La synthèse de champs sonores est un domaine de recherche actif trouvant de nombreuses applications musicales, multimédias ou encore industrielles. Dans ce dernier cas, la reconstruction précise du champ sonore est souhaitée, ce qui implique de répondre à un certains nombre de questionnements scientifiques. À l'aide de réseaux de microphones et de haut-parleurs, la captation, la synthèse et la reconstruction précise de champs sonores sont théoriquement possibles. Seulement, pour des applications pratiques, la disposition des haut-parleurs et l'influence acoustique du lieu de restitution sont des facteurs cruciaux à prendre en compte pour s'assurer de la bonne reconstruction du champ sonore.Dans ce contexte, cette thèse de doctorat propose des méthodes et des techniques pour la captation, la transformation et la reconstruction précise de champs sonores en trois dimensions en se basant sur la méthode ambisonique d'ordre élevé. Une configuration sphérique pour le réseau de microphones et de haut-parleurs est proposée. Elle suit un maillage de Lebedev à cinquante points qui permet la captation et la reconstruction du champ sonore jusqu'à l'ordre 5 avec le formalisme ambisonique. Les limitations de cette approche, tel le repliement spatial, sont étudiés en détails.De plus, une opération de transformation du champ sonore est présentée. Elle est établie dans le domaine des harmoniques sphériques et permet d'effectuer un filtrage directionnel avant le décodage pour privilégier certaines directions dans le champ sonore, suivant une fonction de directivité choisie.Pour la reconstruction, une approche originale, également établie dans le domaine des harmoniques sphériques, permet de prendre en compte l'influence acoustique du lieu de restitution, ainsi que les défauts du système de restitution. Ce traitement permet alors d'adapter la synthèse de champs sonores au lieu de restitution, en conservant le formalisme théorique établi en champ libre.Finalement, une validation expérimentale des méthodes et des techniques développées au cours de la thèse est faite. Dans ce contexte, une suite logicielle de synthèse et traitement en temps-réel des champs sonore est développée. / Sound field synthesis is an active research domain with various musical, multimedia or industrial applications. In the latter case, the accurate reconstruction of the sound field is targeted, which involves answering several scientific questions. Using arrays of microphones and loudspeakers, the capture, synthesis and accurate reconstruction of sound fields are theoretically possible. However, for practical applications, the arrangement of the loudspeakers and the acoustic influence of the restitution room are critical factors to consider in order to ensure the accurate reconstruction of the sound field.In this context, this thesis proposes methods and techniques for the capture, transformations and accurate reconstruction of sound fields in three dimensions based on the Higher Order Ambisonics (HOA) method. A spherical configuration for the array of microphones and loudspeakers is proposed. It follows a fifty-node Lebedev grid that enables the capture and reconstruction of the sound field up to order 5 with HOA formalism. The limitations of this approach, such as the spatial aliasing, are studied in detail.A transformation operation of the sound field is also proposed. The formulation is established in the spherical harmonics domain and enables a directional filtering on the sound field prior to the decoding step.For the reconstruction of the sound field, and original approach, also established in the spherical harmonics domain, can take into account the acoustic influence of the restitution room and the defects of the playback system. This treatment then adapts the synthesis of sound fields to the restitution room, maintaining the theoretical formalism established in free field.Finally, an experimental validation of methods and techniques developed in the thesis is made. In this context, a digital signal processing toolkit is developed. It process in real-time the microphones, ambisonics, and loudspeaker signals for the sound field capture, transformations, and decoding.

Des projections réalisées sur les perspectives démographiques et financières de la dépendance prévoient, en France, une nette augmentation de la population des plus de 80 ans, accompagnée d'une multiplication par 2 du nombre de personnes âgées dépendantes entre 2010 et 2060. Afin de gérer l'augmentation du nombre de personnes âgées dépendantes, les EHPAD (Etablissement d'Hébergement pour Personne Agées Dépendantes) sont appelés à améliorer la prise en charge des résidents et à améliorer les conditions de travail du personnel soignant. C'est dans ce contexte, que nous avons développé un système de supervision permettant de détecter, via un ensemble de capteurs, des évolutions du comportement ou encore, le comportement anormal d'une personne âgée. La détection des comportements anormaux dans le cadre de la supervision est un sujet de recherche qui a été largement étudié dans la littérature ; ce qui n'est tout de même pas le cas de l'analyse des variations des activités de la vie de tous les jours, prenant en compte les spécificités du comportement de la personne au cours du temps. Ainsi, nous avons proposé un modèle de Markov, permettant d'apprendre, avec le moins d'a priori possible, le modèle de comportement habituel au sein de la chambre. Le modèle proposé a été testé sur des données acquises en Living Lab (GIS-Madonah). Nous avons également proposé une nouvelle approche pour calculer la distance entre deux modèles de Markov, afin d'évaluer l'évolution du comportement au cours du temps. Ces méthodes devront permettre, non seulement de déterminer la probabilité du comportement actuel de la personne par rapport à son comportement habituel ; mais également, de détecter des évolutions lentes du comportement de la personne. / Due to demographic changes, it is expected that the number of French having over 80 years will increase drastically and the number of dependent elderly people will grow twice between 2010 and 2060. To manage this increasing number of dependent elderly person, nursing homes are required to improve the care of residents and to improve the working conditions of health workers. In this context, we plan to develop a monitoring system, based on a set of sensors, to detect modifications in the behavior of a person, and unusual behavior. Detection of abnormal activities in smart homes is an important topic of research, unlike the detection of the evolutions of behavior, which take into account the specifics activities of the person in time. Thus, we proposed a Markov model which allow to learn the usual behavior in the room, with a reduced number of a priori. The model is try on data acquired on a Living Lab (GIS Madonah). We proposed a new method to compute the distance between two Markov models, to estimate the evolution of the behavior. These methods allow to compute the probability of the current activities with the usual behavior, and the slow evolutions of the behavior.

A partir d'une interprétation musicologique de la notion scientifique de "modélisation et simulation'', cette thèse présente une approche d'analyse assistée par ordinateur où les partitions musicales sont reconstruites à partir de processus algorithmiques et simulées avec différents paramètres à partir desquels des variantes, appelés instances, sont générés. L'étude d'une pièce musicale par modélisation et simulation signifie comprendre l'oeuvre en la (re) composant de nouveau, en brouillant les limites entre le travail analytique et créatif. Cette approche est appliquée à trois études de cas: 1. une technique isolée, la "multiplication d'accords'', utilisé par Pierre Boulez (1925- 2016), qui a été explorée à travers le prisme formé par les théories de H. Hanson, S. Heinemann et L. Koblyakov; 2. La pièce "Spectral Canon pour Conlon Nancarrow" (1974) du compositeur américain James Tenney (1934-2006) à laquelle la simulation computationnelle à partir de différents paramètres a été prise à ses conséquences ultimes quand un "espace d'instances" est explorée a partir de stratégies de visualisation graphique; 3. Et enfin "Désordre" (1985), le première étude pour piano de l'austro-hongrois György Ligeti (1923-2006) dans laquelle les concepts de "tonalité combinatoire" et "décomposition en nombres premiers'', appliqué aux durées, ont été utilisés pour maximiser le potentiel de production d'instances. / From a musicological interpretation of the scientific notion of “modeling and simulation”, this thesis presents an approach for computer-aided analysis where musical scores are reconstructed from algorithmic processes and then simulated with different sets of parameters from which neighbouring variants, called instances, are generated. Studying a musical piece by modelling and simulation means to understand the work by (re)composing it again, blurring boundaries between analytical and creative work. This approach is applied to three case studies: an isolated technique, Pierre Boulez Chord Multiplication, which is explored through the prism formed by the theories of H. Hanson, S. Heinemann and L. Koblyakov; the piece Spectral Canon for Conlon Nancarrow (1974) by the american James Tenney (1934-2006) to which the computational simulation from different sets of parameters was taken to its ultimate consequences when a “space of instances” is created and strategies of visualisation and exploration are devised; and finally “Disorder”, the first piano study written by austro-hungarian György Ligeti in which the concepts of “combinatorial tonality” and “decomposition prime numbers”, applied to durations, are used to maximize the potential that a model has to produce different variations of the original piece.