Modèles de l’enrouement de la voix (Models of vocal roughness ) (2020)

Abstract: L’objectif est l’étude des causes des dispériodicités des voix du type 1 qui sont pseudo-périodiques et monophoniques. Un modèle qui explique quantitativement les perturbations des durées de cycles glottiques fait appel aux fluctuations de la tension du muscle vocal. Or, ces fluctuations n’expliquent pas l’enrouement qui peut faire suite à une charge vocale ou une laryngite légère, par exemple. C’est pourquoi, nous discutons plusieurs modèles qui montrent qu’une redistribution des amplitudes vibratoires entre le corps et la couverture du pli module les perturbations qui trouvent leur origine au niveau du muscle vocal. Des simulations à l’aide d’un modèle corps-couverture suggèrent ainsi que les perturbations des durées des cycles glottiques augmentent avec une redistribution des amplitudes vibratoires de la couverture vers le muscle suite à une redistribution des masses vibrantes du muscle vers la couverture.

## introduction l'objet de la présentation est l'étude de la relation entre les fluctuations de la tension du muscle vocal et les perturbations des durées des cycles glottiques qui sont des indices acoustiques de la qualité de voix de locuteurs normophoniques et dysphoniques. lors de la production de sons de parole voisés, les perturbations de la périodicité stricte des voix du type 1 sont les suivantes, des plus lentes aux plus rapides @xcite @xcite ). la contraction musculaire totale fluctue légèrement à cause de la superposition des secousses musculaires consécutives dans le temps et de la superposition spatiale de l'activité simultanée de beaucoup d'unités motrices. on appelle secousse musculaire la contraction simultanée de plusieurs fibres musculaires qui sont contrôlées par un même neurone moteur. les perturbations ∆t m de la tension musculaire sont égales à la différence entre tension instantanée et tension moyenne t m . les perturbations relatives ∆f /f de la fréquence de vibration du muscle sont obtenues en les identifiant à la racine carrée des perturbations relatives de la tension, c.-à-d ∆f /@xmath0. l'objectif de la présentation est de montrer que les perturbations de la durée des cycles glottiques ne sont pas une copie exacte des perturbations de la fréquence de vibration du muscle ta. l'étude s'appuie sur des modèles "corps-couverture" du pli vocal qui représentent séparément la couche des tissus contractiles et la couche des tissus non-contractiles, appelées "corps" et "couverture" du pli respectivement. le corps est essentiellement constitué du muscle et la couverture est mobile par rapport au corps. la modélisation de la relation entre perturbations du corps et de la couverture offre la possibilité d'expliquer une large gamme de phénomènes sans postuler l'existence de nouvelles sources de perturbations chaque fois qu'une augmentation du jitter vocal ou un enrouement est constaté. en effet, la motivation de l'étude est l'expérience que, pour des voix du type 1, un chargement vocal ensemble avec (i) la consommation de boissons caféinées, alcoolisées ou gazeuses, (ii) le tabagisme, (iii) la (pré)menstruation chez les femmes, (iv) une laryngite légère ou (v) le chargement vocal en présence d'air sec peut augmenter le jitter vocal et éventuellement déclencher la perception d'une raucité lorsque le jitter des durées de cycles dépasse le seuil de 1%. a. fourcin avait proposé un modèle physiologique de ces observations qui exigeait l'injection d'atropine dans les plis vocaux @xcite . la constatation que l'injection augmentait le jitter vocal tandis qu'un chargement vocal modéré le diminue en règle générale, suggère que les propriétés constitutives ou dynamiques des plis vocaux peuvent altérer des perturbations vocales qui trouvent leur origine dans les fluctuations de la tension du muscle t a. fourcin attribuait, d'ailleurs, l'amplification du jitter vocal à une augmentation de la viscosité des plis vocaux. les simulations qui sont exposées ici ne confirment pas cette interprétation mais suggèrent une alternative qui est compatible avec l'injection d'un fluide. l'étude de la relation entre les perturbations de la vibration du corps et de la couverture du pli fait appel à trois modèles existants, y compris deux versions d'un modèle dit à "trois masses" du pli vocal @xcite . une version qui inclut une perturbation aléatoire de la raideur du muscle est dédiée à la reproduction des prédictions des deux autres modèles tandis qu'une version déterministe en offre une interprétation physiologique. le texte qui fait suite à @xcite développe les prédictions de trois modèles et présente les résultats de simulations numériques à l'aide du modèle à "trois masses" et en discute les implications pour la qualité de voix. ## simulations numériques les simulations numériques font appel à une version "aléatoire" et une version "déterministe" du modèle 3m . le rôle de la première est de vérifier les prédictions des modèles à superposition et à cordes dans le cadre du modèle 3m en perturbant aléatoirement la raideur k m du muscle et en enregistrant la taille des perturbations des durées des cycles de l'aire glottique. le rôle de la version déterministe est de découvrir quels paramètres physiologiques déterminent des caractéristiques de la vibration telles que le rapport des amplitudes de vibration a m /(a m + a c ), la fréquence phonatoire f o et le quotient d'ouverture de la glotte q o . pour chacune des deux versions, 1000 solutions du type 1 ont été obtenues numériquement par la méthode de runge-kutta d'ordre quatre avec un pas de calcul de 5µs. pour chaque simulation, les valeurs des paramètres ont été fixées aléatoirement en puisant dans les intervalles indiqués dans le tableau (1). la taille de chaque intervalle est égale à (m -0.25 × m, m + 0.25 × m ) avec m une valeur plausible du paramètre. la fréquence naturelle f @xmath1. elle permet de calculer la raideur k du ressort si la masse m est connue. afin de favoriser la génération de solutions du type 1, la même fréquence naturelle a été affectée au muscle et à la masse inférieure de la couverture. la raideur du ressort de la masse supérieure a été fixée à 70% de la raideur inférieure @xcite . les simulations à l'aide de la version dite "aléatoire" comprenaient deux passages, un passage "déterministe" afin de sélectionner les solutions du type 1, suivi d'un deuxième passage avec les mêmes valeurs de paramètres, mais incluant les perturbations de la raideur k m . les solutions déterministes dont les perturbations des durées des cycles dépassaient 0.001% ont été écartées. les perturbations de la raideur du muscle ∆k m ont été simulées par des échantillons de bruit uniforme filtrés passe-bas sélectionnés au préalable dans un intervalle fixe (0, 6300g/s 2 ). la valeur 6300g/s 2 correspond approximativement à 1% de la valeur typique de la raideur k m et permet de générer des perturbations relatives des durées de cycles dans un intervalle (0.1 -1%). la largeur de bande des 1 ). les corrélations au carré r 2 ajst ont trait à la totalité des paramètres. le modèle à cordes (3) suggère d'analyser les solutions numériques en régressant les perturbations log ∆t des durées de cycles glottiques sur les log-variables log 1/f 3 n et log a i /(a i + a m ). l'amplitude a i tient lieu d'amplitude vibratoire de la couverture. le logarithme transforme le produit du modèle à cordes en une somme, et le cube de f n transforme les perturbations ∆f de la fréquence en les perturbations ∆t des durées de cycles correspondantes. la section 4.2 discute l'approximation de la fréquence f o du modèle à cordes par la fréquence naturelle f n . les durées de cycles ont été obtenues à partir des passages à zéro de l'aire glottique après soustraction de la moyenne. la fréquence phonatoire f o est l'inverse de la moyenne des durées de cycles. les amplitudes a i et a m sont les écarts maximaux des masses m i et m m par rapport à leurs positions de repos. les variables dépendantes et indépendantes ont été normalisées en les divisant par leurs maxima respectifs avant le calcul des logarithmes et l'analyse par régression linéaire. les simulations "déterministes" du modèle 3m sont analysées en régressant les variables a m /(a m + a i ), f o et q o sur les paramètres physiologiques affichés dans le tableau (1). toutes les quantités ont été z-normalisées afin de faciliter la comparaison des poids de régression.