Les techniques de captation de gestes offrent aux interprètes la possibilité de contrôler des processus de synthèse sonore par leurs mouvements. Les réflexions sur les manières d'associer "geste" et "son" amènent alors à s'interroger sur les liens essentiels unissant un musicien et son instrument. Dans ce contexte, l'étude d'instruments acoustiques et des gestes employés par les instrumentistes pour contrôler le son émis peut apporter des éléments de réponse fondamentaux.<br /><br />Cette thèse étudie ce contrôle dans le cas des cordes frottées, en se fixant dans un cadre défini par les contraintes acoustiques de l'instrument et biomécaniques de l'instrumentiste. Elle s'articule autour de quatre articles. Les articles I et III proposent une exploration des stratégies utilisées par les instrumentistes dans différents contextes impliquant différents modes de jeux, tempos et nuances. L'article II se concentre sur les transitions entre coups d'archet, produisant différentes qualités d'articulations entre notes, et souligne leur importance dans la maîtrise du contrôle de l'archet. L'article IV propose des modèles du mouvement inspirés de travaux en biomécanique, et permettant notamment de mettre en avant l'influence du contexte musical.<br /><br />Les applications à la création artistique et à la pédagogie musicale sont également présentées.

Cette thèse présente nos travaux de recherche sur la variabilité du geste tactile multi-doigts. Nous étudions d’abord la variabilité du geste du point de vue utilisateur, ensuite nous décrivons un ensemble d’outils et de techniques d’interaction.Dans le but de comprendre la variabilité du geste multi-doigts, nous avons mis en place deux études utilisateur. À partir de la première étude, nous proposons une taxonomie des gestes multi-doigts qui présente de façon unifiée les différents aspects qui amènent les utilisateurs à la production d’un geste. De la seconde étude, nous proposons une analyse fine de la variabilité des gestes multi-doigts. Nous distinguons les sources majeures et mineures de variation et présentons huit classes représentatives de la variabilité. Nous analysons notamment le lien entre la forme du geste et comment il est produit. Nous abordons, ensuite, la question de savoir si les différentes sources de variations induisent différents degrés de difficulté ou si elles sont équivalentes pour l’utilisateur. Pour celà, nous décrivons une nouvelle étude sur la perception de la difficulté des gestes multi-doigts.Après avoir compris la variabilité de gestes multi-doigts, nous fournissons un ensemble d’outils: nous proposons d’abord une nouvelle étape de prétraitement des gestes multi-doigts, Match-Up, qui structure les mouvements des doigts. Nous appliquons ensuite Match-Up dans le cadre de la reconnaissance (Match-Up & Conquer), et nous amélio-rons les taux de reconnaissance de 10%. Enfin, nous introduisons le concept du mouvement rigide et nous étudions son potentiel pour rendre l’interaction plus flexible. / This thesis presents our research investigations on multi-touch gesture variability. We first study multi-touch gesture variability from a user perspective, and then we investigate applicable tools and techniques for multi-touch interaction.Towards understanding multi-touch variability, we set-up a pair of user studies. From the first study, we outline a tax-onomy of multi-touch gestures in which we present the different aspects of a single unified dynamic mechanism ruling users in the achievement of a multi-touch gesture. From the second study, we provide a more comprehensive analysis on multi-touch gesture variability. We differentiate between the major and minor sources of variation during gesture articulation and outline eight representative gesture classes. We analysis the link between gesture shape and gesture articulations. Moreover, we address the question of whether these different sources of variations induce different degree of articulation difficulty or if they are equivalent from a user-centric perspective. We there-by conduct the first investi-gation on the user-perceived difficulty of multi-touch gesture articulations. After studying multi-touch gestures from a purely user-centric perspective, we provide a set of tools: we first propose a new preprocessing step, Match-Up, that structures finger movements. We then apply Match-Up to recognize multi-touch input under unconstrained articulation (Match-Up & Conquer), for which we show an improvement in recogni-tion accuracy of up to 10%. Finally, we introduce the concept of rigid movement and investigate its potential usage in order to strength interaction and offer users more flexibility in articulating gestures.

Du fait que les complications liées à l'utilisation d'instruments obstétriques proviennent d'un problème de formation des jeunes obstétriciens et sages-femmes, nous proposons le simulateur d'accouchement BirthSIM comme un outil pour acquérir une première expérience obstétrique. En effet, un simulateur offre à l'équipe médicale une formation sans risque afin de compléter la formation traditionnelle en salle d'accouchement.<br /><br />Le simulateur BirthSIM se compose de mannequins anthropomorphes pour assurer la continuité avec la salle d'accouchement. Pour reproduire les forces mises en jeu, un vérin pneumatique commandé par un servodistributeur est asservi en position et en effort afin de simuler différents accouchements. Pour évaluer le geste obstétrique celui-ci est décomposé en deux étapes : la pose des forceps et le geste d'extraction. Pour analyser la pose des forceps, ces derniers ont été instrumentés avec des capteurs de position à six degrés de liberté, puis des méthodes d'analyse des gestes ont été développées pour évaluer objectivement la répétabilité des opérateurs, leur erreur et le taux de similarité de leur geste par rapport à un geste de référence. Concernant le geste d'extraction, un capteur de force placé au niveau du cou foetal enregistre la force exercée par l'opérateur. Une fonction d'évaluation regroupe les paramètres liés à cette extraction<br />(force maximal, travail, etc.) afin d'obtenir un indice de performance du geste.<br /><br />Enfin, l'interface de visualisation du simulateur permet aux opérateurs de voir un geste habituellement réalisé en aveugle car prenant place à l'intérieur du bassin maternel. Une méthode d'apprentissage sans risque du geste obstétrique est proposée à l'équipe médicale. En<br />utilisant les méthodes d'évaluation développées, la progression de la technique des obstétriciens formés sur le simulateur BirthSIM est quantifiée. Les résultats obtenus confirment et complètent les résultats disparates trouvés dans la littérature et attestent de l'intérêt d'un simulateur.

Cette thèse de doctorat en arts du spectacle propose une approche des pratiques, des discours et des représentations autour de la notion de virtuosité en danse. Elle explore des formes en mutation sur la scène chorégraphique et interdisciplinaire contemporaine en s’intéressant à l’incorporation d’un geste virtuose chez plusieurs performers, au passage entre le vingtième et le vingt-et-unième siècle. Observant les transferts d’une discipline ou d’un art à l’autre, ce travail s’est construit à partir d’un corpus de douze interprètes danseurs, breakeurs et acrobates. La première approche choisie a été de les interroger sur leurs parcours, leurs habitudes de travail, leur perception du geste virtuose, puis d’observer les représentations auxquelles ils participent. L’analyse ainsi proposée se construit à partir un corpus d’œuvres (danse contemporaine, cirque contemporain, hip hop) et d’entretiens présentés en annexe de ce travail. La virtuosité est donc envisagée du point de vue de l’interprète, considérée dans un système complexe et présent comme une forme d’indiscipline. A partir de certains constats et grâce à des méthodologies propres à l’analyse du mouvement et à l’analyse esthétique, cette recherche propose une exploration du geste virtuose à l’aune de certaines migrations disciplinaires et s’interroge sur la présence et l’importance de nouvelles formes de virtuosité sur la scène contemporaine, tentant d’en redéfinir les termes et les pratiques. / This doctoral thesis in performing arts offers an approach to practice, discourse and representations around the notion of virtuosity in dancing. It looks into forms currently mutating on today’s choreographic and interdisciplinary stage, focusing on the way various performers incorporate virtuosic movement into their interpretation, at the juncture between the 20th and the 21st centuries. Observing the transfers taking place between disciplines, this research is built on a corpus of twelve performers: dancers, breakers and acrobats. The first stage of the approach was to make them describe the path they had followed, their working habits, their perception of a virtuosic move, and to make observations about the shows they take part in. This analysis is based on a corpus of productions (contemporary dance, contemporary circus, breakdance) and interviews presented in the appendix. Virtuosity is thus investigated from the point of view of the performer, considered inside a complex system and presented as a form of indiscipline. Based on a number of observations and methodologies specific to movement analysis and aesthetic analysis, this research proposes an exploration of the virtuosic movement with respect to certain transdisciplinary migrations and examines the questions of the presence and significance of new forms of virtuosity on the contemporary stage, in an attempt to redefine its terms and practices.

Les robots industriels ont évolué fondamentalement ces dernières années pour répondre aux exigences industrielles de machines et mécanismes toujours plus performants. Ceci se traduit aujourd'hui par de nouveaux robots anthropomorphes plus adaptés laissant entrevoir la réalisation de tâches plus complexes comme la découpe d'objets déformables telle que la découpe de viande ou soumis à de fortes sollicitations comme l'usinage. L'étude du comportement des robots anthropomorphes, à structures parallèles ou hybrides montre une anisotropie aussi bien cinématique, que dynamique, impactant la précision attendue. Ces travaux de thèse étudient l'intégration des redondances cinématiques qui permettent de pallier en partie ce problème en positionnant au mieux la tâche à réaliser dans un espace de travail compatible avec les capacités attendues. Ces travaux ont suivi une démarche en trois étapes : la modélisation analytique de cellules robotiques par équivalent sériel basée sur la méthode TCS, la formalisation des contraintes des processus de découpe de viande et d'usinage et une résolution par optimisation multicritère. Une première originalité de ces travaux réside en le développement d'un modèle à 6 degrés de liberté permettant d'analyser les gestes de l'opérateur qui optimise naturellement le comportement de son bras pour garantir la tâche qu'il réalise. La seconde originalité concerne le placement optimisé des redondances structurales (cellules à 9 ddls) où les paramètres de positionnement sont incorporés comme des variables pilotables (cellule à 11 ddls). Ainsi, ces travaux de thèse apportent des contributions à : - la définition de critères adaptés à la réalisation de tâches complexes et sollicitantes pour la gestion des redondances cinématiques ; - l'identification du comportement des structures sous sollicitations par moyen métrologique (Laser tracker) et l'auto-adaptation des trajectoires par l'utilisation d'une commande en effort industrielle ; - l'optimisation du comportement permettant l'amélioration de la qualité de réalisation des différents processus de coupe (découpe de viande et usinage).

Dans le domaine de l'acoustique musicale, les recherches visant à la compréhension des instruments ont rendu possible la modélisation et la synthèse sonore de nombre d'entre eux. Cependant, le degré de connaissance acquis d'un système matériel, si élevé soit-il, ne permet pas à lui seul de prédire son comportement à la suite d'une interaction avec l'homme. L'étude de l'interaction entre musicien et instrument fait ainsi l'objet de nombreux travaux de recherche afin de prendre en considération son effet sur la production sonore et d'effectuer, à terme, des synthèses sonores plus réalistes. Au cours de leur apprentissage, les musiciens développent une importante maîtrise de leur instrument de manière à exécuter précisément les gestes nécessaires à la qualité sonore désirée. La mise en évidence des paramètres de contrôle pertinents vis-à-vis du son produit, dans le cas de la harpe de concert, est au centre de ce travail de thèse. Dans un premier temps, cette interaction est étudiée à l'échelle du musicien par le biais d'une analyse de ses gestes instrumentaux et ancillaires en relation avec le contexte et l'intention musicale. La seconde partie de ce travail se focalise sur la cause directe de la production sonore, i.e. le pincement de la corde. La spécificité et l'importante répétabilité de ce geste pour chaque instrumentiste est ainsi mise en évidence. Enfin, une modélisation de l'interaction entre le doigt du musicien et la corde de harpe enrichie des précédents résultats est proposée, validée par l'utilisation d'un doigt artificiel contrôlable et paramétrable.

Les robots industriels ont évolué fondamentalement ces dernières années pour répondre aux exigences industrielles de machines et mécanismes toujours plus performants. Ceci se traduit aujourd’hui par de nouveaux robots anthropomorphes plus adaptés laissant entrevoir la réalisation de tâches plus complexes comme la découpe d’objets déformables telle que la découpe de viande ou soumis à de fortes sollicitations comme l’usinage. L’étude du comportement des robots anthropomorphes, à structures parallèles ou hybrides montre une anisotropie aussi bien cinématique, que dynamique, impactant la précision attendue. Ces travaux de thèse étudient l’intégration des redondances cinématiques qui permettent de pallier en partie ce problème en positionnant au mieux la tâche à réaliser dans un espace de travail compatible avec les capacités attendues. Ces travaux ont suivi une démarche en trois étapes : la modélisation analytique de cellules robotiques par équivalent sériel basée sur la méthode TCS, la formalisation des contraintes des processus de découpe de viande et d’usinage et une résolution par optimisation multicritère. Une première originalité de ces travaux réside en le développement d’un modèle à 6 degrés de liberté permettant d’analyser les gestes de l’opérateur qui optimise naturellement le comportement de son bras pour garantir la tâche qu’il réalise. La seconde originalité concerne le placement optimisé des redondances structurales (cellules à 9 ddls) où les paramètres de positionnement sont incorporés comme des variables pilotables (cellule à 11 ddls). Ainsi, ces travaux de thèse apportent des contributions à : - la définition de critères adaptés à la réalisation de tâches complexes et sollicitantes pour la gestion des redondances cinématiques ; - l’identification du comportement des structures sous sollicitations par moyen métrologique (Laser tracker) et l’auto-adaptation des trajectoires par l’utilisation d’une commande en effort industrielle ; - l’optimisation du comportement permettant l’amélioration de la qualité de réalisation des différents processus de coupe (découpe de viande et usinage). / Industrial robots have evolved fundamentally in recent years to reach the industrial requirements. We now find more suitable anthropomorphic robots leading to the realization of more complex tasks like deformable objects cutting such as meat cutting or constrained to high stresses as machining. The behavior study of anthropomorphic robots, parallel or hybrid one highlights a kinematic and dynamic anisotropy, which impacts the expected accuracy. This thesis studied the integration of the kinematic redundancy that can partially overcome this problem by well setting the task to achieve it in a space compatible with the expected capacity. This work followed a three-step approach: analytical modeling of robotic cells by serial equivalent based on the TCS method, formalizing the constraints of meat cutting process and machining process and a multicriteria optimization.The first originality of this work focuses on the development of a 6 DoFs model to analyze the operator actions who naturally optimizes his arm behavior to ensure the task it performs. The second originality concerns the optimized placement of structural redundancy (9 DoFs robotic cell) where positioning parameters are incorporated as controllable variables (11 DoFs robotic cell). Thus, the thesis makes contributions to : - the definition of criteria adapted to the realization of complex and under high stress task for the management of the kinematic redundancy; - the structural behavior identification, under stress, by metrology tools (Laser tracker ) and the self- adaptation paths by using an industrial force control; - the behavior optimization to improve the cutting process quality (meat cutting and machining).