Cette thèse se concentre sur l'individualisation des HRTF pour la synthèse binaurale. Les systèmes permettant de mesurer des HRTF sont difficiles d'accès au grand public, ce qui pose un problème pour la démocratisation de l'audio binaurale de haute qualité. C'est pour cette raison que nous recherchons une méthode permettant de calculer les HRTF d'une personne qu'à partir de la connaissance de sa morphologie. Ces travaux de thèse avancent sur les investigations visant à avoir une technique de personnalisation de l'audio binaurale. La technique de personnalisation proposée part du principe qu'il existe un lien direct et systématique liant des paramètres de la morphologie d'un individu avec les indices spectraux de ses HRTF. Elle est basée sur la détermination d'une fonction qui prend en entrée des paramètres morphologiques et qui donne en sortie des paramètres de transformation à appliquer à un jeu de HRTF existant pour obtenir un jeu de HRTF personnalisé. Cette fonction est estimée à partir d'analyses statistiques faits sur une base de données contenant des modèles numériques des individus ainsi que leurs HRTF. Pour atteindre cet objectif, il faut construire dans un premier temps les données à partir desquelles nous allons estimer notre fonction de personnalisation. Ces travaux expliquent les systèmes que nous avons conçus pour mesurer les HRTF des individus ainsi que pour obtenir leur modèle numérique tridimensionnel. De plus, les protocoles de mesure associés à chaque système sont expliqués. Enfin, nous expliquons comment les données obtenues peuvent être exploitées pour développer un procédé de personnalisation des HRTF. / This thesis focuses on the HRTF individualization problem in the context of binaural synthesis for general applications. HRTF strongly depend on morphological features of a person and, in order to provide compelling auditory spaces, binaural synthesis requires the use of individualized HRTF. Measuring or calculating the HRTF of a listener are common but lengthy and costly methods that are not feasible for general public applications. That is the reason why we aim to develop an alternative technique to obtain customized HRTF. The technique proposed relies on estimating the spectral cues of the HRTF, corresponding to the colorations induced by pinna filtering, from a person's morphology. The spectral cues represent the most complex and individual part of HRTF. The work presented in this thesis is based on the existence of a direct and systematic link between the morphology of a person and the spectral cues of their HRTF. The goal is to start from individualization techniques of HRTF and make studies for better understanding the relationship between the morphology of a person and their HRTF. The ultimate goal is then to find a proper morphological matching personalization technique. The first step to achieve this goal is to build the measuring systems who will help us create the databases that we will use for our analyses. This thesis explains the two measuring systems that were created and the measuring protocols that were used to create two related databases containing the 3D models and the measured HRTFs of a collection of people. We then explain how these databases can be used to fit the HRTF individualization technique we have proposed.

Dans le cas de perte auditive, la localisation spatiale est amoindrie et vient entraver la compréhension de la parole et ce, malgré le port de prothèses auditives. La présente étude modifie la forme de l’oreille externe d’individus à l’aide de silicone afin d’induire des changements aux indices spectraux (HRTFs), similaires à ceux causés par des prothèses auditives, et d’explorer les mécanismes perceptifs (visuel, spectral, ou tactile) permettant d’alterner d’un nouvel ensemble à l’ensemble originel de HRTFs une fois les prothèses enlevées. Les résultats démontrent que les participants s’adaptent aux nouveaux HRTFs à l’intérieur de quatre séances d’entraînement. Dès le retrait des prothèses, les participants reviennent à leur performance originale. Il n’est pas possible de conclure avec les données présentes si le changement d’un ensemble de HRTFs à un autre est influencé par un des mécanismes de rétroaction perceptuelle étudié. L’adaptation aux prothèses perdure jusqu’à quatre semaines après leur retrait. / Spatial hearing contributes greatly to speech understanding in noisy environments. Hearing aids disturb all of the acoustic cues necessary for accurate sound localization and thus negate some of their benefits. This study addressed behavioral adaptation to changes in auditory spatial cues caused by changes similar to those induced by hearing aids. Spectral cues (HRTFs) were distorted by changing the shape of the outer ear with silicon molds. The present experiment was aimed at determining the perceptual modalities (visual, spectral or tactile) that might enable the switch from the modified to the original HRTFs once the molds were removed. Results indicate that participants were able to adapt within four training sessions. Participants immediately showed accurate sound localization when ear molds were removed. It was not possible to conclude whether the perceptual feedbacks had a major impact on the choice of the correct set of HRTFs to use. Adaptation to the modified HRTFs lasted weeks after their removal.

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Dans le contexte des changements climatiques prévisibles et d'une demande évaporative accrue vis à vis des cultures, ce travail de thèse vise à évaluer la variabilité génétique du pommier pour sa réponse à la contrainte hydrique. Cette évaluation est d'un intérêt certain pour l'amélioration future de l'espèce, qu'il s'agisse de mieux tolérer le stress pouvant résulter d'une sécheresse temporaire du sol, ou d'une efficience accrue d'utilisation de l'eau. Les méthodes de phénotypage actuellement disponibles pour l'étude de la réponse à la contrainte hydrique ne permettent pas un haut débit de mesure compatible avec les comparaisons simultanées entre de nombreux individus. En conséquence, ce travail de thèse s'est focalisé sur l'application de l'imagerie multi-spectrale aéroportée comme outil de phénotypage à haut débit en condition de plein champ et sur l'évaluation de sa pertinence pour l'analyse quantitative des réponses à la contrainte hydrique et la recherche des déterminismes génétiques associés. Les essais ont été réalisés sur une population hybride de pommiers (croisement Starkrimson x Granny Smith) âgée de 4 ans au début de l'étude, implantée dans le sud de la France. A partir d'images acquises dans les longueurs d'onde du visible, du proche infrarouge et de l'infrarouge thermique, à une résolution spatiale proche de 30cm, différents indices de végétation et de stress ont été calculés permettant d'apprécier la vigueur des arbres et leur transpiration. La prise en compte, dans des modèles linéaires mixtes, de six dates d'expérimentation, couvrant deux campagnes d'acquisitions, et de régimes d'irrigation différenciés sur la population a permis de mettre en évidence l'héritabilité des indices phénotypiques et conduit à la détection de nombreux QTLs. 18 QTLs se sont révélés indépendants de la date d'acquisition. Pour quatre de ces QTLs, dits adaptatifs, c'est-à-dire exprimés en conditions de stress, un certain nombre de gènes candidats potentiellement impliqués dans les réponses précoces responsables de la régulation stomatique ont été identifiés. / In the context of foreseen climate changes and higher evaporative demand in crops, this PhD work is aiming at assessing the apple tree variability in response to hydric constraints. This could be of great interest for future breeding programs in this species, either in respect to temporary abiotic stress tolerance, or looking at a better water use efficiency. Phenotyping methods presently available for evaluating the plant response to hydric constraints do not allow the high-throughput that could be compatible with simultaneous comparison of a high number of individuals. As a consequence, this thesis focused on the application of airborne multispectral imagery as a tool for high-throughput field phenotyping, and it assessed the relevancy of this method for quantitative analysis of response to drought and further dissection of associated genetic determinisms. Trials were realized on a segregating hybrid apple population (Starkrimson x Granny Smith cross), 4-year old at the beginning of study, installed in the South of France. Images acquired in visible, near infrared and thermal infrared, with a spatial resolution close to 30cm, were the calculation basis of various vegetation and stress indices, allowing estimation of individual tree vigor and transpiration. Linear mixed models taking account of six flight dates, covering two acquisition campaigns and including two contrasted irrigation regimes over the apple population, made it possible to highlight the heritability of phenotypic indices and to perform numerous QTLs mapping. Eighteen QTLs were revealed independently from the acquisition date. Out of this QTLs set, a further analysis on 4 of them, which were adaptative i.e. expressed in stress conditions, allowed first identification of putative candidate genes potentially involved in the early stomatal closure.

Dans de nombreuses situations civiles ou militaires, la protection de l'audition du personnel est cruciale. La perception et l'interprétation de l'environnement sonore par l'auditeur doivent cependant être préservées. Les Systèmes Tactiques de Communication et Protection (TCAPS) sont des protections auditives qui, à la fois, protègent suffisamment les oreilles de l'auditeur contre les bruits dangereux, et préservent l'intelligibilité, permettant ainsi la communication vocale à bas niveau. Des études précédentes ont cependant démontré que les TCAPS continuent de détériorer la perception de l'environnement sonore de l'auditeur, en particulier sa capacité à localiser les sources sonores. Sur le plan horizontal, la dégradation des indices acoustiques empêchant, en temps normal, l'auditeur de confondre les sources avant et arrière, en est la principale explication. Dans ce travail de thèse, une expérience subjective de localisation sonore est conduite avec six TCAPS: deux bouchons d'oreille passifs, deux bouchons d'oreilles actifs et deux casques actifs. Si aucun protecteur ne permet de retrouver les performances de la condition d'écoute normale, l'expérience permet de classifier les TCAPS du point de vue de la localisation sonore: les performances des bouchons passifs sont meilleures que celles des bouchons actifs, et les casques actifs engendrent les plus mauvaises performances. Dans le cadre de la conception et de l'évaluation des TCAPS, une méthode prédisant leur dégradation des performances de localisation sonore, basée sur des mesures électroacoustiques, serait plus adaptée que des expériences comportementales très chronophages. Dans ce contexte, deux méthodes basées sur les Fonctions de Transfert Relatives à la Tête (HRTF) mesurées sur tête artificielle sont étudiées: un processus d'appariement et un réseau de neurones à trois couches. Ils sont optimisés pour reproduire les performances de localisation humaine en condition d'écoute normale. Les méthodes sont ensuite appliquées aux HRTF mesurées avec les six TCAPS, et prédisent des probabilités de localisation en fonction de la position. Comparé aux résultats de l'expérience subjective, le réseau de neurones prédit des performances réalistes avec les bouchons d'oreille, mais surestime les erreurs avec les casques. Le modèle d'appariement prédit correctement les performances de localisation. Toutefois, la vraisemblance de ses distributions de probabilité avec les observations subjectives demeure plus faible que celle du réseau de neurones. Pour finir, les deux méthodes développées dans cette étude sont indépendantes de la tête artificielle utilisée, et peuvent être utilisées pour évaluer non seulement des prototypes de TCAPS, mais aussi des prothèses auditives. / In many civilian or military situations, hearing protection is of major importance. The listener's acoustical situational awareness must however also be preserved. Tactical Communication and Protective Systems (TCAPS) are hearing protection devices that sufficiently protect the listener's ears from hazardous sounds and preserve speech intelligibility, thus allowing low-level speech communication. However, previous studies demonstrated that TCAPS still deteriorate the listener's situational awareness, in particular the ability to locate sound sources. On the horizontal plane, this is mainly explained by the degradation of the acoustical cues normally preventing the listener from making front-back confusions. In the present PhD work, a behavioral sound localization experiment is conducted with six TCAPS: two passive and two active earplugs, and two active earmuffs. The performance in open ear condition is not retrieved with any protector, but the experiment ranks the TCAPS by type: passive earplugs lead to better performance than active earplugs, and active earmuffs induce the worst performance. As part of TCAPS development and assessment, a method predicting the protector-induced degradation of the sound localization capability, and based on electroacoustic measurements, would be more suitable than time-consuming behavioral experiments. In this context, two methods based on Head-Related Transfer Functions (HRTFs) measured on an artificial head are investigated: a template-matching model and a three-layer neural network. They are optimized to fit human sound localization performance in open ear condition. The methods are applied to the HRTFs measured with the six TCAPS, providing position-dependent localization probabilities. Compared with the behavioral results, the neural network predicts realistic performances with earplugs, but overestimates errors with earmuffs. The template-matching model predicts human performance well. However, the likelihood of the resulting probability distributions with the behavioral observations is lower than that of the neural network. Finally, both methods developed in this study are independent of the artificial head used, and can be applied to assess not only TCAPS prototypes, but also hearing aids.

Cet ensemble de travaux porte sur les effets acoustiques de filtrage de la tête et du corps, ou la fonction de transfert acoustique (HRTF), et son rôle dans la perception des sources sonores dans l'espace. Des méthodes pour créer une illusion auditive haute fidélité, ce qu'on appelle un espace acoustique virtuel, en utilisant l'HRTF sont explorées. Un facteur essentiel pour générer une illusion convaincante est l'utilisation des HRTFs propres à l'auditeur. À cet effet, et dans l'intérêt de produire une solution adaptée pour le marché des consommateurs, une technique permettant de sélectionner un HRTF personnalisé à partir d'une base de données à l'aide d'un ensemble de dimensions de la tête et du corps a été évaluée. La validation a utilisé des jugements perceptifs d'un test d'écoute, et la fiabilité de ces jugements a été analysée. Une étude sur l'impact du type de casque utilisé a également été effectuée.