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 4000 Hz si on s'intéresse à la bande passante téléphonique (largement suffisante pour assurer l'intelligibilité du son), voire de 0 Hz à 8000 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 désignent par la notation physique Fi (mesurée en Hz) 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 Hz 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 le bouche) et le F2 avec la position antérieure (valeur élevée deF2), 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.


valeurs typiques des formants
voyelle IPA Formant F1 Formant F2
u u 320 Hz 800 Hz
o o 500 Hz 1000 Hz
ɑ aː 700 Hz 1150 Hz
a a 1000 Hz 1400 Hz
ø ø 500 Hz 1500 Hz
y y 320 Hz 1650 Hz
æ ɛ 700 Hz 1800 Hz
e e 500 Hz 2300 Hz
i i 320 Hz 3200 Hz


vocal formants
vocal formant region principal
u 200 à 400 Hz
o 400 à 600 Hz
a 800 à 1200 Hz
e 400 à 600 et 2200 à 2600 Hz
i 200 à 400 et 3000 à 3500 Hz