Analyse du tremblement vocal chez des locuteurs parkinsoniens
5.1 Introduction
Dans ce chapitre, les m´ethodes d’estimation des modulations vocales basse- fr´equence pr´esent´ees dans les deux chapitres pr´ec´edents sont appliqu´ees `a l’´etude de l’effet de la maladie de Parkinson sur ces modulations. Trois corpora ont ´et´e analys´es au cours de ce travail. Dans les sections 5.2, 5.3 et 5.4, nous pr´esentons et discutons les r´esultats statistiques obtenus pour chacun des trois corpora. Des conclusions sont pr´esent´ees dans la section 5.5.
Le premier corpus est compos´e de locuteurs parkinsoniens et de locuteurs t´emoins normophoniques. Les analyses comparant les caract´eristiques des lo- cuteurs de ces deux groupes pourraient permettre de mettre en ´evidence des diff´erences li´ees `a la maladie de Parkinson. Si un indice est statistiquement diff´erent pour ces deux groupes, il devient int´eressant d’´etudier son ´evolution au cours de la maladie, ou l’effet d’un traitement sur cet indice.
Le deuxi`eme corpus est compos´e de locuteurs parkinsoniens, dans des condi- tions diff´erentes. Une premi`ere partie du corpus concerne des locuteurs pourvus d’un implant c´er´ebral. Nous disposons d’enregistrements r´ealis´es soit avec l’im- plant allum´e, soit avec l’implant ´eteint. La deuxi`eme partie du corpus concerne des locuteurs trait´es `a l’aide de m´edicaments. Nous disposons d’enregistrements r´ealis´es soit lorsque le locuteur est en sevrage, soit lorsqu’il est sous l’effet des m´edicaments. La comparaison des indices pour deux ´etats du locuteur permet d’estimer l’effet du m´edicament/implant sur ces indices.
Enfin, le troisi`eme corpus est compos´es de locuteurs parkinsoniens, avant et apr`es une th´erapie intensive pour la voix (Lee Silverman Voice Treatment, LSVT [79]). Pour ce corpus, nous ´etudions l’effet du traitement sur les indices de modulations vocales.
129
Pour l’analyse de ces trois corpora, il convient de v´erifier si les locuteurs masculins et f´eminins peuvent ˆetre group´es. En effet, l’effet de la maladie de Parkinson sur la voix pr´esente des caract´eristiques diff´erentes selon le genre du locuteur [104].
Choix de l’intervalle d’analyse Les intervalles de fr´equence des analyses des modulations basse-fr´equence diff`erent selon les sources dans la litt´erature.
Une d´efinition incluant la plupart des intervalles fr´equentiels est donn´ee par Titze [93] qui d´efinit le tremblement vocal comme la modulation de la fr´equence phonatoire ou de l’amplitude vocale dans l’intervalle 1−15Hz.
Les causes des modulations vocales sont multiples. Titze affirme que le trem- blement vocal a des origines neurologiques ou est dˆu `a une interaction entre propri´et´es neurologiques et biom´ecaniques des cordes vocales [93]. Freund inclut
´egalement la circulation sanguine et la respiration. En 1989, Orlikoff et Baken ont montr´e que la fr´equence phonatoire est ´egalement modul´ee par le batte- ment du coeur [73]. Si tous ces effets doivent ˆetre pris en compte, la fr´equence limite inf´erieure devrait ˆetre la plus basse possible. Cependant, pour certaines applications, il est plus appropri´e de choisir une fr´equence limite plus ´elev´ee.
Ceci permet notamment d’´eviter les influences de la circulation sanguine, qui se situent autour de 1−2Hz, mais aussi d’obtenir des valeurs fiables d’´energie de modulation aux basses fr´equences. En effet, plus les fr´equences sont basses, plus le signal doit ˆetre long pour pouvoir estimer l’´energie correctement. De plus, on ´evite ainsi de prendre en compte la tendance `a tr`es basse fr´equence du signal. Pour l’investigation des diff´erences possibles entre locuteurs sains et parkinsoniens, il vaut mieux ne pas prendre une limite inf´erieure trop basse.
En effet, les locuteurs pr´esentant des troubles de la parole, les signaux ne sont pas toujours tr`es longs. De plus, les tremblements de repos ou de posture qui pourraient apparaˆıtre dans les modulations vocales `a cause de la maladie de Par- kinson se manifestent dans les bandes de fr´equence [3Hz−6Hz] et [7Hz−15Hz]
respectivement. Une limite inf´erieure de 3Hzest donc acceptable.
La limite fr´equentielle sup´erieure a peu d’influence, car l’´energie de modula- tion devient vite n´egligeable au-del`a de 15Hz.
La fr´equence limite entre les basses et les hautes fr´equences de modulation, fmilieu a ´et´e choisie suite `a l’observation des rapport d’´energie de modulation obtenus pour le corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins. Des analyses de la variance ont ´et´e effectu´ee pour des valeurs de fmilieu comprises entre 5Hz et 12Hz. L’hypoth`ese nulle est que les moyennes des rapports d’´energie de modulation sont identiques pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins. La figure 5.1 montre les probabilit´es que l’hypoth`ese nulle soit v´erifi´ee, en fonction de la fr´equence limite entre les basses et les hautes fr´equences de modulation fmilieu. Pourfmilieu= 7Hz, la probabilit´e est la plus faible. Les moyennes des rapport d’´energie de modulation sont donc les plus diff´erentes pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins. Notre but ´etant de trouver des indices permettant de s´eparer ces deux groupes, nous avons choisi fmilieu= 7Hz pour l’indice de rapport d’´energie de modulation que nous avons ´etudi´e. Notons que la fr´equence limite de 7Hz se situe entre les bandes de fr´equences de variations attribu´ees au tremblement au repos [3Hz−6Hz] et de posture [7Hz−15Hz].
5 6 7 8 9 10 11 12 0
0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
fmilieu (Hz)
p
Fig.5.1 – Probabilit´es que les moyennes des rapports d’´energie de modulation soient identiques pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins, en fonction de la fr´equence limite entre les basses et les hautes fr´equences de modulationfmilieu. Indices moyens Les indices caract´erisant les modulations vocales pr´esent´es dans les deux chapitres pr´ec´edents sont des indices calcul´es pour chaque ins- tant du signal. La figure 5.2 montre la fr´equence phonatoire, la transform´ee en ondelettes de la trace de la fr´equence phonatoire, l’amplitude de modulation, la fr´equence de modulation et le rapport d’´energie de modulation, pour un lo- cuteur parkinsonien et un locuteur normophonique. On peut observer que les indices de modulation instantan´es varient rapidement. Cette absence de stabilit´e
`a court-terme a sugg´er´e le moyennage des indices instantan´es sur un intervalle d’analyse temporel. L’estimation du spectre moyen de modulation est ainsi plus reproductible. De plus, le r´esum´e de chaque indice instantan´e par une valeur unique permet de caract´eriser les modulations de chaque locuteur par quelques chiffres seulement, ce qui facilite l’analyse statistique des indices. Dans la suite de ce chapitre, nous ´etudions les indices de modulation moyens, d´efinis de la fa¸con suivante :
Indicemoy= 1 N
!
t
Indiceinst(t), (5.1) o`u Indicemoy est l’indice moyen, Indiceinst est l’indice instantan´e, et N est le nombre d’´echantillons temporels de la fenˆetre d’analyse.
0 1 2 3 4 5
115 120 125 130 F0(Hz)
locuteur parkinsonien
|TOC|²
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
5 10 15
0 1 2 3 4 5
0 1 2
AM(%)
0 1 2 3 4 5
0 5 10 15
FM(Hz)
0 1 2 3 4 5
0 5 10 15
REM
temps (s)
(a) locuteur parkinsonien
0 1 2 3 4 5
115 120 125 130 F0(Hz)
locuteur normophonique
|TOC|²
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
5 10 15
0 1 2 3 4 5
0 1 2
AM(%)
0 1 2 3 4 5
0 5 10 15
FM(Hz)
0 1 2 3 4 5
0 5 10 15
temps (s)
REM
(b) locuteur normophonique
Fig.5.2 – Indices de modulation instantan´es pour un locuteur parkinsonien et un locuteur normophonique.
5.2 Locuteurs parkinsoniens et t´ emoins
Pour ce corpus, nous avons analys´e les modulations de la fr´equence phona- toire et des fr´equences des formants, ainsi que les corr´elations entre ces modula- tions. Nous nous sommes ´egalement int´eress´es aux modulations des param`etres caract´eristiques de la forme du conduit vocal acoustiquement ´equivalent, ainsi qu’aux formes moyennes du conduit ´equivalent.
Des analyses statistiques ont ´et´e effectu´ees afin de mettre en ´evidence des diff´erences possibles entre les locuteurs parkinsoniens et les locuteurs normo- phoniques, et entre hommes et femmes.
5.2.1 Composition du corpus
Ce corpus est compos´e de 41 locuteurs francophones atteints de la maladie de Parkinson et souffrant de probl`emes de parole, comprenant 30 hommes et 11 femmes, et de 39 locuteurs t´emoins, comprenant 28 hommes et 11 femmes, sans probl`eme laryng´e connu. Les locuteurs t´emoins sont appari´es en genre et en ˆage aux locuteurs parkinsoniens. L’ˆage des locuteurs masculins parkinsoniens et t´emoins est compris respectivement entre 44 et 75 ans, et entre 42 et 75 ans.
L’ˆage des locutrices parkinsoniennes et t´emoins est compris entre 49 et 73 ans pour les deux groupes.
Les enregistrements ont ´et´e effectu´es pendant le traitement de la maladie de Parkinson, par implant ou par voie m´edicamenteuse. Les scores d’intelligibi- lit´e moyens [4] sont de 17 et 19 pour les locuteurs parkinsoniens masculins et f´eminins respectivement. Un score de 0 correspond `a de la parole normale et un score de 24 `a de la parole inintelligible.
Les enregistrements sont des voyelles soutenues [a], obtenues au cours d’une tˆache de dur´ee de phonation maximale, pendant laquelle les locuteurs doivent soutenir une voyelle [a] le plus longtemps possible. Les dur´ees de phonation moyennes sont de 11 et 19 secondes pour les locuteurs masculins parkinsoniens et t´emoins, et 11 et 14 secondes pour les locutrices parkinsoniennes et t´emoins.
Les enregistrements ont ´et´e effectu´es au moyen de stations EVA [88] au Service de Neurologie du Centre Hospitalier R´egional Universitaire de Lille ou auService de Neurologie duCentre Hospitalier Universitaire de Rouen. La fr´equence d’´echantillonnage est de 25kHz pour 67 locuteurs et de 6.25kHz pour 5 locuteurs. La fr´equence d’´echantillonnage de 6.25kHz est suffisamment ´elev´ee pour estimer la fr´equence phonatoire. La prise en compte de ces cinq locuteurs permet d’augmenter la taille du corpus.
5.2.2 Indices
Les indices ´etudi´es sont divis´es en trois cat´egories : 1. Indices moyens :
(a) Fr´equence phonatoire moyenne, (b) Fr´equence moyenne des formants,
(c) Section moyenne et position moyenne du centre de gravit´e du conduit vocal ´equivalent.
2. Indices de modulation :
(a) Indices de modulation de la fr´equence phonatoire : amplitude de modulation moyenne, fr´equence de modulation moyenne, et rapport de l’´energie moyenne dans des bandes de fr´equence [3Hz,7Hz] et [7Hz,15Hz],
(b) Indices de la modulation des fr´equences des formants : amplitudes absolues moyennes de modulation des formants, amplitudes relatives moyennes de modulation des formants, fr´equences moyennes de mo- dulation des formants,
(c) Indices de modulation de la forme du conduit vocal ´equivalent : am- plitudes et fr´equences de modulation de la section et de la position du centre de gravit´e du conduit vocal ´equivalent.
3. Indices de corr´elations :
(a) Corr´elations entre les traces de la fr´equence phonatoire et les traces des fr´equences des formants,
(b) Corr´elations entre les indices de modulation de la fr´equence phona- toire et des fr´equences des formants.
Les indices de modulations que nous avons analys´e statistiquement sont des moyennes des indices instantan´es sur des fragments de parole de cinq secondes pris au d´ebut de l’enregistrement.
5.2.3 R´ esultats
Dans cette section, nous pr´esentons les r´esultats statistiques de la compa- raison des indices de modulation vocale basse-fr´equence en fonction de l’´etat de sant´e du locuteur (parkinsonien ou t´emoin), de son genre (homme ou femme) et du lieu d’enregistrement (Lille ou Rouen).
Pour les indices de modulation de la fr´equence phonatoire, des analyses sta- tistiques ont ´et´e effectu´ees pour ´etudier des diff´erences possibles entre locuteurs parkinsoniens et t´emoins, et entre hommes et femmes. Des analyses de la va- riance `a deux facteurs ont ´et´e effectu´ees pour chaque indice, les facteurs ´etant le genre et l’´etat de sant´e des locuteurs. L’hypoth`ese nulle est que les moyennes sont les mˆemes pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins, et pour les hommes et les femmes. Des analyses discriminantes ont ´et´e effectu´ees pour tester s’il est possible de s´eparer les locuteurs parkinsoniens et t´emoins sur base des in- dices choisis. Pour une analyse discriminante, les variables ind´ependantes ne doivent pas ˆetre fortement corr´el´ees. La fr´equence de modulation et le rapport
d’´energie de modulation sont fortement corr´el´es. C’est pourquoi seulement trois indices ont ´et´e utilis´es pour l’analyse discriminante : la fr´equence phonatoire, l’amplitude de modulation et la fr´equence de modulation.
Pour les indices li´es aux fr´equences des formants et aux conduits vocaux
´equivalents, seuls les enregistrements des hommes ont ´et´e analys´es statistique- ment car le nombre de locutrices pour lesquelles les fr´equences des formants ont ´et´e estim´ees de fa¸con fiable est faible. Pour ces indices, des analyses de la variance ont ´et´e effectu´ees pour ´etudier des diff´erences possibles entre locuteurs parkinsoniens et t´emoins. L’hypoth`ese nulle est que les moyennes sont les mˆemes pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins, enregistr´es `a Lille ou `a Rouen.
Les corr´elations entre les traces de la fr´equence phonatoire et des fr´equences des formants ont ´et´e ´etudi´ees. Des tests t de Student [103] ont ´et´e effectu´es afin de mettre en ´evidence des diff´erences possibles entre locuteurs parkinsoniens et t´emoins. Le but est d’examiner si la trace de la fr´equence phonatoire et celles des fr´equences des formants pr´esentent des modulations corr´el´ees dans le temps, et si les indices moyens de modulation sont corr´el´es pour chaque locuteur.
Le nombre de locuteurs analys´e d´epend des indices ´etudi´es. Parmi les enre- gistrements de d´epart, neuf locuteurs pr´esentent des signaux trop courts pour ˆetre analys´es. Pour les autres, la fr´equence phonatoire a ´et´e estim´ee, et les indices de modulation de la fr´equence phonatoire ont ´et´e calcul´es. L’obser- vation des fr´equences estim´ees des formants a montr´e que la m´ethode d’es- timation des fr´equences des formants n’est pas fiable pour certains signaux, qui ont donc ´et´e supprim´es pour les analyses statistiques. C’est le cas pour de nombreuses femmes, qui ont une fr´equence phonatoire plus ´elev´ee, ce qui rend l’estimation des fr´equences des formants plus difficile. C’est pourquoi, les modulations des fr´equences des formants ont ´et´e ´etudi´ees seulement pour les locuteurs masculins. Certains enregistrements ont ´egalement ´et´e supprim´es dans les r´esultats des formes du conduit vocal ´equivalent, suite `a des probl`emes de calcul. Il est probable que l’algorithme n’ait pas pu traiter ces signaux `a cause de la fr´equence d’´echantillonnage trop basse des traces des fr´equences des formants. Les incr´ements trop grands des fr´equences des formants ont pour cons´equence que l’approximation lin´eaire dans le calcul de la transformation formants-sections n’est plus valable. Le tableau 5.1 r´esume le nombre de locu- teurs disponibles pour chaque analyse.
Indices
Lille Rouen
Parkinson T´emoin Parkinson T´emoin
♂ ♂ ♂ ♀ ♂ ♀
fr´equence phonatoire 10 8 19 9 20 9
fr´equences des formants 8 8 16 - 16 -
conduit vocal ´equivalent 6 8 6 - 13 -
Tab.5.1 – Corpus de locuteurs parkinsoniens et t´emoins : nombre de locuteurs analys´es pour les indices relatifs `a la fr´equence phonatoire, aux fr´equences des formants et au conduit vocal ´equivalent.
Les r´esultats pr´esent´es ci-dessous sont divis´es de la fa¸con suivantes : 1. fr´equence phonatoire et ses modulations,
2. fr´equences des formants et leurs modulations,
3. modulations du conduit vocal ´equivalent, 4. formes moyennes du conduit vocal ´equivalent,
5. corr´elations entre les traces de la fr´equence phonatoire et des fr´equences des formants, et entre les indices de modulation de la fr´equence phonatoire et des fr´equences des formants.
Les valeurs des indices sont r´esum´ees dans des tableaux au moyen des quar- tiles. Les donn´ees compl`etes des indices pour chaque locuteur sont pr´esent´ees dans l’annexe A.
5.2.3.1 Fr´equence phonatoire et ses modulations
Nous illustrons d’abord les indices de modulation instantan´es de la fr´equence phonatoire pour deux exemples, un locuteur parkinsonien et un t´emoin. Ensuite, nous pr´esentons des r´esum´es des valeurs des indices sous forme de quartiles, ainsi que les r´esultats statistiques.
0 1 2 3 4 5
115 120 125 130 F0(Hz)
locuteur parkinsonien
|TOC|²
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
5 10 15
0 1 2 3 4 5
0 1 2
AM(%)
0 1 2 3 4 5
0 5 10 15
FM(Hz)
0 1 2 3 4 5
0 5 10 15
REM
temps (s)
(a) locuteur parkinsonien
0 1 2 3 4 5
115 120 125 130 F0(Hz)
locuteur normophonique
|TOC|²
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
5 10 15
0 1 2 3 4 5
0 1 2
AM(%)
0 1 2 3 4 5
0 5 10 15
FM(Hz)
0 1 2 3 4 5
0 5 10 15
temps (s)
REM
(b) locuteur t´emoin
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
fréquence centrale (Hz)
Spectre d’ énergie
parkinsonien témoin
(c) spectres moyens de modulation
Fig.5.3 – (a) et (b) : Fr´equence phonatoire (F0), coefficients|T OC|2, amplitude de modulation (AM), fr´equence de modulation (FM) et rapport d’´energie de modulation (REM), pour un locuteur parkinsonien (a) et un locuteur t´emoin (b). (c) : Spectres moyens de modulation de la fr´equence phonatoire.
La figure 5.3 (a) et (b) montre la fr´equence phonatoire, la transform´ee en ondelettes de la trace de la fr´equence phonatoire, l’amplitude de modulation, la fr´equence de modulation et le rapport d’´energie de modulation, pour un locuteur parkinsonien et un locuteur t´emoin. On voit que le locuteur parkinso- nien pr´esente une modulation plus importante et que les indices de modulation instantan´es varient rapidement. On peut ´egalement observer que le spectre de modulation ne pr´esente pas de pic fr´equentiel unique, ce qui justifie la d´efinition
de la fr´equence de modulation par le centre de gravit´e du spectre.La figure 5.3 (c) illustre les spectres de modulation moyens. On peut observer que les r´epartitions d’´energie sont diff´erentes pour le locuteur parkinsonien et le locu- teur t´emoin, le spectre du locuteur parkinsonien pr´esentant plus d’´energie aux hautes fr´equences et moins aux basses fr´equences.
♂ ♀
Parkinson T´emoin Parkinson T´emoin
Nombre de locuteurs 29 28 9 9
Minimum 74 88 107 141
Percentile 25 120 100 142 155
F0,moy(Hz) M´ediane 144 117 156 191
Percentile 75 167 129 203 205
Maximum 239 192 225 244
Minimum .38 .29 .44 .37
Percentile 25 .55 .55 .81 .47
AM0(%) M´ediane .86 .78 1.06 .65
Percentile 75 1.12 .95 1.95 .73
Maximum 2.62 2.31 2.68 1.23
Minimum 4.05 3.80 4.39 4.04
Percentile 25 5.26 4.34 4.72 4.69
F M0(Hz) M´ediane 6.16 5.00 5.26 5.06
Percentile 75 6.77 5.74 5.95 6.04
Maximum 8.13 7.18 6.33 6.81
Minimum .72 2.22 2.81 1.89
Percentile 25 1.56 4.11 3.23 3.71
REM0 M´ediane 2.76 6.16 4.79 6.61
Percentile 75 4.67 8.91 6.33 7.32
Maximum 18.05 31.81 8.26 12.87
Tab. 5.2 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Quartiles de la fr´equence phonatoire moyenneF0, de l’amplitude de modulation moyenneAM0, fr´equence de modulation moyenne F M0 et rapport d’´energie de modulation moyenREM0.
Le tableau 5.2 montre les quartiles de la fr´equence phonatoire, de l’ampli- tude de modulation, de la fr´equence de modulation et du rapport d’´energie de modulation, pour les locuteurs masculins et f´eminins, parkinsoniens et t´emoins.
Les locuteurs enregistr´es `a Lille et `a Rouen ont ´et´e trait´es ensemble, car les moyennes des indices ne diff`erent pas de fa¸con statistiquement significative en fonction du lieu d’enregistrement, ni chez les locuteurs parkinsoniens, ni chez les t´emoins. Des tests t de Student ont montr´e que la probabilit´e que les moyennes soient identiques est sup´erieure `a .10 pour tous les indices.
L’inspection visuelle du tableau 5.2 montre que la fr´equence phonatoire m´ediane est plus ´elev´ee chez les femmes. La fr´equence phonatoire m´ediane est plus ´elev´ee chez les hommes parkinsoniens que chez les hommes t´emoins, tan- dis qu’elle est plus faible chez les femmes parkinsoniennes. Pour l’amplitude de modulation, les m´edianes sont plus ´elev´ees chez les locuteurs parkinsoniens que chez les t´emoins. Pour la fr´equence de modulation, les m´edianes sont plus
´elev´ees chez les locuteurs parkinsoniens que chez les t´emoins. Pour le rapport d’´energie de modulation, les m´edianes sont plus faibles chez les parkinsoniens que chez les t´emoins.
Des analyses de la variance `a deux facteurs ont ´et´e effectu´ees pour chaque indice, les facteurs ´etant le genre et l’´etat de sant´e des locuteurs. L’hypoth`ese nulle est que les moyennes sont identiques pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins, et masculins et f´eminins. Le tableau 5.3 r´esume les r´esultats au moyen de la statistiqueF et de la probabilit´e que l’hypoth`ese nulle est vraie. Le tableau 5.3 confirme les observations suivantes :
Facteur Indice F p
Sant´e x Genre F0,moy 7.251 .009 AM0 4.900 .030 F M0 3.115 .082 REM0 1.082 .302
Sant´e F0,moy .152 .698
AM0 8.761 .004 F M0 4.482 .038 REM0 4.477 .038
Genre F0,moy 22.914 .000
AM0 1.152 .287 F M0 .934 .337 REM0 .002 .965
Tab.5.3 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : R´esultats de l’analyse de la variance `a deux facteurs pour la fr´equence phonatoire moyenne F0,moy, l’amplitude de modulationAM0, la fr´equence de modulationF M0et le rapport d’´energie de modulationREM0.
Premi`erement, l’interaction entre l’´etat de sant´e et le genre n’est pas signi- ficative pour la fr´equence de modulation et le rapport d’´energie de modulation (F=3.1, p=.082 et F=1.1, p= .302, respectivement). Par cons´equent, les hommes et les femmes peuvent ˆetre trait´es ensemble pour ´etudier ces indices.
Deuxi`emement, la fr´equence de modulation est significativement plus ´elev´ee chez les locuteurs parkinsoniens (F=4.5, p=.038) et le rapport d’´energie de modulation significativement plus faible (F=4.5, p=.038).
Troisi`emement, l’interaction entre l’´etat de sant´e et le genre est significative pour la fr´equence phonatoire (F=7.3, p=.009) et pour l’amplitude de modulation (F=4.9, p=.030).
Pour les indices de fr´equence phonatoire et de l’amplitude de modulation, des test de Student ont ´et´e effectu´e s´epar´ement pour les hommes et pour les femmes. Les tests de Student pour la fr´equence phonatoire montrent que la fr´equence phonatoire est significativement plus ´elev´ee pour les locuteurs par- kinsoniens masculins (t=-3.3, p=.002). Il n’y a pas de diff´erences significatives pour les femmes (t=1.3, p=.197). Les tests de Student pour l’amplitude de modulation montrent que, pour les femmes, l’amplitude de modulation est si- gnificativement plus ´elev´ee pour les locutrices parkinsoniennes (t=-2.7, p=.021), tandis qu’aucune diff´erence significative n’a ´et´e trouv´ee pour les hommes (t=.8, p=.401).
Dans une analyse discriminante, les variables ind´ependantes ne devraient pas ˆetre fortement corr´el´ees. C’est la raison pour laquelle la corr´elation entre les indices a ´et´e ´etudi´ee au moyen des coefficients de corr´elation de Pearson (tableau 5.4). Une corr´elation statistiquement significative est observ´ee entre la fr´equence de modulation et le rapport d’´energie de modulation, pour les deux genres (coefficient de Pearson : -.653,p < .001 pour les hommes, et coefficient de Pearson : -.786,p < .001, pour les femmes). On pouvait s’attendre `a cette corr´elation car les deux indices d´ecrivent la distribution de l’´energie de mo- dulation dans l’intervalle ´etudi´e. Chez les hommes, on observe ´egalement une corr´elation statistiquement significative entre fr´equence phonatoire et fr´equence de modulation (coefficient de Pearson : .333,p=.012), et entre fr´equence pho- natoire et rapport de modulation (coefficient de Pearson : -.269,p=.045). Les autres corr´elations ne sont pas statistiquement significatives.
F0,moy AM0 F M0 REM0
Hommes F0,moy Cor. Pearson 1 .240 .333 -.269 p (bilat´erale) .075 .012 .045
AM0 Cor. Pearson 1 .022 .177
p (bilat´erale) .875 .191
F M0 Cor. Pearson 1 -.653
p (bilat´erale) .000
REM0 Cor. Pearson 1
p (bilat´erale)
Femmes F0,moy Cor. Pearson 1 -.449 -.173 .347 p (bilat´erale) .081 .523 .187
AM0 Cor. Pearson 1 .335 -.292
p (bilat´erale) .205 .273
F M0 Cor. Pearson 1 -.786
p (bilat´erale) .000
REM0 Cor. Pearson 1
p (bilat´erale)
Tab. 5.4 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Corr´elation entre l’amplitude de modulation moyenneAM0, la fr´equence de modulation moyenne F M0, le rapport d’´energie de modulation moyen REM0 et la fr´equence phona- toire moyenneF0,moy.
Nous avons ´etudi´e la discrimination entre locuteurs parkinsoniens et t´emoins, pour chaque genre s´epar´ement, au moyen duλde Wilks. ´Etant donn´e que les in- dices de fr´equence de modulation et de rapport d’´energie de modulation sont for- tement corr´el´es, ce dernier n’a pas ´et´e inclus dans l’analyse discriminante. L’ana- lyse discriminante permet d’estimer la combinaison lin´eaire des trois variables de pr´ediction (fr´equence phonatoire, amplitude de modulation et fr´equence de modulation) qui permet le mieux de s´eparer les deux groupes (parkinsoniens et t´emoins).
Pour les hommes, le λ de Wilks est significatif (λ = .689, χ2 = 19.6, p <
.001), ce qui indique qu’un mod`ele incluant les trois indices permet de s´eparer statistiquement les locuteurs parkinsoniens des locuteurs t´emoins. Le tableau 5.5 pr´esente les coefficients standardis´es de la fonction discriminante, qui sugg`erent que la fr´equence phonatoire et le fr´equence de modulation contribuent le plus `a
distinguer les locuteurs parkinsoniens des t´emoins. Ceci est illustr´e `a la figure 5.4, qui montre la fr´equence de modulation en fonction de la fr´equence phona- toire moyenne. Les r´esultats de la classification montrent que le mod`ele classe correctement 79% des locuteurs parkinsoniens et 82% des locuteurs t´emoins.
Les coefficients de corr´elation du tableau 5.5 indiquent le degr´e de corr´elation de chaque indice avec la fonction discriminante.
Coefficients Corr´elation entre de la fonction les variables et la
standardis´ee fonction discriminante
F0,moy .561 .697
AM0 .080 .171
F M0 .729 .817
Tab. 5.5 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Coefficients de la fonction standardis´ee et coefficients de corr´elation de l’analyse discriminante, pour les locuteurs masculins.
60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5
Fréquence de modulation de F0 (Hz)
Fréquence phonatoire moyenne (Hz) témoin parkinsonien
Fig.5.4 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : fr´equence de modu- lation en fonction de la fr´equence phonatoire moyenne.
Pour les femmes, le λ de Wilks n’est pas statistiquement significatif (λ= .68, χ2 = 4.8, p =.19), ce qui indique que le mod`ele bas´e sur les trois indices n’est pas capable de s´eparer statistiquement les locutrices parkinsonienness et t´emoins, pour le corpus dont nous disposons.
5.2.3.2 Fr´equences des formants et leurs modulations
Dans cette sous-section, nous pr´esentons des r´esum´es des valeurs des indices de modulation moyens des fr´equences des formants au moyen de quartiles, ainsi que les r´esultats statistiques.
Les tableaux 5.6, 5.7 et 5.8 montrent les quartiles des fr´equences moyennes des formants, de l’amplitude de modulation absolue des fr´equences des formants, de l’amplitude de modulation relative des fr´equences des formants, et de la fr´equence de modulation des fr´equences des formants, pour les locuteurs par- kinsoniens et t´emoins, pour les enregistrements de Lille, de Rouen et de Lille et Rouen ensemble.
L’inspection visuelle montre que la m´ediane de la fr´equence de modulation de la fr´equence du deuxi`eme formant est plus ´elev´ee chez les locuteurs parkinsoniens que chez les t´emoins, lorsqu’on consid`ere les locuteurs de Lille, ou de Lille et Rouen. On observe ´egalement que les deux premiers formants ont une m´ediane plus ´elev´ee pour les locuteurs enregistr´es `a Rouen que pour ceux enregistr´es `a Lille.
Pour chaque indice, des analyses de la variance ont ´et´e effectu´ees, pour com- parer les valeurs selon l’´etat de sant´e et le lieu d’enregistrement des locuteurs.
L’hypoth`ese nulle est que les moyennes des indices sont identiques pour les lo- cuteurs t´emoins et parkinsoniens, et pour les locuteurs enregistr´es `a Lille et `a Rouen. le tableau 5.9 r´esume les r´esultats au moyen de la statistiqueF et de la probabilit´e que l’hypoth`ese nulle est vraie. le tableau 5.9 confirme les observa- tions suivantes :
1. il n’y a pas d’interaction statistiquement significative entre l’´etat de sant´e et le lieu d’enregistrement pour les indices de modulation des fr´equences des formants. Par cons´equent, les locuteurs de Lille et de Rouen peuvent ˆetre trait´es ensemble pour ´etudier l’effet de l’´etat de sant´e des locuteurs sur ces indices.
2. Il y a un effet de l’´etat de sant´e du locuteur sur les fr´equences de modu- lation des deuxi`eme et troisi`eme formants : les fr´equences de modulation du deuxi`eme et du troisi`eme formant sont significativement plus ´elev´ees chez les locuteurs parkinsoniens que chez les locuteurs t´emoins (F=6.811, p=.012 et F=7.724, p =.008, respectivement).
3. Il n’y a pas d’effet de la sant´e du locuteur sur les moyennes des fr´equences des formants, sur les indices d’amplitude, absolue ou relative, de modula- tion, et sur la fr´equence de modulation de la fr´equence du premier formant.
4. Le lieu d’enregistrement a un effet significatif sur les fr´equences moyennes des deux premiers formants (F=20.844,p < .001, et F=46.292,p < .001, respectivement), les amplitudes absolues de modulation des trois formants (F=10.842,p=.002, F=8.552, p=.005, et F=15.282, p < .001, respec- tivement), pour les amplitudes relatives de modulation du premier et du troisi`eme formant (F=6.282, p = .016, et F=15.823, p < .001, respecti- vement) et pour les fr´equences de modulation du premier et du troisi`eme formant (F=4.905,p=.032, et F=6.574,p=.014, respectivement).
5. Il n’y a pas d’effet du lieu d’enregistrement sur la fr´equence moyenne du troisi`eme formant (F=.079, p=.780), sur l’amplitude relative de mo-
dulation du deuxi`eme formant (F=2.024, p=.162) et sur la fr´equence de modulation du deuxi`eme formant (F= 2.683, p = .109).
Lille Rouen Lille+Rouen
Park T´em Park T´em Park T´em
Nombre de locuteurs 8 8 16 16 24 24
F1,moy
(Hz)
Minimum 593 546 468 516 468 516
Percentile 25 623 566 640 795 634 613
M´ediane 642 613 880 893 689 753
Percentile 75 724 666 1031 932 948 899
Maximum 856 747 1094 1095 1094 1095
AM a1
(Hz)
Minimum 3.62 6.03 1.71 3.95 1.71 3.95
Percentile 25 3.78 7.44 4.17 8.92 3.99 7.54 M´ediane 4.62 9.33 16.41 16.65 6.64 11.91 Percentile 75 8.98 15.41 31.54 42.13 19.74 19.51 Maximum 11.03 18.64 43.80 51.60 43.80 51.60 AM r1
(%)
Minimum .56 .99 .17 .63 .17 .63
Percentile 25 .57 1.08 .85 1.12 .62 1.11
M´ediane .75 1.51 1.85 2.08 1.18 1.81 Percentile 75 1.28 2.68 3.63 4.42 2.05 3.13
Maximum 1.29 3.41 4.00 5.76 4.00 5.76
F M1
(Hz)
Minimum 5.98 5.47 5.98 5.90 5.98 5.47
Percentile 25 5.69 6.42 6.03 6.56 6.17 6.32 M´ediane 7.11 6.48 7.30 7.38 7.18 6.94 Percentile 75 7.21 6.92 8.14 8.17 7.34 7.59
Maximum 7.22 7.43 9.42 8.58 9.42 8.58
Tab. 5.6 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Quartiles de la fr´equence moyenne du premier formant F1,moy, de l’amplitude de modulation absolue moyenne de la fr´equence du premier formantAM a1, de l’amplitude de modulation relative moyenne de la fr´equence du premier formantAM r1, et de la fr´equence de modulation moyenne de la fr´equence du premier formantF M1, pour les enregistrements de Lille , de Rouen, et de Lille et Rouen ensemble.
Lille Rouen Lille+Rouen
Park T´em Park T´em Park T´em
Nombre de locuteurs 8 8 16 16 24 24
F2,moy
(Hz)
Minimum 1052 796 789 1214 789 798
Percentile 25 1102 1069 1193 1494 1136 1169
M´ediane 1249 1139 1564 1558 1338 1457
Percentile 75 1358 1188 1643 1645 1599 1625
Maximum 1392 1285 1650 1722 1650 1722
AM a2
(Hz)
Minimum 5.02 6.01 2.81 7.77 2.81 6.01
Percentile 25 5.06 8.84 10.23 11.31 6.80 10.78 M´ediane 14.13 15.12 38.23 16.61 18.63 15.79 Percentile 75 24.80 19.13 51.48 37.01 19.74 19.51 Maximum 36.31 32.38 54.58 59.13 54.58 59.13 AM r2
(%)
Minimum .45 .56 .19 .46 .19 .46
Percentile 25 .47 .78 1.26 .82 .61 .81
M´ediane 1.09 1.29 2.57 1.03 1.59 1.20 Percentile 75 1.86 1.64 3.13 2.46 2.74 1.99
Maximum 2.78 4.07 3.34 3.58 3.34 4.07
F M2
(Hz)
Minimum 6.04 6.00 6.16 6.82 6.04 6.00
Percentile 25 6.48 6.55 7.13 7.33 6.84 7.17 M´ediane 8.16 7.68 8.08 7.96 8.09 7.79 Percentile 75 8.64 7.79 8.77 8.23 8.67 8.05
Maximum 8.83 7.79 8.97 8.35 8.97 8.35
Tab. 5.7 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Quartiles de la fr´equence moyenne du deuxi`eme formantF2,moy, de l’amplitude de modulation absolue moyenne de la fr´equence du deuxi`eme formantAM a2, de l’amplitude de modulation relative moyenne de la fr´equence du deuxi`eme formantAM r2, et de la fr´equence de modulation moyenne de la fr´equence du deuxi`eme formantF M2, pour les enregistrements de Lille , de Rouen, et de Lille et Rouen ensemble.
Lille Rouen Lille+Rouen
Park T´em Park T´em Park T´em
Nombre de locuteurs 8 8 16 16 24 24
F3,moy
(Hz)
Minimum 2143 2029 2120 2180 2120 2029
Percentile 25 2357 2307 2422 2329 2435 2330 M´ediane 2604 2528 2588 2512 2588 2512 Percentile 75 2829 2777 2663 2618 2770 2670
Maximum 2895 2859 2776 2986 2895 2986
AM a3
(Hz)
Minimum 3.87 7.89 11.30 8.74 3.87 7.89
Percentile 25 9.06 10.75 12.54 21.69 11.57 14.82 M´ediane 12.54 19.92 42.68 44.25 18.91 37.64 Percentile 75 33.74 39.14 71.56 70.29 57.27 49.60 Maximum 47.56 45.20 87.81 83.01 87.81 83.01 AM r3
(%)
Minimum .18 .31 .43 .37 .18 .31
Percentile 25 .38 .41 .48 .90 .44 .55
M´ediane .47 .87 1.78 1.73 .76 1.41 Percentile 75 1.19 1.62 2.73 2.83 2.23 1.98
Maximum 1.73 1.71 3.16 3.58 3.16 3.58
F M3
(Hz)
Minimum 7.37 6.81 7.96 7.50 7.37 6.81
Percentile 25 7.66 7.30 7.96 8.02 7.82 7.53 M´ediane 7.94 7.51 8.28 8.44 8.18 8.26 Percentile 75 8.60 8.15 8.79 8.57 8.67 8.54
Maximum 8.70 8.71 8.95 9.10 8.95 9.10
Tab. 5.8 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Quartiles de la fr´equence moyenne du troisi`eme formantF3,moy, de l’amplitude de modulation absolue moyenne de la fr´equence du troisi`eme formantAM a3, de l’amplitude de modulation relative moyenne de la fr´equence du troisi`eme formantAM r3, et de la fr´equence de modulation moyenne de la fr´equence du troisi`eme formantF M3, pour les enregistrements de Lille , de Rouen, et de Lille et Rouen ensemble.
Facteur Indice F p Sant´e x Lieu F1,moy 1.362 .249
F2,moy 1.805 .186 F3,moy .060 .807 AM a1 .037 .848 AM a2 .278 .600 AM a3 .057 .813 AM r1 .295 .590 AM r2 .570 .454 AM r3 .090 .766 F M1 1.983 .166 F M2 .436 .512 F M3 2.818 .100
Sant´e F1,moy .171 .681
F2,moy .176 .677 F3,moy 1.214 .277 AM a1 .000 .991 AM a2 2.771 .103 AM a3 .241 .626 AM r1 .013 .911 AM r2 2.073 .157 AM r3 .056 .815 F M1 2.367 .131 F M2 6.811 .012 F M3 7.724 .008
Lieu F1,moy 20.844 .000
F2,moy 46.292 .000 F3,moy .079 .780 AM a1 10.842 .002 AM a2 8.552 .005 AM a3 15.282 .000 AM r1 6.282 .016 AM r2 2.024 .162 AM r3 15.823 .000 F M1 4.905 .032 F M2 2.683 .109 F M3 6.574 .014
Tab.5.9 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : R´esultats de l’analyse de la variance `a deux facteurs, la sant´e et le lieu d’enregistrement du locuteur, pour les fr´equences moyennes des formants Fi,moy, pour leurs amplitudes de modulation absolues et relatives,AM ai et AM ri, et pour leurs fr´equences de modulation,F Mi.
5.2.3.3 Modulations du conduit vocal ´equivalent
Dans cette section, nous pr´esentons les valeurs des indices de modulation des conduits vocaux ´equivalents au moyen des quartiles, ainsi que les r´esultats statistiques.
Les indices ´etudi´es sont les amplitudes et fr´equences de modulation de la section et la position du centre de gravit´e du conduit vocal ´equivalent. La figure 5.5 illustre ces deux param`etres.
2 4 6 8 10 12
1 3 5 7 9 11
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
distance par rapport aux lèvres section (cm2)
Section cdg
Position cdg
Fig.5.5 – Indices de la forme du conduit vocal ´equivalent, pour un locuteur parkinsonien.
Les tableaux 5.10 et 5.11 montrent les quartiles des amplitudes et fr´equences de modulation moyennes,AMetF M, de la position et de la section du centre de gravit´e du conduit vocal ´equivalent, pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins.
Les quartiles sont repr´esent´es pour les locuteurs enregistr´es `a Lille, `a Rouen, et les deux groupes ensemble.
L’inspection visuelle montre que lorsqu’on tient compte uniquement des lo- cuteurs de Lille, les m´edianes des amplitudes de modulation de la position et de la section du centre de gravit´e sont plus ´elev´ees chez les locuteurs t´emoins que chez les parkinsoniens. On observe ´egalement que les m´edianes des fr´equences de modulation des trois indices sont plus ´elev´ees chez les locuteurs parkinsoniens de Lille que chez les t´emoins de Lille, tandis que la diff´erence entre les m´edianes des fr´equences de modulation des locuteurs de parkinsoniens et t´emoins de Rouen a le mˆeme signe, mais elle est plus faible.
Pour chaque indice, une analyse de la variance a ´et´e effectu´ee, pour comparer les valeurs selon l’´etat de sant´e des locuteurs, et le lieu d’enregistrement. Le tableau 5.12 r´esume les r´esultats au moyen de la statistiqueFet de la probabilit´e que l’hypoth`ese nulle soit vraie. Le tableau 5.12 montre que :
1. il n’y a pas d’interaction statistiquement significative entre l’´etat de sant´e et le lieu d’enregistrement pour les indices de modulation de la forme du conduit vocal. Par cons´equent, les locuteurs de Lille et de Rouen peuvent ˆetre trait´es ensemble pour ´etudier l’effet de l’´etat de sant´e des locuteurs sur les indices.
2. Il n’y a pas d’effet de la sant´e du locuteur sur les indices de modulation de la forme du conduit vocal ´equivalent.
3. Il n’y a pas d’effet du lieu d’enregistrement sur les indices de modulation de la forme du conduit vocal ´equivalent.
Lille Rouen Lille + Rouen
Park T´em Park T´em Park T´em
Nombre de locuteurs 8 8 16 16 24 24
AM pcdg
(Ltube)
Min. .028 .050 .01 .03 .01 .03
Perc. 25 .030 .053 .053 .039 .033 .051 M´ediane .042 .069 .078 .075 .057 .073 Perc. 75 .055 .110 .092 .115 .083 .104
Max. .08 .15 .11 .18 .11 .18
AM scdg
(cm2)
Min. .032 .049 .01 .03 .01 .03
Perc. 25 .036 .054 .069 .041 .040 .050 M´ediane .052 .102 .123 .070 .073 .072 Perc. 75 .076 .149 .135 .128 .128 .136
Max. .13 .21 .15 .22 .15 .22
Tab.5.10 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Quartiles des ampli- tudes de modulation moyennes,AM (encm2), de la position et de la section du centre de gravit´e du conduit vocal ´equivalent, pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins, de Lille et de Rouen.
Lille Rouen Lille + Rouen
Park T´em Park T´em Park T´em
Nombre de locuteurs 8 8 16 16 24 24
F M pcdg
(Hz)
Min. 6.52 6.05 6.85 6.42 6.52 6.05
Perc. 25 7.46 6.43 7.31 6.82 7.54 6.68 M´ediane 8.46 6.96 7.94 7.76 7.98 7.71 Perc. 75 9.43 7.76 8.28 9.47 8.99 9.07
Max. 9.49 8.08 8.81 10.39 9.49 10.39
F M scdg
(Hz)
Min. 6.48 5.91 6.70 6.35 6.48 5.91
Perc. 25 7.42 6.37 6.74 6.74 6.98 6.73 M´ediane 8.29 6.95 7.81 7.91 7.93 7.32 Perc. 75 9.32 7.87 8.31 9.10 8.65 8.59
Max. 9.46 8.14 8.65 10.30 9.46 10.30
Tab. 5.11 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Quartiles des fr´equences de modulation moyennes,F M (en Hz), de la position et de la section du centre de gravit´e du conduit vocal ´equivalent, pour les locuteurs parkinso- niens et t´emoins, de Lille et de Rouen.
Facteur Indice F p Sant´e x Lieu AM pcdg .799 .379
F M pcdg 4.117 .052 AM scdg 2.741 .109 F M scdg 3.888 .058 Sant´e AM pcdg 2.282 .142 F M pcdg 1.203 .282 AM scdg .630 .434 F M scdg 1.015 .322
Lieu AM pcdg .649 .427
F M pcdg .653 .426 AM scdg .318 .577 F M scdg .242 .626
Tab.5.12 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : R´esultats de l’ana- lyse de la variance `a deux facteurs, la sant´e et le lieu d’enregistrement du locu- teur, pour les amplitudes et fr´equences de modulation de la position du centre de gravit´e,AM pcdg et F M pcdg, de la section du centre de gravit´e,AM scdg et F M scdg.
5.2.3.4 Formes moyennes du conduit vocal ´equivalent
Dans cette section, nous pr´esentons des r´esum´es des valeurs des indices d´ecrivant la forme moyenne des conduits vocaux ´equivalents au moyen des quar- tiles, ainsi que les r´esultats statistiques.
Les indices ´etudi´es sont les moyennes de la section et de la position du centre de gravit´e du conduit vocal ´equivalent. Ces indices sont obtenus soit en calculant le conduit ´equivalent `a partir des fr´equences moyennes des formants, soit en calculant la moyenne temporelle des sections du conduit ´equivalent.
Les tableaux 5.13 et 5.14 montrent les quartiles des valeurs moyennes de la position et de la section du centre de gravit´e du conduit vocal ´equivalent, pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins, calcul´ees de deux fa¸con diff´erentes.
Pour le tableaux 5.13, les traces temporelles des fr´equences des formants sont moyenn´ees, et un seul conduit ´equivalent est calcul´e. Pour le tableau 5.14, les conduits ´equivalents sont calcul´es pour chaque instant, et les ´evolutions tempo- relles de chaque section sont moyenn´ees.
L’inspection visuelle des tableaux 5.13 et 5.14 montre qu’aucun indice ne pr´esente de diff´erence marqu´ee entre les locuteurs parkinsoniens et t´emoins.
On observe cependant que les m´edianes des indices du centre de gravit´e sont diff´erentes pour les locuteurs de Lille et de Rouen : pour les locuteurs de Lille, la m´ediane de la position du centre de gravit´e le long de l’axe du conduit vocal est plus proche de la glotte, et la m´ediane de la section du centre de gravit´e plus grande.
Pour comparer les deux m´ethodes d’estimation des indices caract´erisant la forme moyenne du conduit vocal ´equivalent, bas´ees sur le moyennage des fr´equences des formants ou le moyennage des sections des conduits ´equivalents instantan´es, nous avons calcul´e la corr´elation entre les indices de la forme du conduit ´equivalent obtenus par chaque m´ethode. Nous avons ensuite ef- fectu´e des tests t appari´es afin de mettre en ´evidence une ´eventuelle diff´erence syst´ematique entre les indices obtenus par chaque m´ethode. Le tableau 5.15 montre les corr´elations entre les indices, et le tableau 5.16 les r´esultats des tests t appari´es. Ces tableaux montrent que les deux indices caract´erisant la forme du conduit vocal moyen obtenus en moyennant les fr´equences des formants sont fortement corr´el´es avec les indices correspondants obtenus en moyennant les sec- tions des conduits ´equivalents instantan´es. Le tableau 5.16 montre qu’il y a une diff´erence syst´ematique entre les deux m´ethodes pour la position et la section du centre de gravit´e. La position du centre de gravit´e est l´eg`erement plus proche de la glotte (entre .02 et .15 fois la longueur d’un tube), et la section du centre de gravit´e est l´eg`erement plus petite (entre .05 et .37cm2), lorsque le conduit
´equivalent moyen est calcul´e en moyennant les fr´equences des formants. Etant donn´e que les indices obtenus par les deux m´ethodes sont fortement corr´el´es, nous avons effectu´e les tests comparant les indices de la forme moyenne des conduits vocaux ´equivalents en fonction de l’´etat de sant´e du locuteurs unique- ment pour la m´ethode bas´ee sur la moyenne des fr´equences des formants.
Pour chacun des deux indices, une analyse de la variance `a deux facteurs a
´et´e effectu´ee, afin de comparer les valeurs des indices selon l’´etat de sant´e des lo- cuteurs, et selon le lieu d’enregistrement. L’hypoth`ese nulle est que les moyennes sont identiques pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins, enregistr´es `a Lille
ou `a Rouen. Le tableau 5.17 r´esume ces r´esultats au moyen de la statistique F et de la probabilit´e que l’hypoth`ese nulle soit vraie. Le tableau 5.17 montre que :
1. L’interaction entre l’´etat de sant´e et le lieu d’enregistrement n’est signifi- cative pour aucun indice (F=1.022, p=.318 et F=1.232, p=.273, pour la position et la section du centre de gravit´e). Par cons´equent, les locuteurs enregistr´es `a Lille et `a Rouen peuvent ˆetre trait´es ensemble pour ´etudier l’effet de l’´etat de sant´e sur les indices.
2. Aucun indice n’est statistiquement diff´erent en fonction de l’´etat de sant´e des locuteurs (F=.289, p=.594 et F=.208, p=.650, respectivement pour la position et la section du centre de gravit´e).
3. La position du centre de gravit´e est statistiquement plus proche de la glotte (F=15.178, p < .001), et la section du centre de gravit´e plus pe- tite (F=12.628, p=.001) chez les locuteurs enregistr´es `a Lille que chez les locuteurs enregistr´es `a Rouen.
Lille Rouen Lille + Rouen
Park T´em Park T´em Park T´em
Nombre de locuteurs 6 8 6 13 12 21
Position du centre de gravit´e
Minimum 4.41 4.83 3.53 3.59 3.53 3.59 Perc. 25 5.19 5.45 3.81 4.17 4.09 4.29 M´ediane 5.60 5.68 4.43 4.32 5.43 4.83 Perc. 75 5.73 5.81 5.65 4.82 5.68 5.74 Maximum 5.83 6.33 6.43 6.67 6.43 6.67 Section
du centre de gravit´e
Minimum 2.03 2.39 1.41 1.42 1.41 1.42 Perc. 25 2.75 2.98 1.58 1.85 1.78 1.94 M´ediane 3.18 3.36 2.08 1.97 3.01 2.39 Perc. 75 3.37 3.49 3.35 2.41 3.31 3.42 Maximum 3.51 4.10 4.34 4.36 4.34 4.36 Tab.5.13 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Quartiles des va- leurs moyennes de la position et de la section du centre de gravit´e du conduit vocal ´equivalent, calcul´ees `a partir des fr´equences moyennes des formants, pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins, de Lille et de Rouen.
Lille Rouen Lille + Rouen Park T´em Park T´em Park T´em
Nombre de locuteurs 6 8 6 13 12 21
Position du centre de gravit´e
Minimum 4.41 4.82 3.38 2.71 3.38 2.71 Perc. 25 5.13 5.44 3.74 4.13 4.10 4.16 M´ediane 5.56 5.59 4.39 4.32 5.37 4.55 Perc. 75 5.72 5.85 5.63 4.47 5.66 5.69 Maximum 5.86 6.30 6.45 6.68 6.45 6.68 Section
du centre de gravit´e
Minimum 2.56 2.43 1.63 .91 1.63 .91
Perc. 25 2.98 3.10 1.70 1.89 2.08 1.98 M´ediane 3.33 3.45 2.65 2.02 3.31 2.43 Perc. 75 3.61 4.13 4.53 2.31 3.69 3.70 Maximum 3.74 4.55 4.99 4.60 4.99 4.60 Tab.5.14 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Quartiles des va- leurs moyennes de la position et de la section du centre de gravit´e du conduit vocal ´equivalent, calcul´ees `a partir des moyennes temporelles des sections du conduit ´equivalent, pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins, de Lille et de Rouen.
indice coefficient de corr´elation
position du centre de gravit´e .981 section du centre de gravit´e .911
Tab.5.15 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Corr´elation entre les indices de la forme moyenne du conduit obtenus en moyennant les fr´equences des formants ou en moyennant les sections du conduit vocal ´equivalent.
Indice t p
position du centre de gravit´e 2.712 .011 section du centre de gravit´e -2.726 .010
Tab. 5.16 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : tests t appari´es comparant les indices de la forme moyenne du conduit obtenus en moyennant les fr´equences des formants et en moyennant les sections du conduit.
Facteur Indice F p
Sant´e x Lieu P oscdg 1.022 .318 Seccdg 1.232 .273 Sant´e P oscdg .289 .594 Seccdg .208 .650 Lieu P oscdg 15.178 .000
Seccdg 12.628 .001
Tab.5.17 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : R´esultats de l’ana- lyse de la variance `a deux facteurs, la sant´e et le lieu d’enregistrement du locu- teur, pour la position du centre de gravit´e,P oscdg, et pour la section du centre de gravit´e,Seccdg.
5.2.3.5 Corr´elation entre la fr´equence phonatoire et les fr´equences des formants
Dans cette section, nous pr´esentons les corr´elations entre les traces de la fr´equence phonatoire et des fr´equences des formants, ainsi que les corr´elations entre les indices de modulation de la fr´equence phonatoire et les indices de modulation des fr´equences des formants.
Le tableau 5.18 pr´esente les quartiles des coefficients de corr´elation de Pear- son entre les traces de la fr´equence phonatoire et des fr´equences des formants.
L’inspection visuelle du tableau 5.18 montre que les corr´elations entre les traces de la fr´equence phonatoire et des fr´equences des formants sont tr`es variables entre les diff´erents locuteurs, et qu’elles sont tant positives que n´egatives. Il ne semble pas y avoir de diff´erence entre les locuteurs parkinsoniens et t´emoins.
Un test t a ´et´e effectu´e pour chaque corr´elation, afin de comparer les corr´ela- tions selon l’´etat de sant´e des locuteurs. L’hypoth`ese nulle est que les moyennes des indices sont les mˆemes pour les locuteurs parkinsoniens et t´emoins. Le ta- bleau 5.19 r´esume les r´esultats au moyen de la statistiqueF et de la probabilit´e que l’hypoth`ese nulle soit vraie. Le tableau 5.19 confirme le fait qu’il n’y a pas de diff´erence statistiquement significative entre les corr´elations entre fr´equence phonatoire et fr´equences des formants en fonction de l’´etat de sant´e du locuteur.
Les tableaux 5.20, 5.21 et 5.22 pr´esentent les corr´elations entre les indices d’amplitude de modulation, relative et absolue, et les indices de fr´equence de mo- dulation de la fr´equence phonatoire et des fr´equences des formants. Les tableaux pr´esentent aussi la probabilit´e que ces indices de corr´elation soient statistique- ment significatifs.
L’analyse des tableaux 5.20 et 5.21 montre qu’il y a une corr´elation statis- tiquement significative (p < .001) entre les amplitudes de modulation absolues et relatives des trois formants. Les corr´elations entre les amplitudes de modula- tion relatives des formants sont comprises entre .551 et .590, et les corr´elations entre les amplitudes de modulation absolues des formants entre .627 et .682.
L’amplitude de modulation de la fr´equence phonatoire n’est pas aussi fortement corr´el´ee avec l’amplitude de modulation des fr´equences des formants. Les co- efficients de corr´elation de Pearson varient entre .256 et .336. On obtient des corr´elations statistiquement significatives de l’amplitude de modulation de la fr´equence phonatoire avec les amplitudes de modulation absolues et relatives de la fr´equence du premier formant (p=.020 et p=.036), et avec l’amplitude de modulation relative de la fr´equence du troisi`eme formant (p=.048).
L’analyse du tableau 5.22 montre qu’il y a des corr´elations statistiquement significatives entre la fr´equence de modulation de la fr´equence phonatoire et les fr´equences de modulation des trois formants (p < .01), et entre les fr´equences de modulation des fr´equences de toutes les paires de formants (p≤.001). Les va- leurs de ces corr´elations varient entre .372 pour la corr´elation entre la fr´equence phonatoire et la fr´equence du troisi`eme formant, et .679 pour la corr´elation entre les fr´equences des premier et deuxi`eme formants.
F0−F1 F0−F2 F0−F3
Park T´em Park T´em Park T´em
Nombre de locuteurs 24 24 24 24 24 24
Corr´elation
Minimum -.38 -.60 -.12 -.62 -.27 -.57 Percentile 25 -.26 -.15 -.09 -.10 -.03 -.15 M´ediane -.09 -.04 -.01 .04 -.00 -.02 Percentile 75 .09 .12 .16 .18 .18 .10
Maximum .33 .40 .34 .30 .47 .18
F1−F2 F1−F3 F2−F3
Park T´em Park T´em Park T´em
Nombre de locuteurs 24 24 24 24 24 24
Corr´elation
Minimum -.48 -.55 -.38 -.36 -.20 -.81 Percentile 25 -.20 -.31 -.07 -.09 -.06 -.09 M´ediane .11 .01 .10 .09 .05 .03 Percentile 75 .34 .17 .45 .24 .30 .20
Maximum .88 .56 .89 .48 .95 .53
Tab. 5.18 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Quartiles des corr´elations entre les traces de la fr´equence phonatoire et des fr´equences des formants, pour les locuteurs de Lille et de Rouen.
corr´elation entre t p F0−F1 .678 .501 F0−F2 .323 .748 F0−F3 -1.237 .222 F1−F2 -.703 .486 F1−F3 -.112 .911 F2−F3 -.676 .503
Tab.5.19 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : R´esultats statis- tiques des tests t comparant les corr´elations entre les traces temporelles de la fr´equence phonatoire et des fr´equences des formants, pour les locuteurs parkin- soniens et t´emoins.
AM0 AM a1 AM a2 AM a3
AM0 Cor. Pearson 1 .336 .272 .276
p .020 .061 .057
AM a1 Cor. Pearson 1 .627 .642
p .000 .000
AM a2 Cor. Pearson 1 .682
p .000
AM a3 Cor. Pearson 1
p
Tab.5.20 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Corr´elations entre l’amplitude de modulation relative de la fr´equence phonatoire (AM r0), et les amplitudes de modulation absolues des fr´equences des formants (AM a1,AM a2
etAM a3).
AM0 AM r1 AM r2 AM r3
AM0 Cor. Pearson 1 .304 .256 .287
p .036 .079 .048
AM r1 Cor. Pearson 1 .551 .566
p .000 .000
AM r2 Cor. Pearson 1 .590
p .000
AM r3 Cor. Pearson 1
p
Tab.5.21 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Corr´elations entre les amplitudes de modulation relatives, de la fr´equence phonatoire (AM r0) et des fr´equences des formants (AM r1,AM r2et AM r3).
F M0 F M1 F M2 F M3
F M0 Cor. Pearson 1 .453 .475 .372
p .001 .001 .009
F M1 Cor. Pearson 1 .679 .447
p .000 .001
F M2 Cor. Pearson 1 .565
p .000
F M3 Cor. Pearson 1
p
Tab.5.22 – Corpus des locuteurs parkinsoniens et t´emoins : Corr´elations entre les fr´equences de modulation de la fr´equence phonatoire (F M0) et des fr´equences des formants (F M1, F M2et F M3).
5.2.4 Discussion
Dans cette section, nous discutons d’abord les corr´elations entre les modula- tions de la fr´equence phonatoire et celles des fr´equences des formants. Ensuite, nous discutons les effets de la maladie de Parkinson sur les modulations vo- cales basse-fr´equence sur base des r´esultats pr´esent´es ci-dessus et comparons ces donn´ees avec celles rapport´ees dans la litt´erature `a propos des modulations de la fr´equence phonatoire [44,84,99,101] et des fr´equences des formants [34,46].
Finalement, nous discutons des effets de la maladie de Parkinson et du lieu d’en- registrement sur la forme moyenne du conduit vocal ´equivalent.
5.2.4.1 Corr´elation entre les modulations de la fr´equence phona- toire, des fr´equences des formants et des indices de forme du conduit vocal ´equivalent
Les corr´elations observ´ees entre les traces de la fr´equence phonatoire et des fr´equences des formants d´ependent du locuteur. Les coefficients de corr´elation varient entre -.60 et .95 (Tab. 5.18). D’autre part, il y a une forte corr´elation entre les indices moyens de modulation de la fr´equence phonatoire et des fr´equen- ces des formants, en particulier pour les fr´equences de modulation (Tab. 5.20 `a 5.22).
L’observation de corr´elations significatives au niveau des indices moyens et non des traces pourrait ˆetre li´e `a la variabilit´e temporelle des modulations.
En effet, les fluctuations apparaissent sporadiquement dans certaines bandes de fr´equence, et c’est le moyennage du spectre de modulation sur une fenˆetre temporelle qui permet de mieux distinguer les fr´equences de modulation.
Les fr´equences de modulation sont fortement corr´el´ees, mais leurs valeurs ne sont cependant pas identiques : La fr´equence de modulation est plus basse pour la fr´equence phonatoire que pour les fr´equences des formants et des indices de forme du conduit vocal ´equivalent. Pour ces deux derniers groupes d’indices, les m´edianes des fr´equences de modulation sont de l’ordre de 7Hz `a 8Hz (Tab. 5.6, 5.7, 5.8 et 5.11), tandis que les m´edianes des fr´equences de modulation de la fr´equence phonatoire sont de l’ordre de 5Hz `a 6Hz (Tab. 5.2).
Yair et Gath [101] ont ´egalement observ´e des corr´elations entre les modu- lations de la fr´equence phonatoire et les modulations de la fr´equence des for- mants : Ils ont observ´e des pics de modulation semblables dans les spectres de la fr´equence phonatoire et des fr´equences des formants. Les spectres ayant ´et´e obtenus pour des segments de 6 secondes, la fr´equence du pic de modulation est une caract´eristique moyenne du signal, et non une caract´eristique instantan´ee.
La corr´elation entre ces indices moyens est donc coh´erente avec la corr´elation des indices moyens observ´es ici.
Dans [34], Gath et Yair ont ´etudi´e la rigidit´e du conduit vocal. Ils se sont bas´es sur l’hypoth`ese que les variations des sections du mod`ele de conduit vocal estim´e sont dues `a la rigidit´e et au tremblement vocal, ce dernier devant ˆetre soustrait pour ´etudier la rigidit´e. La suppression des variations li´ees au tremble- ment vocal est bas´ee sur une deuxi`eme hypoth`ese, qui est la suivante. Pour des locuteurs parkinsoniens, le tremblement du conduit vocal est fortement corr´el´e au tremblement de la fr´equence phonatoire, le tremblement du conduit vocal
peut donc ˆetre repr´esent´e par un d´elai et une certaine distorsion du signal de tremblement de la fr´equence phonatoire. Le facteur de gain entre le tremble- ment du conduit vocal et celui de la fr´equence phonatoire est calcul´e de fa¸con adaptative. L’hypoth`ese de forte corr´elation n’est pas v´erifi´ee pour les locuteurs parkinsoniens analys´es ici. ´Etant donn´e que les locuteurs parkinsoniens analys´es par Yair et Gath pr´esentent un tremblement vocal `a bande ´etroite marqu´e, il semble qu’ils soient `a un stade avanc´e de la maladie, et que la corr´elation forte observ´ee soient li´ee `a ce stade avanc´e. Nos r´esultats montrent que l’hypoth`ese de corr´elation forte entre les modulations de la fr´equence phonatoire et du conduit vocal ´equivalent ne peut pas ˆetre g´en´eralis´ee `a n’importe quel locuteur.
5.2.4.2 Fr´equence phonatoire et maladie de Parkinson
La fr´equence phonatoire moyenne a ´et´e affect´ee diff´eremment par la maladie de Parkinson chez les hommes et chez les femmes (Tab. 5.3) : elle augmente chez les locuteurs masculins, tandis qu’elle diminue chez les locutrices. Ces diff´erences en fonction du genre sont en accord avec la plupart des r´esultats rapport´es dans la litt´erature : Ziegler et Hoole [104] ont mentionn´e une fr´equence phonatoire plus ´elev´ee chez les locuteurs parkinsoniens masculins uniquement. Holmeset al.[45] ont ´etudi´e des locuteurs atteints de la maladie de Parkinson `a un stade pr´ecoce ou avanc´e : Une fr´equence phonatoire moyenne plus ´elev´ee dans des monologues a ´et´e associ´ee `a un niveau avanc´e de la maladie uniquement chez les hommes, tandis qu’aucune diff´erence n’a ´et´e observ´ee chez les femmes. La comparaison de la fr´equence phonatoire maximale et minimale pour une gamme chant´ee a montr´e que les femmes `a un stade avanc´e de la maladie de Parkin- son avaient une fr´equence phonatoire maximale significativement plus basse que celles `a un stade pr´ecoce, tandis que les hommes `a un stade avanc´e de la mala- die avaient une fr´equence phonatoire minimale plus ´elev´ee que ceux `a un stade pr´ecoce. D’autre part, certaines ´etudes n’ont pas observ´e de diff´erence entre la fr´equence phonatoire moyenne de locuteurs parkinsoniens ou t´emoins [49, 106].
C’est pourquoi une controverse existe encore dans la litt´erature `a propos de l’ef- fet de la maladie de Parkinson sur la fr´equence phonatoire [82]. L’explication de ces diff´erences est probablement li´ee aux diff´erentes m´ethodologies (par exemple les tˆaches, les m´ethodes d’estimation, les ´etats de sant´e).
5.2.4.3 Modulations et maladie de Parkinson
La fr´equence de modulation de la fr´equence phonatoire est significativement plus ´elev´ee pour les locuteurs parkinsoniens des deux genres (Tab. 5.3). Cette augmentation est une cons´equence de l’augmentation de l’´energie spectrale des fluctuations deF0`a des fr´equences ´elev´ees (>7Hz). En effet, pour les locuteurs parkinsoniens, l’´energie de modulation d´ecroˆıt plus lentement dans le spectre des fluctuations de F0. Pour certains locuteurs un pic d’´energie peut ˆetre observ´e dans l’intervalle [8Hz−12Hz], comme c’est le cas pour le locuteur parkinsonien illustr´e `a la figure 5.6. L’origine de ce pic au voisinage de 10Hzpourrait sugg´erer la pr´esence de tremblement de posture, ´etant donn´e que ce ph´enom`ene est ca- ract´eris´e par une fr´equence comprise entre 8Hz et 12Hz et qu’il a ´et´e observ´e commun´ement chez des patients parkinsoniens [21, 36].
