Formant
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On désigne par formant (acoustique) d'un son de parole l'un des maxima d'énergie du spectre sonore de ce son de parole.
Le spectre sonore représente la distribution en fréquences de l'énergie du signal de parole, dans une bande de fréquences allant de 0 Hz à 4 000 Hz si on s'intéresse à la bande passante téléphonique (largement suffisante pour assurer l'intelligibilité du son), voire de 0 Hz à 8 000 Hz, si on s'intéresse à l'essentiel de la bande passante audible. Le spectre sonore se mesure par analyse fréquentielle d'un segment très court (aussi appelé fenêtre d'analyse dans le vocabulaire du traitement du signal), de 10 à 40 millisecondes, du signal de parole. C'est une information variable au cours du temps, dépendant du type son de parole, c'est-à-dire en première approximation, du phonème prononcé, mais plus complètement, de la manière particulière dont il a été prononcé.
Comme le spectre sonore, dont ils représentent l'un des aspects, les formants sont mesurés sur des segments de parole très courts, et ils sont donc variables au cours du temps, dépendant du phonème prononcé et de la manière dont il est prononcé. On numérote les formants (qui sont donc les maxima du spectre sonore) en allant des basses fréquences vers les hautes fréquences. On les désigne par la notation physique Fi (mesurée en hertz) en partant du premier formant F1 dans les fréquences basses. La notation F0 est réservée à la fréquence fondamentale, dont les variations au cours du temps constituent l'intonation de la parole.
Les deux premiers formants F1 et F2 sont des caractéristiques particulièrement adaptées à la description des voyelles, car les voyelles sont des sons relativement stationnaires de la parole. Chaque voyelle se caractérise ainsi par son timbre spécifique, déterminé en première approximation par F1 et F2. La discipline phonétique a permis d'établir une corrélation entre les valeurs mesurées en hertz de F1 et F2 et les articulations de l'appareil phonétique nécessaires à la réalisation des voyelles. Ainsi F1 est corrélé avec l’aperture (ouverture de la bouche) et le F2 avec la position antérieure (valeur élevée de F2), postérieure (valeur basse de F2) de la langue. Le troisième formant F3 est également une caractéristique intéressante, corrélée avec la configuration des lèvres pour les voyelles antérieures.
K. Stevens a donné une interprétation simple de la corrélation entre l'articulation de l'appareil phonatoire et les formants acoustiques, à partir d'un modèle simplifié à deux cavités acoustiques de l'appareil phonatoire. Dans ce modèle, F1 et F2 s'interprètent comme les fréquences de résonance de chaque cavité acoustique.
On présente dans la table ci-dessous les valeurs typiques des formants F1 et F2 pour les voyelles du français. Si on reporte ces valeurs dans un graphique représentant F1 et F2 en abscisse et en ordonnée, on obtient le fameux triangle vocalique de la discipline phonétique.
| Voyelle (API) | F1 (Hz) | F2 (Hz) |
|---|---|---|
| [u] | 320 | 800 |
| [o] | 500 | 1000 |
| [ɑ] | 700 | 1150 |
| [a] | 1000 | 1400 |
| [ø] | 500 | 1500 |
| [y] | 320 | 1650 |
| [ɛ] | 700 | 1800 |
| [e] | 500 | 2300 |
| [i] | 320 | 3200 |
