Cette thèse traite de l'amélioration du transfert de données, d'une part sur les réseaux sans-fils et d'autre part pour des données continues telles que la vidéo. Pour améliorer les transmissions sur les réseaux sans-fils nous nous sommes intéressés au contrôle de congestion des protocoles de transport mais nous avons également proposé une méthode pratique d'adaptation de la vidéo aux conditions du réseau.Cette thèse contient donc deux volets. La première porte sur la différenciation de pertes entre les pertes de congestion et les pertes sur le réseau sans fil. Il est connu que lors d'une perte, les protocoles de transport actuels réduisent le débit (par deux par exemple). Or, pour les pertes sans fil, cela n'a pas d'intérêt. Pour différencier ces pertes sur l'émetteur des données, nous proposons une méthode originale qui utilise à la fois ECN (Explicit Congestion Notification) et le changement sur le RTT du paquet qui suit la perte. La seconde propose une méthode originale d'adaptation vidéo au niveau de la couche application sur l'émetteur. Avec l'arrivée des vidéos à bitrate élevés (HD, 3D) et l'augmentation constante mais irrégulière des bandes passantes réseau, la qualité vidéo à l'utilisateur reste à la traîne : elle est non-optimale (bitrate beaucoup plus petit ou plus grand que le débit disponible) et non adaptable (aux conditions dynamiques du réseau). Nous proposons une méthode très simple à implémenter, puisqu'elle ne requiert qu'une modification côté émetteur au niveau de la couche application. Elle adapte en permanence le bitrate de la vidéo aux conditions du réseau, autrement dit elle fait un contrôle de congestion sur l'émetteur. La visioconférence est un cas d'application idéal. Cette méthode fonctionne au-dessus de tout protocole de transport avec contrôle de congestion (TCP, DCCP), ce qui lui confère aussi la propriété de TCP-friendliness.

Cette thèse présente nos travaux sur les stratégies d'interaction dans les systèmes multi-agents hétérogènes (hSMA), où l'humain est placé dans le système, et leur application pour fournir des services de communication multimédia. Pour pallier l'hétérogénéité des agents, notre solution consiste à introduire un médiateur et à définir une modélisation où les agents endossent des rôles permettant de construire des classes de service. Un service résulte alors d'une collaboration donnant satisfaction à un sous-ensemble d'agents. Pour définir le comportement des agents, nous avons envisagé divers types de planification, puis l'apprentissage par renforcement dans les Processus de Décision Markoviens (MDP). Nous avons également étudié la modélisation des utilisateurs et le suivi de l'interaction pour l'adaptation aux autres agents et aux aléas d'exécution. La thèse décrit la spécification d'un médiateur capable d'aider un utilisateur dans sa recherche d'informations. Elle présente également une architecture à quatre niveaux d'abstraction et une bibliothèque logicielle utilisés pour concevoir et exécuter des services adaptatifs.

Les progrès récents dans le domaine de l'informatique et des réseaux de communications ont ouvert la voie aux applications distribuées multimédias coopératives. La problématique associée à la conception de telles applications comporte plusieurs points. Tout d'abord, les données multimédias se caractérisent par leur qualité de service en termes de fiabilité, de débit engendré, de synchronisation temporelle¿ Les applications multimédias doivent donc garantir le respect de la qualité de service de chacun des médias, le point essentiel consistant à assurer le respect des contraintes de synchronisation intra et inter-flux. De même, le support de communication doit pouvoir s'adapter aux contraintes des médias transportés et fournir un service adéquat en terme de débit, fiabilité, délai de bout en bout¿ Enfin, les utilisateurs ont de plus en plus besoin de travailler en groupe pour leurs applications informatiques, et des mécanismes de coopération doivent être introduits. Dans cette thèse, des mécanismes ont été proposés pour répondre à cette problématique et ont été mis en oeuvre dans le cadre d'une application de visioconférence. Ainsi, la synchronisation multimédia est réalisée par un moteur utilisant des mécanismes avancés des systèmes opératoires et respectant un scénario modélisé par un réseau de Petri à flux temporels. La communication utilise un transport à ordre partiel qui s'adapte bien aux contraintes de cette application autant en terme de débit que de fiabilité, et permet d'en augmenter les performances. Enfin, cette visioconférence a été étendue pour prendre en compte des notions de travail de groupe et offre, en particulier, un contrôle des entrées/sorties des participants et des interactions au sein du groupe. Une architecture générale garantissant ces contraintes temporelles et de coopération a ainsi été proposée et réalisée. Enfin, ces techniques ont été appliquées à une application de téléformation professionnelle dans le domaine de l'aéronautique.

Les progrès récents dans le domaine des technologies de communications ont ouvert la voie à de nouveaux réseaux et les applications multimédias distribuées se sont développées. Elles ont pour principales caractéristiques des débits élevés, des flux continus avec de fortes contraintes temporelles, et des besoins en synchronisation pour préserver la cohérence de leur présentation. Les réseaux de communication actuels ne pouvant tout offrir à la fois (hauts débits, qualité et respect des contraintes temporelles), la multiplicité des supports de communication et des services permet d'envisager une nouvelle voie : le choix du support de communication en fonction des contraintes de l'application. Si cette multiplicité possède des attraits, elle recèle aussi de nombreuses difficultés qu'il faut maîtriser comme l'hétérogénéité des services de bout en bout. Ceci nous a conduit à concevoir et à réaliser une nouvelle architecture de communication " multi-réseaux " prenant en compte les besoins spécifiques des applications multimédias. D'une part, lorsque plusieurs réseaux sont accessibles, un protocole permettant de sélectionner la meilleure interface de communication en fonction des besoins spécifiques des flux multimédias a été défini. Afin de préserver la synchronisation multimédia, des mécanismes d'ordres partiels sont intégrés au protocole. D'autre part, lorsque des domaines très hétérogènes doivent être traversés par un flux, une solution qui permet de préserver la qualité de service des protocoles de transport est proposée. Elle est basée sur le principe de la rupture des connexions transport par des proxys situés en bordure de domaine. Un modèle de flux associant un langage de spécification des flux multimédias à des mécanismes de traitement de ces flux par le protocole est proposé pour formaliser les spécifications de qualité de service. Enfin, cette thèse a contribué à développer des mécanismes de déploiement dynamique de protocoles de t ransport.

Le développement des techniques de traitement des requêtes de classement est un axe de recherche très actif dans le domaine de la recherche d'information. Plusieurs applications nécessitent le traitement des requêtes de classement multicritères, telles que les méta-moteurs de recherche sur le web, la recherche dans les réseaux sociaux, la recherche dans les bases de documents multimédia, etc. Contrairement aux requêtes booléennes traditionnelles, dans lesquelles le filtrage est basé sur des prédicats qui retournent vrai ou faux, les requêtes de classement utilisent des prédicats de similarité retournant un score de pertinence. Ces requêtes spécifient une fonction d'agrégation qui combine les scores individuels produits par les prédicats de similarité permettant de calculer un score global pour chaque objet. Les k objets avec les meilleurs scores globaux sont retournés dans le résultat final. Dans cette thèse, nous étudions dans un premier temps les techniques et algorithmes proposés dans la littérature conçus pour le traitement des requêtes top-k multicritères dans des contextes spécifiques de type et de coût d'accès aux scores, et nous proposons un cadre générique capable d'exprimer tous ces algorithmes. Ensuite, nous proposons une nouvelle stratégie en largeur "breadth-first", qui maintient l'ensemble courant des k meilleurs objets comme un tout, à la différence des stratégies en profondeur habituelles qui se focalisent sur le meilleur candidat. Nous présentons un nouvel algorithme "Breadth-Refine" (BR), basé sur cette stratégie et adaptable à n'importe quelle configuration de type et de coût d'accès aux scores. Nous montrons expérimentalement la supériorité de l'algorithme BR sur les algorithmes existants. Dans un deuxième temps, nous proposons une adaptation des algorithmes top-k à la recherche approximative, dont l'objectif est de trouver un compromis entre le temps de recherche et la qualité du résultat retourné. Nous explorons l'approximation par arrêt prématuré de l'exécution et proposons une première étude expérimentale du potentiel d'approximation des algorithmes top-k. Dans la dernière partie de la thèse, nous nous intéressons à l'application des techniques top-k multicritères à la recherche par le contenu dans les grandes bases de données multimédia. Dans ce contexte, un objet multimédia (une image par exemple) est représenté par un ou plusieurs descripteurs, en général sous forme de vecteurs numériques qui peuvent être vus comme des points dans un espace multidimensionnel. Nous explorons la recherche des k plus proches voisins (k-ppv) dans ces espaces et proposons une nouvelle technique de recherche k-ppv approximative "Multi-criteria Search Algorithm " (MSA) basée sur les principes des algorithmes top-k. Nous comparons MSA à des méthodes de l'état de l'art dans le contexte des grandes bases multimédia où les données ainsi que les structures d'index sont stockées sur disque, et montrons qu'il produit rapidement un très bon résultat approximatif.

L'objectif principal de cette thèse est la découverte d'objets visuels fréquents dans de grandes collections multimédia (images ou vidéos). Comme dans de nombreux domaines (finance, génétique, ...), il s'agit d'extraire une connaissance de manière automatique ou semi-­‐automatique en utilisant la fréquence d'apparition d'un objet au sein d'un corpus comme critère de pertinence. Dans le cas visuel, le problème est différent de la fouille de données classique (ADN, textuel, etc.) puisque les instances d'apparition d'un même objet ne constituent pas des entités identiques mais doivent être appariées. Cette difficulté explique également pourquoi nous nous focalisons sur la découverte des objets rigides (logos, objets manufacturés, décors, bâtiments, etc.), et non des catégories d'objets de plus haut niveau sémantique (maison, voiture, chien, ...). Bien que les techniques de recherche d'objets rigides aient atteint une certaine maturité, le problème de la découverte non supervisée d'instances d'objets dans des grandes collections d'images est à l'heure actuelle encore difficile. D'une part parce que les méthodes actuelles ne sont pas assez efficaces et passent difficilement à l'échelle. D'autre part parce que le rappel et la précision sont encore insuffisants pour de nombreux objets. Particulièrement ceux ayant une taille très restreinte par rapport à l'information visuelle contextuelle qui peut être très riche (par exemple le logo d'un parti politique apparaissant ponctuellement dans un sujet de journal télévisé). Une première contribution de la thèse est de fournir un formalisme aux problèmes de découverte et de fouille d'instances d'objets visuels fréquents. Ces deux problèmes sont en effet définis de manière très confuse dans les quelques travaux récents de la littérature les abordant. Cette modélisation nous a permis entre autres choses de mettre en évidence le lien étroit qui existe entre la taille des objets à découvrir et la complexité du problème à traiter. La deuxième contribution de la thèse est une méthode générique de résolution de ces deux types de problème reposant d'une part sur un processus itératif d'échantillonnage d'objets candidats et d'autre part sur une méthode efficace d'appariement d'objets rigides à large échelle. L'idée est de considérer l'étape de recherche d'instances proprement dite comme une simple boite noire à laquelle il s'agit de soumettre des régions d'images ayant une probabilité élevée d'appartenir à un objet fréquent de la base. Une première approche étudiée dans la thèse consiste à simplement considérer que toutes les régions d'images de la base sont équiprobables, avec comme idée conductrice que les objets les plus instanciés sont ceux qui auront la couverture spatiale la plus grande et donc la probabilité la plus élevée d'être échantillonnés. En généralisant cette notion de couverture à celle plus générique de couverture probabiliste, il est alors possible de modéliser la complexité de notre méthode pour toute fonction de vraisemblance donnée en entrée, et de montrer ainsi l'importance de cette étape. La troisième contribution de la thèse s'attache précisément à construire une fonction de vraisemblance s'approchant au mieux de la distribution parfaite, tout en restant scalable et efficace. Cette dernière repose sur une approche originale de hachage à deux niveaux, permettant de générer efficacement un ensemble d'appariements visuels dans un premier temps, et d'évaluer ensuite leur pertinence en fonction de contraintes géométriques faibles. Les expérimentations montrent que contrairement aux méthodes de l'état de l'art notre approche permet de découvrir efficacement des objets de très petite taille dans des millions d'images. Pour finir, plusieurs scénarios d'exploitation des graphes visuels produits par notre méthode sont proposées et expérimentés. Ceci inclut la détection d'évènements médiatiques transmedia et la suggestion de requêtes visuelles.

Les données issues de la littérature montrent que l’ajout d’aides visuelles (i.e., graphiques organisateurs, plans) à des documents multimédias améliore non seulement la mémorisation des étudiants mais également leur compréhension en représentant les informations essentielles du document ainsi que les relations hiérarchiques qu’elles entretiennent. De plus, de nombreux auteurs recommandent d’engager les apprenants dans le traitement profond des informations, par exemple, en leur demandant de générer eux-mêmes des aides visuelles. Actuellement, les quelques études s’étant intéressées à la comparaison de groupes où une aide visuelle est fournie avec le document (apprenant « passif ») à des groupes où l’aide est auto-générée (apprenant « actif ») rapportent des résultats contrastés, l’auto génération entraînant parfois des effets bénéfiques (hypothèse de génération) et parfois des effets néfastes (hypothèse de charge cognitive). Dans cette thèse, une série de cinq études a été réalisée afin d’étudier plus précisément les effets de l’auto-génération de graphiques organisateurs sur les performances d’apprentissage des étudiants. Les résultats de ces études répliquent les effets bénéfiques de l’ajout d’aides visuelles (graphiques ou plans) sur l’apprentissage. Cependant, des effets négatifs de l’auto-génération ont été quasi systématiquement obtenus démontrant ainsi la complexité de ce type d’activité. Ces effets n’étaient toutefois plus observés lorsque la génération du graphique était guidée dans nos dernières études (scaffolding, génération partielle) ce qui ouvre de nombreuses pistes de recherches. / The literature shows that adding visual aids (i.e., graphic organizers, outlines) to multimedia documents increases students’ memorization and comprehension by depicting the main ideas of the document and their interrelationship. Moreover, numerous authors recommend turning students into active learners in their learning and involving them in processing information deeply, by asking them to self-generate a visual aid. Nowadays, the few studies which have compared groups where a visual aid is given (“passive” learner) to groups where it is self-generated (active learner) yield contrasting results, showing either positive effects of self-generation (generative hypothesis) or detrimental ones (cognitive load hypothesis). In this dissertation, a series of five studies was conducted to precisely assess self-generation effects of graphic organizers on students’ learning performances. The results replicated the beneficial effects of adding visual aids (graphics or outlines) on learning. Yet, negative self-generation effects were almost always obtained. However, these effects disappeared when the self-generation of the organizer was guided (scaffolding, partial self-generation) which opens the way to further research.

La conception des systèmes multimédia embarqués présente de nombreux défis comme la croissante complexité du logiciel et du matériel sous-jacent, ou les pressions liées aux délais de mise en marche. L'optimisation du processus de débogage et validation du logiciel peut aider à réduire sensiblement le temps de développement. Parmi les outils de débogage de systèmes embarqués, un puissant outil largement utilise est l'analyse de traces d'exécution. Cependant, l'évolution des techniques de traçage dans les systèmes embarqués se traduit par des traces d'exécution avec une grande quantité d'information, à tel point que leur analyse manuelle devient ingérable. Dans ce cas, les techniques de recherche de motifs peuvent aider en trouvant des motifs intéressants dans de grandes quantités d'information. Concrètement, dans cette thèse, nous nous intéressons à la découverte de comportements périodiques sur des applications multimédia. Donc, les contributions de cette thèse concernent l'analyse des traces d'exécution d'applications multimédia en utilisant des techniques de recherche de motifs périodiques fréquents. Concernant la recherche de motifs périodiques, nous proposons une définition de motif périodique adaptée aux caractéristiques de la programmation parallèle. Nous proposons ensuite une représentation condensée de l'ensemble de motifs périodiques fréquents, appelée Core Periodic Concepts (CPC), en adoptant une approche basée sur les relations triadiques. De plus, nous définissons quelques propriétés de connexion entre ces motifs, ce qui nous permet de mettre en oeuvre un algorithme efficace de recherche de CPC, appelé PerMiner. Pour montrer l'efficacité et le passage à l'échelle de PerMiner, nous réalisons une analyse rigoureuse qui montre que PerMiner est au moins deux ordres de grandeur plus rapide que l'état de l'art. En plus, nous réalisons un analyse de l'efficacité de PerMiner sur une trace d'exécution d'une application multimédia réelle en présentant l'accélération accompli par la version parallèle de l'algorithme. Concernant les systèmes embarqués, nous proposons un premier pas vers une méthodologie qui explique comment utiliser notre approche dans l'analyse de traces d'exécution d'applications multimédia. Avant d'appliquer la recherche de motifs fréquents, les traces d'exécution doivent être traitées, et pour cela nous proposons plusieurs techniques de pré-traitement des traces. En plus, pour le post-traitement des motifs périodiques, nous proposons deux outils : un outil qui trouve des pairs de motifs en compétition ; et un outil de visualisation de CPC, appelé CPCViewer. Finalement, nous montrons que notre approche peut aider dans le débogage des applications multimédia à travers deux études de cas sur des traces d'exécution d'applications multimédia réelles. / Increasing complexity in both the software and the underlying hardware, and ever tighter time-to-market pressures are some of the key challenges faced when designing multimedia embedded systems. Optimizing software debugging and validation phases can help to reduce development time significantly. A powerful tool used extensively when debugging embedded systems is the analysis of execution traces. However, evolution in embedded system tracing techniques leads to execution traces with a huge amount of information, making manual trace analysis unmanageable. In such situations, pattern mining techniques can help by automatically discovering interesting patterns in large amounts of data. Concretely, in this thesis, we are interested in discovering periodic behaviors in multimedia applications. Therefore, the contributions of this thesis are focused on the definition of periodic pattern mining techniques for the analysis of multimedia applications execution traces. Regarding periodic pattern mining contributions, we propose a definition of periodic pattern adapted to the characteristics of concurrent software. We then propose a condensed representation of the set of frequent periodic patterns, called core periodic concepts (CPC), by adopting an approach originated in triadic concept approach. Moreover, we define certain connectivity properties of these patterns that allow us to implement an efficient CPC mining algorithm, called PerMiner. Then, we perform a thorough analysis to show the efficiency and scalability of PerMiner algorithm. We show that PerMiner algorithm is at least two orders of magnitude faster than the state of the art. Moreover, we evaluate the efficiency of PerMiner algorithm over a real multimedia application trace and also present the speedup achieved by a parallel version of the algorithm. Then, regarding embedded systems contributions, we propose a first step towards a methodology which aims at giving the first guidelines of how to use our approach in the analysis of multimedia applications execution traces. Besides, we propose several ways of preprocessing execution traces and a competitors finder tool to postprocess the mining results. Moreover, we present a CPC visualization tool, called CPCViewer, that facilitates the analysis of a set of CPCs. Finally, we show that our approach can help in debugging multimedia applications through the study of two use cases over real multimedia application execution traces.

This dissertation From Radioart to Musical Theatre aims at showing connections between seemingly different fields ? mainly sound-drama radioart, which in German is called Hörspiel, and musical theatre. In my dissertation, I try to define the characteristics as well as structural principles of text, space, sound, voice, acting, music and body in these transdisciplinary forms and genres, which have never retained any kind of purity in the traditional sense.In the analytical and introductory historical part of my dissertation, various seemingly different areas were introduced and discussed. These areas were musical or sound theatre in its general as well as specific form and its interrelation with sound installations, performance, radioart in form of Hörspiel, musical composition and sound art. In the following chapters, I used examples of several pivotal personalities from the German speaking area skilled in musical composition as well as directing and dramatics to present for instance the influence of musical structure on composition and other performing activities or the relationship of dramatic or literary model to its scenographic adaptation. The whole issue of relationships of disparate art forms is being showed on the examples of several artists ? directing composers who create these links thanks to their activity in various fields, as they intertwine musical and performing worlds on the level of structure, motifs and dramatics. The creators of such heterogeneous artworks using the strategy of the so-called negative dramatics are inherently split personalities - Heiner Goebbels, Helmut Oehring, Olga Neuwirth and Andreas Ammer. Goebbels as well as Oehring, Neuwirth and Ammer are able to make use of their experience with musical composition and/or work for the radio in the creation of musical performances in the way that they let particular composition techniques and staging be freely influenced by the knowledge of other media. Besides the above mentioned group of artists, I mention also other significant authors from the 20th and 21st century, who dealt with radioart, musical composition, collage and montage, performance and musical theatre - Bertolt Brecht, Dziga Vertov, Emil František Burian, Walter Ruttmann, John Cage, Karlheinz Stockhausen, Dieter Schnebel, Georg Katzer, Friedrich Schenker, FM Einheit či Laurie Anderson and Georges Aperghis. Without the influence of the last fifty year-history of radioart, musical theatre would certainly not be such an important form of alternative theatre and performing art as such. Especially nowadays, when thanks to the emancipation and stressing of sound at the expense of acting a new stage language is being created within musical theatre, and the form itself transforms into yet little analysed field of the so-called postspectacular or mechanical theatre without actors.

L'indexation automatisée des documents image fixe et vidéo est un problème difficile en raison de la ``distance'' existant entre les tableaux de nombres codant ces documents et les concepts avec lesquels on souhaite les annoter (personnes, lieux, événements ou objets, par exemple). Des méthodes existent pour cela mais leurs résultats sont loin d'être satisfaisants en termes de généralité et de précision. Elles utilisent en général un ensemble unique de tels exemples et le considère d'une manière uniforme. Ceci n'est pas optimal car un même concept peut apparaître dans des contextes très divers et son apparence peut être très différente en fonction de ces contextes. Dans le cadre de cette thèse, nous avons considéré l'utilisation du contexte pour l'indexation des documents multimédia. Le contexte a largement été utilisé dans l'état de l'art pour traiter diverses problématiques. Dans notre travail, nous retenons les relations entre les concepts comme source de contexte sémantique. Pour le cas des vidéos, nous exploitons le contexte temporel qui modélise les relations entre les plans d'une même vidéo. Nous proposons plusieurs approches utilisant les deux types de contexte ainsi que leur combinaison, dans différents niveaux d'un système d'indexation. Nous présentons également le problème de détection simultanée de groupes de concepts que nous jugeons lié à la problématique de l'utilisation du contexte. Nous considérons que la détection d'un groupe de concepts revient à détecter un ou plusieurs concepts formant le groupe dans un contexte ou les autres sont présents. Nous avons étudié et comparé pour cela deux catégories d'approches. Toutes nos propositions sont génériques et peuvent être appliquées à n'importe quel système pour la détection de n'importe quel concept. Nous avons évalué nos contributions sur les collections de données TRECVid et VOC, qui sont des standards internationaux et reconnues par la communauté. Nous avons obtenu de bons résultats, comparables à ceux des meilleurs systèmes d'indexation évalués ces dernières années dans les compagnes d'évaluation précédemment citées. / The automated indexing of image and video is a difficult problem because of the``distance'' between the arrays of numbers encoding these documents and the concepts (e.g. people, places, events or objects) with which we wish to annotate them. Methods exist for this but their results are far from satisfactory in terms of generality and accuracy. Existing methods typically use a single set of such examples and consider it as uniform. This is not optimal because the same concept may appear in various contexts and its appearance may be very different depending upon these contexts. In this thesis, we considered the use of context for indexing multimedia documents. The context has been widely used in the state of the art to treat various problems. In our work, we use relationships between concepts as a source of semantic context. For the case of videos, we exploit the temporal context that models relationships between the shots of the same video. We propose several approaches using both types of context and their combination, in different levels of an indexing system. We also present the problem of multiple concept detection. We assume that it is related to the context use problematic. We consider that detecting simultaneously a set of concepts is equivalent to detecting one or more concepts forming the group in a context where the others are present. To do that, we studied and compared two types of approaches. All our proposals are generic and can be applied to any system for the detection of any concept. We evaluated our contributions on TRECVID and VOC collections, which are of international standards and recognized by the community. We achieved good results comparable to those of the best indexing systems evaluated in recent years in the evaluation campaigns cited previously.