L'Odyssée des médias-son est une invitation à l'exercice interdisciplinaire et constitue un outil pédagogique dynamique pour l'application de concepts techniques et pratiques qui trouvent résonance dans la vie de tous les jours. Cette thèse-création a été motivée par le besoin d'élargir le champ de la créativité et de la communication par la mise en oeuvre d'un mode d'expression sonore développé au croisement de diverses pratiques artistiques. Pour ce faire, j'ai développé une approche personnelle de l'environnement sonore selon un modèle épicentral que j'ai étayé d'un cadre théorique. J'ai aussi déterminé les critères à respecter dans l'enregistrement et la reproduction de sons destinés à acquérir ou à transmettre des connaissances sur l'environnement dans lequel nous vivons. Enfin, j'ai exploité le potentiel des technologies électroacoustiques et multimédiatiques pour le design Web d'activités de recherche par l'entremise desquelles un sujet est appelé à faire valoir ses connaissance sur ce qui lui est donné à entendre. L'hypothèse centrale de ma thèse-création s'appuyant sur l'existence d'une convergence coopérative qui s'établit progressivement entre les pratiques artistiques et la recherche scientifique, l'intérêt de cette thèse-création n'a pas été de réaliser des oeuvres spectaculaires mais d'orienter la création sonore vers des expérimentations illustrant diverses questions posées par les problématiques abordées. C'est dans cette visée que j'ai posé les conditions d'une manière de faire et de penser le son qui satisfasse aux exigences du projet ambiophone. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Environnement sonore, Ambiophonie, Écologie, Média-son, Théorie ambiophone, Modèle épicentral, Audition cognitive, Scène auditive, Validité écologique, Espace du son.

L'un des plus grands défis posés par la communication est que l'information codée par l'émetteur est toujours modifiée avant d'atteindre le récepteur, et que celui-ci doit traiter cette information altérée afin de recouvrer le message. Ceci est particulièrement vrai pour la communication acoustique, où la transmission du son dans l'environnement est une source majeure de dégradation du signal, ce qui diminue l'intensité du signal relatif au bruit. La question de savoir comment les animaux transmettent l'information malgré ces conditions contraignantes a été l'objet de nombreuses études, portant soit sur l'émetteur soit sur le récepteur. Cependant, une recherche plus intégrée sur l'analyse de scènes auditives est nécessaire pour aborder cette tâche dans toute sa complexité. Le but de ma recherche était d'utiliser une approche transversale afin d'étudier comment les oiseaux s'adaptent aux contraintes de la communication à longue distance, en examinant le codage de l'information au niveau de l'émetteur, les dégradations du signal acoustiques dues à la propagation, et la discrimination de cette information dégradée par le récepteur, au niveau comportemental comme au niveau neuronal. J'ai basé mon travail sur l'idée de prendre en compte les problèmes réellement rencontrés par les animaux dans leur environnement naturel, et d'utiliser des stimuli reflétant la pertinence biologique des problèmes posés à ces animaux. J'ai choisi de me focaliser sur l'information d'identité individuelle contenue dans le cri de distance des diamants mandarins (Taeniopygia guttata) et d'examiner comment la signature vocale individuelle est codée, dégradée, puis discriminée et décodée, depuis l'émetteur jusqu'au récepteur. Cette étude montre que la signature individuelle des diamants mandarins est très résistante à la propagation, et que les paramètres acoustiques les plus individualisés varient selon la distance considérée. En testant des femelles dans les expériences de conditionnement opérant, j'ai pu montrer que celles-ci sont expertes pour discriminer entre les signature vocales dégradées de deux mâles, et qu'elles peuvent s'améliorer en s'entraînant. Enfin, j'ai montré que cette capacité de discrimination impressionnante existe aussi au niveau neuronal : nous avons montré l'existence d'une population de neurones pouvant discriminer des voix individuelles à différent degrés de dégradation, sans entrainement préalable. Ce niveau de traitement évolué, dans le cortex auditif primaire, ouvre la voie à de nouvelles recherches, à l'interface entre le traitement neuronal de l'information et le comportement / In communication systems, one of the biggest challenges is that the information encoded by the emitter is always modified before reaching the receiver, who has to process this altered information in order to recover the intended message. In acoustic communication particularly, the transmission of sound through the environment is a major source of signal degradation, caused by attenuation, absorption and reflections, all of which lead to decreases in the signal relative to the background noise. How animals deal with the need for exchanging information in spite of constraining conditions has been the subject of many studies either at the emitter or at the receiver's levels. However, a more integrated research about auditory scene analysis has seldom been used, and is needed to address the complexity of this process. The goal of my research was to use a transversal approach to study how birds adapt to the constraints of long distance communication by investigating the information coding at the emitter's level, the propagation-induced degradation of the acoustic signal, and the discrimination of this degraded information by the receiver at both the behavioral and neural levels. Taking into account the everyday issues faced by animals in their natural environment, and using stimuli and paradigms that reflected the behavioral relevance of these challenges, has been the cornerstone of my approach. Focusing on the information about individual identity in the distance calls of zebra finches Taeniopygia guttata, I investigated how the individual vocal signature is encoded, degraded, and finally discriminated, from the emitter to the receiver. This study shows that the individual signature of zebra finches is very resistant to propagation-induced degradation, and that the most individualized acoustic parameters vary depending on distance. Testing female birds in operant conditioning experiments, I showed that they are experts at discriminating between the degraded vocal signatures of two males, and that they can improve their ability substantially when they can train over increasing distances. Finally, I showed that this impressive discrimination ability also occurs at the neural level: we found a population of neurons in the avian auditory forebrain that discriminate individual voices with various degrees of propagation-induced degradation without prior familiarization or training. The finding of such a high-level auditory processing, in the primary auditory cortex, opens a new range of investigations, at the interface of neural processing and behavior

Ce travail se place en contexte de télécommunications, et concerne plus particulièrement la transmission de signaux audio multicanaux. Quatre expériences psychoacoustiques ont été menées de façon à étudier la résolution spatiale du système auditif - également appelée flou de localisation - en présence de sons distracteurs. Il en résulte que le flou de localisation augmente quand ces distracteurs sont présents, mettant en évidence ce que nous appellerons le phénomène de "floutage spatial" auditif. Ces expériences estiment l'effet de plusieurs variables sur le floutage spatial : la fréquence de la source sonore considérée ainsi que celles des sources distractrices, leur niveau sonore, leur position spatiale, et le nombre de sources distractrices. Exceptée la position des sources distractrices, toutes ces variables ont montré un effet significatif sur le floutage spatial. Cette thèse aborde également la modélisation de ce phénomène, de sorte que la résolution spatiale auditive puisse être prédite en fonction des caractéristiques de la scène sonore (nombre de sources présentes, leur fréquence, et leur niveau). Enfin, deux schémas de codage audio multicanaux exploitant ce modèle à des fins de réduction de l'information à transmettre sont proposés : l'un basé sur une représentation paramétrique (downmix + paramètres spatiaux) du signal multicanal, et l'autre sur la représentation Higher-Order Ambisonics (HOA). Ces schémas sont tous deux basés sur l'idée originale d'ajuster dynamiquement la précision de la représentation spatiale du signal multicanal de façon à maintenir les distorsions spatiales résultantes dans le flou de localisation, afin que celles-ci restent indétectables.

Dans cette thèse, nous abordons le problème longtemps étudié de la séparation et localisation binaurale (deux microphones) de sources sonores par l'apprentissage supervisé. Dans ce but, nous développons un nouveau paradigme dénommé projection d'espaces acoustiques, à la croisé des chemins entre la perception binaurale, de l'écoute robotisée, du traitement du signal audio, et de l'apprentissage automatisé. L'approche proposée consiste à apprendre un lien entre les indices auditifs perçus par le système et la position de la source sonore dans une autre modalité du système, comme l'espace visuelle ou l'espace moteur. Nous proposons de nouveaux protocoles expérimentaux permettant d'acquérir automatiquement de grands ensembles d'entraînement qui associent des telles données. Les jeux de données obtenus sont ensuite utilisés pour révéler certaines propriétés intrinsèques des espaces acoustiques, et conduisent au développement d'une famille générale de modèles probabilistes permettant la projection localement linéaire d'un espace de haute dimension vers un espace de basse dimension. Nous montrons que ces modèles unifient plusieurs méthodes de régression et de réduction de dimension existantes, tout en incluant un grand nombre de nouveaux modèles qui généralisent les précédents. Les popriétés et l'inférence de ces modèles sont détaillées en profondeur, et le net avantage des méthodes proposées par rapport à des techniques de l'état de l'art est établit sur différentes applications de projection d'espace, au delà du champs de l'analyse de scènes auditives. Nous montrons ensuite comment les méthodes proposées peuvent être étendues probabilistiquement pour s'attaquer au fameux problème de la soirée cocktail, c'est à dire localiser une ou plusieurs sources émettant simultanément dans un environnement réel, et reséparer les signaux mélangés. Nous montrons que les techniques qui en découlent accomplissent cette tâche avec une précision inégalée. Ceci démontre le rôle important de l'apprentissage et met en avant le paradigme de la projection d'espaces acoustiques comme un outil prometteur pour aborder de façon robuste les problèmes les plus difficiles de l'audition binaurale computationnelle. / In this thesis, we address the long-studied problem of binaural (two microphones) sound source separation and localization through supervised leaning. To achieve this, we develop a new paradigm referred as acoustic space mapping, at the crossroads of binaural perception, robot hearing, audio signal processing and machine learning. The proposed approach consists in learning a link between auditory cues perceived by the system and the emitting sound source position in another modality of the system, such as the visual space or the motor space. We propose new experimental protocols to automatically gather large training sets that associates such data. Obtained datasets are then used to reveal some fundamental intrinsic properties of acoustic spaces and lead to the development of a general family of probabilistic models for locally-linear high- to low-dimensional space mapping. We show that these models unify several existing regression and dimensionality reduction techniques, while encompassing a large number of new models that generalize previous ones. The properties and inference of these models are thoroughly detailed, and the prominent advantage of proposed methods with respect to state-of-the-art techniques is established on different space mapping applications, beyond the scope of auditory scene analysis. We then show how the proposed methods can be probabilistically extended to tackle the long-known cocktail party problem, i.e., accurately localizing one or several sound sources emitting at the same time in a real-word environment, and separate the mixed signals. We show that resulting techniques perform these tasks with an unequaled accuracy. This demonstrates the important role of learning and puts forwards the acoustic space mapping paradigm as a promising tool for robustly addressing the most challenging problems in computational binaural audition.

Ce travail propose une théorie générale de l'interface entre deux dimensions du fait musical : sa dimension sémantique (les significations que la musique peut contenir) et sa dimension pragmatique (ses usages en contexte). Cette théorie se situe dans une perspective naturaliste, au carrefour de trois disciplines : la philosophie de l'esprit, la psychologie cognitive et la musicologie historique. Elle part du postulat que la sémantique et la pragmatique de la musique sont des cas particuliers de certaines normes universelles (par exemple la norme de vérité) et certaines dispositions cognitives et sociales de l'être humain, pour l'essentiel non spécifiques à ce qu'on appelle la musique, l'art et l'esthétique. La première partie trace les grandes lignes de la théorie. Elle se fonde sur les travaux du linguiste et philosophe Philippe Schlenker. On y défend deux thèses principales : une thèse sémantique et une thèse pragmatique. La thèse sémantique soutient que toute signification musicale est indexicale, c'est-à-dire que toute signification musicale consiste dans le fait d'attribuer à une unité formellement cohérente de sons musicaux un ensemble de causes probables. Ces causes probables des sons musicaux peuvent être des entités réelles et/ou fictives, des entités objectives et/ou subjectives, des entités productrices de son ou non. Dans tous les cas, ces entités sont situées dans le contexte d'écoute de la musique, et la musique les « indique » à l'auditeur (d'où le terme « indexical »). Ces entités sont alors tenues pour être les contenus indexicaux vrais ou faux de la musique. La thèse pragmatique soutient que toute communication en musique consiste à organiser intentionnellement (y compris à distance, via des dispositifs de médiation adéquats, tels que des programmes, des techniques et lieux d'écoute, des rituels et autres conventions) la relation entre la musique composée/interprétée d'une part, et le contexte effectif ou supposé où cette musique sera perçue d'autre part, de sorte à maximiser la pertinence des significations indexicales, vraies ou fausses, inférées de l'écoute musicale dans ce contexte. La seconde partie du travail approfondit ces thèses en étudiant en détail trois phénomènes sémantico-pragmatiques suffisamment riches et complexes : la fiction, la narration et l'évocation. Cette seconde partie est bâtie sur l'analyse de trois poèmes symphoniques de Franz Liszt (Hamlet, Tasso et Mazeppa). Elle est ancrée dans le contexte de la querelle entre la musique à programme et la musique pure, qui a agité les milieux musicaux au XIXe siècle autour des mêmes problématiques que celles de ce travail. / This PhD aims to build a general theory of the interface between two dimensions of music : its semantic dimension (i.e. the meaningful nature of music) and its pragmatic dimension (i.e. the uses of music in context). The theory is grounded in a naturalistic perspective, at the intersection of three disciplines :philosophy of mind, cognitive psychology and historical musicology. The basic premise is that semantics and pragmatics of music are just particular cases of certain universal norms (i.e. the norm of truth) and certain social-cognitive dispositions of the human being, essentially non specific to what is usually called music, art or æsthetics. The first part outlines the main aspects of the theory, building on the work of linguist and philosopher Philippe Schlenker. We defend two claims :a semantic one and a pragmatic one. The semantic claim is that every musical meaning is indexical. In other words, a musical meaning is the set of possible causes attributed to a formally coherent unit of musical sounds, be they real and/or fictional causes, objective and/or subjective causes, sound producing or not sound producing causes. In any case, these possible causes are entities that are located within the listening context and are “indicated” by the music to the listener (hence the use of the word “indexical”). The entities that have possibly caused the musical sounds are, then, considered to be the true or false indexical content of the music. The pragmatic claim is that communication in music consists in organizing intentionally (including indirectly, at a distance, by means of relevant devices, such as programs, listening technologies, performance places, rites and other conventions, etc.) the relation between the composed and/or performed music and the supposed or effective context where the music would be listened, in order to enhance as much as possible the relevance of the true or false indexical meanings, inferred from the musical listening in this context. In the second part, the two hypotheses are further investigated by focusing on more complex semantico-pragmatic issues. We propose an in-depth analysis of three phenomena : fiction, narration and evocation. This three-part study is based on a detailed analysis of three symphonic poems by Franz Liszt (Hamlet, Tasso and Mazeppa). It is also grounded in the context of a central episode of 19th Century musical life :the quarrel between program music and pure music about the same semantic and pragmatic issues. / Doctorat en Langues, lettres et traductologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished