Cette thèse porte sur l'influence de la voyelle sur les mécanismes laryngés (M1 et M2) en voix chantée. Nous avons observé que les chanteurs associent le /a/ à M1 et le /i/ à M2. Nous avons alors cherché des corrélats physiologiques et acoustiques en étudiant l'influence des voyelles sur les limites phonétographiques, sur plusieurs paramètres de source et spectraux ainsi que sur les transitions des mécanismes. La limite supérieure des phonétogrammes est de 10 dB plus intense pour /a/ que pour /i/ en M1, mais pas en M2. Le phonétogramme de M2 est donc décalé, par rapport à celui de M1, vers les faibles niveaux pour /a/ mais pas pour /i/. Ce décalage est dû en partie à la différence de valeurs de quotient ouvert entre M1 et M2. De plus, l'amplitude du signal électroglottographique augmente avec l'intensité et est plus grande pour /i/ que pour /a/, révélant des différences glottiques de production de voyelles à mêmes hauteur et intensité. Les liens entre les voyelles et la position verticale du larynx dépendent de l'expertise vocale des chanteurs. L'étude de la répartition de l'énergie spectrale est effectuée en calculant le rapport de l'énergie (ER) de la bande du formant du chanteur (FB2) ou des hautes fréquences (FB3) à l'énergie totale. Il est possible d'obtenir un formant du chanteur aussi intense en M2 qu'en M1. ER(FB2) peut saturer à haut niveau, en fonction de la voyelle, du mécanisme et de l'expertise vocale. ER(FB3) est plus faible en M2 qu'en M1. L'intervalle fréquentiel des sauts M1->M2 augmente avec l'intensité mais pas avec la hauteur. Ceci n'est pas observé dans le sens M2->M1. La fréquence de déclenchement de la transition est plus basse pour /i/ que pour /a/.

Le but de cette thèse était de conduire des recherches sur la synthèse et transformation expressive de voix chantée, en vue de pouvoir développer un synthétiseur de haute qualité capable de générer automatiquement un chant naturel et expressif à partir d’une partition et d’un texte donnés. 3 directions de recherches principales peuvent être identifiées: les méthodes de modélisation du signal afin de générer automatiquement une voix intelligible et naturelle à partir d’un texte donné; le contrôle de la synthèse, afin de produire une interprétation d’une partition donnée tout en transmettant une certaine expressivité liée à un style de chant spécifique; la transformation du signal vocal afin de le rendre plus naturel et plus expressif, en faisant varier le timbre en adéquation avec la hauteur, l’intensité et la qualité vocale. Cette thèse apporte diverses contributions dans chacune de ces 3 directions. Tout d’abord, un système de synthèse complet a été développé, basé sur la concaténation de diphones. L’architecture modulaire de ce système permet d’intégrer et de comparer différent modèles de signaux. Ensuite, la question du contrôle est abordée, comprenant la génération automatique de la f0, de l’intensité, et des durées des phonèmes. La modélisation de styles de chant spécifiques a également été abordée par l’apprentissage des variations expressives des paramètres de contrôle modélisés à partir d’enregistrements commerciaux de chanteurs célèbres. Enfin, des investigations sur des transformations expressives du timbre liées à l'intensité et à la raucité vocale ont été menées, en vue d'une intégration future dans notre synthétiseur. / This thesis aimed at conducting research on the synthesis and expressive transformations of the singing voice, towards the development of a high-quality synthesizer that can generate a natural and expressive singing voice automatically from a given score and lyrics. Mainly 3 research directions can be identified: the methods for modelling the voice signal to automatically generate an intelligible and natural-sounding voice according to the given lyrics; the control of the synthesis to render an adequate interpretation of a given score while conveying some expressivity related to a specific singing style; the transformation of the voice signal to improve its naturalness and add expressivity by varying the timbre adequately according to the pitch, intensity and voice quality. This thesis provides some contributions in each of those 3 directions. First, a fully-functional synthesis system has been developed, based on diphones concatenations. The modular architecture of this system allows to integrate and compare different signal modeling approaches. Then, the question of the control is addressed, encompassing the automatic generation of the f0, intensity, and phonemes durations. The modeling of specific singing styles has also been addressed by learning the expressive variations of the modeled control parameters on commercial recordings of famous French singers. Finally, some investigations on expressive timbre transformations have been conducted, for a future integration into our synthesizer. This mainly concerns methods related to intensity transformation, considering the effects of both the glottal source and vocal tract, and the modeling of vocal roughness.

Dans cette étude, nous analysons dans quelle mesure l'exploitation d'un chant populaire, pourrait aider les élèves francophones dans la lecture de textes en allemand. L'exercice musical peut-il contribuer à faciliter la prononciation des voyelles de la langue allemande et ainsi permettre de remédier aux nombreuses difficultés mentionnées dans la littérature et repérées en classe ? L'expérimentation décrite ici a été menée dans une classe bilingue de Strasbourg. Vingt élèves d'une même classe ont été répartis en deux groupes. Le premier groupe avait pour objectif l'apprentissage de la chanson " La Belle au Bois Dormant " tandis que le deuxième s'est focalisé sur la lecture et la compréhension du même texte, sans usage du chant. Les sujets ont été enregistrés pendant la lecture du texte en amont (test T1) et en aval (test T2) de l'expérimentation. Nous avons également examiné l'impact d'un support multimédia élaboré en 2008. Cet outil est supposé pouvoir constituer une aide à l'apprentissage de la lecture par le biais d'exercices adaptés et d'une version chantée dite " karaoké ". La spécificité des résultats des tests T1 et T2 dans chacun des groupes (éléments musicaux, accents d'intensité, premiers et seconds formants) ainsi que la comparaison de deux séquences incluant /a/ d'une part et /a:/ d'autre part, confortent les hypothèses issues de la psycholinguistique, des neurosciences, de la sociolinguistique et de la pédagogie ainsi que d'expériences antérieures : la musique a effectivement un impact sur la qualité vocalique d'une langue accentuelle comme l'allemand.

Le travail de cette thèse porte sur l'étude du contrôle en temps réel de synthèse de voix chantée par une tablette graphique dans le cadre de l'instrument de musique numérique Cantor Digitalis.La pertinence de l'utilisation d'une telle interface pour le contrôle de l'intonation vocale a été traitée en premier lieu, démontrant que la tablette permet un contrôle de la hauteur mélodique plus précis que la voix réelle en situation expérimentale.Pour étendre la justesse du jeu à toutes situations, une méthode de correction dynamique de l'intonation a été développée, permettant de jouer en dessous du seuil de perception de justesse et préservant en même temps l'expressivité du musicien. Des évaluations objective et perceptive ont permis de valider l'efficacité de cette méthode.L'utilisation de nouvelles interfaces pour la musique pose la question des modalités impliquées dans le jeu de l'instrument. Une troisième étude révèle une prépondérance de la perception visuelle sur la perception auditive pour le contrôle de l'intonation, due à l'introduction d'indices visuels sur la surface de la tablette. Néanmoins, celle-ci est compensée par l'important pouvoir expressif de l'interface.En effet, la maîtrise de l'écriture ou du dessin dès l'enfance permet l'acquisition rapide d'un contrôle expert de l'instrument. Pour formaliser ce contrôle, nous proposons une suite de gestes adaptés à différents effets musicaux rencontrés dans la musique vocale. Enfin, une pratique intensive de l'instrument est réalisée au sein de l'ensemble Chorus Digitalis à des fins de test et de diffusion. Un travail de recherche artistique est conduit tant dans la mise en scène que dans le choix du répertoire musical à associer à l'instrument. De plus, un retour visuel dédié au public a été développé, afin d'aider à la compréhension du maniement de l'instrument. / This thesis deals with the real-time control of singing voice synthesis by a graphic tablet, based on the digital musical instrument Cantor Digitalis.The relevance of the graphic tablet for the intonation control is first considered, showing that the tablet provides a more precise pitch control than real voice in experimental conditions.To extend the accuracy of control to any situation, a dynamic pitch warping method for intonation correction is developed. It enables to play under the pitch perception limens preserving at the same time the musician's expressivity. Objective and perceptive evaluations validate the method efficiency.The use of new interfaces for musical expression raises the question of the modalities implied in the playing of the instrument. A third study reveals a preponderance of the visual modality over the auditive perception for the intonation control, due to the introduction of visual clues on the tablet surface. Nevertheless, this is compensated by the expressivity allowed by the interface.The writing or drawing ability acquired since early childhood enables a quick acquisition of an expert control of the instrument. An ensemble of gestures dedicated to the control of different vocal effects is suggested.Finally, an intensive practice of the instrument is made through the Chorus Digitalis ensemble, to test and promote our work. An artistic research has been conducted for the choice of the Cantor Digitalis' musical repertoire. Moreover, a visual feedback dedicated to the audience has been developed, extending the perception of the players' pitch and articulation.

Les relations entre les paramètres de source glottique et la qualité vocale sont étudiées en voix parlée et chantée, par étude spectrale des modèles de signaux, par mesures acoustiques et électroglottographiques et par détermination des seuils différentiels. Les corrélats spectraux de ces paramètres sont évalués à partir des expressions analytiques temporelles et spectrales des modèles de signaux. Une augmentation de l'amplitude de voisement ou de la vitesse de fermeture entraîne une amplification spectrale globale. Le quotient ouvert et le coefficient d'asymétrie sont corrélés à la fréquence et la largeur de bande du formant glottique, ainsi qu'à l'amplitude de la pente spectrale. Le quotient de phase de retour affecte la pente spectrale en haute fréquence. L'estimation du quotient ouvert à partir de la différence spectrale entre les deux premiers harmoniques, H1-H2, est étudiée de façon théorique et expérimentale. Elle n'est pas adaptée aux signaux de voix chantée, où l'interaction entre source et filtre devient importante. L'utilisation des signaux électroglottographiques dérivés, qui permettent de détecter les instants d'ouverture et de fermeture glottique indépendamment du système supraglottique, est explorée et des méthodes de mesure de la fréquence fondamentale et du quotient ouvert sont proposées. Une base de données a été constituée, par enregistrement simultané des signaux acoustiques et électroglottographiques de 18 chanteurs entraînés sur des voyelles tenues, des sons filés ou des phrases parlées et chantées. Le quotient ouvert est analysé en fonction de l'intensité vocale et de la fréquence fondamentale, dans les deux principaux mécanismes laryngés de production vocale. Il présente des valeurs plus élevées en mécanisme II (0.5 < Oq < 0.95) qu'en mécanisme I (0.3 < Oq < 0.8) et la transition entre mécanismes s'accompagne d'un saut marqué de quotient ouvert. Il est fortement corrélé à l'intensité vocale en mécanisme I et à la fréquence fondamentale en mécanisme II et dépend de l'ouverture de la voyelle émise. Les seuils différentiels associés au quotient ouvert et au coefficient d'asymétrie sont mesurés. Le seuil différentiel relatif DOq/Oq est de l'ordre de 14 % pour 20 sujets non-entraînés et 10 % pour 10 sujets entraînés. Il ne varie pas lors d'un changement de voyelle ou de fréquence fondamentale, mais dépend du paramètre d'amplitude et de la présence ou non d'un vibrato.

Dans cette étude, nous analysons dans quelle mesure l’exploitation d’un chant populaire, pourrait aider les élèves francophones dans la lecture de textes en allemand. L’exercice musical peut-il contribuer à faciliter la prononciation des voyelles de la langue allemande et ainsi permettre de remédier aux nombreuses difficultés mentionnées dans la littérature et repérées en classe ? L’expérimentation décrite ici a été menée dans une classe bilingue de Strasbourg. Vingt élèves d’une même classe ont été répartis en deux groupes. Le premier groupe avait pour objectif l’apprentissage de la chanson « La Belle au Bois Dormant » tandis que le deuxième s’est focalisé sur la lecture et la compréhension du même texte, sans usage du chant. Les sujets ont été enregistrés pendant la lecture du texte en amont (test T1) et en aval (test T2) de l’expérimentation. Nous avons également examiné l’impact d’un support multimédia élaboré en 2008. Cet outil est supposé pouvoir constituer une aide à l’apprentissage de la lecture par le biais d’exercices adaptés et d’une version chantée dite « karaoké ». La spécificité des résultats des tests T1 et T2 dans chacun des groupes (éléments musicaux, accents d’intensité, premiers et seconds formants) ainsi que la comparaison de deux séquences incluant /a/ d’une part et /a:/ d’autre part, confortent les hypothèses issues de la psycholinguistique, des neurosciences, de la sociolinguistique et de la pédagogie ainsi que d’expériences antérieures : la musique a effectivement un impact sur la qualité vocalique d’une langue accentuelle comme l’allemand. / In this research, we try to analyse how a popular lullaby could be helpful for 7 years-old French pupils while reading German texts. Could musical entertainment enhance the abilities to pronounce more successfully the vowels of German and also to avoid many of current difficulties described by many authors and observed at school?The experimentation we describe here was achieved in a bilingual class in Strasbourg. Twenty learners were divided into 2 groups. The 1st group had to learn the song about the story of “The Sleeping Beauty”, whereas the other group had to understand and read the same text, but without singing it. The subjects were recorded while reading the text of the song before the experimentation (test T1) and a few days after the end of the experimentation (test T2). We also examined the role of multimedia material developed in 2008 and containing a karaoke version of the song and exercises meant to facilitate learning to read. The specificity of T1 and T2 in each group (musical features, accentuation, formant frequencies) and the comparison of two similar sequences containing /a/ on the one hand and /a:/ on the other hand, lead us to the conclusion that, as predicted from theories in psycholinguistics, neurosciences, sociolinguistics, pedagogy and previous experiences, music definitely has an effect upon the quality of vowel pronunciation of a specific stress-timed language like German (L2).

No description available.

L’objectif du didacticien est d’élaborer une méthode performante dont le contenu et les outils d’enseignement-apprentissage améliorent les compétences phonétiques en langue étrangère. Concernant le contenu pédagogique, les travaux ont montré que les sons et les phonèmes d’une langue inconnue sont traités selon l’organisation de l’espace phonétique et phonologique de la langue maternelle. Les recherches mettent en avant l’intérêt de confronter les systèmes linguistiques afin de prédire les difficultés et les facilités auxquelles seront exposés les apprenants de langue. S’agissant des outils de transmission, les études montrent les effets bénéfiques de l’interdisciplinarité et le rôle pertinent de la musique sur le développement cognitif et des apprentissages. Notre objectif de recherche s’inscrit dans ce contexte scientifique. Notre intérêt est double. D’abord, nous avons tenté d’identifier quel paramètre, inhérent à l’émission en voix chantée et la différenciant de la voix parlée, pouvait faciliter la perception de voyelles non-natives. Ensuite, nous avons souhaité comparer les effets sur la compétence de production de voyelles non-natives de deux méthodes de corrections phonétique, l’une des deux exploitant l’outil « voix chantée ». À travers les résultats de ces études, nous avons essayé de saisir le rôle de l’italien langue maternelle sur la perception et la production du français langue cible. Nos travaux n’ont pas mis en évidence d’effet des modalités fréquence fondamentale et allongement de la durée vocalique sur la discrimination perceptive des voyelles non natives /y/ et /ø/, mais ils suggèrent un rôle du contexte prévocalique sur la perception de la voyelle non-native /y/ en contraste /u/. Nous avons trouvé un effet favorable de la méthode de correction phonétique incluant la pratique chantée sur la production du spectre sonore des voyelles fermées du français, mais pas sur l’évolution des catégories phonologiques à l’intérieur de l’espace acoustique vocalique. Les résultats de ces études soutiennent la théorie que l’enseignement-apprentissage de la phonétique a sa place en classe de langue, et suggèrent que la voix chantée serait, sous certaines conditions, un outil pertinent pour faciliter la perception et la production de voyelles non-natives. / Specialists in didactics aim to create an efficient method, whose teaching / learning content and tools improve phonetic skills in foreign languages. As for the educational content, research studies have proved that sounds and phonemes of a foreign language are processed according to the structure of the phonetic and phonological space of the native language. Other works point out that it is particularly relevant to compare linguistic systems in order to predict future difficulties and abilities language learners will be confronted with. As for transmission tools, studies have shown the beneficial effects of interdisciplinarity and the pertinent role music plays on cognitive and learning development. Our research objective falls within this scientific context. Our purpose has been two-fold. First, we tried to identify which parameter, related to the production of the singing voice whilst separate from the speaking voice, may facilitate the perception of non-native vowels. Secondly, we aimed at comparing the effects on the ability to produce non-native vowels of two corrective phonetic methods, one of which used the “singing voice” tool. Through the results of these studies, we tried to understand how Italian as a native language interacts with the perception and the production of French as a target language. Our studies have shown that vowel pitch and duration do not impact the discrimination of /y/ and /ø/, and that the consonant sharpness plays a role on the discrimination of /y/ in a CV type syllable. We found a positive effect of the method, which uses singing-voice as a tool, on the production of the sound spectrum of French closed vowels, but not on the evolution of the sounds and phonemes into the acoustic space. Our results support the theory that phonetic teaching and learning is relevant in language classes and suggest that singing-voice may be a useful tool to ease the perception and the production of non-native vowels. / L’obiettivo dell’esperto di didattica è di elaborare un metodo efficace, il cui contenuto e gli strumenti d’insegnamento-apprendimento migliorino le competenze fonetiche in lingua straniera. Riguardo al contenuto pedagogico, le nostre ricerche hanno dimostrato che i suoni e i fonemi di una lingua sconosciuta sono trattati secondo l’organizzazione dello spazio fonetico e fonologico della lingua materna. Queste ricerche evidenziano l’utilità di confrontare sistemi linguistici differenti al fine di predire le difficoltà e le agevolazioni a cui sono esposti gli studenti di lingua straniera come lingua seconda (L2). Per quanto concerne gli strumenti d’insegnamento e apprendimento, le nostre ricerche dimostrano gli effetti benefici dell’interdisciplinarità ma anche del ruolo pertinente della musica sullo sviluppo cognitivo e sul piano degli studenti. Il nostro interesse di ricerca è doppio. In primo luogo, abbiamo tentato d’identificare quale parametro, inerente alla produzione in voce cantata e che la distingue della produzione del parlato, potesse agevolare la percezione di vocali assenti dalla lingua materna. In seguito, abbiamo voluto confrontare gli effetti di due metodi di correzione fonetica, uno dei quali sfrutta lo strumento “voce cantata”, sulla competenza di produzione delle vocali del francese /y ø/ non presenti nel sistema vocalico dei locutori di italiano madrelingua. I risultati di questi studi contribuiscono ad individuare l’impatto dell’italiano madrelingua sulla produzione e sulla percezione del francese lingua d’apprendimento. I nostri lavori non hanno evvidenziato un effetto delle modalità pitch e durata d’emissione della vocale /y/ e della vocale /ø/ sulla loro discriminazione, ma suggeriscono un ruolo del contesto pre-vocalico sulla percezione della vocale /y/ in contrasto /u/. Abbiamo scoperto un effetto favorevole del metodo di correzione fonetica includendo la voce cantata sulla produzione dello spettro sonoro delle vocali chiuse del francese, ma non sull’evoluzione delle categorie fonologiche all’interno dello spazio acustico. I risultati di questi studi sostengono la teoria secondo la quale l’insegnamento-apprendimento fonetico ha pienamente ragione di essere in classe di lingua, e suggeriscono che la voce cantata sarebbe, sottommessa ad alcune condizioni, uno strumento che facilita la percezione e la produzione di vocali assenti dalla madrelingua.