Interaction between vocal folds and ventricular folds in phonation: in-vivo exploration, physical modelling, in-vitro validation.

Interaction entre cordes vocales et bandes ventriculaires en phonation: exploration in-vivo, modélisation physique, validation in-vitro.

Lucie Bailly (1, 2)

1 GIPSA-lab - Grenoble Images Parole Signal Automatique
2 LAUM - Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans

The ventricular folds are two laryngeal structures, whose implication has been observed during specific vocal productions. The reason for the ventricular-folds involvement in the phonatory gesture and their effects on the laryngeal source are still barely explored and poorly understood.
This study aims to model the aerodynamic impact induced by the ventricular-folds on the glottal vibratory motion, by means of a theoretical description of the translaryngeal airflow combined to a physical model of phonation. The interaction between the vocal folds and the ventricular folds is characterized by both explorations on the human being (using synchronized electroglottography and high-speed cinematography) and on rigid and flexible in-vitro laryngeal replicas (using flow visualization, PIV measurement technique and pressure measurements).
The ventricular-folds behaviour is observed under different phonatory conditions (usual phonation, throat-singing, growls, vocal effort). They can remain static spaced out, move closer, make contact, vibrate periodically or not, in or out of phase with the vocal folds. The period-doubling phenomenon measured during throat-singing is specifically discussed. The periodic variation of glottal cycle duration is demonstrated. The impact of the ventricular geometry on the pressure distribution and the translaryngeal airflow resistance, on the frequency, the amplitude and the oscillation threshold pressures is measured in-vitro and compared to the theoretical outcomes. The presence of the ventricular constriction downstream to the vocal-folds replica can either alter or favour its self-vibratory motion, depending on the geometrical configuration.

Les bandes ventriculaires sont deux structures du larynx dont l'implication a été observée pour certaines réalisations vocales. L'origine de leur participation dans le geste phonatoire et les effets induits sur le son laryngé sont peu explorés et encore mal compris.
Cette étude se propose de modéliser l'impact aérodynamique des bandes ventriculaires sur la vibration glottique par une description théorique de l'écoulement translaryngé couplée à un modèle physique de phonation. L'interaction entre les cordes vocales et les bandes ventriculaires est caractérisée par une exploration conjointe sur l'humain (par électroglottographie et cinématographie ultra-rapide synchronisées) et sur des maquettes du larynx rigides et déformables (par visualisation d'écoulement, mesures PIV et mesures de pression).
Le comportement des bandes ventriculaires est observé dans différents contextes phonatoires (phonation usuelle, chant de gorge, grognement, effort vocal). Elles peuvent rester immobiles éloignées, se rapprocher, s'accoler, vibrer périodiquement ou non, en phase ou non avec les cordes vocales. Le phénomène de doublement de période mesuré en chant de gorge fait l'objet d'une étude approfondie. La variation périodique de la durée du cycle glottique est démontrée. L'incidence de la géométrie ventriculaire sur la résistance de l'écoulement translaryngé, la fréquence, l'amplitude et les pressions de seuils d'oscillation est mesurée in-vitro et comparée aux prédictions théoriques. La présence de la constriction ventriculaire en aval de la maquette des cordes vocales peut modifier son comportement vibratoire, altérant ou favorisant les auto-oscillations selon la configuration géométrique.

Mots clés: ventricular folds; physical modelling; in-vitro experimental validation; in-vivo exploration; high-speed cinematography; PIV measurements; period doubling

Mots clés: bandes ventriculaires; phonation; modélisation physique; validation expérimentale in-vitro; exploration in-vivo; cinématographie ultra-rapide; mesures PIV; doublement de période

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]

Lucie Bailly. Interaction entre cordes vocales et bandes ventriculaires en phonation: exploration in-vivo, modélisation physique, validation in-vitro.. Acoustique [physics.class-ph]. Université du Maine, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00416587⟩