Modélisation et inversion d'un système complexe de production de signaux acoustiques : application à la voix et aux pathologies

Dynamic system modeling and inversion applied to the production of acoustical signals in speech and pathology

• Auteur / Autrice : Julien Cisonni
• Direction : Pascal Perrier, Annemie Van Hirtum
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, image, parole, télécoms
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Grenoble Images parole signal automatique (2007-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal

Voix

Résumé

La modélisation physique de la phonation a pour but d'expliquer et reproduire les phénomènes intervenant lors des oscillations des plis vocaux, à l'origine des signaux acoustiques constituant les sons voisés de la parole. Cette thèse propose tout d'abord une étude expérimentale et la modélisation de l'influence de différentes conditions mécaniques, géométriques et acoustiques sur les propriétés des oscillations de répliques déformables de plis vocaux. Un intérêt particulier est ensuite porté sur la modélisation de l'écoulement glottique. L'inversion des modèles unidimensionnels est utilisée pour estimer des quantités généralement considérées comme les paramètres d'entrée/contrôle. Un modèle laminaire 2D basé sur la méthode des éléments finis est mis en oeuvre pour décrire plus finement l'écoulement glottique. Les prédictions des modèles d'écoulement sont confrontées à des mesures in-vitro réalisées sur des répliques rigides de plis vocaux pour différentes conditions.

Physical modeling of phonation intends to explain and reproduce the phenomena occurring during the vocal folds oscillations, which generate the acoustical signal of the voiced sounds of speech. This thesis proposes at first an experimental study and the modeling of the influence of different mechanical, geometrical and acoustical conditions on the oscillations properties of vocal folds deformable replicas. A particular attention is then paid to the glottal flow modeling. The inversion of one-dimensional models is used to estimate quantities generally considered as input/control parameters. A 2D laminar flow model based on the finite element method is implemented in order to describe more precisely the glottal flow. Flow models predictions are compared to in-vitro measurements performed on vocal folds rigid replicas for several conditions.