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2.2 T raitements, Outils

2.2.1 Analyse dynamique

2.2.1.1 Disrétisation du système d'équations, résolution pas à pas 48

Nous dérivons la disrétisation des équations du modèle à deux masses, elle du

modèle à une masse étantanalogue etsimpliéepar rapportà elle-i, dans leas oùles

deux ordes voales sont symétriques. Nousreprenons don les équations 2.26, que nous

érivons sous formedisrète.

H

oùn est l'indie utilisé pour ladisrétisation du temps, t est le pas temporel.

Nousrésolvons e système linéaireet nous obtenons des solutions du type

H

sontdesfontionsdesvariablesH

1

Ainsi, nous pouvons onnaitre pas à pas l'évolution des grandeurs, en fontion des

paramètresde ontlem;k;k

;r;P

sub

quenouspouvons hoisir defaireévoluerauoursdu

temps. La simulationnumérique que nous eetuons suit le shéma de la gure 2.11, ii

sans prise en ompte de la propagation et du ouplage aoustique dans les résonateurs,

que nous détaillerons dans la setion suivante. Ce shéma est valable quel que soit le

modèle à une masse, sans propagation ni ouplage aoustique.

Après une étape d'initialisation, haque étape suit le ours suivant. Tout d'abord,

les pentes des "plaques" de la géométrie sont alulées. Ensuite, la position du point

de séparation de l'éoulement est déterminée. Nous alulons alors le débit glottique et

sa dérivée, puis les fores de pression. Enn les nouvelles positions sont alulées et les

grandeurs etparamètres de ontrle mis àjour pour l'étapesuivante.

2.2.1.2 Propagation aoustique dans un modèle de onduit voal disrétisé

et onditions aux limites des résonateurs

Propagation aoustique dans un onduit voal disrétisé

Nous l'avons vu en introdution, l'utilisation de onduit voal représenté sous forme

d'une fontion d'aire, pour l'utilisation en synthèse de parole, est assez lassique dans

la littérature ([51, 72℄). Cela équivaut à une représentation du onduit voal disrétisé

et retiligne pouvant être vu omme une suession de ylindres de setions diérentes

omme dérit sur la gure 2.12. Nous ajoutons que es onduits ont la même longueur

onduit disrétisé en ylindres de mêmelongueur.

Fig. 2.12 Shémade troisylindres d'unonduit voaldisrétisénumérotéi,i-1eti+1,

de setion A

i

;A

i 1 etA

i+1

. Les pressionsaoustiquessont représentées par p +

i

(t) enx=0

pour l'onde progressive en entrée du ylindre i, p

i (t+

L

) en x=L pour l'onde en sortie

du ylindre i, et on raisonne de même pour lestubes i-1 et i+1

Nousappliquonsdon les équations2.19 et 2.18 à haque ylindre d'indiei et d'aire

de setionA

i

(x;t) est la pressionaoustique dans leylindre d'indiei, u

i

(x;t)est ledébit

aous-tique dans leylindre, p +

i et p

i

lesondes de pressionprogressive et régressive.

Sousl'hypothèsede ontinuité delapressionetdudébitaoustique àlajontionentre

les ylindresi et i+1, omptetenu des équations 2.33, nous pouvons érire

A

Enombinant es équations, nous obtenons

p

où r

est le oeient de réetion à la jontion d'indie i, et

i

sont des oeents de propagation.

Dans un ontexte de simulation numérique, ave disrétisation de la variable temps

omme dans la setion 2.2.1.1, nous hoisissons une fréquene d'éhantillonnage F

e qui

permet de faire les aluls de propagationpar simple déalage d'indie. Ainsi nous

hoi-sissons F

e

. Sil'on note n l'indiede l'éhantillontemporel ourant, les

équations2.35 deviennent

p

Conditions aux limites des résonateurs

A ladesription préédente, nousdevons ajouter lesonditions auxlimites de laglotte

ainsi que elles en sortie du onduit voal (rayonnement au niveau des lèvres) ou de la

trahée.

Entermed'impédane, laglotteest onsidérée ommeune paroid'impédane aoustique

innie. La ondition d'entrée, par ontinuité du débit et de la pression en sortie de la

glotteest érite de la manièresuivante,

p

(n) sont les pressions aoustique au niveau de laglotte.

Laglotteestenfaitdériteommeun"ylindre"partiulierplaéenamontdupremier

"ylindre"duonduitvoaldisrétisé.Al'autreextrémité,lerayonnementauxlèvres doit

êtreprisen ompte. Celaaétédéritdanslapartie2.1.2.4.Nousavons obtenudiérentes

expressions pour l'impédane de rayonnement aux lèvres. L'enjeu est ii de transposer

ettedesription dansledomainetemporelet disret.Apartir de l'expression Z(L

res ) de

l'impédane de rayonnement (ave L

res

la longueur totale du résonateur), nous érivons

leoeient de réexion

R (L

par la longueur des subdivisions du onduit voal, nous déterminons la réponse

impul-sionnelle r(n) du ltre à réponse impulsionnelle nie assoiée au oeient de réexion

fréquentiel R (L

res

). De ette réponse impulsionnelle, nous ne onservons qu'un nombre

réduitd'éhantillons, quiserventàreonstituerun ltredontlesaratéristiques

fréquen-tielles sont très prohes du oeient de réexion. La gure 2.13 montre un exemple

typiquede reonstrution du oeient de réexion à partir d'un nombre restreint de la

réponseimpulsionnelle.Nousvoyonsparexemplequel'approximationquenousproposons

montre ses limitespour lestrès faiblesrayons a.

0 0.5 1 1.5 2

x 10 4 0

0.2 0.4 0.6 0.8 1

Fréquence, [Hz]

Module, normalisé

Rayon du piston équivalent 0.001m

0 0.5 1 1.5 2

x 10 4

−3

−2.5

−2

−1.5

−1

−0.5 0

Fréquence, [Hz]

Phase, [rad]

Rayon du piston équivalent 0.001m

0 0.5 1 1.5 2

x 10 4 0

0.2 0.4 0.6 0.8 1

Fréquence, [Hz]

Module, normalisé

Rayon du piston équivalent 0.02m

0 0.5 1 1.5 2

x 10 4

−3

−2.5

−2

−1.5

−1

−0.5 0

Fréquence, [Hz]

Phase, [rad]

Rayon du piston équivalent 0.02m Théorie

Filtre approché

Fig. 2.13 Comparaison de l'expression théorique du oeient de réexion d'unpiston

rayonnant dans un plan, ave la réponse fréquentielle d'un ltre approhant la réponse

impulsionnellethéorique, pour deux rayonsde pistons diérents.

Une desription analogue peut être faite si l'on onsidère un résonateur amont

(tra-hée). La pression aoustique aux extrémités de la glotte modie la hute de pression

qui permet de aluler le débit glottique et les fores de pression. A haque étape de la

simulation dérite sur le shéma de la gure 2.11, nous érivons P

supra

(n) = p +

supra (n

1)+p

supra

(n 1). Le ouplage entre les mouvements des ordes voales et l'aoustique

des résonateursest don pris en ompte de ette façon.

Fig.2.14 Résolutiontemporellepas àpasdes équations du modèleà deuxmasses ou du

modèle à une masse, ave propagation et ouplage aoustique.

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