Recherches sur les sons de voyelles - article ; n°1 ; vol.34, pg 159-199

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L'année psychologique - Année 1933 - Volume 34 - Numéro 1 - Pages 159-199
41 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.
Publié le : dimanche 1 janvier 1933
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P. Kucharski
VII. Recherches sur les sons de voyelles
In: L'année psychologique. 1933 vol. 34, n°1. pp. 159-199.
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Kucharski P. VII. Recherches sur les sons de voyelles. In: L'année psychologique. 1933 vol. 34, n°1. pp. 159-199.
doi : 10.3406/psy.1933.29869
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1933_num_34_1_29869Travail de laboratoire de Physiologie
des Sensations du Collège de France
VII
RECHERCHES SUR LES SONS DE VOYELLES
par P. Kucharski
I. — INTRODUCTION
Ce n'est pas d'hier, on le sait, que datent les recherches
sur la nature des sons de voyelles. Les premiers essais d'élu
cider leurs propriétés physiques et les mécanismes physio
logiques de leur production remontent, en effet, à la deuxième
moitié du xvme siècle. Depuis ce temps, on cherche à imiter
et à reproduire les sons vocaux au moyen de procédés mécan
iques. Ce sont les méthodes de synthèse qui semblent devanc
er dans ce domaine particulier l'analyse des phénomènes
étudiés et qui fournissent les premières indications sur le
mécanisme de la voix humaine. Il est superflu de rappeler les
expériences célèbres de Kratzenstein, celles réalisées plus
tard, par Kempélen, celles de Willis, enfin, qui entreprit le
premier une étude systématique de la question.
Ce n'est pas le lieu toutefois, de faire l'historique des
recherches de phonétique expérimentale. Il est facile d'en
connaître l'ensemble et le détail en s'adressant aux ouvrages
spéciaux. Ce qui doit importer, par contre, c'est de rappeler
brièvement les principales conceptions générales qui ont été
formulées au sujet de la nature des voyelles et d'exposer les
résultats des recherches qui se rattachent tout spécialement à
l'objet de ce travail.
D'après Helmholtz, on doit considérer les voyelles comme
des sons complexes particuliers dont le timbre n'est pas
déterminé par le même principe général qui explique la variété
des timbres des instruments de musique. De même que les MÉMOIRES ORIGINAUX 160
sons d'instruments, les voyelles se différencient entre elles
par certains de leurs harmoniques. Mais alors que le timbre
d'instruments relève d'un rapport défini entre les amplitudes
des sons partiels qui occupent dans la série qu'ils forment des
positions relatives définies, et reste, d'autre part, indépendant
de la hauteur du son fondamental, le timbre des voyelles se
trouve déterminé par la présence d'un son harmonique d'une
certaine hauteur absolue. Le propre des voyelles, c'est d'être
caractérisées par un ou deux harmoniques d'une fréquence
vibratoire définie qui varie suivant la voyelle. Les amplitudes
plus fortes de ces notes sont dues à l'effet de résonance que
produit la cavité buccale. Ainsi, suivant Helmholtz, le son de
voyelle, c'est d'abord un son complexe engendré par les
cordes vocales, dont certains harmoniques subissent le ren
forcement par résonance1.
A cette conception on peut opposer la théorie élaborée par
Hermann2. Celle-ci s'appuie principalement sur les résultats
des méthodes phonographiques. Hermann est le premier, en
effet, à utiliser d'une façon systématique les procédés d'enre
gistrement de voyelles. C'est par l'analyse des phonogrammes
qu'il est conduit à formuler plusieurs objections contre la
théorie de Helmholtz. Ce qui frappe surtout Hermann dans
les courbes qu'il obtient, c'est que dans chaque période — et
quelle que soit la hauteur du son laryngé — il y a un groupe de
« sommets équidistants » qui dénotent, pour une voyelle
donnée, une fréquence vibratoire constante. A chaque
correspond ainsi un son caractéristique d'une hauteur tonale
invariable que Hermann a désigné par le nom de « formant ».
Mais, à l'encontre de l'opinion émise par Helmholtz, ce son
n'est pas nécessairement un harmonique de la note du larynx ;
la plupart du temps, il est vis-à-vis de celle-ci dans une
relation inharmonique. Il est intermittent dans le rythme de
la période fondamentale et, de plus, il s'amortit rapidement.
1. ... « les voyelles sont, en effet, des sons produits par des anches memb
raneuses, les cordes vocales, et la caisse de résonance, c'est-à-dire la
bouche, peut prendre une largeur, une longueur et un ton variables de
manière à renforcer tantôt l'un, tantôt l'autre des sons partiels » (p. 136).
H. v. Helmholtz, Les Fondements physiologiques de la musique, Paris,
1868. (Traduction française de son ouvrage : Die Lehre von den Tonempf
indungen.)
2. Les travaux de phonétique de Hermann ont paru dans la Pfluger's
Archiv für die gesamte Physiologie entre 1889 et 1913. C'est le mémoire
publié en 1911, t. 141, qui résume en quelque sorte l'ensemble de ses KUCHARSK.I. LES SONS DE VOYELLES 161 P.
En présence de tels résultats peut-on soutenir l'idée d'un
renforcement par résonance ? La conclusion que Hermann
déduit de ses expériences, la voici : les voyelles sont produites
par l'action d'un souffle (Anblasung) intermittent qui met en
vibration l'air de la cavité buccale. Loin de renforcer les sons
partiels de la note laryngée, le résonateur buccal oscille
in tempo de la fréquence de cette dernière, mais avec sa
périodicité propre.
Des expériences de synthèse de voyelles furent entreprises
plus tard par Hermann pour vérifier la justesse de cette vue.
Elles ont consisté à reproduire le processus acoustique révélé
par l'allure des courbes. Hermann activait des résonateurs
ayant la périodicité des « formants », soit avec des tuyaux à
anches, soit à l'aide d'une sirène en faisant passer le courant
d'air à travers une fente. Il obtenait, dans ces conditions,
des voyelles reconnaissables dont les courbes ressemblaient
nettement à celles des voyelles naturelles.
Ainsi, d'après la conception de Helmholtz, l'air de la cavité
buccale devrait être ébranlé d'autant plus que la fréquence
du son excitateur se rapproche davantage de celle de la réso
nance de la cavité. Au contraire, d'après Hermann, le son
caractéristique de la voyelle est produit d'une façon plus ou
moins uniforme, et indépendamment de la hauteur tonale de
la note émise par le larynx. Le résonateur buccal, loin d'opérer
une sélection parmi les sons partiels de cette note, se mettrait
à osciller comme un corps vibrant quelconque ébranlé par une
force extérieure.
Des efforts furent tentés dans la suite par plusieurs phoné-
recherches. Le passage suivant de ce mémoire éclaire le mieux la diffé
rence que Hermann établissait entre « l'ébranlement par souffle » (Anbla-
sung) et la mise en jeu par résonance : ... « Quand on fait appel à la réso
nance, le résonateur n'oscille sur son ton propre, comme l'indique la
théorie mathématique, qu'avec une amplitude rapidement décroissante ;
par contre, il vibre d'une manière permanente avec la périodicité du corps
extérieur, qui lui a été imposée. Mais quand il y a mise en jeu par souffle
(Anblasung), il vibre toujours avec sa périodicité propre tant que l'action
de souffle persiste. La résonance est une vibration forcée in lempo d'une
force oscillante extérieure. — ■ La « Anblasung » se réalise par une action
continue que l'objet influencé transforme ensuite en une périodicité dépen
dant de ses propriétés à lui. En outre ces dernières oscillations sont toujours
incomparablement plus fortes qu'une vibration résonantielle... En effet,
même sous l'action de son ton propre, un résonateur ne fournit que des
oscillations sympathiques très faibles. Au contraire, c'est avec une facilité
extraordinaire qu'il peut produire par l'effet du souffle des sons audibles
de loin (p. 43). »
l'année psychologique, xxxiv 11 MÉMOIRES ORIGINAUX 162
ticiens pour déterminer avec plus de rigueur les sons carac
téristiques des différentes voyelles. Les résultats de ces recher
ches accusaient cependant une telle discordance qu'on en vint
à exprimer des doutes sur l'existence des « sons caractéris
tiques ». Certains chercheurs, comme Grassmann et Lloyd,
inclinaient même à penser qu'il y avait une « relativité tonale »
à la base du timbre vocalique. Celui-ci ne se distinguerait en
rien des timbres d'instruments et serait déterminé comme
ceux-là par des amplitudes relatives des harmoniques, ind
épendamment de la hauteur absolue. On sait que cette concept
ion s'est heurtée à de vives critiques. (Auerbach, Pipping.)
Dans son ouvrage sur les sons vocaux, paru en 1926,
Stumpf résumait ainsi les résultats acquis en cette matière :
« En ce qui concerne la théorie de la hauteur absolue et de
la relativité, le choix est, en principe, favorable à la première.
Ceci est conforme, du reste, à ce qu'enseignent aujourd'hui
presque tous les phonéticiens. Aussi devait-on s'y attendre à
l'avance, étant donné le mode de production des sons vocaux
(le fait que la position des mâchoires et de la bouche reste la
même lorsqu'on émet une même voyelle sur des hauteurs
tonales différentes). Néanmoins la théorie de la relativité est
juste en ce sens qu'à chaque voyelle correspondent certaines
particularités de structure, qui reviennent à toutes les hauteurs
tonales bien que cela ne ressorte pas partout d'une manière
uniforme1. »
En faisant un exposé succinct des théories et des concept
ions générales concernant la nature des voyelles, on est porté,
évidemment, à grossir leurs traits distinctifs. On ne peut pas
ne pas souligner que, d'après Helmholtz, le timbre des sons
de voyelles est déterminé par certains sons harmoniques d'une
certaine hauteur absolue. Cependant une lecture attentive
du chapitre de son ouvrage sur l'audition, consacré aux sons
vocaliques, permet de se rendre compte des aspects multiples
de ses expériences et de ses observations qui ne se laissent pas
résumer en quelques mots :
C'est à l'aide de diapasons et de résonateurs que Helmholtz
cherchait à déterminer les sons de la plus forte résonance de la
cavité buccale pour les différentes articulations de celle-ci,
correspondant aux diverses voyelles. En parlant a o des résultats
obtenus pour la série de voyelles U, O, O et A, il s'exprime
1. Carl Stumpf, Die Sprachlauie, 1926, Berlin (éd. Springer). KUCHARSKI. — - LES SONS DE VOYELLES 163 P.
dans les termes suivants : « Dans les voyelles précédemment
énumérées, je n'ai pas pu trouver un second son propre et,
par analogie avec ce qui se passe pour des cavités artificielles
semblables à la bouche, il est à peine à supposer que ce second
son propre existe avec une intensité appréciable. Des expé
riences subséquentes prouveront que la résonance d'un seul
son suffît, en réalité, à caractériser les voyelles dont il s'agit1. »
Mais, en examinant une deuxième série de voyelles
(A, A E et I), Helmholtz est conduit à constater que dans
ce cas « la forme de la bouche se rapproche de celle d'une bout
eille à goulot étroit... » Or « si on emploie comme caisse de
résonance une bouteille à goulot étroit, on trouve facilement
deux sons dont l'un peut être considéré comme propre à la
panse et l'autre comme propre au goulot... D'après ce qu'on
vient de dire, les voyelles A, E et I présentent un son aigu
et un son grave de résonance. Et Helmholtz ajoute : ...« Les
sons propres plus graves qui résident dans la partie postérieure
de la cavité de la bouche sont un peu plus difficiles à déter
miner. On peut se servir de diapasons ; cependant la résonance
est relativement faible, car elle doit se manifester à travers le
long et étroit goulot qui termine la cavité. »
Pour la troisième série de voyelles qui passent de A
par Ö à Ü, Helmholtz constate pareillement que la cavité buc
cale présente la forme d'une bouteille. Cependant le « goul
ot » est plus long dans ce cas que pour la série précédente.
Par conséquent, ces voyelles doivent avoir également deux
résonances.
En résumé, Helmholtz distingue deux catégories de
voyelles : celles qui comportent un son unique de résonance
(eintönige Vokale) et celles qui en ont deux (zweitönige Vokale).
Il convient de noter que les résonances qu'il a trouvées pour
cette dernière catégorie se placent dans la série harmonique et
forment des intervalles « musicaux ». Mais, comme on vient de
le dire, Helmholtz envisageait les voyelles étant avant
tout des sons laryngés complexes ayant un caractère «musical »
et modifiés par l'effet de la résonance au niveau de la cavité
buccale..
C'est le contraste entre les résultats des analyses et des
synthèses des voyelles, opérées par Helmholtz qui a inspiré,
il y a un demi-siècle, les conceptions de R. J. Lloyd. Les idées
1. Ibid., p. 141 et 142. 164 MÉMOIRES ORIGINAUX
de ce chercheur doivent être rappelées brièvement car il
apparaît, aujourd'hui, qu'il a non seulement posé plusieurs
problèmes de la phonétique physiologique sur un terrain
solide mais qu'il est parvenu aussi à donner à certains d'entre
eux une solution au moins partielle, ou une ébauche de
solution.
Lloyd est vivement frappé par le fait que toutes les syn
thèses de Helmholtz comporterit plusieurs sons. « De nom
breux passages de Helmholtz pourraient être invoqués
— écrit-il — pour montrer que la tendance générale de sa
démonstration était de prouver que la qualité de voyelle n'est
pas différenciée par des sons concomitants d'une certaine
hauteur absolue mais plutôt par une pluralité des sons dont la nous apparaîtra comme étant d'une impor
tance moindre que leurs relations mutuelles au point de vue
de la hauteur1. »
C'est en considérant la grande complexité des formes que
les cavités buccales peuvent prendre à la suite des diverses
articulations, que Lloyd en arrive à affirmer la pluralité des
résonances vocaliques. Il envisage ainsi les propriétés d'un
résonateur double constitué par une « chambre » et par un
« col » et trouve que certaines configurations buccales se lais
sent assimiler à de tels résonateurs complexes. Il en conclut
que « les voyelles les plus importantes sont celles qui possèdent
une résonance double nettement définie ». D'autre part, dans
un mémoire relatif à l'interprétation des phonogrammes2,
Lloyd résume, comme suit, une partie importante de son
œuvre : « chaque voyelle fondamentale — dit-il — emprunte
une résonance, notamment la principale, à la cavité antérieure
ou orale de son articulation et l'autre, à la postérieure, c'est-
à-dire pharyngée ».
Ce qui est surtout frappant dans les idées de Lloyd, c'est
que, selon lui : « les voyelles sont créées par les hauteurs rela
tives de plusieurs résonances »3.
1. R. J. Lloyd, Speech Sounds : their nature and causation. Phonet
ische Studien, III, 1890, p. 259.
2. R. J. Lloyd, The interpretation of the phonograms of vowels.
J. of Anal, and Physiol, XXXI, 1896, 240-250, London.
3. R. J. Lloyd, The Genesis of vowels. J. of Anal, and Physiol., XXXI,
1896, p. 233-240. Le passage suivant de cet article met en relief la notion de
hauteurs relatives des sons constitutifs des voyelles : « Two individuals
sometimes differ so far in organic endowment that they are physically
incapable of producing articulations accuratly corresponding in figure KUCHARSKI. LES SONS DE VOYELLES 165 P.
Lloyd soutenait aussi que, pour étudier les résonances
vocaliques, il fallait s'adresser non pas aux voyelles parlées
ou chantées mais aux voyelles chuchotées. Voici les principaux
arguments qu'il faisait valoir en faveur de ce point de vue :
« La qualité vocale — écrit-il — ■ n'est liée qu'accidentellement
avec les sons émis par les cordes vocales étant donné qu'elle
est également présente que les cordes vibrent ou non ; il y a,
par contre, une connexion essentielle avec les bruits glottiques
irréguliers parce que les deux phénomènes évoluent et décli
nent pari passu et qu'on ne les trouve jamais séparés m1. Les
raisons de cet état de chose se laissent expliquer facilement et
même anticiper a priori : « Les sons musicaux définis et clairs
sont mal appropriés à susciter les résonances des cavités. Il
est vrai que, quand la hauteur est juste, rien ne lès suscite
avec plus de force et de rapidité mais cela ne peut se produire
que rarement, si l'on prend des cas fortuits. Cependant une
masse mélangée de vibrations hétérogènes a nécessairement
un pouvoir très spécial de susciter des résonances2. » Or de
telles vibrations sont toujours engendrées dans la glotte par
suite de la friction. De fait « elles doivent accompagner, sans
s'y mêler, les notes musicales mêmes, produites par le larynx ;
mais alors que, dans la voix chantée, elles ne représentent
qu'un petit élément, elles sont tout dans la voix chuchotée3 ».
«Ainsi, les sons laryngés peuvent coopérer dans la mise en jeu
des résonances mais ce sera toujours d'une manière fortuite,
irrégulière et additionnelle4. » Bref, pour Lloyd, « les réso
nances vocales sont les tons strictement concomitants et n'ont,
généralement, que très peu à faire avec les tons plus purement
glottiques qu'elles accompagnent5. »
II n'est pas difficile de constater que les conceptions de
R. J. Lloyd n'ont eu aucune influence sur la marche ultérieure
des recherches.
Plus de 30 années devaient s'écouler, en effet, avant que
cette notion de résonance multiple réapparût dans le champ
each to each. But there is still strong general ressemblance because the
aim of both is to divide and shape the stoma in such a way as to produce
the same relation between its resonances » (p. 235).
Voici encore un autre passage caractéristique :
...«each definitive vowel possesses more than one stomatic resonance...
and its identity is due not to the absolute pitch of these resonances but
to their mutual relation or interval or ratio » (p. 235),
1., 2., 3. Speech Sounds, p. 276, 277 et. 278.
4. et 5. Ibid., p. 278. MÉMOIRES ORIGINAUX 166
de la phonétique. Ce redressement a été opéré par Sir Richard
Paget, qui, ayant abordé la question d'une manière fonci
èrement originale, a donné à la conception de la résonance double
une base vraiment solide. C'est l'analyse par voie d'audition
directe des voyelles chuchotées anglaises qui est le point de
départ de ses recherches expérimentales. Grâce à une aptitude
exceptionnelle à décomposer les sons complexes, il est par
venu à y démêler 2 sons de résonance de caractère nettement
musical et notamment une paire de sons différents pour chaque
voyelle. Il était nécessaire pour cela — on s'en doute —
d'adopter une attitude perceptive spéciale et « d'entendre ces
sons non pas comme des voyelles mais comme des effets
musicaux entendus pour la première fois ».
Les résultats de ces observations furent publiés, en 1922,
dans les travaux de V International Phonetic Association, sous
le titre « Vowel resonances ». Ils montrent que les voyelles chu
chotées sont le produit de deux sons de résonance dive
rsement éloignés dans l'échelle tonale, suivant la voyelle.
Cependant ces résonances ne sont pas caractérisées par une
fréquence définie. Elles correspondent à des zones étroites de
l'échelle tonale et couvrent, en général, plusieurs demi-tons
(par exemple, les résonances graves des voyelles anglaises
s'étendent, dans certains cas, sur 8 demi-tons, c'est-à-dire,
sur l'intervalle de quinte).
Les fréquences des notes résonantielles ayant été ainsi
déterminées, Sir Richard Paget devait les soumettre à une
épreuve expérimentale. A cet effet il s'est servi, d'abord, des
« modèles » reproduisant les cavités buccales1. C'étaient en
somme des résonateurs doubles ayant la forme et le volume
des cavités de la bouche et accordés sur les résonances de
celles-ci. En changeant leurs volumes et les dimensions de
leurs ouvertures, on parvenait, par voie empirique, à leur
donner les résonances voulues. Bien entendu, c'est au moyen
d'une soufflerie que ces modèles étaient activés ; dans cer
taines expériences, la fonction des cordes vocales était dévolue
à une anche en caoutchouc fixée à l'entrée même de l'orifice
postérieur du résonateur. Or, les sons vocaux obtenus par ce
procédé se montraient corrects et reconnaissables. Et, d'autre
part, le principe même de la production des voyelles chu
chotées s'en dégageait ; il était légitime d'en conclure « qu'il
1. Sir Richard Paget, Human Speech, 1930, London (Kegan & Paul) KUCHARSK.I. LES SONS DE VOYELLES 167 P.
devait y avoir 2 cavités résonantes, chacune produisant une
.résonance distincte ; et, pourvu que les résonances fussent
exactes, la forme, la longueur, ou la section transversale des
cavités se révélaient sans importance1 ».
Dans la suite, d'autres expériences ont été entreprises par
Paget. Elles ont consisté à produire les 2 résonances au moyen
de tubes circulaires à volume variable et ont confirmé
pleinement l'hypothèse de la résonance double. Il en résultait,
en définitive, que les voyelles étaient fondées sur une combi
naison caractéristique de 2 sons de résonance, dont l'un plus
grave, serait dû à la résonance de la cavité postérieure (back-
resonance) et, l'autre, plus aigu, à celle de la cavité antérieure
de bouche (front-resonance). En même temps, l'insuffisance
d'une seule résonance se trouvait nettement établie2.
C'est dans le passage suivant que Sir Richard Paget a
présenté l'essentiel de ses résultats :
« Les voyelles sont notre manière d'apprécier les combi
naisons caractéristiques des résonances qui sont mises en jeu
dans les cavités vocales humaines lorsque la langue et les
lèvres adoptent les différentes postures caractéristiques. Pour
chaque posture, l'effet le plus important, c'est de produire
2 résonances principales — une paire différente pour chacune.
Le passage d'air à pulsations rythmiques (produit par l'action
des cordes vocales) « colore » les notes musicales en soulignant,
par l'action des résonateurs, ceux des sons partiels ou har
moniques de la note laryngée qui sont situés dans les limites
de la hauteur tonale propre des résonateurs (y compris les
sons partiels possibles de ceux-ci). En dehors des 2 résonateurs
principaux, il y en a d'autres que nous n'avons pas identifiés
et qui donnent des résonances supplémentaires, non carac
téristiques ou, en tout cas, moins caractéristiques3. »
II convient de souligner aussi l'importance que Sir Richard
Paget attache au langage chuchoté dans lequel il voit le lan-
1. Ibid., p. 60.
2. Paget reconnaît, à ce propos, que, dans certains cas, on peut obtenir
une voyelle reconnaissable avec un seul résonateur : « True vowel resonances
can be obtained by single resonator but only in cases where the nature and
tuning of the resonator is such that one fundamental note (n) and first
overtones (2 n or 3 n for example) happen to coincide with the resonances of
the particular vowel » (p. 97).
En ce qui concerne la deuxième note résonantielle, on doit remarquer
que son existence était, on effet, contestée jusqu'à ces temps derniers...
3. Ibid., p. 97. Les résonances secondaires se placent, en général, dans
les octaves supérieures de l'échelle tonale. Elles sont supérieures à 2.000 v. d.

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