Voice range profile of subglottal pressure in singing: a pilot study

International audienceSubglottal pressure is a key parameter for human phonation, essential for starting and maintaining vocal-fold oscillations. Yet, it is not easy to measure, and most studies estimate it from intra-oral-pressure burst during plosive-vowel sequences. In this study, the variations of aerodynamic subglottal pressure as a function of glottal properties are assessed in the case of singing-voice productions. The EVA2 device was used to record simulaneously audio and electroglottographic (EGG) signals , sound pressure level (SPL) and subglottal pressure (Psg). Subglottal pressure was measured directly by tracheal ponction between the cricoid cartilage and first tracheal ring. Fundamental frequency and contact duration time (closed and open quotients) were measured on EGG signals. The results on the case of one trained singer (co-author) is presented here, who is able to sing using both laryngeal mechanisms. The singer's comfortable vocal range is explored by tones, on crescendos and decrescendos produced at a sustained pitch. The singer's voice range profile is shown in a traditional way (f0 in Hz - SPL in dB ), but also as a function of subglottal pressure (f0 in Hz - Psg in Pa). In the two main laryngeal mechanisms, the upper limit raises as a linear function of the logarithm of fundamental frequency. The lower limit, which corresponds also to phonatory threshold pressure necessary for starting the laryngeal-vibrator oscillations, raises with fundamental frequency in M2, in agreement with the literature. Yet, in M1, agreement is found only for the lower pitches (below F3 - 174 Hz), as phonatory threshold pressure decreases with fundamental frequency between F3 and F4. The dynamic variations of Psg as a function of f0, closed quotient, and SPL, which are measured on crescendos and decrescendos, illustrate the non-linear behaviour of the laryngeal vibrator.La pression aérodynamique sous-glottique est un paramètre essentiel de la phonation humaine, puisqu'elle permet la mise en auto-oscillation et l'entretien de la vibration glottique. Sa mesure n'est pas chose aisée. Rare sont les études qui s'appuient sur des mesures directes, la plupart utilisant une estimation à partir de la pression intra-orale lors de séquences plosive-voyelle. Dans cette étude, nous avons observé les variations de la pression sous-glottique aérodynamique en fonction des propriétés glottiques, dans le cas de productions vocales chantées. Les données ont été acquises en milieu hospitalier avec le dispositif EVA2 qui permet d'enregistrer simultanément de façon synchrone le son, l'intensité SPL, le signal EGG et la pression sous-glottique (Psg). Celle-ci est mesurée directement à l'aide d'une ponction trachéale effectuée entre le cartilage cricoidien et le premier anneau de la trachée. Les paramètres glottiques analysés sont la fréquence fondamentale et le temps de contact (quotients ouvert et fermé - Qc). Ils sont mesurés à partir des signaux électroglottographiques enregistrés simultanément. Nous présentons ici les résultats dans le cas d'un chanteur entrainé, qui maîtrise les deux principaux mécanismes laryngés. L'étendue vocale confortable du chanteur est explorée ton par ton, à l'aide de crescendos et decrescendos sur une note tenue. Les profils vocaux du chanteur dans les deux mécanismes sont présentés de façon traditionnelle (f0 - intensité vocale en dB SPL) mais également en fonction de la pression sous-glottique (f0 - Psg). Dans les deux mécanismes laryngés, la limite supérieure augmente de façon linéaire avec le logarithme de la fréquence fondamentale. La limite inférieure, qui correspond également au seuil de pression phonatoire nécessaire pour la mise en auto-oscillation du vibrateur laryngé, croit avec la fréquence fondamentale en M2, comme attendu dans la littérature. Par contre, les mesures en M1 ne sont en accord avec la littérature que pour les basses fréquences (en-dessous de F3 - 174 Hz), car on observe une diminution de la pression de seuil phonatoire de F3 à F4. L'étude sur les crescendos-decrescendos des variations dynamiques de Psg en fonction de f0, Qc et SPL illustre le caractère non-linéaire du vibrateur laryngé