La question de la conception de médias interactifs s'est posée dès l'apparition d'ordinateurs ayant des capacités audio-visuelles. Un thème récurrent est la question de la spécification temporelle d'objets multimédia interactifs : comment peut-on créer des présentations multimédia dont le déroulé prend en compte des événements extérieurs au système.Ce problème rejoint un autre champ d'application, qui est celui de la musique et plus spécifiquement des partitions interactives : des pièces musicales dont l'interprétation pourra varier dans le temps en fonction d'indications données par la partition.Dans les deux cas, il est nécessaire de spécifier les médias et données musicales qui seront orchestrées par le système. C'est le sujet de la première partie de cette thèse, qui présente un modèle adapté pour la conception d'applications multimédia permettant de répondre à des problématiques d'accès réparti et de contrôle à distance, ainsi que de documentation.Une fois ce modèle défini, on construit en s'inspirant des systèmes à flots de donnée courants dans les environnements adaptés à la musique en temps réel un environnement de calcul permettant de contrôler les paramètres des applications définies précédemment, ainsi que de générer des entrées & sorties sous forme audio-visuelle. En particulier, une notion d'environnement permanent dans ce modèle de données est introduite. Elle simplifie certains cas d'usages courants en informatique musicale, et améliore les performances par rapport à une solution uniquement basée sur de la communication entre nœuds explicites du système.Enfin, une structure de graphe temporel est introduite : elle permet de définir les parties du graphe de données qui vont être actives à un instant donné d'une partition interactive. En particulier, les connections entre objets du graphe de données sont étudiées dans le cadre de déroulements synchrones et différés.Un langage d'édition visuel est introduit pour l'écriture de scénarios dans un modèle graphique réunissant les éléments introduits précédemment.La structure temporelle est par la suite étudiée sous l'axe de la répartition. On montre notamment qu'il est possible d'acquérir un pouvoir expressif supplémentaire en supposant une exécution concurrente de certains objets de la structure temporelle.Enfin, on présente comment le système permet de recréer nombre de systèmes musicaux existants : séquenceurs, live-loopers, et patchers, ainsi que les nouveaux types de comportements multimédias rendus possibles. / Interactive media design is a field which has been researched as soon as computers started showing audio-visual capabilities. A common research theme is the temporal specification of interactive media objects: how is it possible to create multimedia presentations whose schedule takes into account events external to the system.This problem is shared with another research field, which is interactive music and more precisely interactive scores. That is, musical works whose performance will evolve in time according to a given score.In both cases, it is necessary to specify the medias and musical data orchestrated by the system: this is the subject of the first part of this thesis, which presents a model tailored for the design of multimedia applications. This model allows to simplify distributed access and remote control questions, and solves documentation-related problems.Once this model has been defined, we construct by inspiration with well-known data-flow systems used in music programming, a computation structure able to control and orchestrate the applications defined previously, as well as handling audio-visual data input and output.Specifically, a notion of permanent environment is introduced in the data-flow model: it simplifies multiple use cases common when authoring interactive media and music, and improves performance when comparing to a purely node-based approach.Finally, a temporal graph structure is presented: it allows to score parts of the data graph in time. Especially, nodes of the data graph are studied in the context of both synchronous and delayed cases.A visual edition language is introduced to allow for authoring of interactive scores in a graphical model which unites the previously introduced elements.The temporal structure is then studied from the distribution point of view: we show in particular that it is possible to earn an additional expressive power by supposing a concurrent execution of specific objects of the temporal structure.Finally, we expose how the system is able to recreate multiple existing media systems: sequencers, live-loopers, patchers, as well as new multimedia behaviours.

La plupart des scénarios multimédia interactifs sont basés sur des spécifications informelles, il n'est donc pas possible de vérifier formellement des propriétés de ces systèmes. Nous préconisons la nécessité d'un modèle général et formel. Partitions interactives est un formalisme pour décrire des scénarios multimédia interactifs. Nous proposons une nouvelle sémantique pour les partitions interactives basée sur les structures d'événements temporisés. Avec une telle sémantique, nous pouvons spécifier des propriétés pour le système, en particulier, des propriétés sur les traces, qui sont difficiles à préciser avec la programmation par contraintes. Nous présentons également une sémantique opérationnelle des partitions interactives basée sur le calcul non-déterministe, temporisé, concurrent, par contraintes (ntcc) et nous rapportons la sémantique operationelle à la semantique en structures d'événements temporisés. Avec la sémantique opérationnelle, nous pouvons décrire formellement le comportement d'un scenario dont les durées des objets temporels peuvent être des intervalles d'entiers arbitraires. La sémantique opérationnelle est obtenue à partir de la sémantique en structures d'événements temporisés de la partition interactive. Pour fournir une telle traduction, nous avons d'abord défini la forme normale d'une structure d'événements temporisés, dans laquel les événements liés avec une durée zéro sont regroupés en un seul. Nous avons également défini la notion de structures d'événements temporisés répartissables, de telle sorte que son graphe de contraintes peut être expédié en se fondant uniquementsur la propagation locale. Nous croyons que la sémantique opérationnelle basée sur ntcc offre certains avantages par rapport à la sémantique des partitions interactives basée sur des réseaux de Petri; par exemple, les durées des objets temporels peuvent être des intervalles d'entiers arbitraires, tandis que dans la plupart des modèles de partitions interactives, les intervalles ne peut être utilisés que pour représenterles relations telles que l'égalité et les inégalités. Nos modèles ntcc de partitions interactives sont exécutés en utilisant Ntccrt, un interprète temps réel pour ntcc. Nos modèles peuvent également être vérifiés automatiquement en utilisant ntccMC, un vérificateur pour ntcc, de temps borné, basée sur les automates finis, que nous introduisons dans cette thèse. En utilisant ntccMC, nous pouvons vérifier des propriétés de logique de temps linéaire avec des contrantes (CLTL). Dans cette thèse, nous introduisons deux extensions du formalisme de partitions interactives:(1) l'une pour gérer le traitement audio en utilisant le langage de programmation français Faustet (2) l'autre pour traiter des condition et des branchements, permettant de spécifier des choix et des boucles. Pour la première extension, nous présentons une sémantique basée sur les structures d'événements temporisés et des idées sur la façon de définir une sémantique opérationnelle. Pour la deuxième extension, nous présentons une mise en oeuvre et la comparaison des résultats du jitter relative moyenne d'une implémentation d'un arpège base sur l'algorithme de Karplus-Strong par rapport aux implémentations existants écrits dans Pure Data. Nous définissons aussi un format de sauvegarde XML pour les partitions interactives et pour la extension avec branchement conditionnel. Un format de sauvegarde est crucial pour assurer la persistance des partitions. / Technology has shaped the way on which we compose and produce music. Notably, the invention of microphones and computers pushed the development of new music styles in the 20th century. In fact, several artistic domains have been benefiting from such technology developments ; for instance, Experimental music, non-linear multimedia, Electroacoustic music, and interactive multimedia. In this dissertation, we focus on interactive multimedia.Interactive multimedia deals with the design of scenarios where multimedia content and interactive events are handled by computer programs. Examples of such scenarios are multimedia art installations, interactive museum exhibitions, some Electroacoustic music pieces, and some Experimental music pieces. Unfortunately, most interactive multimedia scenarios are based on informal specifications, thus it is not possible to formally verify properties of such systems. We advocate the need of a general and formal model. Interactive scores is a formalism to describe interactive multimedia scenarios. We propose new semantics for interactive scores based on timed eventstructures. With such a semantics, we can specify properties for the system, in particular, properties about traces, which are difficult to specify as constraints. In fact, constraints are an important part of the semantic model of interactive scores because the formalism is based on temporal constraints among the objects of the scenario. We also present an operational semantics of interactive scores based on the non-deterministic timed concurrent constraint (ntcc) calculus and we relate such a semantics to the timed event structures semantics. With the operational semantics, we formally describe the behavior of a score whose temporal object durations can be arbitrary integer intervals. The operational semantics is obtained from the timed event structures semantics of the score. To provide such a translation, we first define the normal form of a timed event structure in which events related with zero-duration delays are collapsed into a single one. We also define the notion of dispatchable timed event structures. Event structures such that its constraint graph can be dispatched by relying only on local propagation.We believe that operational semantics in ntcc offers some advantages over existing Petri nets semantics for interactive scores; for instance, the duration of the temporal objects can be arbitrary integer intervals, whereas inprevious models of interactive scores, such durations can only be intervals to represent equalities and inequalities. In this dissertation, we also introduce two extensions of the formalism of interactive scores : (1) one to handle audio processing using the Fast AUdio Stream (Faust) languageand (2) another one to handle conditional branching, allowing designers to specify choices and loops. For the first extension, we present a timed event structures semantics and ideas on how to define operational semantics. For the second extension, we present an implementation and results comparing the average relative jitter of an implementation ofan arpeggio based on Karplus-Strong with respect to existing implementations of Karplus written in Pure Data. We also define a XML file format for interactive scores and for the conditional branching extension. A file format is crucial to assure the persistence of the scores. Ntcc models of interactive scores are executed using Ntccrt, a real-time capable interpreter for ntcc. They can also be verified automatically using ntccMC, a bounded-time automata based model checker for ntcc which we introduce in this dissertation. Using ntccMC, we can verify properties expressed on constraint linear-time logic. Ntcc has been used in the past, not only for multimedia interaction models, but alsofor system biology, security protocols and robots.

La plupart des sc\'narios multimédia interactifs sont bas\'{e}s sur des sp\'cifications informelles, il n'est donc pas possible de v\'{e}rifier formellement des propri\'t\'{e}s de ces syst\'mes. Nous pr\'{e}conisons la n\'cessit\'{e} d'un mod\'le g\'{e}n\'ral et formel. Partitions interactives est un formalisme pour d\'{e}crire des sc\'narios multim\'{e}dia interactifs. Nous proposons une nouvelle s\'mantique pour les partitions interactives bas\'{e}e sur les structures d'\'v\'{e}nements temporisés. Avec une telle s\'mantique, nous pouvons sp\'{e}cifier des propri\'t\'{e}s pour le syst\'me, en particulier, des propri\'{e}t\'s sur les traces, qui sont difficiles \'{a} pr\'ciser avec la programmation par contraintes. Nous pr\'{e}sentons \'galement une s\'{e}mantique op\'rationnelle des partitions interactives bas\'{e}e sur le calcul non-d\'terministe, temporis\'{e}, concurrent, par contraintes (ntcc) et nous rapportons la s\'mantique operationelle \'{a} la semantique en structures d'\'v\'{e}nements temporisés. Avec la s\'mantique op\'{e}rationnelle, nous pouvons d\'crire formellement le comportement d'un scenario dont les dur\'{e}es des objets temporels peuvent \^{e}tre des intervalles d'entiers arbitraires. La s\'mantique op\'{e}rationnelle est obtenue \' partir de la s\'{e}mantique en structures d'\'v\'{e}nements temporisés de la partition interactive. Pour fournir une telle traduction, nous avons d'abord d\'fini la forme normale d'une structure d'\'{e}v\'nements temporisés, dans laquel les \'{e}v\'nements li\'{e}s avec une dur\'e z\'{e}ro sont regroup\'s en un seul. Nous avons \'{e}galement d\'fini la notion de structures d'\'{e}v\'nements temporisés r\'{e}partissables, de telle sorte que son graphe de contraintes peut \^{e}tre exp\'di\'{e} en se fondant uniquement sur la propagation locale. Nous croyons que la s\'mantique op\'{e}rationnelle bas\'e sur ntcc offre certains avantages par rapport \'{a} la s\'mantique des partitions interactives bas\'{e}e sur des r\'seaux de Petri; par exemple, les dur\'{e}es des objets temporels peuvent \^{e}tre des intervalles d'entiers arbitraires, tandis que dans la plupart des mod\'les de partitions interactives, les intervalles ne peut \^tre utilis\'{e}s que pour repr\'senter les relations telles que l'\'{e}galit\' et les inégalités. Nos mod\'{e}les ntcc de partitions interactives sont ex\'cut\'{e}s en utilisant Ntccrt, un interpr\'te temps r\'{e}el pour ntcc. Nos mod\'les peuvent \'{e}galement \^{e}tre v\'rifi\'{e}s automatiquement en utilisant ntccMC, un verificateur pour ntcc, de temps born\', bas\'{e}e sur les automates finis, que nous introduisons dans cette th\'se. En utilisant ntccMC, nous pouvons v\'{e}rifier des propri\'t\'{e}s de logique de temps lin\'aire avec des contrantes (CLTL). Dans cette th\'{e}se, nous introduisons deux extensions du formalisme de partitions interactives: (1) l'une pour g\'rer le traitement audio en utilisant le langage de programmation fran\c cais Faust et (2) l'autre pour traiter des condition et des branchements, permettant de sp\'{e}cifier des choix et des boucles. Pour la premi\'re extension, nous pr\'{e}sentons une s\'mantique bas\'{e}e sur les structures d'\'v\'{e}nements temporisés et des id\'es sur la fa\c con de d\'{e}finir une s\'mantique op\'{e}rationnelle. Pour la deuxi\'me extension, nous pr\'{e}sentons une mise en \oe uvre et la comparaison des r\'sultats du jitter relative moyenne d'une impl\'{e}mentation d'un arp\'ge base sur l'algorithme de Karplus-Strong par rapport aux impl\'{e}mentations existants \'crits dans Pure Data. Nous d\'{e}finissons aussi un format de sauvegarde XML pour les partitions interactives et pour la extension avec branchement conditionnel. Un format de sauvegarde est crucial pour assurer la persistance des partitions.