Modélisation physique de la fermeture des cordes vocales et de l'influence du mucus.
Anne Bouvet  1@  , Annemie Van Hirtum  1, *@  , Xavier Pelorson  1, *@  
1 : Grenoble Images Parole Signal Automatique  (GIPSA-lab)  -  Site web
Université Stendhal - Grenoble III, Université Pierre-Mendès-France - Grenoble II, Université Joseph Fourier - Grenoble I, CNRS : UMR5216, Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology
GIPSA-lab, 11 rue des Mathématiques, Grenoble Campus BP46, F-38402 SAINT MARTIN D'HERES CEDEX -  France
* : Auteur correspondant

La production des sons voisés est essentiellement liée à l'auto-oscillation des cordes vocales. Ce phénomène résulte d'une interaction fluide-structure entre l'écoulement d'air provenant des poumons et les tissus élastiques constitutifs des cordes vocales. La compréhension et la modélisation de cette interaction sont d'une grande importance dans de nombreux domaines allant de la synthèse de la parole par modèles physique jusqu'aux traitements et préventions des pathologies de la voix.
Dans cette contribution, nous nous intéressons plus particulièrement à la modélisation physique de la collision des cordes vocales. Du point de vue de la production, c'est en effet durant la fermeture des cordes vocales que sont produits l'essentiel des harmoniques acoustiques qui sont perceptivement les plus importants. D'un point de vue physique, ce phénomène constitue une non-linéarité majeure dans le cycle d'oscillation, qui n'est à l'heure actuelle décrite que de manière très schématique.
D'autre part, la surface des cordes vocales est recouverte par du mucus dont le rôle lubrifiant est crucial mais qui est très peu étudié du point de vue physique. La littérature rapporte par ailleurs qu'un excès, lié à une infection bronchique par exemple, ou une raréfaction, lié à un environnement déshydraté, du mucus affecte la vibration des cordes vocales et perturbe la production de parole. Enfin, la présence de liquide peut, potentiellement, affecter l'écoulement aérien, particulièrement lors de la fermeture des cordes vocales. Afin d'étudier et de quantifier l'importance de ces phénomènes, nous présentons des résultats expérimentaux obtenus sur une maquette de cordes vocales. Ce dispositif, réalisé à l'échelle 3:1, permet de simuler le mouvement des cordes vocales en contrôlant la fréquence d'oscillation et l'amplitude de déplacement. La présence de mucus est simulée en injectant de manière continue un liquide en amont de la maquette. La quantification des effets est réalisée en mesurant la pression en différentes positions le long de la maquette. Les résultats expérimentaux sont discutés et comparés à des modèles théoriques de complexité croissante. Enfin, des exemples de sons simulés par modèle physique seront présentés à titre d'illustration.


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