : L’air est indispensable à la production et à la propagation des sons. Les poumons jouent un rôle de soufflerie qui propulse une colonne d’air ascendante dans la trachée. La colonne d’air expulsée traverse le larynx qui est l’organe essentiel du dispositif

Parole Faculté de parler. Utilisation personnelle d'une langue: La parole est la mise en œuvre du message (= acte de communiquer).Transmission d’un message —> notion de compétence et une notion de performance. « Compétence » : ce que l’on connaît de la langue. « Performance » : l’habileté à employer ce que l’on connaît de la langue. Signe linguistique = arbitraire = conventions.

La place de la phonétique et ses différents aspects :   19e s. : On fait de la phonétique ou de la philologie (langage écrit) = étude de la langue au travers des textes. « Montrer que sa langue est la meilleure ». Il y aura le désir de faire des travaux > transcrire les sons d’une autre langue.   Dès le 16e s. il y aura tentative de rendre compte de la réalité articulatoire (création du petit signe différenciant labiale et dentale).   1863 : Théorie de la résonnance (Helmontz).   Deuxième moitié du 19e s. : Analyse de Fourrier (un son complexe se divise en plusieurs sons simples).   Invention du phonographe en France (Charles Cros).   1890 : Théorie des formants (Herman) : fréquence renforcée pour entendre les voyelles. (Point qui sera vu en fin d’année)   Début du 20e siècle : Invention par la société Bell du « sonographe » (papier brûlé) ; invention du premier synthétiseur de parole.

La chaîne de communication verbale : Dans l’oralité d’une langue, il est intéressant d’examiner la diversité des usages qu’en font les locuteurs (en fonction de la zone géographique, de l’âge, du sexe, etc.).

L’Alphabet Phonétique International Créé à la fin du 19e s. par Paul PASSY et Henry SWEET dans le but d’enseigner la prononciation de la langue anglaise aux français et inversement. L’API a servi à transcrire les sons des langues les plus diverses très rapidement. La base de l’API est l’alphabet latin complété de symboles d’autres alphabets. Règle : un symbole = un son. Information notation : [ce que je prononce] et /la réalité/. Information ; deux lettres pour faire un son = dygraphe (ph, gn, ...).

API Système de transcription phonétique utilisé par les linguistes pour représenter les sons du langage. L'API est composé de lettres empruntées à des alphabets connus (surtout les alphabets latins et grec), de caractères créés — [ʃ] qui correspond au ch (chuintante sourde) du français comme dans chichi — et de signes diacritiques — [~] pour indiquer la nasalité par exemple. Le but de l'Alphabet phonétique international est de fournir un répertoire de signes correspondant aux principaux phonèmes réalisés dans les principales langues du monde. Le principe sous-jacent de l'API est : un seul signe pour un seul son, un seul son pour un seul signe.

Principales langues du monde

Physiologie de la parole : « Comment l’appareil phonatoire fonctionne-t-il ? » Aucun organe n’est destiné - au départ - pour la production de sons de la parole. Le pharynx contient les cordes vocales (produisant les sons). Chez les animaux, le pharynx est plus haut (donc moins de possibilités de mouvement

On considère « articulateur » toute partie mobile du conduit vocal sur laquelle on peut agir volontairement et qui est fonctionnelle dans la production de sons de la parole (palais et dents n’entrent pas dans cette catégorie). ••• Pharynx ••• Voile ••• Langue ••• Lèvres   Le pharynx : C’est une cavité de résonance. En français on n’a pas de « pharyngales » (sons produits par le pharynx). Le pharynx est entouré de muscles en forme de fer à cheval, ce sont les constricteurs. L’épiglotte s’abaisse pour fermer la trachée. La luette ferme le conduit nasal. [Cf. coupe verticale du conduit vocal. En haut = la luette ; en bas = l’épiglotte].

  Le vélum (ou voile du palais) (ou palais mou) (ou luette) : Il détermine deux configurations distinctes du flux d’air (passage par le nez ou la bouche) :   Passage par la bouche uniquement   Passage par la bouche et le nez En tant qu’articulateur, le vélum entre en contact avec la racine langue(BDL).

Langue  : trois parties  la racine,  le dos (ou corps),  la pointe (ou apex, ou encore partie prédorsale). La langue peut avoir une action sur la configuration du conduit vocal. Elle intervient pour les voyelles et les consonnes. On distingue deux grands types d’écoulements d’air en lien avec la langue : « central » ou « latéral » ( [l] : l’air passe sur les côtés = « latérale »). Elle peut bloquer le flux d’air sur toute la longueur ou laisser passer l’air sur les côtés.   Les lèvres : Leur mouvement est conditionné par de grands muscles attachés beaucoup plus loin ainsi que par des muscles intrinsèques. La protusion (avancée des lèvres) et l’arrondi des lèvres se font toujours simultanément (s’il y a protusion, il y a arrondi).   Le palais dur : En fonction des contacts qu’il aura avec la langue, il aura un rôle d’articulateur.   Les dents : Elles ne sont pas mobiles mais permettent le contact de la langue sur les alvéoles (derrière les dents, entre gencive et palais mou). Palais dur et dents-alvéoles ne bougent pas : ils ne sont pas articulateurs. Mais le contact avec la langue les rend articulateurs.

LE LARYNX :   Ce n’est pas un articulateur Il s’agit de la partie des voies respiratoires situées entre le pharynx et la trachée. Le larynx descend dans le cou lors des premiers mois de la vie. Il est plus important en volume chez les hommes que chez les femmes ou les enfants. 1) Cartilages : La trachée est un ensemble de cartilages, un empilement d’anneaux cartilagineux. Le cartilage cricoïde: c’est le premier élément du larynx. Au-dessus il y a deux cartilages aryténoïdes. Encore au-dessus se trouve le cartilage thyroïde : pomme d’Adam (hommes).

A l’intérieur du larynx, les cordes vocales vibrent Vibrations (fréquence fondamentale de la voix) :   Hommes = 120 fois / sec.   Femmes = 250 fois / sec.    Enfant = 300 à 400 fois / sec. La fréquence « fois/sec. » est exprimée en cps (cycles par seconde) ou en Hz (Hertz). Avec l’âge, les cordes vocales sont moins collées (voix soufflée). Les différences de voix sont dues à des causes morpho physiologiques (hommes/femmes, âge, différences physiques,...). En français, six sons n’utilisent pas les cordes vocales : /p/, /t/, /k/, /f/, /s/, /« ch »/. Plus les cordes vocales s’étirent, plus la fréquence fondamentale augmente et plus la voix devient aigue. La fréquence fondamentale notée « Fo » est exprimée en Hertz.

CAVITES DE RESONNANCE (ou résonateurs) : Une cavité est un résonateur qui amplifie les fréquences fournies. Les trois cavités : buccale, pharyngale et nasale.   Le résonateur buccal se modifie. On donne une configuration au conduit buccal (placement de la langue, par exemple). Le résonateur nasal ne se déforme pas. Il amplifie toujours les mêmes fréquences. Le résonateur pharyngal : ne se déforme pas. (id. nasal).

Comment utilise t-on le flux d’air Mode occlusif : fermeture totale du conduit vocal ; Mode constrictif : fermeture partielle du conduit vocal. Mode non-obstruant : voyelles et semi-voyelles.

Modes articulatoires : Mode obstruant occlusif constrictif ; Mode non obstruant : voyelles  semi-voyelles Fonctionnement vélaire : Nasal (passage de l’air > cavités nasale + buccale) ; Oral (passage de l’air > cavité buccale seule).

LES LIEUX D’ARTICULATION Endroit précis de la bouche où l’air rencontre un obstacle total ou partiel (dans le cas des consonnes). (Production de consonnes : il y a toujours obstruction). C’est par rapport aux lieux d’articulation que sont nommées les différentes productions. (Lieu d’articulation = lieu où la langue se place ). Réalisations obstruantes :   Une occlusion (fermeture totale) : Derrière le point d’occlusion, il y aura une pression d’air. • Relâchement brusque : bruit d’explosion (ou « pulsionnel ») > occlusive :  /p/ = lèvres = occlusive sourde (non-voisée) labiale /t/ = apex/alvéoles = « occlusive non-voisée apicoalvéolaire » /k/ = palais dur = « vélaire non-voisée » /b/ = lèvres = occlusive sonore (voisée) labiale /d/ = apex/alvéoles = « occlusive voisée apicoalvéolaire » /g/ = palais dur = « vélaire voisée »

Une constriction : Occlusion partielle : l’air passe par un rétrécissement en produisant un bruit de friction. Rétrécissement = fricatives (ou constrictives) voisées ou non-voisées : */f/, /s/, /« ch »/ (non voisées) */v/, /z/, /« j »/ (voisées) Les réalisations occlusives et fricatives (ou constrictives = même chose) sont des réalisations « obstruantes ».

Réalisations non-obstruantes :   Toutes les voyelles 

Glotte = espace entre les cordes vocales. Espace sous la glotte : sub glottique Espace au-dessus de la glotte : supra glottique. Air expulsé par les poumons > cordes vocales en adduction = Consonnes voisées  Configuration sans obstacle : voyelles  Occlusion : /b/, /d/, /g/ ; Constriction : /v/, /z/, /« j »/  Semi-construction : /j/, /w/, /« ui »/. Air expulsé par les poumons > cordes vocales en abduction (écartées) = consonnes non-voisées Occlusion : /p/, /t/, /k/  Constriction : /f/, /s/, /« ch »/ 

la phonation va se réaliser Avec ou sans les cordes vocales. Opposition voisée / non-voisée (en production) et sourde / sonore (en perception). Seules 6 consonnes sont non-voisées : /p/, /t/, /k/, /f/, /s/, /"ch"/. Les voyelles sont toujours voisées.

Mode de fonctionnement articulatoire Voyelles : Mode de fonctionnement articulatoire  Aperture = ouverture + ou - grande de la bouche pour produire la voyelle. On parle de "degrés d’aperture". Il y en a 4 :   Fermé   Mi-fermé   Mi-ouvert   Ouvert Mode de fonctionnement vélaire :  Nasal Oral Lieu d’articulation : Position de la langue dans la cavité buccale. Labialisation :   Lèvre étirées  ou arrondies :

Caractéristique des voyelles : 1.  Lieu d’articulation Antérieur (avant) >>> Postérieur (arrière) 2.  Aperture Ouvert ,Mi-ouvert ,Mi-fermé ,Fermé 3.  Oralité/Nasalité

Consonnes : Mode de fonctionnement articulatoire :   Occlusif   Constrictif   Semi-constrictif Mode de fonctionnement vélaire :   Nasal   Oral Mode de fonctionnement laryngien :   Voisé   Non voisé Lieux d’articulation :   Bilabial   Labio-dental   Dental (ou alvéolaire)   Prépalatal   Palatal   Vélaire   Uvulaire

Caractéristique des consonnes : ·     Lieu d’obstacle o    Bilabiales > p, b, m. o    Dentales (ou apicodentales) > t, d, s, z, n. o    Palatales > "gn", j. o    Bilabiopalatales > "ui" (huile) o    Labiodentales > f, v. o    alvéolaires (ou apicoalvéolaires) > "ch", "j", l. o    Vélaires > k, g. o    Bilabiovélaires > w o    uvulaires > r, R. ·     Nature de l’obstacle : o    Occlusion (espace de l’air bouché) > occlusivves : p, t, k, m, n, "gn". o    Constriction (espace resserré) > constrictives ou fricatives : f, s, "ch", v, z, "j", j, l, r, w, "ui". ·     Voisement : o    Consonne sourde non voisée > p, t, k, f, s, "ch" o    Consonne sonore ·     Oralité/Nasalité : o    Nasales > m, n, "gn, "ng". o    Orales : toutes les autres.

Consonnes : PHONEME LIEU ORAL/NASAL VOISEMENT MODE p bilabiale orale sourde occlusive b sonore t apicodentale d k vélaire g m nasale n "gn" palatale "ng" f labiodentale fricative v s dentale z "ch" prépalatale "j" l apicoalvéolaire liquide latérale r uvulaire liquide roulée

PHONEME APERTURE ORAL/NASAL LABIALIS. POS. LANGUE i fermée orale étirée antérieure e mi-fermée "è" mi-ouverte a ouverte arrondie y "eu" œ "in" nasale "un" "e" moyenne neutre médiane u postérieure o (o) (a) (on) (an)

Différents critères de classement des sons en français : Représentation des 17 phonèmes consonantiques

Son=voix Bruit = air qui rencontre un obstacle Pour une consonne sonore, l’air arrive par petites bouffées, les CV sont en adduction. Pour une consonne sourde, l’air arrive sans obstacle, les CV sont en abduction Sans voisement, les obstacles à l’air sont une occlusion ou une constriction. Avec voisement : 1er obstacle = CV ; 2e obstacle = constriction, occlusion. Pour les voyelles, parcours libre de l’air avec configurations différentes.

Résonateur en acoustique Cavité qui agit sur le son qui la traverse Possède une fréquence propre dépendant de sa forme donc de son volume de sa longueur et surface Exemple (main/bouche) Corps humain Les cavités formant le conduit vocal sont les résonateurs depuis les ventricules aux fosses nasales Deux lieux privilégiés: cavité buccale et pharynx

Pharynx:dimension varie selon la position du larynx, des muscles constricteurs, du voile, de la base de langue Bouche: dimension varie selon mâchoire, langue, lèvres Contiguïtés des deux cavités: richesse de transformation du son laryngé

Son caractérisé par sa hauteur = fréquence Mesure de sa longueur : v/F distance séparant 2 molécules d’air participant au même son et pour la même vibration

Fréquence fondamentale: Vibration majeure du larynx avec des molécules vibrant au sein de celle-ci Théorie de Fourier : décomposition d’un mouvement vibratoire complexe en une somme de vibrations simples plus ou moins rapides Toutes ont des fréquences multiples de la Fo(son le plus grave) Spectre=description fréquentielle des harmoniques (sons plus aigus) composant un son

Qu'est-ce que le son ? Déplacement, dans l'air, d'une vibration. l'air est un fluide, tout comme l'eau. Ce qui distingue ces deux fluides leur densité leur composition chimique leur élasticité respectives

Conditions nécessaires à la propagation du son Milieu élastique : un gaz (l'air), un liquide (l'eau) ou un solide . Il n'y a pas de propagation possible du son dans le vide. Un milieu est dit élastique lorsqu'il est capable de se déformer pour encaisser un choc ou laisser passer une onde, puis de reprendre son état initial. Sur le chemin d'une source sonore à l'oreille Mouvement de va et vient effectué par les molécules d'air

Ce mouvement provoque des variations de pressions Le son se propage donc dans l'air sous la forme d'une série de variations de pressions. L'air fait partie des milieux élastiques : ses molécules oscillent autour de leur position initiale en fonction des caractéristiques de l'onde sonore qui les traverse. C'est cette perturbation de l'atmosphère que perçoit notre oreille.

Le son perturbe la matière mais ne la déplace pas La propagation du son ne consiste pas en un déplacement de matière, mais en une perturbation qui, elle, se déplace à travers la matière. En effet, les molécules déplacées retrouvent toujours leur place après le passage de la perturbation. Ceci est dû à l'élasticité du milieu. Ce phénomène peut être observé empiriquement : si l'on jette une pierre dans une pièce d'eau, le fluide va se déformer, mais après quelques vagues (la perturbation), ses molécules reprendront leur position initiale. Si on est assis au bord de l'eau, les pieds immergés, le contact des vagues sur la peau permet d'apprécier l'ampleur de la perturbation. Par analogie, on peut dire qu'un son est « jeté » dans l'air et que les vagues qu'il provoque sont perçues par notre oreille

Limites de la propagation des sons Empiriquement, la propagation du son diminue avec la distance. Ceci est dû à l'amortissement du système : l'air oppose une résistance au son, comme il oppose une résistance aux corps qui le traversent. Il en est de même d'autres fluides comme l'eau. C'est cette résistance qui entraîne la diminution du volume sonore avec la distance, puis la disparition complète du son. En fait, avec la distance, l'ampleur des mouvements qu'effectuent les molécules devient de plus en plus faible. L'intensité d'un son est directement corrélée à l'amplitude des oscillations du milieu de propagation.

On peut observer empiriquement ce phénomène en jetant, encore une fois, une pierre dans l'eau : la perturbation est beaucoup plus grande à l'endroit où la pierre a pénétré le fluide que deux mètres plus loin. Un son se propageant dans l'air peut aussi rencontrer des obstacles : une paroi, une vitre, un mur, etc..

En résumé Le son est une perturbation de la matière se propageant dans un milieu élastique, le plus souvent l'air. Le son n'engendre pas un déplacement de matière, mais une perturbation de celle-ci. C'est la perturbation qui se déplace. L'amplitude de la perturbation diminue avec la distance parcourue ou si le son rencontre des obstacles.

Qu'est-ce qu'une onde ?  Perturbation qui se propage dans un milieu élastique. À l'origine de ce phénomène se trouve toujours un apport d'énergie : doigt qui touche une corde de guitare, pierre jetée dans l'eau, émission de sons par les organes de la parole, etc. Tous ces exemples sont des phénomènes ondulatoires. Nous allons nous consacrer exclusivement aux ondes sonores. Parmi celles-ci, les plus simples à étudier sont les ondes périodiques.

Les ondes périodiques sinusoïdale On obtient une onde périodique lors de la propagation d'une vibration. Afin d'expliquer ce qu'est une vibration, nous aurons recours au modèle traditionnel du ressort. Propriétés fondamentales q       l'amplitude, q       la fréquence q       la période

Le ressort est relié à une masse Le ressort est relié à une masse. Ce système masse-ressort a une position de repos située au point B. (C'est-à-dire que, sans apport externe d'énergie, aucun mouvement ne sera jamais effectué : le ressort conservera sa tension et la masse demeurera au point B.) Maintenant, si l'on pousse la masse vers le point A et qu'on la relache, la force exercée par le ressort aura tendance à la ramener au point B (la position de repos du système). Mais, en raison de la vitesse ainsi acquise - et d'un phénomène qu'on appelle l'inertie - la masse dépassera le point B pour foncer vers le point C.

Or, lorsque la masse atteint le point C, le même phénomène se produit : la force du ressort aura tendance à ramener la masse vers le point B ; et, à nouveau, le point B sera dépassé et la masse poursuivra sa course vers le point A, jusqu'à ce que, à nouveau, la force du ressort l'expulse dans l'autre direction. Ces oscillations se poursuivront quelques temps, mais avec de moins en moins d'amplitude, jusqu'à ce que le système se stabilise à nouveau au point B. Ce phénomène est appelé amortissement du système. (Si notre système n'était pas amorti, les oscillations se poursuivraient indéfiniment, ce qui n'est possible qu'en théorie). C'est ce mouvement d'un corps de part et d'autre d'un point de repos que l'on appelle une oscillation ou vibration. En fait la vibration est facilitée par deux propriétés du système évoqué ci-dessus : la masse de l'objet déplacé (cause de l'inertie du système) et l'élasticité du ressort.

Pour la propagation des ondes sonores dans l'air, les molécules constituent des masses (même si celles-ci sont infimes, elles n'en ont pas moins une masse) et les forces reliant ses molécules se comportent comme un ressort. Nous allons maintenant examiner les différentes caractéristiques permettant de définir ces oscillations. ·         oscillations sans frottement : il s'agit du cas théorique ; de tels mouvements n'existent pas dans la nature ; ·         oscillations amorties (cf. figure 2) : il s'agit du cas pratique ; dans tous les systèmes matériels mis en mouvement et livrés à eux-mêmes, les frottements provoquent une diminution graduelle de l'amplitude du phénomène (c'est ce qui a été décrit ci-dessus) ;

L'amplitude Nous allons établir la notion d'amplitude à partir du modèle du ressort, évoqué ci-dessus. La masse, dans ce système, va et vient, lorsqu'elle est entrée en vibration, autour du point B. (Rappel: le point B est le point d'équilibre du système.) La distance parcourue, dans une direction ou dans l'autre, est appelée amplitude de l'oscillation. L'amplitude est donc égale à la distance séparant le point B du point A ou du point C. S'il n'y avait ni frottement ni amortissement d'aucune sorte dans notre système, l'amplitude serait constante (cas théorique). Mais ce n'est jamais le cas, aussi l'amplitude décroît-elle à chaque oscillation (cas pratique), à moins qu'elle ne soit entretenue par un nouvel apport d'énergie. Dans ce qui suit et pendant quelques temps, nous allons considérer que nous avons affaire au cas théorique, plus simple, notamment pour définir la fréquence et la période ci-dessous.

La fréquence Supposons que dans notre système masse-ressort, nous ayons affaire à une oscillation périodique d'amplitude constante et à un mouvement sans cesse répété de A à C. On définit la longueur d'onde d'une oscillation comme la distance séparant deux points d'amplitude maximale. Dans notre modèle du ressort, il s'agit de la distance totale parcourue par le poids entre deux passages par le point A (ou le point C). On appelle fréquence le nombre de cycles effectués par la vibration dans l'unité de temps choisie, le plus souvent la seconde. L'unité de fréquence, mesurée en cycles par seconde, est le Hertz (Hz). La fréquence est l'inverse de la période. C'est-à-dire qu'on peut obtenir indirectement la fréquence d'une vibration à partir de sa période, en divisant 1 par cette dernière.

La période La période est égale au temps que met notre système vibrant pour accomplir un cycle. On peut obtenir indirectement la période d'une vibration à partir de sa fréquence, en divisant 1 par cette dernière. On dit que la période est égale à l'inverse de la fréquence.

Typologie des signaux périodiques On peut distinguer trois types principaux d'ondes périodiques le signal sinusoïdal, le plus connu, facile à analyser et à reproduire mécaniquement ou électroniquement ; la transformée de Fourier (voire plus loin) permet de décomposer un signal complexe en un ensemble de sinusoïdes et en facilite ainsi l'analyse ; le signal rectangulaire on obtient ce type d'oscillation quand on actionne une pompe à vélo ; le signal triangulaire, qui présente une rampe montante et une rampe descendante, que l'on caractérise en précisant la durée d'une des deux rampes.

Les signaux non-périodiques : les bruits Parmi les sons de la parole, on rencontre des signaux dont il est possible de prédire l'évolution en tout temps : il s'agit des ondes sonores périodiques qui ont été largement évoquées dans les paragraphes précédents. Mais on découvre, dans les sons du langage, d'autres types de signaux : des signaux totalement aléatoires , assez rares dans la nature des signaux localement aléatoires des signaux très courts, appelés impulsions , que l'on caractérise généralement par leur « forme géométrique », c'est-à-dire d'après le tracé de leur courbe fréquentielle (certains signaux rectangulaires, dont l'amplitude est non nulle pendant un temps très bref, peuvent être confondus avec une suite d'impulsions). Il est possible de rendre compte des trois types de phénomène évoqués ci-dessus en termes de signaux périodiques, grâce à une opération mathématique, la transformée de Fourier, ou analyse fréquentielle en composantes sinusoïdales. (Il s'agit de convertir un signal non périodique en une somme, finie ou non, de sinusoïdales.)

Signal aléatoire Impulsion Signal localement aléatoire

Fonctionnement acoustique de l'appareil vocal humain Un système acoustique comporte généralement deux parties un excitateur un résonateur, qui est le volume dans lequel se propage l'excitation. L'excitateur délivre un signal source dont certaines composantes vont être affaiblies ou renforcées dans le résonateur, c'est sa fréquence de résonance. Elle varie selon le volume de la cavité et la surface de l'ouverture du résonateur L'appareil vocal humain est constitué q       d'un excitateur, le complexe glotte-cordes vocales q       d'un ensemble de résonateurs. Un des problèmes spécifiques à la phonation est que, souvent, le résonateur réagit sur l'excitateur et le signal source s'en trouve modifié.

Les formants Lorsqu'un excitateur entre en vibration, il fournit un signal, dont le résonateur va amplifier certaines composantes. On obtient alors des formants qui sont un facteur fondamental dans la caractérisation du timbre. Ils servent, justement, à « former » ce dernier. Le nombre des formants, selon les caractéristiques du résonateur (volume, forme et ouverture), est variable : d'un seul à (théoriquement) une infinité. Néanmoins, du point de vue perceptif, seuls quelques-uns d'entre eux jouent un rôle central au niveau de la parole. Par exemple, on peut caractériser toute voyelle en ne prenant en compte que ses trois premiers formants. (Pour une réalisation de la voyelle [i] par exemple, les trois premiers formants pourraient se situer respectivement à 300, 2200 et 3000 Hz.)

En fait, un formant ne peut jamais être ramené à une fréquence fixe (sinon de manière conventionnelle, en effectuant une moyenne par exemple, comme pour la voyelle [i] ci-dessus). Il s'agit plutôt d'une bande de fréquences qui sera d'autant plus large que le système est amorti. Ces régions formantiques apparaissent très clairement sur les spectrogrames. Pour définir les caractéristiques d'un résonateur (ce qu'on appelle, par abus de langage, sa fréquence), on envoie, à travers celui-ci, un bruit blanc, formé du mélange de toutes les fréquences. On verra alors clairement sur le spectrogramme du bruit coloré ainsi obtenu quelles zones fréquencielles seront amplifiées par le résonateur.

Brève description de l'appareil phonatoire Elément important de notre appareil phonatoire q       Système excitateur que constitue les cordes vocales. ·        Architecture musculaire très complexe : les cordes vocales o       prennent appui sur le cartilage thyroïde qui §         en oscillant peut les allonger ou les raccourcir §         donc les tendre ou les détendre §         ce qui permet des variations de hauteur dans le son émis. §         la situation est plus compliquée §         les cordes vocales sont fixées sur les cartilages arythénoïdes qui, en basculant sur le cricoïde, règlent l'ouverture de la glotte.

Le corps sonore de l'appareil phonatoire(différents résonateurs) §         cavité extrêmement complexe et composite §         Cinq parties : ·         le pharynx (ou arrière-gorge) ; ·         la cavité buccale en-deça de la langue ; ·         la cavité buccale au-delà de la langue (qui peut ne former qu'une seule cavité avec la précédente, selon la position de la langue) ; ·         la cavité labiale ; ·         la cavité nasale, qui fonctionne et existe en parallèle à la cavité buccale. Toutes les cavités communiquent entre elles par des ouvertures réglables. Musculature élaborée : §         volume et ouverture des cavités peut varier très rapidement.

Production de la parole Excitation du résonateur de l’ appareil phonatoire de différentes manières : par un spectre de raies « fabriqué » par les cordes vocales (exemple : [a]), c'est-à-dire un signal sonore périodique fourni par le larynx, dont le timbre sera modulé par le conduit vocal qui favorisera certaines zones fréquentielles (les formants) ; il s'agit du mode de réalisation des voyelles, et des semi-voyelles ; par de petites explosions, résultat du débouchage brusque des cavités à divers niveaux (exemple : [t]) ; on retrouve la définition classique des occlusives : une égalisation des pressions en amont et en aval d'une occlusion du chenal expiratoire produit un bruit bref ; par le bruit du passage de l'air pulmonaire au travers des organes phonateurs (exemple : [s]), c'est-à-dire qu'il se produit un bruit d'écoulement - friction - là où le chenal expiratoire est suffisamment rétréci (point de constriction).

Excitation du conduit vocal Excitation glottique du conduit vocal Il convient de distinguer deux types d'excitation glottique : ·         une forme apériodique : c'est-à-dire un chuchotement (un écoulement tourbillonnaire de l'air à travers les cordes vocales, accompagné d'une quasi-absence d'énergie dans les fréquences basses si on regarde le spectre) ; ·         une forme périodique (quasi-périodicité, car il est rare que deux impulsions glottiques soient strictement identiques). Les possibilités du larynx en tant que générateur acoustique sont très étendues.

Excitation du conduit vocal par une impulsion acoustique Mécanisme de production des occlusives. Les impulsions produites, ie les réalisations d'occlusives, ( [ p] [ t ] [ k ] [ b ] [ d ] [ g ] [ m ] [ n ] [ η ] ) o       Dues à l'ensemble des résonances du conduit vocal. o       Leur intensité varie peu, car limitée par des facteurs mécaniques fixes ou peu variables : o       très perceptibles en voix chuchotée ou faiblement voisée, deviennent difficiles à distinguer lorsque le niveau sonore de la parole augmente. o       Importance de la salive, dont les propriétés physiques, viscosité et tension superficielle, permettent d'assurer l'étanchéité de l'occlusion.

Excitation du conduit vocal en un point de constriction par un bruit d'écoulement Toutes les productions de bruits riches en composantes aiguës qui excitent l'ensemble du conduit vocal - les constrictives (fricatives et spirantes). les cavités en aval de la constriction contribuaient d'avantage au signal que celles en amont. les fricatives nasales sont très rares, l'abaissement du voile du palais rendant la production d'une friction très difficile. Les fricatives peuvent être sourdes ou sonores.(f,v) Mais dans le second cas, le « jet » est moins puissant puisqu'une partie de l'énergie aérodynamique est utilisée pour faire vibrer les cordes vocales

Analyse de Fourier Théorème de Fourier Fourier a démontré qu'un signal périodique de fréquence F pouvait être décomposé en une somme de sinusoïdes dont les fréquences respectives sont des multiples de la fréquence fondamentale F. On a ainsi : F0 = F (composante fondamentale) F1 = 2F0 F2 = 3F0 F3 = 4F0 etc. F1, F2, F3, ... , Fn, sont les composantes harmoniques du signal, c'est-à-dire des multiples entiers de sa composante fondamentale. Les formules de Fourrier permettent de calculer l'amplitude an et la phase de chaque harmonique : On peut s'en servir pour engendrer des spectres d'amplitude ou des spectres de phase.

       Oreille humaine o       ne peut pas distinguer des sons ayant des spectres d'amplitude identiques o       mais des spectres de phase différents En fait, les altérations du spectre de phase contribuent - dans l'audition bi-aurale - à déterminer la direction de la source sonore et à établir la sensation de stéréophonie.

Comment traiter un son non-périodique Par la transformation de Fourrier. Soit un son aléatoire stationnaire : on peut sélectionner une partie du signal, pendant un temps T1, et la considérer comme la période d'un signal périodique, ce qui rend possible l'analyse de Fourier. ( Plus l'intervalle de temps T1 est élevé, plus les raies du spectre seront nombreuses et rapprochées.)  

Spectre, spectre instantané et sonagramme On peut isoler des « tranches » de signal et leur appliquer la transformation de Fourier. En multipliant ces analyses, on peut obtenir une représentation graphique dans les trois dimensions du temps, de la fréquence et de l'amplitude.

L'objet sonore Nous avons déjà vu que l'on peut réduire la description du son à trois grandeurs physiques : la fréquence (Hz), le temps (s) et l'amplitude (dB). Par exemple, un son simple (sinusoïdal) est complètement décrit par les trois mesures suivantes : f = 440Hz, t = 1s, a = 60 dB. Par contre un son complexe sera défini, par exemple, de la manière suivante : t = 5s ; f1 = 100Hz et a1 = 70dB (fondamental) ; f2 = 200Hz et a2 = 65dB (2e harmonique) ; f3 = 300Hz et a3 = 50dB (3e harmonique). Une telle représentation devient très complexe lorsque le signal étudié possède de nombreuses harmoniques

Association deux à deux les trois grandeurs physiques évoquées ci-dessus et de tracer les graphes de ces associations. On obtient ainsi : le plan dynamique (temps x amplitude) ; le plan du spectre (fréquence x amplitude) ; ce qui est dessiné sur ce plan est le spectre instantané, obtenu par la transformée de Fourier, en un temps donné du son considéré ; le spectre d'un son n'est jamais constant : on devrait, en fait, avoir recours à une infinité de plans spectraux ; le plan mélodique (temps x fréquence).

Le spectrogramme Dans cette perspective, on obtient un spectrogramme acoustique sonagramme en projetant l'objet sonore sur le plan de base (axes x et y). Les variations d'amplitudes seront marquées par le noircissement plus ou moins grand des bandes. Au niveau des formants, les sorties sur papier des sonagraphes présentent parfois des défauts au niveau de la résolution, en particulier en ce qui concerne les amplitudes (marquées par le degré de noircissement) Il faut garder un certain nombre de choses à l'esprit pendant l'analyse d'un spectrogramme

Un spectre : agitation des molécules d’air au sortir du larynx est irrégulière ; se déplacent au sein de la fréquence fondamentale(petites vagues au sein des principales).ces vagues sont asymétriques en quittant le larynx, son écart par rapport à la position de repos des molécules est variable donc complexité fréquentielle : Fourier : décomposition d’un mouvement vibratoire en une somme de vibrations simples.Toutes multiple de la fréquence fondamentale qui fournit à l’oreille de l’auditeur la hauteur et les autres son timbre. SPECTRE :description fréquentielle des harmoniques qui composent un son Plus la fermeture de la glotte est rapide : plus f aigue Timbre : manière dont le son s’installe ou se termine plus ou moins brusquement :harmoniques générées transitoires, d’attaque ou d’extinction

Pas de création énergie sonore au delà du larynx ; au sortir des lèvres le bilan d’énergie global est le même Son étouffé :perte d’énergie par les parois ou enrichi Le conduit vocal n’est qu’un filtre , révélateur de timbre.

le plan du spectre (fréquence x amplitude) le fait qu'on réduit à deux dimensions un « objet » qui en possède trois ; l'existence d'une relation d'incertitude entre temps et fréquence ; la plupart des mesures sont réalisées à l'aide d'un sonagraphe (aussi appelé spectrographe acoustique). Un sonagraphe est essentiellement un filtre passe-bande : le choix de la fréquence de filtrage joue un rôle fondamental (en général, on effectue plusieurs échantillonnages, typiquement à 10, 45, 150 et 300 Hz).

Que peut-on tirer d'un spectrogramme ? Repérer les instants de transition. Etudier l'évolution mélodique d'un signal Etudier le rythme du signal en observant l'évolution des durées des segments phonétiques qui le composent

Description des consonnes: Les consonnes correspondent à l’émission de bruits qui ont leur origine dans des obstructions du chenal respiratoire. Indications : Consonne occlusive : Son produit par l’air qui rencontre un obstacle total (« paquet d’air libéré ») / consonne constrictive : son produit par l’air qui rencontre un obstacle partiel : sourde ou non voisée : pas de vibration glottale / sonore ou voisée : vibration glottale. bilabiale, apico-dental, etc.… : positionnement des organes (on cite en premier l’organe articulant « du plancher » puis en second le lieu de l’articulation). Le consonantisme du français compte en fait 17 consonnes dont 9 occlusives ( [ p] [ t ] [ k ] [ b ] [ d ] [ g ] [ m ] [ n ] [ η ] ), les consonnes restantes sont toutes des constrictives

On a une consonne lorsque le passage de l'air venant des poumons est partiellement ou totalement obstrué. C'est ce qui différencie les consonnes des voyelles. Il existe deux grands types d'articulations consonantiques : soit le passage de l'air est fermé et le son résulte de son ouverture subite :occlusives  soit le passage se rétrécit mais n'est pas interrompu : les continues, dont les fricatives, les plus représentatives.

Les consonnes nasales (occlusives) Les consonnes orales Les consonnes nasales (occlusives) tableaux

Occlusives Les consonnes occlusives sont produites par une fermeture complète du chenal respiratoire, et non un simple rétrécissement, ce qui les différencie des continues. L'occlusion se fait en deux temps : arrêt de la colonne d'air par la fermeture soudaine du chenal expiratoire; libération de l'air interne par le relâchement brusque de l'occlusion. Les occlusives orales Les occlusives nasales

Fricatives Les consonnes fricatives sont produites par un resserrement du chenal expiratoire qui ne va pas, contrairement à ce qui se passe pour les occlusives, jusqu'à la fermeture complète. Ce sont essentiellement les lèvres et la langue qui, selon leur position et leur tension musculaire particulière, conditionnent le type de friction réalisée.

Spirantes Les spirantes présentent le même rétrécissement du chenal expiratoire que les fricatives, mais la tension des organes phonateurs lors de la réalisation d'une spirante est beaucoup plus faible, ce qui a pour conséquence, non plus de produire une friction, mais d'engendrer un effet de résonance au point d'articulation. En gros, il y a friction lorsque l'articulation est tendue, ce qui engendre des fricatives; il y a résonance quand l'articulation est lâche, ce qui produit une spirante.

Les voyelles Elles correspondent à l’émission de tons dont le fondamental est fourni par des vibrations glottales et qui sont renforcés par les différents résonateurs de la zone supra-glottique. Elles sont susceptibles de varier en énergie et correspondent à une disposition articulatoire ouverte. Trois positions extrêmes (en écartant le résonateur nasal : la luette est levée) serviront à définir les voyelles principales Tableau Le triangle vocalique constitue un moyen de repérage facile pour placer les voyelles

. Les semi-consonnes Les semi-consonnes correspondent à des articulations qui ne peuvent pas être considérées comme relevant du vocalisme ou du consonantisme. Les sons correspondant ne permettent pas de donner de la voix et nécessitent l’appui sur une voyelle pour être bien identifiés (comme les consonnes), mais la langue laisse le chenal expiratoire largement ouvert (comme les voyelles). On les appelle parfois semi-voyelles ou glides. Le français compte 3 semi-consonnes : [ j ] de lion : semi-consonne constrictive dorso-ante-palatale voisée arrondie. [ w ] de Louis : semi-consonne constrictive dorso-vélaire voisée arrondie. [ Ч ] de huit : semi-consonne constrictive dorso-post-palatale voisée arrondie

Consonnes Contrairement aux voyelles qui sont produites en laissant l'air s'échapper librement sans obstruction, totale ou partielle, les consonnes sont des bruits résultant q       soit de l'ouverture et de la fermeture (v. occlusives), q       soit du resserrement (v. constrictives, fricatives) du canal buccal en différents points : o       des lèvres (v. labiales), o       des dents (v. dentales), o       du dos de la langue et palais (v. dorsales, palatales, vélaires), o       du pharynx (v. pharyngales),du larynx (v. laryngales).

Transformation du son en voyelle Tractus vocal assimilé au corps d’un instrument à vent, résonne pour certaines fréquences Ces fréquences dépendent de la forme du tractus vocal ce qui determine des sons du langage(phonèmes) Un formant est une résonance du tractus vocal Les voyelles sont perçues et classifiées sur la base de 2 formants F1 F2 F1 Formant grave correspond au pharynx Et F2 le formant aigu à la cavité buccale

Des harmoniques aux formants 250 à 500Hz zones fréquentielles renforcées par la pharynx 700 à 2500 Hz renforcées par la cavité buccale Ces harmoniques ne dépendent pas de la fréquence Fo mais de la fréquence du résonateur

Formant: zone de renforcement fréquentiel spécifique d’un résonateur La muqueuse du conduit vocal couvre une gamme de fréquences Voyelle est un son laryngé transformé dans le conduit vocal conservant 2 zones fréquentielles en dessous de 3500Hz: formants vocaliques spécifiques à la voix humaines

Plage de fréquences qui définit les formants de chaque voyelle est large et permet aux sons fondamentaux émis par le larynx de posséder des harmoniques dans ces plages

Définition phonétique des voyelles Position des articulateurs qui caractérise les voyelles Principaux responsables :langue (pointe et dos ) et mâchoire Ouverture de la mâchoire=aperture V ouvertes (o-port)(ê) [a] V fermée[i][e](é)[y](u)[u](ou)[o](ô)(eu) Pas si figé avec possibilité de prononciation mâchoire fermée Pointe: V antérieurs [i] [a][e](é) V postérieure[y](u)[o][u](ou)

Définition des voyelles Position de la langue Frontière entre la résonateur buccal en avant et pharyngé en arrière Détermine deux cavités de résonance,qui définissent chacune un formant de la voyelle Grave pharynx F1 Aigu cavité buccale F2

La voyelles sont décrites en fonction de la position de la langue Haute ou basse Reculée ou avancée [a]basse et reculée [i]haute et avancée [u](ou)haute et reculée Ces 3 voyelles déterminent une représentation dite le triangle vocalique (F1 abscisse , F2 ordonnée) (eu):forme tubulaire du tractus vocal avec une section uniforme du fait de la position neutre de la langue

Quand la cavité buccale s’agrandit la pointe de la langue AVT en ARR passage du (u) au (ou) abaisse la valeur du 2 ième Formant Quand le pharynx se rétrécit recul de la base de langue élève la valeur du 1ier Formant

[i]250-2300 [u]250-800 [a]750-1200 (eu)500-1500

Possibilité de varier les formants par des manoeuvres articulatoires Tous les formants diminuent uniformément au fur et à mesure que le tube s’allonge Abaissement du larynx ou projection ou rétraction des lèvres Glissement uniforme de toutes les fréquences avec intervalle de formant identique

La seconde façon de modifier les voyelles est d’arrondir les lèvres(obturer légèrement la bouche) = augmentation de la longueur du tube donc à un glissement vers les graves La combinaison entre la hauteur du larynx et la position de la forme des lèvres permet d’éclaircir ou d’assombrir le timbre

L’abaissement de la mâchoire peut être utilisé aussi F1 abaissé (augmente la puissance acoustique:Sopranos) Contraction de la bouche abaisse F1 et élève F2 Donne une voyelle au spectre plus large [i] Inversement la contraction du pharynx élève F1, diminue F2 Donne une voyelle plus compacte [a]

Enfin Pressions maximales lors de placement de voix à certains endroits: [i] palatal [u] vélaire [a] pharynx

Voyelles nasales (an) (on)(in)(un) Obtention de la nasalisation par rapprochement des deux formants Diminution des fréquences aigues se fait par abaissement du voile du palais Un peu d’air passe vers les fosses nasales et l’air n’a pas besoin de sortir du nez(boucher le nez et prononcer les) Nasalisation [a] devient (an)

Les consonnes Production sonores pleines d’instabilité Aucune périodicité cycliques Ce ne sont pas des sons mais contiennent du bruit Spectre essentiellement fait de fréquences aigues(au-delà de 2000 Hz) Sans la présence d’harmoniques car la participation laryngé n’est pas primordiale Générées par le retrecissement plus ou moins complet ,en de lieux variables du conduit vocal avec ou sans participation laryngé Donc classification difficile

Primordiale dans la compréhension de la parole support sonore du langage Passage d’un mot d’une langue à l’autre perd ou change ses voyelles mais garde une structure consonantique très proche (Stéphane)

Classification Selon l’importance de la fermeture Interruption de l’écoulement de l’air :complète ou non Consonnes occlusives blocage complet du conduit vocal et ouverture plus ou moins rapides:[p,t,k,b,d,g(gare)] C constrictives; rétrécissement avec création d’un écoulement turbulent[f,s,v,zl,r](ch)(j)

Classification Selon la participation laryngée Le larynx se tait brusquement puis vibre avec la voyelle suivante Consonnes sourdes = non voisées[p,t,k,f,s](ch) Le larynx continue à vibrer ; Consonnes sonores = voisés [b,v,z,m,n,r,g(gare)](j)(gn

Classification Selon le lieu du rétrécissement du conduit vocal Lieu d’articulation de la consonne/ lien anatomique unissant deux emplacements dy conduit vocal (bi)Labiales[b,p,m] Labiodentales [f,v] Apicodentales pointe de langue-incisives supérieures[d,t,s,z,n] Apicovélaire pointe de langue-partie antérieure du palais dur [l,r(roulé)] Palatales dos de langue et arrière du palais [r grasseyé](j,ch,gn) Vélaire langue et voile[g(gare),k]

Classification Selon la manière dont on quitte la fermeture Production de bruits explosifs = plosives ou occlusives Production de bruit d’écoulement avec frottement = Fricatives: [f,v,](ch,j) Production de bruit d’écoulement avec sifflement = Sifflantes[s,z] Organe participant à la production Lingales[l]plat de langue, roulement partie ant[r]roulé, ou post [r]grasseyé