Modélisation et simulation en constantes localisées et à bilan de puissance garanti de l'appareil vocal : une approche interaction fluide-structure.
Victor Wetzel · HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe) · 2021
Cette thèse traite de la modélisation et de la simulation de l'appareil vocal, et notamment du conduit vocal articulé. L'objectif principal est de décrire, de manière concomitante, la propagation des ondes acoustiques et l'écoulement de l'air en interaction avec les tissus des voies aériennes. Cette thèse combine des hypothèses, des approches et des outils issus de la mécanique des fluides et de la thermodynamique pour produire un modèle non linéaire à constantes localisées. Ce modèle prend en compte la propagation acoustique, la présence de dérivations (pour la cavité nasale par exemple) et les mouvements dus aux phénomènes articulatoires.Ce travail est effectué dans le domaine temporel, dans le cadre des systèmes Hamiltoniens à ports (sHp) qui garantit l'obtention de modèles passifs et énergétiquement bien posés. Nous démontrons, à l'aide de circuits électriques équivalents, que ce modèle apporte de nouvelles interprétations sur les interactions fluides-structures tout en préservant la modularité et l'interprétabilité des modèles de l'état de l'art. Nous démontrons, à l'aide de simulations pour des coarticulations simples, l'impact de notre modélisation du mouvement des articulateurs sur le signal de sortie audible, tout en reproduisant les comportements attendus (résonances acoustiques, transitoires, convection de masse). En utilisant la même méthodologie, nous proposons de nouveaux modèles de jonction entre trois tronçons ou tubes, pouvant être appliqués à la voix et à l'acoustique des instruments à vent. Enfin, nous proposons une formulation Hamiltonienne à ports des fonctions indicatrices pour la modélisation de sHp dont le domaine spatial dépend du temps.