Laboratoire de phonologie (Phonolab)

Recherches expérimentales, acoustiques, articulatoires et aérodynamiques sur les systèmes phonétiques et phonologiques des consonnes glottalisées.
Ce projet vise à l'étude de la production et de la perception des consonnes glottalisées, avec une prise en compte des aspects diachroniques et des effets sur la fondamentale.

Imagerie par Résonance Magnétique en parole (I.R.M.)
Les activités en IRM se sont concentrées autour de plusieurs axes. Le premier a consisté à optimaliser les procédures d'acquisition d'images qui étaient utilisées dans nos expériences précédentes. Pour les images statiques et les acquisitions simultanées dans des plans différents, nous avons pu diminuer de manière significative le temps d'acquisition des images et la définition de ces images, ce qui permet à présent de faire des procédures d'extraction automatique des contours d'aires du conduit vocal. Le second axe de recherche a consisté à perfectionner la technique d'imagerie en temps réel que nous avions été les premiers à utiliser pour la parole. Nous pouvons à présent enregistrer des séquences de 5 ou 6 images secondes qui ont une définition suffisante pour l'étude des phénomènes de la parole. Dans cet aspect du travail, il a également été développé de nouveaux outils pour le traitement et l'analyse des données. Le troisième axe de recherche a consisté à rechercher une solution pour l'acquisition simultanée et synchronisée du son avec les images IRM; le bruit de la machine durant l'acquisition des données restant toujours un obstacle majeur pour réaliser cette synchronisation. Plusieurs solutions ont été explorées, mais aucune n'a jusqu'à présent été satisfaisante. Nous explorons à présent une solution qui consisterait à modifier le système pneumatique d'acquisition du son dans le système IRM et une autre qui est un traitement du signal consistant à extraire le bruit de la machine de l'acquisition elle-même. Un quatrième aspect des travaux IRM a consisté à faire des reconstructions à 3 dimensions du conduit vocal à partir d'images acquises lors des enregistrements multi-coupes.

Pression sous-glottique (P.S.G.)
Une étude approfondie et quantitative de la pression sous-glottique a été entreprise, afin de déterminer le rôle de la pression sous-glottique dans la régulation des processus aérodynamiques qui sont en jeu dans la parole. Cette étude est faite par des ponctions trachéales directes, elle est menée à l'Hôpital Erasme, avec l'accord du comité d'éthique de l'Hôpital. Un des buts principaux de ce travail est d'obtenir des données suffisantes pour pouvoir faire un modèle aérodynamique de la production de la parole. La phase initiale de la recherche qui consistait à acquérir les données est achevée. Les premiers résultats ont permis de mettre en évidence des phénomènes encore inconnus qui mettent en question des aspects des modèles de la production de la parole. Nous avons ainsi pu montrer que la pression sous-glottique des consonnes occlusives labiales, alvéolaires et vélaires, diffère considérablement en français, si elles sont réalisées avant les voyelles a,i,u. Ce phénomène pourrait s'expliquer de différentes façons: soit par une augmentation de la résistance glottique, soit par une modification de la position du larynx, ou encore par une modification globale de la forme du conduit vocal. Aucune des ces propositions ne semble pouvoir expliquer le phénomène observé qui pourrait aussi s'expliquer par une contribution significative du système respiratoire. La seconde phase des travaux s'attachera à comprendre et à expliquer ce phénomène. Enfin, une étude à été faite pour quantifier la contribution positive de la pression sous-glottique à l'intensité des voyelles, lorsque la fréquence fondamentale de la voix est contrôlée.

Aérodynamique de la parole
Une étude aérodynamique de la nasalité a été entreprise pour les nasales du français. Cette étude associée à la mseure des paramètres acoustiques et articulatoires doit permettre de modéliser la production de ces sons. Les paramètres examinés dans cette étude sont la durée, les débits (buccal et nasal) moyens, le volume d'air nasal total et la proportion de débit total imputable au débit nasal. il s'agit de mettre ces cinq paramètres en relation avec les conditions de production des nasales. Les premiers résultats montrent que les voyelles orales qui ont une contrepartie nasale sont moins nasalisées que le autres sons de ce type; ce qui suggère qu'il existe un contrôle précis des mécanismes impliqués dans la production de ces sons. Les contraintes aérodynamiques qui existent sur la production des sons ont aussi étudiées pour expliquer comment est produit l'efffet de Bernoulli sur les lèvres lorsqu'on génère des trilles bilabiales; quels sont les effets de l'élévation du larynx lors la production des consonnes éjectives et comment il est possible d'expliquer l'origine des consonnes implosives à partir de géminées sonores en surmique.

Electropalatographie (E.P.G.)
Une étude d'électropalatographie a été entreprise pour modéliser (en combinant ces données avec des données IRM, aérodynamiques et acoustiques) la palatalisation des consonnes vélaires du français. Cette étude à notamment permis de montrer l'importance des appuis latéraux de la langue en co-articulation, de faire une reconstruction à 3 dimensions des modifications de la cavité pharyngale et surtout de montrer la dynamique des gestes d'occlusion. Enfin une étude comparative des systèmes d'électropalatographie Kay (US) et Reading (GB) a été entreprise afin d'évaluer si les différences dans le nombre et les positions des électrodes dans les palais artificiels ont un effet sur les phénomènes observés. Les deux systèmes permettent d'observer les mêmes effets, mais avec une définition différente.

Electromyographie (E.M.G.)
Les études d'électromyographie concernent le rôle de l'activité du muscle crico-thyroïdien (CT) dans le contrôle de la fréquence fondamentale (Fo) de la voix. Cette étude a été entreprise afin de tester expérimentalement un des principaux modèles de l'intonation (le modèle de Fujisaki) qui affirme que la pars recta et la pars oblica du CT jouent un rôle différent dans le contrôle de la Fo. Cette étude est coordonnée avec un travail visant à corréler des phénomènes dus à l'évolution temporelle de l'intonation et l'observation de l'évolution de la pression de la pression sous-glottique et des modifications du contrôle de l'activité intrinsèque des muscles du larynx. Une recherche en EMG va également être entreprise concernant le rôle des muscles de la respiration dans la production de la parole.

Travaux descriptifs
Au niveau descriptif, les recherches se sont concentrées sur la description détaillée du système phonétique et phonologique de l'amarique (mesures aérodynamiques, acoustiques, articulatoires (palatographie statique et dynamique); la description instrumentale détaillée de phénomènes assez rares propres aux langues surmiques (gémination, qualité de voix, oppositions particulières); la description du système phonétique du efe; l'étude acoustique de sons du !xoo et enfin la description de sons du hendo en utilisant toutes les ressources instrumentales possibles, IRM, move-track, aérodynamique, acoustique et images vidéo à haute vitesse. Cette dernière étude à valu a trois membres du projet de recevoir le prix de l'association phonétique internationale récompensant le meilleur travail de description de sons de langues du monde.

Reconnaissance automatique de la parole (R.A.P.)
L'objectif est de réaliser un système de reconnaissance automatique de la parole mettant à profit les représentations acoustiques et articulatoires du signal de parole. L'utilisation de représentations articulatoires nécessite le développement de techniques permettant de dériver automatiquement du signal de parole un ensemble d'indices articulatoires. L'accent a été mis sur l'acquisition de données articulatoires au moyen de l'Imagerie par Résonance Magnétique, du Polyphonomètre, de l'électropalatographe, de l'articulomètre électromagnétique. Ces données sont essentielles à la compréhension des relations entre les niveaux articulatoire et acoustique. Dans le cadre de ce projet, elles permettent non seulement de valider les méthodes et modèles permettant d'obtenir des indices articulatoires à partir d'indices acoustiques, mais également de vérifier l'hypothèse à la base de notre projet, à savoir l'intérêt d'utiliser des indices articulatoires en reconnaissance automatique de la parole.

Inversion acoustico-articulatoire (I.A.A.)
Les modèles de production de la parole peuvent être utilisés pour tester des hypothèses phonologiques selon l'existence d'une explication du phénomène étudié au niveau articulatoire. Si une telle explication existe, des stimuli peuvent être créés par synthèse articulatoire, et des tests de perception peuvent être utilisés pour isoler et contrôler le phénomène. Dans le cas contraire, il peut être intéressant de collecter des données relatives à la production du phénomène étudié, soit par mesure directe (IRM, aérodynamique), soit indirectement par utilisation d'une méthode d'inversion acoustico-articulatoire.

Description logique des systèmes phonologique
Ce projet s'est attaché à décrire les relations logiques entre les primitives nécessaires à la description des phonèmes qui composent les systèmes phonologiques. Ces primitives sont les traits distinctifs dont le statut et le nombre est discuté par les théoriciens de la phonologie depuis les travaux de pionniers de Jakobson, Fant et Halle (1952). Dans cette perspective, nous avons examiné le système vocalique du français sous l'angle de ces relations. Une des raisons principales pour aborder la phonologie de cette manière, est de chercher à mettre en évidence les relations qu'entretiennent les primitifs entre eux et de comprendre ces relations sous un angle logique et non pas seulement descriptif.

Expériences basées sur la mimésis
La structuration de l'évolution collective des systèmes phonologiques est étudiée en se fondant sur des principes relevant de l'auto-organisation. Ceci doit permettre de comprendre comment, à un niveau collectif, les changements phonétiques se propagent et structurent dynamiquement le système. Cette approche se fonde sur le rôle que joue la faculté de mimésis lors de la propagation des changements sonores et qui détermine l'aspect cognitif de la dynamique des systèmes phonologiques.

Simulations de comportement collectif
Cette partie du projet aborde l'étude d'un système partageant certaines propriétés caractéristiques des systèmes phonologiques sous un angle théorique en faisant appel à des outils de modélisation et de simulations. Plus précisément, nous nous sommes attachés à décrire comment une population ayant au départ le choix entre plusieurs sons pour désigner un objet parvient, collectivement, à en sélectionner un seul. Notre principale thèse fut de considérer les mécanismes sous-jacents comme de simples processus d'imitation.

Evaluation acoustique des dysarthries parkinsoniennes

Evolution du langage et de la parole

Imagerie par Résonance Magnétique Fonctionnelle

Primatologie