| Literature DB >> 34599194 |
Karyna Isaieva1, Yves Laprie2, Justine Leclère3,4, Ioannis K Douros3,2, Jacques Felblinger3,5, Pierre-André Vuissoz3.
Abstract
The study of articulatory gestures has a wide spectrum of applications, notably in speech production and recognition. Sets of phonemes, as well as their articulation, are language-specific; however, existing MRI databases mostly include English speakers. In our present work, we introduce a dataset acquired with MRI from 10 healthy native French speakers. A corpus consisting of synthetic sentences was used to ensure a good coverage of the French phonetic context. A real-time MRI technology with temporal resolution of 20 ms was used to acquire vocal tract images of the participants speaking. The sound was recorded simultaneously with MRI, denoised and temporally aligned with the images. The speech was transcribed to obtain phoneme-wise segmentation of sound. We also acquired static 3D MR images for a wide list of French phonemes. In addition, we include annotations of spontaneous swallowing.Entities:
Mesh:
Year: 2021 PMID: 34599194 PMCID: PMC8486854 DOI: 10.1038/s41597-021-01041-3
Source DB: PubMed Journal: Sci Data ISSN: 2052-4463 Impact factor: 6.444
Relevant speakers’ information.
| Patient Code | Gender | Age | Height, cm | Weight, kg |
|---|---|---|---|---|
| P1 | Male | 25 | 175 | 70 |
| P2 | Male | 22 | 180 | 73 |
| P3 | Male | 41 | 178 | 68 |
| P4 | Female | 45 | 174 | 78 |
| P5 | Male | 20 | 175 | 70 |
| P6 | Male | 27 | 172 | 73 |
| P7 | Female | 24 | 178 | 59 |
| P8 | Female | 25 | 168 | 68 |
| P9 | Female | 33 | 162 | 52 |
| P10 | Female | 30 | 170 | 53 |
Fig. 1Examples of real-time images of all ten speakers pronouncing /u/ (“filou’ from the first sentence).
Speech task for the 2D real-time MRI.
| Folder name | Speech task |
|---|---|
| S1 | 1) Le filou et la fripouille manipulent de l’acrylique antirides dilué sous le tipi. 2) En haut du cumulus Pierre prit dix choux, du rouge et du clafoutis puis se camoufla en clown. 3) L’actionnaire des yaourts Caprice des Dieux couvrit le doigt sur le cahier aimanté. 4) Ne repoussez pas l'écrou de la galtouse de ris à la pomme. |
| S2 | 5) Du coup l’oculiste tout fou dévissa sans scrupule le volant du véhicule. 6) La ciguë de l’homme de loi roux est dans la grue sur le parking. 7) Il n’a pas voulu, ou n’a pas pu injecter un sous-multiple de la dose en sous-cutané. 8) Je veux annuler pour éviter le raffut du saut dans le grand bassin. 9) Plus nous y croyons pire est le trou dans le lit du pauvre. |
| S3 | 10) Trois sacs carrés. Trois sacs carrés. Trois sacs carrés. 11) Vous dactylographiez sa soupe sirupeuse au lit. 12) Le chouan qui parle wolof et a l’ouïe fine prépare une mixture bien pire. 13) Le chouchou du fou truqua le chargeur du fusil de leur nounou taciturne. 14) Sonne le glas à plat sans faire glouglou dans le foin et les plumes. |
| S4 | 15) Le stupide toutou sous-nutri anticipa couci-couça l’africanisation des bikinis. 16) Les attabler. Les attabler. Les attabler. 17) Il pouffa quand il ouvrit l’incunable qui montrait un prunus et les outils des Manouches. 18) Nous galopâmes avec peine jusqu’au bout sous le soleil. 19) Elle l’accuse de la diffamer en disant qu’elle a couru et s’est amusée avec du ciment et du sable humide. |
| S5 | 20) J’exultais car elle joue et fume comme jamais avec les poules. 21) Crabes bagarreurs. Crabes bagarreurs. Crabes bagarreurs. 22) Il a pourri. Il a pourri. Il a pourri. 23) Nous analysions avec courroux l’humus du bois touffu, où tu voyais des bombes antichars et des coucous. 24) En écoutant la fl û te, le chevreau mangea la robe à froufrous de Maurine. |
| S6 | 25) Lui as-tu pris ta presse pour les piles du roi des Zoulous? 26) Elle culbuta et accoucha huit fois dans les choux de Gilles. 27) Drapé dans son manteau mais pas du tout alourdi par le poids du chat il dut chuter sur la mosaïque. 28) Paul jugeait le Vésuve sans danger depuis le môle. 29) Il sut ça si tôt, qu’il fit tout pour diffuser les coupures à ras bord. |
| S7 | 30) Des nuages gris et un cyclone destructeur s’approchent du groupe polaire. 31) Je vois le loubard, le wagon et des ficelles qui chutent dans la rivière. 32) Il l’a daté. Il l’a daté. Il l’a daté. 33) A la cantine, un Druze cache ses frasques et ses vices, en fricotant avec un plouc. 34) Au bilan, les députés juxtaposeraient la sous-poutre. |
| S8 | 35) Pour tout casser. Pour tout casser. Pour tout casser. 36) Amoindri par les tirs, le flibustier vadrouille à hue et à dia sans détour. 37) Finalement le loup du roi a vu la squaw redoutée des alouettes de Laval. 38) Elle moulut du pou chilien et du loup pour les enfants affamés du ru. 39) L’azimut chimique partira sans hachurer les sinus acquis avec humour pendant la pénurie. |
| S9 | 40) L’aménageur qui est venu cherchait l’anthologie des appareils se réparant seuls. 41) L’ouvrage qui disposait d’une boussole était carbonisé de part en part. 42) Le premier des voyous ment très fort avant de souffler sur le nageur. 43) Il zappe pas mal. Il zappe pas mal. Il zappe pas mal. 44) Comme alternative, j’ai agglutiné des tours de fil pour avoir un aimant supranaturel. |
| S10 | 45) L’exclusivité fait peur à l’administrateur de biens du port. 46) Où irait-il en nu-pied dans cette cohue de grande taille, avec ces billes? 47) Lustrage et pâturage riment un peu plus que fluor et météore. 48) Elle propose des activités de saut kilométrique en altitude à Soumatra. 49) Pis, p, paix, pas, port, peau pou, pu, peux, peur, pan, pont, pain. |
| S11 | 50) Très acariâtre. Très acariâtre. Très acariâtre. 51) La bise et le soleil se disputaient chacun assurant qu’il était le plus fort quand ils ont vu un voyageur. 52) Il disputait le voltigeur qui veut de chauds pantalons et des habits de mode sans plis ni go û t. 53) Jouer du biniou électromagnétique ça fait bing contre le givre. 54) Blagues garanties. Blagues garanties. Blagues garanties. |
| S12 | 55) Quand la peur se répandit ils ont couru aux voitures enveloppées d’aluminium. 56) Il éblouit le veau et les pioupious qui sautaient à une encablure du Cher. 57) L’humanité uniquement hallucinée, et assoupie par la politique du sous-ministre coula dans l’abîme. 58) Couds ta chemise. Couds ta chemise. Couds ta chemise. 59) Pas de dates précises. Pas de dates précises. Pas de dates précises. |
| S13 | 60) Elle a tout faux. Elle a tout faux. Elle a tout faux. 61) Chose inouïe il imita l’anti-roulis sans pâte à choux ni hachis. 62) Les scouts s’enivrent et papillonnent vers les cailloux où le wombat fait la loi sur sa mule. 63) Au milieu du lit où elle dessine des pions sur des cartoonz, le clou rouillé fait un tour. 64) Est-ce un syllogisme de dire que l’homme pédant est un animal mortel. |
| S14 | 65) Tout bouffi il dissout la moumoute à l’embouchure de la rivière moussue. 66) Le Chinois républicain Liou cacha les poissons et des agneaux dans la rue. 67) Paule prit les tamtam que la copine utilisera pour annoncer la panne. 68) Puis la structure de l’astragale va glisser doucement dans le ruisseau. 69) Le sextuple adjoint aux sports a un caillot au cerveau. |
| S15 | 70) A l'île du saint, la crue du rio vert les submerge tous sans un cri. 71) Nous palissons. Nous palissons. Nous palissons. 72) Infamie suprême, un fou encapuchonné fit mouche avec du gui à la proue. 73) Le truffage du choux nécessite du chiffon et du fil à rouler. 74) Frustré parce-que le cliché est flou, le paranoïaque va là où le climat est meilleur. |
| S16 | 75) Avec du culot, la perruquiniste enrichie s’occupa du baby-foot du futur graphiste. 76) Il a pas mal. Il a pas mal. Il a pas mal. 77) Des abat-jour. Des abat-jour. Des abat-jour. |
List of vowels and silent positions used for 3D static MRI.
| Forler name | Phoneme or position | Word-example |
|---|---|---|
| UP | Tongue pushed against upper teeth | |
| DOWN | Tongue pushed against lower teeth | |
| CONTACT | Incisors in contact | |
| i | /i/ | pis |
| e | /e/ | p (letter of the French alphabet) |
| E | /ε/ | paix |
| a | /a/ | pas |
| A | /a/ exaggeratedly opened | |
| O | /ɔ/ | port |
| o | /o/ | peau |
| u | /u/ | pou |
| y | /y/ | pu |
| 2 | /ø/ | peux |
| 9 | /oe/ | peur |
| an | / | pan |
| on | / | pont |
| en | / | pain |
| retro | Tongue in retroflex position | |
| deep | Tongue in very retroflex position |
List of consonants pronounced in context of different vowels used for 3D static MRI.
| Folder name | Phoneme | In context of which phoneme | Word-example |
|---|---|---|---|
| li | /l/ | /i/ | lit |
| la | /l/ | /a/ | la |
| lu | /l/ | /u/ | loup |
| ly | /l/ | /y/ | lu |
| len | /l/ | / | plante |
| ri | /ʁ/ | /i/ | riz |
| ra | /ʁ/ | /a/ | rat |
| ru | /ʁ/ | /u/ | roue |
| ry | /ʁ/ | /y/ | rue |
| ren | /ʁ/ | / | rein |
| pi | /p/ | /i/ | pis |
| pa | /p/ | /a/ | pas |
| pu | /p/ | /u/ | pou |
| py | /p/ | /y/ | pu |
| ti | /t/ | /i/ | titi |
| tE | /t/ | / | tais |
| ta | /t/ | /a/ | ta |
| to | /t/ | /o/ | tôt |
| tu | /t/ | /u/ | tout |
| ty | /t/ | /y/ | tu |
| ki | /k/ | /i/ | qui |
| kE | /k/ | /ε/ | quai |
| ka | /k/ | /a/ | cadeau |
| ko | /k/ | /o/ | colonie |
| ku | /k/ | /u/ | cou |
| ky | /k/ | /y/ | cul |
| k2 | /k/ | /ø/ | queue |
| kan | /k/ | / | quand |
| ken | /k/ | / | quinconce |
| kon | /k/ | / | con |
| shi | /ʃ/ | /i/ | Chili |
| shE | /ʃ/ | /ε/ | chaise |
| sha | /ʃ/ | /a/ | chat |
| sho | /ʃ/ | /o/ | chaud |
| shu | /ʃ/ | /u/ | choux |
| shy | /ʃ/ | /y/ | chuter |
| sh2 | /ʃ/ | /ø/ | cheveu |
| si | /s/ | /i/ | si |
| sE | /s/ | /ε/ | sait |
| sa | /s/ | /a/ | sa |
| so | /s/ | /o/ | sceau |
| su | /s/ | /u/ | sous |
| sy | /s/ | /y/ | su |
| s2 | /s/ | /ø/ | ceux |
| fi | /f/ | /i/ | fit |
| fa | /f/ | /a/ | fa |
| fu | /f/ | /u/ | fou |
| mi | /m/ | /i/ | mie |
| ma | /m/ | /a/ | ma |
| mu | /m/ | /u/ | mou |
| mon | /m/ | / | mon |
| ni | /n/ | /i/ | ni |
| na | /n/ | /a/ | na |
| nu | /n/ | /u/ | nous |
| non | /n/ | / | non |
| ji | /j/ | /i/ | yiddish |
| wa | /w/ | /a/ | voiture |
Fig. 2Examples of 3D static images: P6 pronouncing /l/ in context of /a/, and P10 pronouncing /ã/. The 3D volumes were cropped for better visibility.
Fig. 3Data processing routine illustrated with the data of P9. The figure should be read from left to right, and each item corresponds to a processing stage. The first item lists the acquired data, second and third items illustrate sound alignment and denoising results, and the last item aims to explain the manual alignment principles. The articulators’ position on the MR image 1265 corresponds to the onset of /p/ (the lips have just come in contact). The plot below the MR image shows a spectrogram of the sound with vertical lines denoting centres of MRI acquisition intervals (each 5-th line is black for better readability). From the spectrogram, the image 1265 is supposed to correspond to the middle of /p/, which is not the case. The sound is haste by approximately 3 images = 60 ms and thus the sound and the images should be re-aligned.
Fig. 4The dataset structure illustrated with the example of the second dynamic series and the 3D static image of the consonant /w/ in context of /a/ of the P3 data.
Fig. 5Artifacts and imperfections that can occur illustrated on the images of P7. Blue arrows point to an aliasing artifact, which, howeher, does not affect the quality of the vocal tract imaging. Yellow arrows point to motion artifacts that take place in case of rapid change of the articulators’ position (like the transition from /l/ to /a/, and from /a/ to /k/). The white ellipse points to a tongue region with slightly lower intensity which is caused by relatively large slice thickness and tongue shape variations in the left-right direction (partial volume effects).
List of repetitions or mistakes produced by the speakers during the dynamic 2D MRI.
| Patient code | Series | Sentence | Comments |
|---|---|---|---|
| P1 | 1 | 1 | Series 1. Sentence 1. Repetition of “Le filou et la fripouille” |
| 2 | 9 | Additional “dans le grand la” before “dans le” | |
| 4 | 17 | Repetition of “l’ine” before “l’incunable” | |
| 8 | 37 | Additional “redoutée par les » before “redoutée par des” | |
| 9 | 44 | Additional “j’” before “j’ai”. Additional “pour voi” before “pour avoir” | |
| 11 | 53 | Additional “Le joureur non” before “Jouer du biniou” | |
| 15 | 74 | Additional “prace” before “parce-que” | |
| P2 | 1 | 3 | Repetition of “des” before “yaourts” |
| 4 | 17 | Repetition of “les” before “les outils” | |
| 5 | 23 | “l’humuste” instead of “l’humus”, “dombe” instead of “bombe” | |
| 6 | 27 | Additional “atourdi” before “alourdi » | |
| 7 | 33 | Repetition of “cache” | |
| 8 | 39 | Additional “a” before “sans”, additional “avec l’hu” before “avec humour” | |
| 12 | 56 | Additional “du Fur” before “du Cher” | |
| 13 | 62 | Additional “et le” before “où” | |
| 15 | 73 | Repetition of “à” before “rouler” | |
| P3 | 1 | 2 | “clamoufla” instead of “camoufla” |
| 1 | 4 | “lis” instead of “ris” | |
| 4 | 17 | “ouvra l’incurable” instead of “ouvrit l’incunable”, “de Manouches” instead of “des Manouches” | |
| 5 | 23 | “analysons” instead of “analysions”, “cruo” instead of “courroux”, “dit bois” instead of “du bois” | |
| 6 | 27 | “assourdi” instead of “alourdi”, “doit” instead of “dut” | |
| 7 | 33 | “tricotant” instead of “fricotant” | |
| 10 | 46 | “lirait-il” instead of “irait-il » | |
| 11 | 51 | “chacune” instead of “chacun” | |
| 11 | 53 | “Inuer” instead of “jouer” | |
| 13 | 63 | “cartons” instead of “cartoonz” | |
| 13 | 64 | “Elle est” instead of “Ect-ce” | |
| 14 | 69 | “caillou au cerveau” instead of “caillot au cerveau” | |
| 15 | 74 | “lit” instead of “fit” | |
| 16 | 75 | “le perruquiniste” instead of “la perruquiniste”, “a’occupa” instead of “s’occupa” | |
| 16 | NA | Additional “Merci” at the end of the series | |
| P4 | 10 | 46 | “irait t’en” instead of “irait-il en” |
| 11 | 52 | Repetition of “pa” before “pantalons” | |
| 15 | 72 | Additional “encape” before “encapuchonné” | |
| 16 | 75 | “le perruquiniste” instead of “la perruquiniste”, repetition of “beb” before “baby-foot” | |
| P5 | 1 | 4 | “ropoussez” instead of “repoussez” |
| 3 | 13 | Additional “taxs” before “taciturne” | |
| 4 | 17 | Additional “i” before “il ouvrit” | |
| 8 | 38 | “un pou” instead of “du pou” | |
| 11 | 53 | “Joueur” instead of “Jouer” | |
| 12 | 56 | “Il zi” before the sentence | |
| 13 | 62 | “s’en vivrent” instead of “s’enivrent” | |
| 13 | 64 | Repetition of “un syllog” before “un syllogisme” | |
| 16 | 75 | Repetition of “perr” before “perruquiniste”, repetition of “du be” before “du baby-foot” | |
| P6 | 1 | 1 | Very pronounced “h” at the end of the word “tipi” |
| 8 | 39 | “azijmut” instead of “azimut” | |
| 10 | 49 | Repetition of “Pis, pé, pas” | |
| 12 | 59 | Repetition of “Pas” during the 2-nd repetition | |
| 13 | 62 | Additional “s” before “loi” | |
| 15 | 74 | “fou” instead of “flou” | |
| P7 | 3 | 13 | “laciturne” instead of “taciturne” |
| 4 | 18 | Repetition of “Nous galopâmes” | |
| 6 | 25 | Repetition of “Lui as-tu” | |
| 8 | 36 | Additional “ve” before “vadrouille” | |
| 11 | 53 | “Joueur” instead of “Jouer” | |
| 14 | 65 | “dissut” instead of “dissout” | |
| 14 | 66 | “cache” instead of “cacha” | |
| P8 | 2 | 5 | Repetition of “l’ocul” before “l’oculiste”, “di dévisa sans scre crupule” instead of “dévisa sans srupule” |
| 2 | 8 | “bain” instead of “bassin” | |
| 3 | 12 | “chouchen” instead of “chouan” | |
| 3 | 14 | “des plumes” instead of “les plumes” | |
| 4 | 15 | “sans-nutri” instead of “sous-nutri” | |
| 4 | 19 | “l’accusa” instead of “l’accuse” | |
| 5 | 23 | Additional “tu vou” before “tu voyais”, “couscous” instead of “coucous” | |
| 6 | 25 | Additional “des Zouzou” before “des Zouzous” | |
| 6 | 26 | “accrocha” instead of “accoucha” | |
| 6 | 28 | “Vésus” instead of “Vésuve” | |
| 7 | 31 | Absent “et” before “des ficelles” | |
| 7 | 33 | Additional “ses” before “et ses vices” | |
| 8 | 38 | “pu” instead of “pou” | |
| 8 | 39 | Additional “sans hach” before “sans hachurer” | |
| 9 | 44 | “supernatural” instead of “supranatural” | |
| 10 | 45 | Additional “de” before “du port » | |
| 10 | 46 | “ira-t-il” instead of “irait-il” | |
| 12 | 55 | Additional “se repan” before “se répandit” | |
| 12 | 58 | Additional “Couds da” at the beginning of the first repetitions | |
| 14 | 66 | Additional “cracha les poissons eh” before “cacha” | |
| 14 | 67 | “tatam” instead of “tamtam” | |
| 14 | 69 | Multiple repetitions of “caillot au cerveau” | |
| 15 | 70 | “de rio” instead of “du rio”, repetition of “dans un cri” | |
| 15 | 74 | Additional “le patro” before “le paranoïaque” | |
| 16 | 75 | Additional “s’o” before “s’occupa” | |
| P9 | 1 | 2 | Additional “choux” before “rouge” |
| 1 | 4 | Additional “de” before “à la pomme” | |
| 2 | 7 | “on” instead of “ou” before “n’a pas” | |
| 6 | 23 | “chahuter” instead of “chuter” | |
| 7 | 30 | “groupsse” instead of “groupe” | |
| 7 | 34 | “juxtaposaient” instead of “juxtaposeraient” | |
| 8 | 36 | “retour” instead of “détour” | |
| 8 | 37 | “le squaw” instead of “la squaw” | |
| 9 | 40 | “répandant” instead of “réparant” | |
| 9 | 44 | “fi” instead of “fil” | |
| 10 | 46 | “pied nu” instead “nu-pied” | |
| 11 | 51 | Absent “le” before “plus fort” | |
| 12 | 58 | “cheminée” instead of “chemise” (all the 3 repetitions) | |
| 13 | 62 | “mute le” instead of “mule” | |
| 14 | 66 | “récpublicain” instead of “républicain” | |
| 15 | 70 | “de” instead of “du” before “saint”, “et le submerge” instead of “les submerge tous” | |
| 15 | 74 | “passe que” instead of “parce-que” | |
| P10 | 2 | 2 | Series 2. Sentence 2. Additional “le” before “de loi”. |
| 2 | 3 | “Cucuptané” instead of “cutané”. | |
| 5 | 21 | “Crag Crabes bagarreurs.” instead “Crabes bagarreurs.” during the 3-rd repetition | |
| 5 | 23 | Additional “des cous” before “des coucous”. | |
| 6 | 26 | Additional “dans les jout” before “dans les choux”. | |
| 7 | 34 | Additional “jus” before “juxtaposeraient” | |
| 8 | 38 | Additional “pour lui en” before “pour les enfants” | |
| 10 | 46 | “Irais-tu” instead of “irait-il” | |
| 10 | 48 | Additional “à Sam” before “à Soumatra” | |
| 10 | 49 | Swapped “pu” and “pou” | |
| 11 | 53 | “des bingues” instead of “bing” | |
| 13 | 62 | “wombe” instead of “wombat” | |
| 14 | 69 | Repetition of “au” before “au cerveau” | |
| 15 | 70 | “le submerge” instead of “les submerge”, additional “dans” before “tout sens”. | |
| 15 | 74 | “pasque” instead of “parce-que” |
Evaluation of articulatory shapes produced.
| Subjects | Comments |
|---|---|
| P1 | Good images. Very extreme retroflex shape. |
| P2 | Only some images were recorded because of a technical problem. |
| P3 | The subject did not understand instructions correctly (no contact for stops, lips not closed for /p/) but sustained sounds, i.e. vowels and fricatives, are correct. |
| P4 | The overall quality of images is not very good. Oral vowel shapes are correct, and in to a lesser extent fricatives. Many blocked articulations do not exhibit expected features (contact for stops, velum position…). |
| P5 | Very good images. /li/ was not articulated correctly. |
| P6 | Good images. Slight move for /a/ and /mɔ̃/. |
| P7 | The contact between the fixed and the mobile articulators is not reached for several stop consonants. The velum is in the upper position for /m/, under-anticipation of the tongue position for /p/, exaggeration of the tongue tip position between upper and lower teeth for /t/, no contact at the place of articulation of some /k/. The articulators’ positions are, in general, not very natural. |
| P8 | Strong forward position of the mandible. Instead of being in the upper position the velum is in the lower position for many oral articulations. Several stop articulations without contact between the fixed and mobile articulators (for /p/ and /t/). |
| P9 | The subject did not understand instructions despite several trials. Some vowels are articulated with the mouth closed and some tongue shapes are very unusual for /k/ which has not been articulated correctly. |
| P10 | Good images. The velum is sometimes in the lower position (/a/ and /la/ for instance) for oral sounds. |
| Measurement(s) | Vocal tract images • Speech |
| Technology Type(s) | Magnetic Resonance Imaging • Microphone Device |
| Sample Characteristic - Organism | Homo sapiens |