Variation linguistique et idiosyncrasique dans les fricatives russes

Linguistic and speaker variation in Russian fricatives

• Auteur / Autrice : Natalja Ulrich
• Direction : Marc Allassonnière-Tang, François Pellegrino
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du langage
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Lyon 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Lettres, langues, linguistique, arts (Lyon ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Dynamique Du Langage (1994-...)
• Jury : Président / Présidente : Christine Meunier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martine Grice
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Ferragne, Jalal-Eddin Al-Tamimi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal

Fricatives

Russe (langue)

Mots clés libres

Fricatives

Russe

Acoustique

Phonétique

Analyse du signal

Coefficients cepstraux de fréquence mél (MFCC) ,

Apprentissage automatique

Reconnaissance du genre

Reconnaissance du locuteur

Variation du locuteur

Fricatives

Russian

Acoustic

Phonetics

Signal analysis

Mel-frequency cepstral coefficients (MFCC)

Machine learning

Gender recognition

Speaker recognition

Speaker variation

Résumé

Cette thèse présente une investigation acoustico-phonétique des détails phonétiques des fricatives russes.L'objectif principal était de détecter des corrélats acoustiques porteurs d'infor- mations linguistiques et idiosyncrasiques. Les questions abordées étaient de savoir si le lieu d'articulation, le sexe du locuteur ou son identité peuvent être prédits par des indices acoustiques et quelles mesures acoustiques représentent les indicateurs les plus fiables. En outre, la distribution des caractéristiques spécifiques au locuteur et à la variation inter et intra locuteur à travers les indices acoustiques a été étudiée plus en détail. Le projet a commencé par la création d'une grande base de données audio des fricatives russes. Des enregistrements acoustiques ont été obtenus auprès de 59 locuteurs russes natifs. Le jeu de données résultant est composé de 22 561 occurrences comprenant les fricatives [f], [s], [ʃ], [x], [v], [z], [ʒ], [sj], [ɕ], [vʲ], [zʲ]. Deux analyses ont été menées à partir de cette base de données. Dans la première étude, un échantillon de données de 6320 occurrences (40 locuteurs) a été utilisé. Trois techniques d'extraction acoustisque (à partir du son complet, de la durée du bruit et des fenêtres centrales de 30 ms) ont été sollicitées pour extraire des mesures temporelles et spectrales. En outre, 13 coefficients cepstraux (Mel-Frequency Cepstral Coefficients, MFCC) ont été calculés à partir de la fenêtre centrale de 30 ms. Des classificateurs fondés sur des arbres de décision simples, des forêts aléatoires, des machines à vecteurs de support (Support-vector machine, SVM) et des réseaux neuronaux ont été entraînés et testés pour distinguer trois fricatives non palatalisées [f], [s] et

This thesis represents an acoustic-phonetic investigation of phonetic details in Russian fricatives. The main aim was to detect acoustic correlates that carry linguistic and idiosyncratic information. The questions addressed were whether the place of articulation, speakers' gender and ID can be predicted by a set of acoustic cues and which acoustic measures represent the most reliable indicators. Furthermore, the distribution of speaker-specific characteristics and inter- and intra-speaker variation across acoustic cues were studied in more detail.The project started with the generation of a large audio database of Russian fricatives. Then, two follow-up analyses were conducted. Acoustic recordings were collected from 59 native Russian speakers. The resulting dataset consists of 22,561 tokens including the fricatives [f], [s], [ʃ], [x], [v], [z], [ʒ], [sj], [ɕ], [vʲ], [zʲ].The first study employed a data sample of 6320 tokens (from 40 speakers). Temporal and spectral measurements were extracted using three acoustic cue extraction techniques (full sound, the noise part, and the middle 30ms windows). Furthermore, 13 Mel Frequency Cepstral Coefficients were computed from the middle 30ms window.Classifiers based on single decision trees, random forests, support vector machines, and neural networks were trained and tested to distinguish between the three non-palatalized fricatives [f], [s] and [ʃ].The results demonstrate that machine learning techniques are very successful at classifying the Russian voiceless non-palatalized fricatives [f], [s] and [ʃ] by using the centre of gravity and the spectral spread irrespective of contextual and speaker variation. The three acoustic cue extraction techniques performed similarly in terms of classification accuracy (93% and 99%), but the spectral measurements extracted from the noise parts resulted in slightly better accuracy. Furthermore, Mel Frequency Cepstral Coefficients show marginally higher predictive power over spectral cues (< 2%).This suggests that both spectral measures and Mel Frequency Cepstral provide sufficient information for the classification of these fricatives and their choice depends on the particular research question or application. The second study's dataset consists of 15812 tokens (59 speakers) that contain [f], [s], [ʃ], [x], [v], [z], [ʒ], [sj], [ɕ]. As in the first study, two types of acoustic cues were extracted including 11 acoustic speech features (spectral cues, duration and HNR measures) and 13 Mel Frequency Cepstral Coefficients. Classifiers based on single decision trees and random forests were trained and tested to predict speakers' gender and ID.