Le champ du traitement des images et des vidéos attire l'attention depuis les deux dernières décennies. Ce champ couvre maintenant un spectre énorme d'applications comme la TV 3D, la télé-surveillance, la vision par ordinateur, l'imagerie médicale, la compression, la transmission, etc. En ce début de vingt et unième siècle nous sommes témoins d'une révolution importante. Les largeurs de bande des réseaux, les capacités de mémoire et les capacités de calcul ont été fortement augmentés durant cette période. Un client peut avoir un débit de plus de 100~mbps tandis qu'un autre peut utiliser une ligne à 56~kbps. Simultanément, un client peut avoir un poste de travail puissant, tandis que d'autres peuvent avoir juste un téléphone mobile. Au milieu de ces extrêmes, il y a des milliers de clients avec des capacités et des besoins très variables. De plus, les préférences d'un client doivent s'adapter à sa capacité, par exemple un client handicapé par sa largeur de bande peut être plus intéressé par une visualisation en temps réel sans interruption que d'avoir une haute résolution. Pour y faire face, des architectures hiérarchiques de codeurs vidéo ont été intoduites afin de comprimer une seule fois, et de décomprimer de différentes manières. Comme la DCT n'a pas la fonctionnalité de multi-résolution, une architecture vidéo hiérarchique est conçue pour faire face aux défis des largeurs de bande et des puissances de traitement hétérogènes. Avec l'inondation des contenus numériques, qui peuvent être facilement copiés et modifiés, le besoin de la protection des contenus vidéo a pris plus d'importance. La protection de vidéos peut être réalisée avec l'aide de trois technologies : le tatouage de méta-données et l'insertion de droits d'auteur, le cryptage pour limiter l'accès aux personnes autorisées et la prise des empreintes digitales active pour le traçage de traître. L'idée principale dans notre travail est de développer des technologies de protection transparentes à l'utilisateur. Cela doit aboutir ainsi à un codeur vidéo modifié qui sera capable de coder et d'avoir un flux de données protégé. Puisque le contenu multimédia hiérarchique a déjà commencé à voir le jour, algorithmes pour la protection indépendante de couches d'amélioration sont également proposées.

Résumé : L’audio numérique s’est déployé de façon phénoménale au cours des dernières décennies, notamment grâce à l’établissement de standards internationaux. En revanche, l’imposition de normes introduit forcément une certaine rigidité qui peut constituer un frein à l’amélioration des technologies déjà déployées et pousser vers une multiplication de nouveaux standards. Cette thèse établit que les codecs existants peuvent être davantage valorisés en améliorant leur qualité ou leur débit, même à l’intérieur du cadre rigide posé par les standards établis. Trois volets sont étudiés, soit le rehaussement à l’encodeur, au décodeur et au niveau du train binaire. Dans tous les cas, la compatibilité est préservée avec les éléments existants. Ainsi, il est démontré que le signal audio peut être amélioré au décodeur sans transmettre de nouvelles informations, qu’un encodeur peut produire un signal amélioré sans ajout au décodeur et qu’un train binaire peut être mieux optimisé pour une nouvelle application. En particulier, cette thèse démontre que même un standard déployé depuis plusieurs décennies comme le G.711 a le potentiel d’être significativement amélioré à postériori, servant même de cœur à un nouveau standard de codage par couches qui devait préserver cette compatibilité. Ensuite, les travaux menés mettent en lumière que la qualité subjective et même objective d’un décodeur AAC (Advanced Audio Coding) peut être améliorée sans l’ajout d’information supplémentaire de la part de l’encodeur. Ces résultats ouvrent la voie à davantage de recherches sur les traitements qui exploitent une connaissance des limites des modèles de codage employés. Enfin, cette thèse établit que le train binaire à débit fixe de l’AMR WB+ (Extended Adaptive Multi-Rate Wideband) peut être compressé davantage pour le cas des applications à débit variable. Cela démontre qu’il est profitable d’adapter un codec au contexte dans lequel il est employé. / Abstract : Digital audio applications have grown exponentially during the last decades, in good part because of the establishment of international standards. However, imposing such norms necessarily introduces hurdles that can impede the improvement of technologies that have already been deployed, potentially leading to a proliferation of new standards. This thesis shows that existent coders can be better exploited by improving their quality or their bitrate, even within the rigid constraints posed by established standards. Three aspects are studied, being the enhancement of the encoder, the decoder and the bit stream. In every case, the compatibility with the other elements of the existent coder is maintained. Thus, it is shown that the audio signal can be improved at the decoder without transmitting new information, that an encoder can produce an improved signal without modifying its decoder, and that a bit stream can be optimized for a new application. In particular, this thesis shows that even a standard like G.711, which has been deployed for decades, has the potential to be significantly improved after the fact. This contribution has even served as the core for a new standard embedded coder that had to maintain that compatibility. It is also shown that the subjective and objective audio quality of the AAC (Advanced Audio Coding) decoder can be improved, without adding any extra information from the encoder, by better exploiting the knowledge of the coder model’s limitations. Finally, it is shown that the fixed rate bit stream of the AMR-WB+ (Extended Adaptive Multi-Rate Wideband) can be compressed more efficiently when considering a variable bit rate scenario, showing the need to adapt a coder to its use case.