Augmentation conjointe de l’ouverture des lèvres

Dans le même esprit, l’augmentation de l’ouverture de la mâchoire accompagne très souvent l’augmentation de l’intensité vocale, sans que l’on sache pour autant si l’ouverture de la mâchoire facilite la phonation à forte intensité ou si, comme Schulman 1989 ^[304] le propose, elle en soit une conséquence, liée à la compensation des bruits de turbulence qui pourraient être créés si le débit d’air expiré augmentait face à une constriction constante du conduit vocal. Toujours est-il que cet auteur observe que l’ouverture labiale peut être modélisée de façon linéaire en fonction de l’intensité vocale, avec cependant une relation différente selon les catégories vocaliques.

Nous avons donc examiné cette potentielle corrélation entre l’intensité vocale et l’ouverture de la mâchoire, ici approximée à partir de l’ouverture labiale sur des voyelles [a]. Pour cela, nous avons tracé dans un même plan les valeurs d’intensité vocale en fonction des valeurs de l’ouverture labiale maximale (cf. Figure 72). Ces valeurs ont été mesurées dans la BD2 sur la syllabe du déterminant [la] et sur les 1ères ou 2èmes syllabes [la] des 17 logatomes cibles prononcés en position initiale et finale de l’énoncé pour la condition de silence et de bruit cocktail, et seulement en

F0 diminue F0 augmente L1 3.5 % 95.9 % L2 5.4 % 93.1 % L6 7.5 % 91.5 % L9 3.7 % 94.0 % L10 4.1 % 95.3 % L3 2.2 % 96.5 % L4 3.3 % 96.1 % L5 12.5 % 85.5 % L7 6.8 % 92.2 % L8 7.9 % 89.0 %

position finale de l’énoncé pour la condition de bruit blanc. Cela représente donc au total 175 mesures par locutrice.

Figure 72. Représentation, pour les 3 locutrices de BD2, de leur intensité vocale en fonction de leur

ouverture labiale, dans le silence (sil), dans le bruit blanc (bb) et dans le bruit de cocktail-party (cktl).

On observe effectivement une évolution conjointe et proportionnelle de l’ouverture labiale et de l’intensité vocale avec l’immersion du locuteur dans les deux types de bruit. Nous avons estimé la corrélation entre l’ouverture labiale et l’intensité vocale à partir du coefficient de régression linéaire de ces données. Celui-ci est rapporté pour chaque locutrice dans la colonne « En Absolu » du Tableau 19 et montre une forte corrélation entre l’ouverture labiale des voyelles [a] et leur intensité, pour toutes les locutrices de la BD2.

Tableau 19. La colonne « En Absolu » représente les coefficients de

régression linéaire entre les valeurs d’ouverture labiale et celles d’intensité vocale, toutes conditions confondues. La colonne « En Evolution » représente les coefficients de régression linéaire entre les valeurs d’évolution du silence au bruit de l’ouverture labiale et les valeurs d’évolution de l’intensité vocale.

De même que pour la fréquence fondamentale, nous avons examiné si l’évolution de l’ouverture labiale du silence au bruit était également corrélée à l’évolution de l‘intensité vocale dans le bruit. Nous avons donc cette fois tracé dans un même plan la différence entre chaque valeur mesurée dans les différentes conditions de bruit et sa valeur correspondante dans le silence (cf. Figure 73). Nous remarquons tout d’abord que l’ouverture labiale et l’intensité vocale augmentent conjointement dans le bruit dans tous les cas et pour les 3 locutrices considérées. Par ailleurs, nous avons estimé la corrélation entre leur évolution en calculant le coefficient de régression linéaire de ces données, rapporté pour chaque locutrice dans la colonne « En Evolution » du Tableau 19. Les 3 locutrices montrent une corrélation supérieure à 50% entre ces 2 paramètres, mais qui n’excède jamais les 63%. Ce résultat peut être le signe que l’augmentation de l’ouverture labiale dans le bruit est effectivement en partie liée à celle de l’intensité vocale, mais que d’autres facteurs participent également à cette adaptation articulatoire. Il est également possible que les corrélations ne puissent pas être très importantes du fait que nous n’avons qu’un seul niveau de bruit dans la BD2 et par conséquent des évolutions de l’ouverture labiale et de l’intensité vocale peu dispersées dans le plan ΔB*ΔΙntensité.

Figure 73. Représentation, pour les 3 locutrices de BD2, de l’évolution de leur intensité vocale du silence au

bruit en fonction de l’évolution de leur ouverture labiale, pour une situation de bruit blanc (bb) et de bruit de cocktail-party (cktl). [a] En Absolu En Evolution L2 73.7 % 62.8 % L6 83.3 % 53.8 % L11 86.0 % 60.8 %

130B1. PRESERVATION D’UN RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT ACCEPTABLE

135

1.2.3. Augmentation conjointe du premier formant vocalique

Il est également très classique d’observer une corrélation entre l’intensité vocale et le premier formant vocalique. Nous avons procédé de la même façon que dans les deux paragraphes précédents en traçant dans le même plan les valeurs du premier formant vocalique en fonction des valeurs d’intensité vocale (cf. Figure 74). Ces valeurs ont été mesurées

- dans la BD1, sur les syllabes des 16 mots cibles contenant un [a], un [i] ou un [u], prononcés dans chaque condition de bruit, et cela pour les 9 conditions (silence et 8 conditions de bruit à différents niveaux d’intensité). Cela représente donc au total 108 mesures par locuteur et locutrice pour les voyelles [a], 135 pour les [i] et 54 pour les [u].

- dans la BD2, sur la syllabe du déterminant [la] et sur les 1ères ou 2èmes syllabes [la] des 17 logatomes cibles prononcés en position initiale et finale de l’énoncé pour la condition silencieuse et la condition de bruit cocktail, et seulement en position finale pour la condition de bruit blanc. Cela représente donc au total 255 mesures par locutrice pour les voyelles [a]. Nous n’avons pas examiné les corrélations pour les autres voyelles [i] et [u], faute d’effectif suffisamment important de ces voyelles.

Les coefficients de régression linéaire de ces données sont rapportés dans la colonne « En Absolu » du Tableau 20. Nous avons également tracé dans le même plan la différence entre chaque valeur mesurée dans les différentes conditions de bruit et sa valeur correspondante dans le silence. Les coefficients de régression linéaire de ces données sont également rapportés dans le Tableau 20, cette fois dans la colonne « En Evolution ».

Figure 74. Exemples pour

une locutrice (L9) et un locuteur (L3) de la corrélation entre leurs valeurs de F1 et d’intensité vocale pour des voyelles [a] en situation calme et bruyante. L’ensemble des figures pour tous les locuteurs et locutrices des deux bases de données sont consultables en Annexe Res6. [a] En Absolu En Evolution L2 64.4 % -42.7 % L6 76.0 % 36.0 % L11 41.6 % 25.4 % BD2 BD1

Tableau 20. La colonne « En Absolu » représente les coefficients de régression linéaire entre les valeurs du

premier formant vocalique des voyelles [a], [i] et [u] et celles de leur intensité vocale, toutes conditions confondues de la BD1 (à gauche) et de la BD2 (à droite). La colonne « En Evolution » représente les coefficients de régression linéaire entre les valeurs d’évolution du silence au bruit du premier formant vocalique et les valeurs d’évolution de l’intensité vocale.

L’examen de ces figures et des coefficients de régression linéaire montre effectivement une forte corrélation sur les voyelles [a] entre le premier formant et l’intensité vocale, excepté pour le locuteur L8 de la BD1 et la locutrice L2 de la BD2. Cependant les évolutions de ces 2 paramètres du silence au bruit ne sont pas toujours aussi bien corrélées, en particulier dans la BD2 où les faibles corrélations obtenues sont toujours difficiles à interpréter, du fait qu’elles peuvent provenir de l’unicité du niveau de bruit examiné et par conséquent d’un manque de dispersion des données dans l’espace ΔF1*ΔΙntensité. L’examen plus global des tendances d’évolution dans le bruit montre pour la locutrice L11 un nombre de cas non négligeable où le premier formant diminue alors que l’intensité vocale augmente (cf. Tableau 21), ce qui peut expliquer la faible corrélation observée

[a] [i] [u]

En Absolu En Evolution En Absolu En Evolution En Absolu En Evolution L1 70.1 % 54.6 % 87.0 % 81.7 % 81.7 % 55.3 % L2 65.4 % 6.4 % 83.6 % 86.4 % 86.4 % 58.8 % L6 55.3 % 72.2 % 66.4 % 67.2 % 67.2 % 71.9 % L9 74.7 % 55.6 % 75.6 % 79.0 % 79.0 % 31.6 % L10 66.6 % 43.7 % 84.6 % 84.0 % 84.0 % 68.3 % L3 80.9 % 75.0 % 27.5 % 9.4 % 9.4 % 26.2 % L4 72.2 % 58.9 % 7.3 % 17.7 % 17.7 % 46.2 % L5 72.4 % 79.1 % 33.1 % 42.5 % 42.5 % 23.9 % L7 71.2 % 63.9 % 35.3 % 59.3 % 59.3 % 34.0 % L8 47.5 % 35.1 % 15.8 % 10.8 % 10.8 % 13.7 %

entre les évolutions de ces deux paramètres dans le bruit. Au contraire, les deux autres locutrices de la BD2 le locuteur L8 de la BD1 voient leur premier formant augmenter dans le bruit de façon conjointe à l’intensité vocale, pour la quasi-totalité de leurs voyelles [a].

Pour les voyelles [i] et [u], le premier formant est également très corrélé à l’intensité vocale chez les femmes, mais peu chez les hommes. Cela se retrouve dans les tendances globales d’évolution où le premier formant des [i] et des [u] augmente de façon conjointe avec l’intensité vocale pour la grande majorité des syllabes produites par les femmes, quand au contraire il existe de nombreux cas chez les hommes où le premier formant des voyelles [i] et [u] diminue conjointement à l’augmentation de l’intensité vocale.

BD1

Tableau 21. Pourcentage de cas où le premier formant vocalique augmente ou diminue conjointement à une

augmentation de l’intensité vocale dans le bruit, pour chaque locuteur et locutrice de la 1^ère base de données (à gauche) et de la 2^ème base de données (à droite). La somme des deux colonnes ne correspond pas toujours à 100%. Il existe en effet quelques rares cas où l’intensité vocale diminue avec le bruit. L’effectif de ces cas correspond au pourcentage restant pour atteindre 100%.

La relation entre le premier formant vocalique et l’intensité vocale ne semble pas aussi nette que pour la fréquence fondamentale ou l’ouverture des lèvres.

- Pour les femmes, l’évolution du premier formant dans le bruit est assez liée à celle de l’intensité vocale sans pour autant que l’augmentation de l’intensité vocale explique totalement celle du 1^er formant. En effet, le premier formant est dans la littérature également corrélé à la fréquence fondamentale, à l’ouverture de la mâchoire et au quotient ouvert laryngé. Ces paramètres sont tous intimement liés à l’intensité vocale, tout en étant théoriquement contrôlables de façon relativement indépendante. Il est donc difficile de savoir si ces derniers paramètres peuvent contribuer à l’augmentation du premier formant de façon complémentaire à l’augmentation de l’intensité vocale ou uniquement de façon redondante. En dehors des liens très étroits qu’entretiennent ces différents paramètres acoustiques, glottiques et articulatoires avec l’intensité vocale, il est également envisageable qu’il existe une autre stratégie d’augmentation du 1er formant dans le bruit, indépendante de l’augmentation de l’intensité vocale, mais liée au renforcement des indices de reconnaissance des voyelles (cf. chapitre 7).

- Pour les hommes, le premier formant ne semble corrélé à l’intensité vocale que dans le cas des voyelles [a] et pas pour les autres voyelles [i] et [u].

Cette différence entre les deux genres ainsi qu’entre les différents types de voyelles nous laisse penser qu’il puisse exister une relation entre la fréquence fondamentale (plus haute chez les femmes que chez les hommes) et le premier formant (plus haut sur les [a] que sur les [i] ou les [u]), comme Lienard et al. 1999 ^[215] et Traunmüller 1981 ^[355], entre autres, l’ont déjà remarqué.

Nous avons alors exploré ce lien en traçant dans un même plan les valeurs du premier formant vocalique en fonction des valeurs de fréquence fondamentale. Le but n’est pas ici d’explorer leur corrélation -très semblable à celle observée entre le premier formant et l’intensité vocale- mais plutôt d’examiner si le premier formant « accroche » un harmonique de la voix, autrement dit une fréquence multiple de la fréquence fondamentale.

[a] [i] [u]

F1 diminue F1 augmente F1 diminueF1 augmenteF1 diminueF1 augmente L1 12.6 % 87.4 % 1.8 % 93.6 % 10.3 % 89.7 % L2 4.6 % 95.4 % 5.6 % 93.5 % 10.6 % 89.4 % L6 2.3 % 97.7 % 8.4 % 88.2 % 6.3 % 91.7 % L9 2.4 % 97.6 % 4.7 % 92.5 % 2.7 % 91.9 % L10 12.0 % 87.0 % 2.7 % 94.5 % 9.1 % 90.9 % L3 0.0 % 97.5 % 36.1 % 61.4 % 48.9 % 51.1 % L4 6.4 % 93.6 % 38.9 % 60.0 % 45.7 % 54.3 % L5 1.1 % 97.7 % 14.4 % 83.9 % 43.8 % 56.3 % L7 7.6 % 92.4 % 21.1 % 78.1 % 40.4 % 59.6 % L8 4.2 % 94.7 % 32.8 % 61.3 % 52.1 % 35.4 % [a] F1 diminue F1 augmente L2 ^{0.0 % 100.0 %} L6 ^{6.5 % 93.5 %} L11 ^{15.0 % 85.0 %} BD2

Figure 75. Evolution du premier formant vocalique sur des voyelles [a] en fonction de la fréquence fondamentale, pour chaque locutrice (en haut) et locuteur (en bas) de la 1^ère

base de données (BD1) s’exprimant en condition silencieuse puis dans 4 niveaux de bruit croissants (62, 70, 78 et 86 dB). Les droites H2 à H5 représentent les harmoniques 2 à 5 de la voix pour une fréquence fondamentale croissante.

Figure 76. Evolution du premier formant vocalique sur des voyelles [a] en fonction de la fréquence

fondamentale, pour chaque locutrice de la 2^ème base de données (BD2) s’exprimant en condition silencieuse puis dans 2 types de bruit à 85dB. Les droites H2 à H5 représentent les harmoniques 2 à 5 de

la voix pour une fréquence fondamentale croissante.

Locutrices d e BD1 Locuteurs d e BD1 Vo yelles [a ] Locutrices d e BD2 Vo yelles [a ]

Figure 77. Evolution du premier formant vocalique sur des voyelles [i] en fonction de la fréquence fondamentale, pour chaque locutrice (en haut) et locuteur (en bas) de la

1^ère base de données (BD1) s’exprimant en condition silencieuse puis dans 4 niveaux de bruit croissants (62, 70, 78 et 86 dB). Les droites H2 à H5 représentent les harmoniques 2 à 5 de la voix pour une fréquence fondamentale croissante.

Figure 78. Evolution du premier formant vocalique sur des voyelles [u] en fonction de la fréquence fondamentale, pour chaque locutrice (en haut) et locuteur (en bas) de la

Locutrices d e BD1 Locuteurs d e BD1 Vo yelles [u ] Locutrices d e BD1 Locuteurs d e BD1 Vo yelles [i ]

130B1. PRESERVATION D’UN RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT ACCEPTABLE

139

Sur les figures précédentes, on observe effectivement un ajustement du premier formant chez les femmes, surtout pour les forts niveaux de bruit, sur le 3^ème harmonique de la voix dans le cas des voyelles [a] et sur la fréquence fondamentale elle-même (1^er harmonique) dans le cas des voyelles [i] et [u]. Dans la 2ème base de données, on voit plus nettement que le premier formant « accroche » le 3ème harmonique ou le 4ème harmonique dans le silence, et qu’il se situe plutôt sur le 3^ème harmonique à fort niveau de bruit, voire dans quelques cas sur le 2^ème harmonique. Ces observations permettent de comprendre pourquoi la corrélation entre le 1^er formant et l’intensité vocale n’est pas très importante, puisque le premier formant n’évolue pas de façon linéaire avec l’effort vocal mais par « saut » vers l’harmonique de rang inférieur lorsque la fréquence fondamentale dépasse un certain seuil.

Au contraire, on n’observe pas chez les hommes d’ajustement du 1^er formant sur un harmonique de la voix, excepté pour les [a] produits par L5 où le 1er formant s’accroche également au 3ème

harmonique et pour les [i] de L3 où le 1^er formant accroche le fondamental. On observe cependant que le 1^er formant suit assez bien le 2^ème harmonique pour les [i] de L4, L5, L7 et L8, mais de façon assez dispersée. De même, on remarque une tendance du 1^er formant à suivre le fondamental sur les [u] produits par L3 et le deuxième harmonique sur les [u] produits par L5 et L7, mais toujours de façon relativement dispersée.

Ces résultats peuvent être interprétés de deux façons :

- en premier lieu, l’accrochage du premier formant sur un harmonique de la voix chez les locutrices peut être l’indicateur d’une stratégie d’augmentation de l’intensité vocale par « formant tuning » (Miller et al. 1990 ^[240] ; Carlsson et al. 1992 ^[43]). Cette technique résonantielle a pour l’instant principalement été observée dans le cadre de certains types de chant (Henrich et al. 2006 ^[142] ; Joliveau et al. 2004 ^[168]) où elle permet d’augmenter l’intensité de la voix par le renforcement d’un de ses premiers harmoniques, et non pas seulement par l’augmentation de la pression sous-glottique ou de l’accolement des cordes vocales. L’utilisation de ce « formant tuning » par les locutrices dans le cadre de la communication parlée en environnement bruyant serait donc extrêmement intéressante puisqu’il s’agit d’une gestion efficace de l’effort vocal, en le partageant entre le larynx et les articulateurs.

- cependant, cet accrochage peut être un artéfact de la méthode d’estimation formantique par LPC. Le fait qu’il soit davantage observé chez les femmes, à la F0 plus élevée que les hommes, argumente dans ce sens

Afin d’éliminer le doute que cet accrochage du premier formant sur un harmonique de la voix soit dû à la méthode d’estimation formantique, il serait utile de réaliser des mesures physiques de résonances du conduit vocal chez des locuteurs communiquant dans le bruit, afin d’examiner si ces résonances coïncident effectivement ou non avec un harmonique de la voix.