Cette thèse présente une étude acoustique des instruments de musique de type flûte, enrichie par l'analyse de la respiration chez les flûtistes.Le flûtiste acquiert au cours de son parcours musical un contrôle expert du jeu de son instrument. Les contrôles développés par le musicien dépendent des libertés et contraintes apportées par son expertise musicale, sa physiologie respiratoire, la consigne musicale et la réponse acoustique de la flûte. Etudier les techniques de jeu nécessite de considérer le flûtiste et son instrument comme un ensemble.D'une part, ce travail porte sur l'étude de la réponse acoustique de la flûte à travers deux études: l'une concernant l'apport de l'acoustique linéaire lors de la conception d'un nouvel instrument par un facteur, l'autre portant sur l'influence de la position des lèvres du flûtiste. Ce travail permet de mettre en lumière les irrégularités du comportement acoustique de la flûte selon le doigté et amène à étudier comment le flûtiste les compense.D'autre part, nous étudions les stratégies respiratoires développées par le musicien au cours du jeu, afin d'obtenir une analyse et une compréhension fines des relations entre les paramètres de contrôle respiratoires et aéro-acoustiques dans un contexte musical. Nous répondons à deux questions : comment le flûtiste adapte sa respiration aux consignes musicales, et quand commence le jeu musical. Enfin, nous nous sommes intéressés aux efforts respiratoires développés par le musicien, en termes de travail et puissance. Une nouvelle question est posée : comment le flûtiste met à profit son système respiratoire afin de réaliser et/ou de faire entendre une intention musicale. / This thesis presents an acoustical study of flute-like instruments, which is developed by the analysis of flautist’s breathing. The flautist acquires during his musical background an expert control of his instrument. The control developed by the musician directly depends on the freedoms and constraints provided by the musician musical expertise, his respiratory physiology, the musical tasks and the acoustic behavior of the flute. Studying the playing techniques requires us to consider the flautist and the instrument as a whole.First, this work focuses on the study of the acoustic response of the flute through two studies: one on the contribution of the linear acoustics in the design of a new instrument with a flute-maker, the other on the influence of the position of the flautist’s lips. This work allows us to highlight irregularities in the acoustic behavior of the flute according to the fingerings, and leads us to study how the flautist compensates them. Secondly, we study the respiratory strategies developed by the musician while playing, in order to obtain detailed analysis and understanding of relationships between respiratory and aeroacoustic control parameters in a musical context. We answer two questions: how does a flute player adapt his breathing and playing to musical tasks, and when does the musical playing begin. Finally, we were interested in the respiratory efforts developed by the musician, in terms of work and power. A new question is asked: how does the flautist use his respiratory system in order to achieve and/or to highlight a musical intention.

Ce travail de recherche est une contribution à l'étude des transitoires d'attaque dans les instruments de type clarinette. L'objectif est d'analyser le comportement de l'instrument en réponse à une variation lente et linéaire de la pression dans la bouche du musicien.Dans des simulations numériques ou des expériences in vitro, lorsque la pression dans la bouche du musicien varie lentement et linéairement dans le temps, on observe en général l'apparition du son lorsque la pression dans la bouche atteint une valeur, appelée seuil d’oscillation dynamique, supérieure au seuil d'oscillation statique. L'apport principal de ce travail est d'interpréter ce phénomène par la présence d'un retard à la bifurcation.L'approche analytique est privilégiée. La contribution majeure de ce doctorat est de comprendre les fondements de la théorie de la bifurcation dynamique afin d’étudier le retard à la bifurcation dans le modèle de clarinette dit "de Raman". Les propriétés du seuil dynamique d’oscillation sont ainsi reliées aux caractéristiques de la variation temporelle de la pression dans la bouche (sa valeur initiale et sa pente). L'une des caractéristiques notoires du retard à la bifurcation est sa grande dépendance au bruit, même s’il provient des erreurs d’arrondi de l’ordinateur. Les propriétés du seuil dynamique changent selon que le bruit peut être ignoré ou non.Nous montrons ensuite expérimentalement à l'aide d’une bouche artificielle et d'une clarinette de laboratoire que le retard à la bifurcation n'est pas qu'un phénomène numérique. Il est ainsi mis en évidence expérimentalement et ses propriétés sont également étudiés et comparées avec celles obtenues dans le cas numérique. / This research is a contribution to the study of attack transients in clarinet-like instruments. The main objective is to understand the behavior of the instrument when the mouth pressure is increased slowly through time at a constant rate.Although previous research proves that oscillations can appear at a value of the static oscillation threshold, numerical simulations and in vitro experiments show that for gradual increases of the mouth pressure, the audible sound generally appears when mouth pressure reaches a much higher value, called the dynamic oscillation threshold. This phenomenon is referred to as bifurcation delay in this work.A major part of this work follows an analytical approach, using the foundations of dynamic bifurcation theory to study the bifurcation delay in the simple "Raman" clarinet model. The properties of the dynamic oscillation threshold are related to indicators of the time variation of the mouth pressure such as its initial value and its slope. One of the remarkable features of the bifurcation delay is its strong dependence on noise, including that arising from round-off errors of the computer. The properties of the dynamic threshold are different according to whether the noise can be ignored or not.Additionally, an artificial mouth is used on a clarinet-like instrument to show that the bifurcation delay is not only a numerical phenomenon. Experimental observations performed on a clarinet-like instrument blown by an artificial mouth prove that bifurcation delay exists also on real-life systems. These observations show that the properties of the bifurcation delay observed in low-precision simulations are similar to experimental ones.

Les matériaux composites se caractérisent par une forte dispersion de leur durée de vie qui peut s'étendre de quelques minutes à plusieurs semaines lors d'un test de fluage. Lors d'un essai en fluage de ces matériaux nous distinguons trois phases de temps caractérisées chacune par une activité acoustique propre. Dans la première phase, le taux d'apparition des signaux d'EA est important, puis le taux diminue et atteint une valeur constante relativement faible durant la seconde phase, ensuite ce taux d'apparition s'accélère annonçant la troisième phase qui se termine par la rupture. Les caractéristiques des signaux d'émission acoustique (EA) émis dans la phase précédant la rupture sont différentes de celles des autres phases. Le premier volet de cette étude consiste à utiliser des méthodes d'apprentissage relevant de l'intelligence artificielle (réseaux de neurones, machines à vecteurs de support et classifieurs bayésiens) afin de prédire si les signaux recueillis à partir d'un matériau sous test se trouve dans la phase de pré-rupture ou non. Ce sont des méthodes qui, appliquées à l'émission acoustique, permettent d'identifier parmi un grand nombre de signaux, caractérisés par des paramètres principaux, des classes de signaux ayant des paramètres voisins et donc provenant probablement de la même phase. Ces méthodes se sont avérées très performantes en classification, nous atteignons avec les SVM une sensibilité de 82 % et une spécificité de 84% pour les résultats en validation croisée, et une sensibilité de 90 % et une spécificité de 94 % pour les résultats en test, avec un temps de calcul acceptable.Le deuxième volet de l'étude effectué dans le cadre de cette thèse concerne l'estimation de la durée de vie restante des les matériaux composites. La normalisation des courbes cumulées des signaux d'émission acoustique en fonction du temps prouve que les réponses en fluage des éprouvettes mises en test sont parfaitement ressemblantes. Un modèle a été établi pour caractériser le comportement de ce matériau lors de ce test. Deux approches sont utilisées pour déterminer le temps de rupture. Par rapport à la littérature, la première approche proposée améliore la détection des temps de transition des différentes phases. Cette approche fournit également une meilleure corrélation avec le temps de rupture. La deuxième approche est fondée sur la corrélation du temps de rupture avec le temps de référence correspondant à la diminution de la vitesse d'un certain pourcentage. Les résultats de cette dernière approche sont très intéressants : l'estimation du temps de rupture pour une éprouvette ayant une durée de vie de 1 heure peut être possible dès les 15 premières secondes, avec une erreur de l'ordre de 4 %. / The composite materials are characterized by a high dispersion of their lifetime, which may extend from several minutes to several weeks in a creep test. When tested in creep of these materials we distinguish three phases, each characterized by its own acoustic activity. In the first phase, the occurrence rate of the AE signals is important, and then the rate drops to a relatively low constant value during the second phase, then this occurrence rate accelerate announcing the third phase which ends by a rupture. The characteristics of the acoustic emission (AE) signals in the phase preceding the rupture are different from those of other phases.The first part of this study is to use learning methods from artificial intelligence (neural networks, support vector machines and Bayesian classifier) to predict if the signals collected from the material under test in the pre-rupture or not. These are methods which, when applied to acoustic emission, identify among a large number of signals, characterized by key parameters, classes of signals having similar parameters and thus probably from the same phase. These methods have proved highly effective in classification; we reach the SVM with a sensitivity of 82 % and a specificity of 84 % for cross-validation results, and a sensitivity of 90 % and a specificity of 94 % for test results, with an acceptable calculation time.The second part of the study in the framework of this thesis concerns the estimation of the remaining life of composites. Standardization of signals accumulated acoustic emission curves as a function proves that the responses of the creep test pieces are set perfectly similar. A model was developed to characterize the behavior of this material during this test. Two approaches are used to determine the time of rupture. Compared to the literature, the first proposed approach improves the detection time of transition phases. This approach also provides a better correlation with the rupture time. The second approach is based on the correlation of rupture time with the reference time corresponding to the decrease of the speed by a percentage. The results of this latter approach is very interesting : the estimation of the rupture time for a test piece having a life of one hour may be possible from the first 15 seconds, with an error of about 4 %.

Le traitement de musique existante pour en construire de nouvelle est une caractéristique fondamentale de la tradition musicale occidentale. Cette thèse propose et discute mon approche personnelle au sujet : l'emprunt de fragments de musique à partir de grands corpus (contenant des échantillons audio ainsi que des partitions symboliques) afin de créer une palette de grains organisée par descripteurs de bas niveau. Les paramètres sont gérés par des partitions numériques hybrides. Cette thèse présente également la bibliothèque "dada", qui fournit au logiciel Max la possibilité d'organiser, de sélectionner et de générer du contenu musical grâce à un ensemble d'interfaces graphiques manifestant une approche exploratoire à la composition. Ses modules abordent, entre autre, la visualisation de bases de données, la segmentation et l'analyse des partitions, la synthèse concaténative, la génération musicale à travers la modélisation physique ou géométrique, la synthèse "wave-terrain", l'exploration de graphes, les automates cellulaires, l'intelligence distribuée et les jeux vidéo. Pour terminer, cette thèse traite de la question de savoir si la représentation classique de la musique, démêlée dans l'ensemble standard des paramètres traditionnels, est optimale. Deux alternatives possibles aux décompositions orthogonales sont présentées : des représentations de partitions fondées sur les "grains", qui héritent les techniques de la composition basée sur corpus, et des modèles d'apprentissage automatique non supervisés, fournissant représentations de la musique "agnostiques". La thèse détaille aussi ma première expérience d'écriture collaborative au sein du collectif /nu/thing. / The reworking of existing music in order to build new one is a quintessential characteristic of the Western musical tradition. This thesis proposes and discusses my personal approach to the subject: the borrowing of music fragments from large-scale corpora (containing audio samples as well as symbolic scores) in order to build a low-level, descriptor-based palette of grains. Parameters are handled via digital hybrid scores, in order to equip corpus-based composition with the control of notational practices. This thesis also introduces the dada library, providing Max with the ability to organize, select and generate musical content via a set of graphical interfaces manifesting an exploratory approach towards music composition. Its modules address a range of scenarios, including, but not limited to, database visualization, score segmentation and analysis, concatenative synthesis, music generation via physical or geometrical modelling, wave terrain synthesis, graph exploration, cellular automata, swarm intelligence, and videogames. The library is open-source and it fosters a performative approach to computer-aided composition. Finally, this thesis addresses the issue of whether classical representation of music, disentangled in the standard set of traditional parameters, is optimal. Two possible alternatives to orthogonal decompositions are presented: grain-based score representations, inheriting techniques from corpus-based composition, and unsupervised machine learning models, providing entangled, `agnostic' representations of music. The thesis also details my first experience of collaborative writing within the /nu/thing collective.