1 Anatomie et physiologie du syst` eme phonatoire
1.4 Le système articulatoire
Dans cette section, nous aborderons l’étage supraglottique et les organes qui le composent. Nous décrirons les différentes cavités et organes qui jouent le rôle de ré-sonateurs. La théorie source-filtre de Fant (1960) sera également évoquée car elle re-présente une théorie classique dans la compréhension de la production des sons de la parole.
1.4.1 Les organes supraglottiques
L’articulation est l’ultime étape permettant la transformation de l’onde sonore obte-nue par le passage de l’air dans le larynx, en sons concrets de la parole. Les résonateurs correspondent aux différentes cavités que le son laryngé traverse avant de ressortir par la bouche sous la forme de sons de la parole (Cornut 1983, Vaissière 2006, entre autres). Du plan glottique à la bouche, le parcours du son laryngé est d’environ 17 cm chez l’homme. La figure 1.14 montre une coupe sagittale de l’appareil vocal humain et des différents articulateurs.
Figure 1.14 –Vue sagittale de l’appareil vocal et des différents organes vocaux (d’après Laver 1994 :120).
a. Lèvre supérieure i. Parois pharyngale q. Epiglotte b. Lèvre inférieure j. Corps de la langue r. Cartilage thyroïde c. Dents supérieures k. Pointe de la langue s. Cartilage Cricoïde d. Dents inférieures l. Lame de la langue t. Trachée
e. Barrière alvéolaire m. Avant de la langue u. Cavité orale f. Palais dur n. Arrière de la langue v. Cavité nasale g. Palais mou o. Racine de la langue
h. Uvule p. Mandibule
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Lelarynxpeut être un premier lieu d’articulation dans la production des sons. En effet, il participe à l’articulation des glottales et permet la production des consonnes éjectives et implosives dans certaines langues telles que l’arabe par exemple (Ladefo-ged 1973, Stevens 1977, Ladefo(Ladefo-ged & Maddieson 1998).
Lepharynxest la première cavité que le son laryngé traverse. Celui-ci se divise en trois parties : l’oropharynx, situé en arrière de la bouche dont il est séparé par le vélum, lenasopharynx, situé en arrière des fosses nasales et par lequel l’air s’achemine pour la production des sons nasals, et l’hypopharynx, situé en dessous des deux premiers.
Le pharynx est essentiellement constitué de muscles dits constricteurs.
Levélumouvoile du palais,sert principalement de séparateur entre la cavité buc-cale et les fosses nasales. Connu également sous le nom depalais mououvoile mou, il prolonge le palais dur dans la bouche et se termine par une extrémité pendante : la luette. Le voile est constitué d’un ensemble complexe de muscles qui s’étend de la langue vers l’os hyoïde et la base du crâne. Le rôle principal de ce dernier est de s’abaisser et de se relever en fonction des sons de la parole produits. Ainsi, lors de la production de sons nasals, le vélum va s’abaisser afin de laisser passer l’air à la fois par la bouche et les fosses nasales. Au contraire, lors de la production de sons oraux, le voile reste relevé, l’air est bloqué au niveau du nasopharynx et ne peut s’écouler que par la bouche.
Comme nous l’évoquions plus haut, les fosses nasales sont séparées de la cavité buccale par le voile du palais. Placées horizontalement et d’avant en arrière entre les narines et les choanes, ces cavités tiennent leur rôle dans les sons nasals dans la produc-tion de la parole. Lors de l’articulaproduc-tion de voyelles ou de consonnes nasales, le vélum s’abaisse, laissant l’air s’échapper par la bouche et le nez. La cavité nasale, parcourue par le flux d’air, devient à elle seule zone de résonance.
En articulant, lamandibule, est largement mobilisée, ce qui induit des changements de forme et de volume de la cavité buccale. Des muscles reliant la mandibule à la base du crâne ou à l’os hyoïde permettent des mouvements d’abaissement et d’élévation de cette dernière, ce qui génère des sons ouverts ou au contraire fermés.
La langueest un organe mobile et complexe pourvue de 17 muscles. Celle-ci se divise en plusieurs parties : la pointe, bien visible dans la bouche et appelée commu-némentapex, une partie intermédiaire formée de lalameet dudos, et une partie posté-rieure nommée racine. La langue s’étend de l’apex jusqu’à sa base qui s’implante sur l’os hyoïde, formant ainsi la paroi antérieure de l’oropharynx.
Les lèvres prolongent et terminent le conduit vocal. L’anatomie musculaire de celles-ci est très complexe et l’ensemble des muscles de la face doivent être mobi-lisés pour l’articulation des sons de la parole. Ces muscles permettent aux lèvres de s’ouvrir, se serrer, s’avancer, s’étirer, etc.
1.4.2 La théorie source-filtre (Fant 1960)
Outre les modèles physiologiques évoqués précédemment qui faisaient intervenir des masses, une autre approche consiste à estimer la forme d’onde acoustique de ma-nière directe et ce, sans prendre en compte les détails physiologiques des plis vocaux.
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1.5. Conclusion 31
Cette approche, la théorie source-filtre (Fant 1960), consiste à diviser la production d’un son de la parole en deux phases distinctes. Ainsi, le son prendrait sa source au niveau glottique (passage de l’air pulmonaire entre les plis vocaux) et les différentes fréquences seraient amplifiées par les organes supraglottiques du conduit vocal qui agi-rait tel unfiltre. Pour résumer, la source correspond donc à la vibration des plis vocaux et le filtre dépend des formes et des volumes que peuvent prendre les différentes ca-vités du tractus vocal (cavité buccale, cavité pharyngale, cavité nasale, cavité labiale).
Ainsi, la mise en action des différents articulateurs va modifier le conduit vocal et ses cavités qui vont avoir un rôle d’amplificateurs ou d’amortisseurs de l’onde sonore qui les parcourt. En effet, chaque cavité possède sa propre fréquence de résonance, cer-taines fréquences du son laryngal vont être amplifiées alors que l’amplitude diminue pour toutes les autres fréquences. Finalement, le son sera modifié à chaque fois que l’un de ces résonateurs sera modifié. La dernière étape à l’élaboration d’un son de la parole se situe au passage entre les lèvres. La pente spectrale au niveau glottique est de
−12dB par octave8. Cette pente spectrale est relevée de 6 dB par octave lors de cette étape ultime de l’articulation supraglottique, par un phénomène de radiation.
Comme nous venons de le montrer, la production d’un son de la parole met en jeu trois activités distinctes que la figure 1.15 met en évidence. Cette théorie source-filtre peut être traduite sous la forme d’une équation simple où le signal de parole résultantS(z)est encodé de la manière suivante :S(z) = G(z)∗F(z)∗R(z)(oùG(z) représente le bourdonnement laryngal,F(z)le filtre etR(z)la radiation au niveau des lèvres) (Airas 2008).
Figure 1.15 –Représentations des spectres correspondant aux différentes étapes de la théorie source filtre (Airas 2008 :41).
Selon cette théorie, la source et le tractus vocal sont à considérer indépendamment l’un de l’autre. Il existe une interaction minime apparente entre le larynx (source) et les différentes cavités supraglottiques (filtre) (Fant & Lin 1987). Ainsi, les différentes phases nécessaires à l’élaboration d’un son de la parole (source puis filtre et enfin radiation aux lèvres) pourraient être étudiées de manière asynchrone.
1.5 Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons pu mettre en évidence les différents niveaux néces-saires à la production des sons de la parole (niveau pulmonaire, niveau glottique et
8. D’un point de vue acoustique, une octave peut être définie comme l’intervalle séparant deux sons dont le fréquence fondamentale de l’un vaut le double de la fréquence de l’autre
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niveau supraglottique). Après avoir décrit les différents organes qui les composent ainsi que les différents mécanismes mis en jeu, nous avons pu constater la complexité des processus mis en oeuvre. La physiologie du larynx, et en particulier des plis vo-caux, reste importante dans l’élaboration du son vocal. Un certain nombre de théories concernant la phonation et la modélisation mécanique des plis vocaux ont été évo-quées. Aujourd’hui, la connaissance anatomico-physiologique des plis vocaux plaide en faveur d’un modèle ondulatoire faisant intervenir trois masses (Hirano 1977, entre autres). Ainsi, la phonation dépendrait à la fois de facteurs aérodynamiques, myoélas-tiques et oscillo-impédantiels. Dès lors, la modification de la structure du pli vocal, par chirurgie par exemple, aurait de lourdes conséquences sur le mécanisme vibratoire et doncà fortiorisur la voix et ses paramètres acoustiques.
En résumé...
La phonation nécessite une source d’énergie aérienne provenant des poumons, un transducteur d’énergie — les plis vocaux — qui transforme le flux d’air en impulsions vibratoires, et des cavités supraglottiques, qui servent de résonateurs.
La connaissance anatomico-physiologique des plis vocaux plaide en faveur d’un mo-dèle à 3 masses combinant un facteur myoélastique, un facteur aérodynamique et un concept oscillo-impédantiel.
La modification de la structure du pli vocal implique des perturbations des cycles vibratoires.
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