Les activit\u00e9s de recherche traitent de l\u2019analyse du signal vocal pour la d\u00e9tection et la mesure de variabilit\u00e9s dues \u00e0 des facteurs psychophysiologiques. Ces derni\u00e8res sont provoqu\u00e9es en laboratoire ou existent naturellement dans certaines situations de travail. Les pilotes d\u2019avion constituent une population de locuteurs soumis \u00e0 des charges de travail \u00e0 risques et parfois de longues dur\u00e9es. Le contexte a\u00e9ronautique fournit des situations r\u00e9elles (enregistrements en vol ou exploitation des enregistreurs de vol) et offre la possibilit\u00e9 d\u2019utiliser des simulateurs fixes ou mobiles. Dans tous les cas, des perturbations vocales sont possibles cons\u00e9cutivement \u00e0 l\u2019apparition de dysfonctionnements mais aussi r\u00e9sultant de la charge de travail ou de la fatigue. Certaines exp\u00e9rimentations relevant du domaine de la Psychologie sont \u00e9galement susceptibles d\u2019engendrer une expression vocale aux propri\u00e9t\u00e9s singuli\u00e8res.<\/p>\n
Contexte A\u00e9ronautique<\/strong><\/p>\n – analyse d\u2019enregistreur des conversations en vol<\/strong> ou \u00ab\u00a0Cockpit Voice Recorder\u00a0\u00bb (CVR) d\u2019avions accident\u00e9s (partenaire\u00a0: Bureau d\u2019Enqu\u00eates et d\u2019Analyses BEA).<\/p>\n – analyses vocales en vol\u00a0 long courrier<\/strong> avec incidents provoqu\u00e9s (partenaires\u00a0: Services Technique de la Navigation A\u00e9rienne S.T.N.A \u2013 Airbus). Pour la certification en vol avec un \u00e9quipage r\u00e9duit \u00e0 deux pilotes au lieu de trois personnels navigants, des vols r\u00e9els long-courriers ont eu lieu avec cr\u00e9ation de pannes par les ing\u00e9nieurs \u00e0 bord. Les conversations de l\u2019\u00e9quipage ont \u00e9t\u00e9 enregistr\u00e9es pour \u00e9tudier la corr\u00e9lation entre le stress provoqu\u00e9, les caract\u00e9ristiques acoustiques de la voix et l\u2019estimation de la charge de travail par des indicateurs m\u00e9dicaux mesur\u00e9s par les partenaires de l\u2019\u00e9tude.<\/em><\/p>\n – enregistrements en simulateur d\u2019avion<\/strong> avec pannes provoqu\u00e9es (partenaires\u00a0: A\u00e9roformation, Base Op\u00e9rationnelle Mobile A\u00e9roPort\u00e9e). Le simulateur a permis de construire un protocole exp\u00e9rimental pour provoquer en situation contr\u00f4l\u00e9e divers incidents de vol et en analyser les cons\u00e9quences vocales.<\/em><\/p>\n – enregistrements coupl\u00e9s<\/strong> avec le protocole exp\u00e9rimental de laboratoire mis en place pour \u00e9tudier l\u2019inertie du sommeil (partenaires Laboratoire d\u2019Anthropologie Appliqu\u00e9e LAA, h\u00f4pital Henri Mondor et BEA). Pour l\u2019\u00e9tude du sommeil et de la vigilance des \u00e9quipages, le LAA a d\u00e9velopp\u00e9 un protocole exp\u00e9rimental de laboratoire pour contr\u00f4ler le sommeil et \u00e0 partir duquel il a \u00e9t\u00e9 possible d\u2019enregistrer la voix d\u2019un pilote \u00e0 son r\u00e9veil lors de l\u2019ex\u00e9cution de t\u00e2ches a\u00e9ronautiques. L\u2019\u00e9tude poursuivait le but d\u2019identifier les caract\u00e9ristiques non m\u00e9dicales, donc vocales, modifi\u00e9es par l\u2019inertie du sommeil.\u00a0\u00a0 – fatigue d\u2019un \u00e9quipage en vol court-courrier<\/strong> (partenaires\u00a0: Bureau d\u2019Enqu\u00eates et d\u2019Analyses, Air France). L\u2019exp\u00e9rimentation avait pour objectif d\u2019estimer la fatigue d\u2019un \u00e9quipage au cours d\u2019une journ\u00e9e de vols court-courriers avec plusieurs rotations sur le territoire fran\u00e7ais et de comparer les r\u00e9sultats avec ceux\u00a0 obtenus apr\u00e8s le d\u00e9pouillement de l\u2019enregistreur phonique.<\/em><\/p>\n – <\/em>fatigue d\u2019un conducteur automobile<\/strong> (partenaire\u00a0: Bureau d\u2019Enqu\u00eates et d\u2019Analyses). L\u2019objectif \u00e9tait de mettre en place une exp\u00e9rimentation de conduite automobile pour laquelle la charge de travail pouvait \u00eatre comparable avec celle des pilotes et plus facile \u00e0 mettre en \u0153uvre afin de tester les param\u00e8tres acoustiques de l\u2019analyse de la voix.\u00a0\u00a0<\/em><\/p>\n – Privation de Sommeil et Charge de Travail\u00a0: <\/strong>(Partenaires\u00a0: ENAC-SEFA et BEA). Des \u00e9l\u00e8ves-pilotes, en cours de formation \u00e0 l\u2019E.N.A.C, ont \u00e9t\u00e9 enregistr\u00e9s pendant leurs exercices de vol en simulateur d\u2019Airbus A320 (AirbusTraining Center).<\/em> Deux s\u00e9ances de vol de quatre heures sont programm\u00e9es dans leur formation au vol en \u00e9quipage. Elles sont particuli\u00e8rement riches en \u00e9v\u00e8nements et engendrent une charge de travail importante. Elles ont lieu en tout d\u00e9but de matin\u00e9e occasionnant probablement une privation de sommeil.<\/em> Les conversations de chaque \u00e9quipage (pilote et copilote) ont \u00e9t\u00e9 enregistr\u00e9es au cours de chaque type de s\u00e9ance. Les \u00e9l\u00e8ves pilotes compl\u00e9taient, en d\u00e9but et en fin, des questionnaires destin\u00e9s \u00e0 l\u2019auto-\u00e9valuation de leur charge de travail et \u00e0 renseigner les exp\u00e9rimentateurs sur leur \u00e9tat de vigilance.<\/em><\/p>\n Contexte Exp\u00e9rimental de la Psychologie<\/strong> – Test de Stroop <\/strong>(partenaires\u00a0: laboratoires de Phon\u00e9tique de l’Universit\u00e9 de Mons-Hainaut (Belgique) et de l’Universit\u00e9 de Barcelone (Espagne)). Ce test nomm\u00e9 \u00e9galement test Mot-Couleur provoque un effet d\u2019interf\u00e9rence de la lecture d\u2019un mot sur la d\u00e9nomination de sa couleur. Par exemple lorsqu\u2019il s\u2019agit de d\u00e9nommer la couleur du mot \u00ab\u00a0rouge\u00a0\u00bb alors qu\u2019il est \u00e9crit en vert\u00a0: le mot \u00ab\u00a0rouge\u00a0\u00bb est \u00e9crit \u00e0 l\u2019encre verte et le locuteur doit prononcer \u00ab\u00a0vert\u00a0\u00bb. L\u2019objectif des analyses acoustiques \u00e9tait de rechercher des modifications du signal par rapport \u00e0 une prononciation sans interf\u00e9rence.<\/em><\/p>\n – Banque d\u2019images<\/strong> (partenaire\u00a0: R. Da Silva Neves, enseignant-chercheur en Psychologie Cognitive et soutien du Conseil Scientifique de l\u2019Universit\u00e9 Toulouse 2 dans le cadre des Programmes Ponctuels de Recherche P.P.R). Cette banque (International Affective Picture System IAPS) mise au point par le \u00ab\u00a0Center for Emotion and Attention\u00a0\u00bb de l\u2019Universit\u00e9 de Floride pr\u00e9sente l\u2019avantage de classer et de noter les images selon le degr\u00e9 \u00e9motionnel qu\u2019elles induisent. L\u2019exp\u00e9rimentation de laboratoire a conduit les spectateurs \u00e0 parler en regardant les images selon un discours contr\u00f4l\u00e9 afin de tenter d\u2019\u00e9tablir un lien entre les notes respectives et les valeurs des grandeurs acoustiques mesur\u00e9es.\u00a0\u00a0 Fatigue Physique <\/strong>(hors contexte a\u00e9ronautique) – exp\u00e9rimentation du laboratoire. Elle a \u00e9t\u00e9 provoqu\u00e9e \u00e0 l\u2019aide d\u2019un v\u00e9lo d\u2019appartement selon un protocole d\u2019effort \u00e9vitant un essoufflement excessif du locuteur et avec une mesure simultan\u00e9e du rythme cardiaque.<\/em><\/p>\n Somnolence et Charge Mentale <\/strong>(partenaire: laboratoire LLCE de l’Universit\u00e9 Toulouse Jean Jaur\u00e8s: Agn\u00e8s Daurat et Radouane El Yagoubi;\u00a0 soutien de l’Ecole Doctorale A\u00e9ronautique et Astronautique de l’Universit\u00e9 de Toulouse). R\u00e9sum\u00e9 de la th\u00e8se de Doctorat de Stanislas Boyer (dir de th\u00e8se R.Ruiz et A.Daurat):<\/p>\n Les exigences op\u00e9rationnelles du m\u00e9tier de pilote sont susceptibles d\u2019engendrer de la somnolence et des niveaux de charge mentale inad\u00e9quats (i. e., trop faible ou trop \u00e9lev\u00e9) au cours des vols. Les dettes de sommeil et les perturbations circadiennes li\u00e9es \u00e0 divers facteurs (e. g.,longues p\u00e9riodes de services, horaires de travail irr\u00e9gulier, etc.) demandent aux pilotes de repousser sans cesse leurs limites biologiques. Par ailleurs, la charge de travail mentale des pilotes pr\u00e9sente de fortes variations au cours d\u2019un vol : \u00e9lev\u00e9e au cours des phases critiques (i. e.,d\u00e9collage et atterrissage), elle devient tr\u00e8s r\u00e9duite pendant les phases de croisi\u00e8re. Lorsque la charge mentale devient trop \u00e9lev\u00e9e ou, \u00e0 l\u2019inverse, trop faible, les performances se d\u00e9gradent et des erreurs de pilotage peuvent appara\u00eetre. La mise en \u0153uvre de m\u00e9thodes de d\u00e9tection de l\u2019\u00e9tat de somnolence et du niveau de charge mentale en temps quasi r\u00e9el est un d\u00e9fi majeur pour le suivi et le contr\u00f4le de l\u2019activit\u00e9 de pilotage. L\u2019objectif de la th\u00e8se est de d\u00e9terminer si la voix humaine peut permettre de d\u00e9tecter d\u2019une part, l\u2019\u00e9tat de somnolence et d\u2019autre part, le niveau de charge mentale d\u2019un individu. MESURES ACOUSTIQUES:<\/strong> Les analyses acoustiques ont port\u00e9 sur les signaux des voyelles orales du Fran\u00e7ais par la mesure des principaux param\u00e8tres suivants :<\/p>\n –\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 fr\u00e9quence fondamentale\u00a0: moyenne, \u00e9cart-type, par p\u00e9riode de vocalisation, jitters, coefficient de variation\u00a0;<\/p>\n –\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 micro-tremblements des cordes vocales\u00a0;<\/p>\n –\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 shimmer\u00a0;<\/p>\n –\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 spectre: formants, coefficients L.P.C, mod\u00e9lisation du conduit vocal, centre de gravit\u00e9 spectral, fr\u00e9quence d\u2019\u00e9quilibre \u00e9nerg\u00e9tique, distributions cumul\u00e9es du niveau sonore et fr\u00e9quence d\u2019\u00e9quilibre spectral, pente de la droite de r\u00e9gression, rapports d\u2019\u00e9nergie, skewness, kurtosis, distances spectrales (coefficients M.F.C.C)\u00a0;<\/p>\n –\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 d\u00e9bit phonatoire\u00a0;<\/p>\n –\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 exposant maximal de Lyapunov et portrait de phase\u00a0;<\/p>\n –\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u00ab\u00a0distance\u00a0\u00bb parcourue par le signal (D.A.L) et de ses param\u00e8tres d\u00e9riv\u00e9s ;<\/p>\n –\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 modulation d\u2019amplitude des maxima du signal temporel.<\/p>\n Les mesures sont effectu\u00e9es \u00e0 l’aide de programmes d\u00e9velopp\u00e9s dans l’environnement\u00a0 Matlab\u00ae mais aussi \u00e0 l’aide de scripts du logiciel Praat.<\/p>\n Parmi les grandeurs mesur\u00e9es trois d\u2019entre elles sont originales\u00a0: la fr\u00e9quence d\u2019\u00e9quilibre spectral issue de distributions cumul\u00e9es du niveau sonore dans le spectre, le \u00ab\u00a0Digital Amplitude Length\u00a0\u00bb comme mesure de longueur du signal temporel et la fr\u00e9quence de modulation d\u2019amplitude des maxima de ce signal. Leur pr\u00e9sentation respective est examin\u00e9e dans le manuscrit de\u00a0\u00a0 Synth\u00e8se des travaux<\/a> de m\u00eame que le d\u00e9tail des principaux r\u00e9sultats obtenus pour les principales exp\u00e9rimentations pr\u00e9c\u00e9dentes et les \u00e9l\u00e9ments d\u2019une mod\u00e9lisation acoustique des effets d’agents perturbateurs.<\/p>\n <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" depuis 1988 Les activit\u00e9s de recherche traitent de l\u2019analyse du signal vocal pour la d\u00e9tection et la mesure de variabilit\u00e9s dues \u00e0 des facteurs psychophysiologiques. Ces derni\u00e8res sont provoqu\u00e9es en laboratoire ou existent naturellement dans certaines situations de travail. Les … Continuer la lecture ![\"CVR\"](\"https:\/\/blogs.univ-tlse2.fr\/robert-ruiz\/files\/2012\/02\/SSFDR_4700_et_sa_carte_m\u00e9moire1.jpg\")
<\/a>Un enregistrement a \u00e9t\u00e9 s\u00e9lectionn\u00e9 car les dysfonctionnements constat\u00e9s avant l\u2019accident ont provoqu\u00e9 de longues discussions entre les membres d\u2019\u00e9quipage offrant ainsi une mati\u00e8re sonore riche pour l\u2019\u00e9tude des cons\u00e9quences vocales de l\u2019\u00e9motion.<\/em><\/p>\n<\/a> <\/em><\/p>\n<\/a> <\/em><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a> <\/em><\/p>\n
\nDans une premi\u00e8re \u00e9tude, la voix de participants a \u00e9t\u00e9 enregistr\u00e9e lors d\u2019une t\u00e2che de lecture avant et apr\u00e8s une nuit de privation totale de sommeil (PTS). Les variations de l\u2019\u00e9tat de somnolence cons\u00e9cutives \u00e0 la PTS ont \u00e9t\u00e9 \u00e9valu\u00e9es au moyen de mesures auto-\u00e9valuatives et \u00e9lectrophysiologiques (\u00c9lectroEnc\u00e9phaloGraphie [EEG] et Potentiels \u00c9voqu\u00e9s [PEs]). Les r\u00e9sultats ont montr\u00e9 une variation significative apr\u00e8s la PTS de plusieurs param\u00e8tres acoustiques li\u00e9s : (a) \u00e0 l\u2019amplitude des impulsions glottiques (fr\u00e9quence de modulation d\u2019amplitude), (b) \u00e0 la forme du signal acoustique (longueur euclidienne du signal et ses caract\u00e9ristiques associ\u00e9es) et (c) au spectre du signal des voyelles (rapport harmonique sur bruit, fr\u00e9quence du second formant, coefficient d\u2019asym\u00e9trie, centre de gravit\u00e9 spectral, diff\u00e9rences d\u2019\u00e9nergie, pente spectrale et coefficients cepstraux \u00e0 \u00e9chelle Mel). La plupart des caract\u00e9ristiques spectrales ont montr\u00e9 une sensibilit\u00e9 diff\u00e9rente \u00e0 la privation de sommeil en fonction du type de voyelles. Des corr\u00e9lations significatives ont \u00e9t\u00e9 mises en \u00e9vidence entre plusieurs param\u00e8tres acoustiques et plusieurs indicateurs objectifs (EEG et PEs) de l\u2019\u00e9tat de somnolence.
\nDans une seconde \u00e9tude, le signal vocal a \u00e9t\u00e9 enregistr\u00e9 durant une t\u00e2che de rappel de listes de mots. La difficult\u00e9 de la t\u00e2che \u00e9tait manipul\u00e9e en faisant varier le nombre de mots dans chaque liste (i. e., entre un et sept, correspondant \u00e0 sept conditions de charge mentale). Le diam\u00e8tre pupillaire \u2013 qui est un indicateur objectif pertinent du niveau de charge mentale \u2013 a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9 simultan\u00e9ment avec l\u2019enregistrement de la voix afin d\u2019attester de la variation du niveau de charge mentale durant la t\u00e2che exp\u00e9rimentale. Les r\u00e9sultats ont montr\u00e9 que des param\u00e8tres acoustiques classiques (fr\u00e9quence fondamentale et son \u00e9cart type, shimmer, nombre de p\u00e9riodes et rapport harmonique sur bruit) et originaux (fr\u00e9quence de modulation d\u2019amplitude et variations \u00e0 court-terme de la longueur euclidienne du signal) ont \u00e9t\u00e9 particuli\u00e8rement sensibles aux variations de la charge mentale. Les variations de ces param\u00e8tres acoustiques \u00e9taient corr\u00e9l\u00e9es \u00e0 celles du diam\u00e8tre pupillaire.
\nL\u2019ensemble des r\u00e9sultats sugg\u00e8re que les param\u00e8tres acoustiques de la voix humaine identifi\u00e9s lors des exp\u00e9rimentations pourraient repr\u00e9senter des indicateurs pertinents pour la d\u00e9tection de l\u2019\u00e9tat de somnolence et du niveau de charge mentale d\u2019un individu. Les r\u00e9sultats ouvrent de nombreuses perspectives de recherche et d\u2019applications dans le domaine de la s\u00e9curit\u00e9 des transports, notamment dans le secteur a\u00e9ronautique.<\/p>\n