# Étude des indices acoustiques des consonnes plosives du français par corrélation inverse

Géraldine Carranante, Léo Varnet

► To cite this version:

Géraldine Carranante, Léo Varnet. Étude des indices acoustiques des consonnes plosives du français par corrélation inverse. Journées Perception Sonore de l'IRCAM, Nov 2023, Paris, France. hal-04291710

HAL Id: hal-04291710

https://hal.science/hal-04291710v1

Submitted on 17 Nov 2023

HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.

L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

Distributed under a Creative Commons CC BY 4.0 - Attribution - International License
# Etude des indices acoustiques des consonnes plosives du français par corrélation inverse

Géraldine Carranante<fnref n="1" />, Léo Varnet<fnref n="1" />

**Contact:** geraldine.carranante@ens.psl.eu

## Introduction

Les **indices acoustiques** des sons de paroles sont les caractéristiques fines de ces sons qui permettent aux auditeurs de les identifier, ce qui constitue une étape indispensable à la compréhension du langage parlé.

Jusqu'à récemment, les méthodes utilisées nécessitaient de manipuler artificiellement les stimuli pour isoler les indices présumés [1-4]. Par contraste, la **méthode de corrélation inverse** permet d'utiliser un son naturel de parole et d'explorer l'utilisation d'indices sur l'ensemble du spectre fréquence-temps de ces sons.

Nous appliquons cette méthode à l'étude des **consonnes plosives du français**, à savoir /b, d, g, p, t, k/, ce qui nous permet d'étudier les indices associés à deux traits phonétiques : la place d'articulation et le voisement.

## Méthode : Corrélation inverse

* Tâche de discrimination auditive sur des paires de sons

* Superposition d'un bruit aléatoire sur les sons, essai-par-essai. Sur certains essais, le bruit masque des indices nécessaires à la réalisation de la tâche et affecte la réponse du participant. La relation systématique des bruits et des réponses est extraite et présentée sous forme d'image de classification auditive (ACI).

* Une **ACI** montre les zones spectrotemporelles d'un son utilisées par le participant lors de l'execution de la tâche de discrimination, et met ainsi en évidence sa **stratégie d'écoute**.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Fig. 1 : Schéma d'illustration de la méthode</figcaption></figure>

## Méthode : Expérience

* 7 contrastes entre 6 logatomes VCV constuits avec les plosives du français et la voyelle A.

* Les consonnes plosives se différencient par deux traits phonétiques : la **place d'articulation** et le **voisement**.

* 7 participants par contraste, normo-entendants et locuteurs natifs du français.

* 4000 essais par participant et par contraste

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Fig. 2 : spectrogramme des 6 logatomes-cible</figcaption></figure>

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Fig. 3 : Organisation des consonnes plosives du français en deux traits phonétiques</figcaption></figure>

## Indices des contrastes de place

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

* Fréquence d'attaque de F2

* Burst haute-fréquence de désocclusion

* Fréquence d'attaque de F1

Les indices de contrastes sont principalement des **indices fréquentiels**. Les indices sur F2 et le burst ont déjà été identifiés dans la littérature sur de la parole synthétique [1-3]. En revanche, l'indice sur F1 est plus rarement mentionné [4,5]. Il a cependant déjà été identifié dans les précédentes études revcorr sur le contraste aba-ada [6,7].

## Indices des contrastes de voisement

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

* « Barre de voisement » sur f0, correspondant à la première et deuxième harmonique de f0 pendant l'intervalle intervocalique

* Faible indice sur la fréquence d'attaque de F1

Les indices de voisements sont principalement des **indices temporels**. Il est connu que les plosives voisées ont des attaques de F1 à plus basse fréquence que les non-voisées [8], mais peu d'études montrent l'utilisation de cette information comme indice acoustique [9]. Enfin, on peut noter l'absence d'autres indices identifiés dans la littérature comme la fréquence de l'attaque de f0 ou un burst haute fréquence [8,10].

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

## Aidez-nous à résoudre l'énigme de la variabilité !

La méthode de corrélation inverse met en évidence les stratégies d'écoute **individuelles** des participants. Pour un même contraste, les participants utilisent individuellement plusieurs indices, ce qui montre que **les indices sont utilisés de manière redondante**.

Cependant, tous les participants n'utilisent pas les mêmes indices pour une même tâche. Cela signifie qu'ils n'ont pas tous la même stratégie d'écoute alors que tous les participants sont normo-entendants et locuteurs natifs du français. **Comment expliquer cette variabilité ?**

Nous souhaitons orienter nos prochaines recherches vers l'étude de cette variabilité. Vous pouvez regarder les ACI individuelles des participants en cliquant sur ce lien ou en flashant le QR-code.

## References :

[1] F. Li, A. Menon, and J. B. Allen, "A psychoacoustic method to find the perceptual cues of stop consonants in natural speech," JASA, 127, pp. 2599-2610, Apr. 2010.

[2] A. M. Liberman, P. C. Delattre, and F. S. Cooper, "The role of selected stimulus-variables in the perception of the unvoiced stop consonants," AJP, 65, pp. 497-516, Oct. 1952.

[3] A. M. Liberman, P. C. Delattre, F. S. Cooper, and L. J. Gerstman, "The role of consonant-vowel transitions in the perception of the stop and nasal consonants," Psychological Monographs: General and Applied, 68: 8, pp. 1-13, 1954.

[4] P. C. Delattre, A. M. Liberman, and F. S. Cooper, "Acoustic Loci and Transitional Cues for Consonants," JASA, 27, pp. 769-773, June 1955.

[5] A. Alwan, J. Jiang, and W. Chen, "Perception of Place of Articulation for Plosives and Fricatives in Noise," Speech communication, 53, pp. 195-209, Feb. 2011.

[6] A. Osses and L. Varnet, "A microscopic investigation of the effect of random envelope fluctuations on phoneme-in-noise perception," Dec. 2022. doi: 2022.12.27.522040

[7] L. Varnet, K. Knoblauch, W. Sernicaes, F. Meunier, and M. Hoen, "A Psychophysical Imaging Method Evidencing Auditory Cue Extraction during Speech Perception: A Group Analysis of Auditory Classification Images," PLoS ONE, vol. 10, p. e0118009, Mar. 2015.

[8] L. Lisker, ""Voicing" in English: A Catalogue of Acoustic Features Signaling /b/ Versus /p/ in Trochees," Language and Speech, 29, pp. 3-11, Jan. 1986. Publisher: SAGE Publications Ltd.

[9] J. Benki, "Place of articulation and first formant transition pattern both affect perception of voicing in English," Journal of Phonetics, 29, pp. 1-22, Jan. 2001.

[10] J. Schertz and E. J. Clare, "Phonetic cue weighting in perception and production," WIREs Cogni- tive Science, vol. 11, no. 2, p. e1521, 2020.

<figure><img src="image_13.png" /></figure>

Laboratoire des Systèmes Perceptifs

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

ENS

ÉCOLE NORMALE SUPERIEURE

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

PSL

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

RESEARCH UNIVERSITY PARIS

**Soutien financier** : Le projet de recherche est soutenu par l'ANR "fastACI" (ANR-20-CE28-0004) ainsi que l'ANR "FrontCog" (ANR-17-EURE-0017), via le DEC de l'ENS.

<footnote n="1">¹ Laboratoire des Systèmes Perceptifs, Département d'Études Cognitives, École Normale Supérieure, PSL Research University, CNRS, Paris, France.</footnote>

<footnote>* contrastes pour lesquels il n'y a que 6 ACI agregées au lieu de 7, les 3 derniers participants étant en cours de passage.</footnote>