La problématique principale de cette thèse est la compression de masses de données vidéo haute résolution. Nous proposons un schéma de compression vidéo par transformée en ondelettes compensée en mouvement. Plus précisément, dans le but de réduire le coût des vecteurs mouvement parfois trop élevé dans ce type de schéma, nous avons développé une approche de quantification avec pertes de ces vecteurs, permettant d'adapter leur précision tout en respectant le compromis débit/ distorsion. Cette approche permet d'améliorer considérablement les performances du codeur, spécialement `a bas débit. Pour modéliser l'influence de l'introduction de perte sur l'information de mouvement, nous avons établi un modèle théorique de distorsion de l'erreur de codage, et, enfin, nous avons réalisé une allocation de débit optimale basée modèle entre les vecteurs mouvement et les coefficients d'ondelettes. Pour éviter certains artefacts dus à une mauvaise estimation du mouvement, nous avons ensuite amélioré le schéma lifting utilisé pour la transformée en ondelettes par une approche novatrice : les coefficients du schéma lifting sont adaptés à la norme des vecteurs mouvement. Notre méthode de quantification des vecteurs mouvement a par ailleurs été appliquée au codeur H.264, la norme actuelle de compression vidéo pour la Haute Définition. Enfin, nous avons travaillé sur le Codage par Descriptions Multiples, une approche de codage conjoint source / canal pour la compression robuste de vidéos utilisée dans la transmission sur des canaux de communication bruités. Nous avons développé un codeur vidéo robuste, par des approches de Codage par Descriptions Multiples dans le domaine transformé. Une allocation de débit est réalisée au codeur pour répartir le débit des coefficients d'ondelettes entre les différentes descriptions, en fonction des paramètres du canal. Plus particulièrement, pour reconstruire au mieux la vidéo en sortie du canal, nous avons réalisé des approches de décodage optimal, basées sur la connaissance des densités de probabilités des sous bandes des différentes descriptions, sur un modèle de canal et sur des probabilités à posteriori. En parallèle, le codage de source vidéo distribué a également été exploré.

Cette thèse est dédiée à l'amélioration de la compression de séquences vidéo. Le but est de concevoir des méthodes suffisamment efficaces et réalistes pour être proposées aux organismes de normalisation de standard vidéo. Les approches choisies sont l'ajout de nouveaux modules de codage par compétition et la suppression de l'information de compétition. Un module de codage par compétition de prédicteurs de vecteurs mouvement, intégré dans le KTA, exploite, au sens du critère débit-distorsion, les redondances spatiales et temporelles des champs de vecteurs. De plus, une sélection automatique d'ensembles de prédicteurs orientée contenu est aussi proposée. Enfin, un nouveau mode de codage Intra basé sur un partitionnement 1D du macrobloc, réduisant la distance spatiale entre le signal de référence et la partition courante, est ajouté aux modes Intra bloc. Le standard de compression H.264/AVC, offre un nombre de compétitions plus élevé que celui de ses prédécesseurs. Pour réduire le débit lié à cette information de compétition, une partie de l'intelligence du codeur a été transférée au décodeur. Les indices des prédicteurs de vecteurs mouvement implicites, sont ainsi éliminés. Des prédicteurs Intra sont aussi supprimés en tenant compte du processus de quantification et du signal de référence. Enfin, en considérant que l'information de mouvement est une information de compétition, une estimation de mouvement au décodeur est mise en place. L'ensemble des méthodes développées offre des réductions de débit significatives par rapport à la référence. La combinaison d'une partie de ces méthodes obtient un gain moyen de 20% par rapport au standard pour un ensemble de séquences HD.

Ce rapport de thèse présente des nouvelles méthodes pour l'estimation de canal, l'égalisation et le codage pour des canaux avec interférence entre symboles. On commence par une nouvelle procédure itérative d'estimation de canal et de détection, appelée la Séparation de l'Observation, dans un schéma de turbo égalisation pour des systèmes utilisant des modulations à grande taille. On étend cette technique à la détection itérative des étiquetages. On propose un étiquetage binaire optimisé de la constellation 16-QAM dans l'ordre d'augmenter le gain de codage. Ensuite, on présente un algorithme de décodage pour les codes non binaires qui est accéléré par l'utilisation de la transformée d'Hadamard rapide, et à complexité réduite grâce au code dual. On propose des nouveaux codes LDPC adaptatives qui peuvent être facilement appliqué dans un système OFDM et décodé par la règle conçue auparavant. Finalement, on améliore les performances de la turbo égalisation, en combinant tous les techniques définies auparavant: code LDPC non binaire, égaliseur à suppression d'interférence, séparation d'observation et décodage LDPC non binaire.

En traitement du signal audio, les plosives sont des sons de parole très importants au regard de l’intelligibilité et de la qualité. Les plosives sont cependant difficiles à modéliser à l’aide des techniques usuelles (prédiction linéaire et codage par transformée), à cause de leur dynamique propre importante et à cause de leur nature non prédictible. Cette étude présente un exemple de système complet capable de détecter, segmenter, et altérer les plosives dans un flux de parole. Ce système est utilisé afin de vérifier la validité de l’hypothèse suivante : La phase d’éclatement (de burst) des plosives peut être mise à zéro, de façon perceptuellement équivalente. L’impact sur la qualité subjective de cette transformation est évalué sur une banque de phrases enregistrées. Les résultats de cette altération hautement destructive des signaux tendent à montrer que l’impact perceptuel est mineur. Les implications de ces résultats pour le codage de la parole sont abordées.

L'étude des réseaux sur puces (NoC) est un domaine de recherche qui traite principalement la communication globale dans les systèmes sur puce (SoC). La topologie choisie et l'algorithme de routage jouent un rôle essentiel durant la phase de conception des architectures NoC. La modélisation des structures répétitives telles que les topologies des réseaux sur puce sous des formes graphiques pose un défi particulier. Cet aspect peut être rencontré dans les applications orienté contrôle/données intensif tel que le codeur vidéo H.264. Model Driven Engineering est une méthodologie de développement logiciel où le système complet est modélisé à un niveau d'abstraction élevé en utilisant un langage de modélisation unifié comme l’UML/MARTE. Le profil UML pour la modélisation et l'analyse des systèmes embarqués en temps réel (MARTE) est la norme actuelle pour la modélisation des SoCs.Cette thèse décrit une méthodologie adéquate pour la modélisation des NoCs en utilisant le profil MARTE. L'étude proposée a montré que le paquetage RSM (Repetitive Structure Modeling) du profil MARTE est assez puissant pour modéliser différent types de topologies. En utilisant cette méthodologie, plusieurs aspects tels que l’algorithme de routage sont modélisés en se basant sur les machines d'état. Ceci permet au profil MARTE à être assez complet pour la modélisation d'un grand nombre d’architectures de NoCs. Certains travaux sont en cours pour synthétiser ces réseaux, en VHDL à partir de ces modèles. Pour la validation de la méthodologie proposée, une approche de co-design a été étudiée par l’implémentation d'un système de codage vidéo H.264 sur un NoC de type Diagonal Mesh en utilisant model en « Y » de l’outil Gaspard2. Avant de passer à l'association de l'application/architecture, une optimisation architecturale ciblant la réduction de la puissance consommée du module le plus critique (Estimateur de Mouvement) de l'application a été effectué. Ainsi, une architecture VLSI flexible d’un estimateur de mouvement à blocks variables (FSVBSME) a été proposée. / The study of Networks on Chips (NoCs) is a research field that primarily addresses the global communication in Systems-on-Chip (SoCs). The selected topology and the routing algorithm play a prime role during the design of NoC architectures.The modeling of repetitive structures such as network on chip topologies in graphics forms poses a particular challenge. This aspect may be encountered in intensive data/control oriented applications such as H.264 video coder. Model driven engineering is a software development methodology where the complete system is modeled at a high abstraction level using a modeling language as UML/MARTE. The UML profile for Modeling and Analysis of Real-Time Embedded systems (MARTE) is the current standard for the SoCs modeling. This thesis describes an adequate methodology for modeling NoCs by using the MARTE standard profile. The proposed study has shown that the Repetitive Structure Modeling (RSM) package of MARTE profile is powerful enough for modeling different topologies. By using this methodology, several aspects such as routing algorithm are modeled based finite state machines. This allows to the MARTE profile to be complete enough for modeling a large number of NoCs architectures. Some work is on-going to synthesize such networks in VHDL from such models. While validating the proposed methodology, a co-design approach has been studied by mapping a H264 video coding system onto a Diagonal Mesh NoC by using the Y Chart of Gaspard2 tool. Before allowing the association of the application/architecture, an architectural optimization targeting power minimization of the most critical module of the application has been performed. So, a flexible VLSI architecture for full-search VBSME (FSVBSME) has been proposed.

Parler de la télévision interactive, c'est aussi poser un regard sur les NTIC. Une des singularités de l'interactivité télévisuelle réside dans la possibilité pour le spectateur d'utiliser une « voie de retour » plus conséquente, ce qui lui donne le rôle de véritable émetteur et non pas de spectateur « passif ». De nouvelles pratiques d'interactions et d'échanges se mettent progressivement en place au sein des médias audiovisuels. Fortement dépendante de la numérisation des signes et de leurs traitements automatiques, le récepteur s'intercale entre une réception d'évènements et une production de signes, il devient à son tour générateur de nouvelles cartes de sens. Ce ne sont plus des rapports déterminés, entretenus par des systèmes machiniques, ce sont aussi des rapports extrasensoriels qui apparaissent. La télévision appréhendée par les sens proprio-tactilo-kinesthésiques ouvre une ère médiatique fondée sur des rapports interpersonnels réorganisant son système de représentation.

Le problème d'allocation de ressources consiste à optimiser le coût global d'un système en répartissant selon diverses composantes une ressource contrainte par un budget. Chaque composante du système est régie par une loi reliant la ressource au coût qu'elle engendre. Cette description s'applique à de nombreux contextes dont les deux principaux évoqués ici sont issus du codage en communications numériques. Ainsi, les systèmes de codage de source par transformée ou de codage de canal à modulation multi-porteuses intègrent ce problème dans la recherche d'un point de fonctionnement optimal, s'adaptant bien à un formalisme commun. En communications numériques, différentes méthodes de résolution ont été élaborées au cours des quarante dernières années. Leur validité se limite souvent à des cas non-exhaustifs et leurs performances dépendent des caractéristiques des fonctions considérées. De plus, complexité et optimalité revêtent une importance particulière mais sont rarement optimisées de concert en raison des techniques de modélisation et des principes de recherche employés. Un des problèmes majeurs provient en particulier de l'existence de points dit "cachés" n'appartenant pas à l'enveloppe convexe du nuage global et souvent ignorés par les méthodes actuelles d'optimisation. Cette thèse propose d'aborder le problème d'allocation de ressources en communications numériques sous un angle nouveau et global. La reformulation complète du problème et de l'ensemble des concepts sous-jacents permet ainsi d'énoncer des critères propices à la description de quatre algorithmes novateurs.

La séparation de sources est la tâche qui consiste à récupérer plusieurs signaux dont on observe un ou plusieurs mélanges. Ce problème est particulièrement difficile et de manière à rendre la séparation possible, toute information supplémentaire connue sur les sources ou le mélange doit pouvoir être prise en compte. Dans cette thèse, je propose un formalisme général permettant d'inclure de telles connaissances dans les problèmes de séparation, où une source est modélisée comme la réalisation d'un processus gaussien. L'approche a de nombreux intérêts : elle généralise une grande partie des méthodes actuelles, elle permet la prise en compte de nombreux a priori et les paramètres du modèle peuvent être estimés efficacement. Ce cadre théorique est appliqué à la séparation informée de sources audio, où la séparation est assistée d'une information annexe calculée en amont de la séparation, lors d'une phase préliminaire où à la fois le mélange et les sources sont disponibles. Pour peu que cette information puisse se coder efficacement, cela rend possible des applications comme le karaoké ou la manipulation des différents instruments au sein d'un mix à un coût en débit bien plus faible que celui requis par la transmission séparée des sources. Ce problème de la séparation informée s'apparente fortement à un problème de codage multicanal. Cette analogie permet de placer la séparation informée dans un cadre théorique plus global où elle devient un problème de codage particulier et bénéficie à ce titre des résultats classiques de la théorie du codage, qui permettent d'optimiser efficacement les performances.

Dans cette thèse, différents problèmes de la combinatoire des mots et de géométrie discrète sont considérés. Nous étudions d'abord l'occurrence des palindromes dans les codages de rotations, une famille de mots incluant entre autres les mots sturmiens et les suites de Rote. En particulier, nous démontrons que ces mots sont pleins, c'est-à-dire qu'ils réalisent la complexité palindromique maximale. Ensuite, nous étudions une nouvelle famille de mots, appelés mots pseudostandards généralisés, qui sont générés à l'aide d'un opérateur appelé clôture pseudopalindromique itérée. Nous présentons entre autres une généralisation d'une formule décrite par Justin qui permet de générer de façon linéaire et optimale un mot pseudostandard généralisé. L'objet central, le f-palindrome ou pseudopalindrome est un indicateur des symétries présentes dans les objets géométriques. Dans les derniers chapitres, nous nous concentrons davantage sur des problèmes de nature géométrique. Plus précisément, nous donnons la solution à deux conjectures de Provençal concernant les pavages par translation, en exploitant la présence dé palindromes et de périodicité locale dans les mots de contour. À la fin de plusieurs chapitres, différents problèmes ouverts et conjectures sont brièvement présentés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Palindrome, pseudopalindrome, clôture pseudopalindromique itérée, codages de rotations, symétries, chemins discrets, pavages.

Thèse de doctorat--Informatique et réseaux--Paris--ENST, 2007. / Bibliogr. p. 189-198. Glossaire. Résumé.