Précision et limites des mesures de résonance d’un conduit vocal par excitation acoustique aux lèvres : simulation numérique et étude sur maquettes

National audience; La caractérisation des résonances du conduit vocal est indispensable pour comprendre l'acoustique de la voix. Les méthodes de mesure s’appuyant sur un signal d'excitation à large bande et une mesure de pression au niveau des lèvres offrent un bon compromis entre précision, rapidité et intrusivité. Nous abordons ici quelques conseils pratiques pour réaliser de telles mesures et obtenir des estimations précises des fréquences et des facteurs de qualité des résonances. La méthode de mesure est validée par comparaison avec des modèles numériques (lignes de transmission avec pertes visco-thermiques et rayonnement) et avec différentes mesures d’impédances, tout d’abord sur un simple tube métallique puis sur des maquettes simplifiées de voyelles. L'analyse modale (fréquences et facteurs de qualité) est réalisée avec la méthode des cercles de Kennelly exploitant à la fois l’amplitude et la phase des réponses en fréquence, robuste face au problème de proximité entre résonances et anti-résonances. D’autre part, étant donné les niveaux sonores émis par les chanteurs, nous expérimentons la possibilité d’éloigner le microphone (l’excitation restant au niveau des lèvres). On montre que le microphone peut être placé n'importe où dès lors que le rapport signal/bruit est suffisamment bon : sous hypothèse de rayonnement monopolaire, le modèle de mesure reste valable mais les estimations deviennent plus sensibles aux possibles interférences d'autres sources acoustiques. Les fréquences de résonance et les facteurs de qualité obtenus à partir de mesures avec un microphone jusqu'à 30 cm des lèvres s'écartent de moins de 0,2 % et 10 % respectivement des valeurs de référence (mesure aux lèvres), validant le principe d’une caractérisation avec un microphone éloigné des lèvres. Enfin, on discute les limites de la mesure avec excitation aux lèvres pour des configurations vocaliques avec constriction forte du conduit vocal.