Dans un environnement naturel, le champ acoustique est complexe (plusieurs sources, différentes positions spatiales, acoustique du lieu,...) et l'écoute est binaurale. Le filtrage acoustique opéré par la tête, le buste et les pavillons de l'auditeur (dépendant de la direction) induit donc systématiquement des différences interaurales de temps, de niveau et de spectre. Des modèles de sonie existent et permettent de prédire la sonie des sons stationnaires dans des situations d'écoute simples (ISO-532B (1975), DIN-45631 (1990), ANSI-S3.4 (2007)). L'écoute doit être monaurale (une seule oreille) ou diotique (même son aux deux oreilles), correspondant à une source en incidence frontale en champ libre, ou en champ diffus. En revanche, ces modèles échouent pour prédire la sonie lorsque des différences interaurales importantes interviennent. La thèse s’est ainsi intéressée à la sonie des champs acoustiques stationnaires, impliquant une ou plusieurs sources, soit artificielles et spatialisées en champ libre, soit réelles dans une acoustique naturelle. De nouveaux éléments ont été apportés dans la compréhension dont l'information contenue dans les signaux reçus aux oreilles de l’auditeur est combinée pour former un unique percept de sonie binaurale dans les situations d’écoute dichotiques (gain de sommation binaural, cas de plusieurs sources, effet de la corrélation interaurale,…). D’une part, une hypothèse pour essayer d’expliquer les différences interindividuelles observées dans les stratégies de sommation binaurales a pu être testée ; la robustesse et la stabilité au cours du temps de ces stratégies individuelles a été mise en avant. D’autre part, trois principaux modèles psychophysiques de sonie binaurale (ANSI-S3.4 (2007), Moore et Glasberg (2007), Sivonen et Ellermeier (2008)) ont été testés sur l’ensemble des données expérimentales (impliquant différents niveaux de réalisme), permettant de préciser la performance et les domaines de validité respectifs de chacun de ces modèles dans des situations d’écoute fortement dichotiques. / Listening in a natural environment implies to consider complex sound fields (several sound sources, different spatial positions, reflections…) and a binaural listening configuration. As a consequence, differences in time, level and spectrum between the two at-ear signals are systematically induced by the direction-dependant physical filtering from the human head, torso and pinnae. Existing loudness models provide accurate predictions under simplified listening situations (ISO-532B (1975), DIN-45631 (1990), ANSI-S3.4 (2007)). These models have been designed to use monaural (only one ear) or diotic (same signal at the two ears) signals, equivalent to one sound source with a frontal incidence, in a free or diffuse field. However, the models fail to predict loudness when the interaural differences are large. The present document focuses on the loudness of stationary sound fields, made up of one or several, artificial or real sound sources, in a free field or in a real environment. New elements have been brought to light regarding how, in a dichotic listening situation, information is combined from the two ears to produce one unique binaural loudness percept (binaural gain, case of several sound sources, effect of interaural correlation,...). On the one hand, one hypothesis have been tested in order to try to explain the interindividual differences observed in binaural loudness summation ; the robustness and stability over time of these individual strategies have been highlighted. On the other hand, predictions from the three main psychophysical models of binaural loudness (ANSI-S3.4 (2007), Moore et Glasberg (2007), Sivonen et Ellermeier (2008)) have been compared with all of the subjective data (involving different levels of realism), which allowed us to define more accurately the domain of validity and performance of these models in highly dichotic listening situations.

Le spectrofiltre est un filtre de Wiener utilisé pour isoler le bruit de combustion du moteur Diesel. Ce filtre est déterminé pour chaque point de fonctionnement et nécessite un traitement important des données. Il est donc difficile de mener des études perceptives sur le bruit de combustion obtenu selon plusieurs réglages moteur. Afin de pallier à cet inconvénient, cette thèse a pour objectif de définir un filtre commun qui puisse synthétiser un bruit de combustion en tout point de fonctionnement. Pour cela, une étude perceptive a montré que la substitution du spectrofiltre conventionnel par un autre filtre de Wiener permet la synthèse d’un bruit de combustion. L’utilisation d’un spectrofiltre commun est donc possible. L’analyse modale expérimentale permet d’estimer le filtre de Wiener à partir de données caractéristiques de la structure du moteur. Après analyse sur un signal synthétique, la méthode ESPRIT apparait la plus appropriée, mais nécessite quelques optimisations pour être adaptée aux particularités des spectrofiltres. Les filtres de Wiener de plusieurs régimes sont estimés selon différentes conditions d’estimation, définies par le critère ESTER. Une évolution fictive de l’amortissement selon le régime moteur est observée, et rattachée au fenêtrage temporel effectué dans le calcul du spectrofiltre. Une expérience perceptive est ensuite menée pour identifier si le critère ESTER permet d’estimer des filtres assez précis pour synthétiser des bruits de combustion similaires aux bruits de combustion conventionnels. Les résultats amènent à concevoir le spectrofiltre obtenu au ralenti comme un bon filtre commun, tant d’un point de vue physique que perceptif. / The spectrofilter is a Wiener filter used to extract combustion noise. This filter requires an important data processing and is determined in all operating conditions. Thus it is difficult to carry out perceptual studies on combustion noise from various motor adjustments. To overcome this drawback, this PhD dissertation aims to define a common filter which can synthesize a combustion noise in all operating conditions. For this, a perceptual study showed that the substitution of the conventional spectrofilter by another Wiener filter allows the synthesis of a combustion noise. The use of a common spectrofilter is thus possible. The experimental modal analysis allows to estimate the Wiener filter from characteristic data of the engine structure. After studying on a synthetic signal, the ESPRIT method seems to be the most appropriate, but requires some optimizations to be adapted to spectrofilter peculiarities. The Wiener filters of several running speeds are estimated in different estimating conditions, defined by the ESTER criterion. A fictitious damping evolution with the running speed is observed and linked to the temporal windowing applied on the spectrofilter computation. A perceptual experience is then carried out to identify if the ESTER criterion allows to estimate accurately filters to synthesize combustion noises similar to conventional combustion noises. The results lead to conceive the spectrofilter obtained in idling condition as a good common filter, as in a physical point of view that perception.

Les constructeurs automobiles proposent un vaste éventail de fonctions secondaires à la conduite, en relation avec le GPS, la musique, ou encore la ventilation. L'ensemble de ces fonctions est centralisé sur un écran accessible au centre de l'habitacle, équipé d'une dalle tactile dans nombre de véhicules récents. Cependant, leur manipulation en conduite peut se révéler périlleuse : la sollicitation de la modalité visuelle pour interagir avec l'interface peut entraîner une baisse de vigilance vis-à-vis de la tâche de conduite, ce qui peut mener à des situations dangereuses. Au cours de cette thèse, fruit d'une collaboration entre le Groupe PSA et le laboratoire PRISM, nous nous sommes attachés à proposer une association de gestes et de sons comme alternative à une sollicitation visuelle. Le but est de proposer des interactions réalisables en aveugle, pour permettre au conducteur de focaliser ses yeux sur la route. Pour réaliser conjointement une manipulation de l'interface et une tâche de conduite, une sollicitation multisensorielle peut en effet permettre de faire baisser la charge mentale du conducteur, en comparaison à une situation unimodale visuelle. Pour que le lien entre les gestes et les sons paraisse naturel, un objet virtuel a été introduit, manipulable grâce à des gestes. Cet objet est le support des stratégies de sonification, par analogie aux sons de notre environnement, qui sont la conséquence d'une action sur un objet. L'objet virtuel permet également de structurer différents gestes autour d'une même métaphore, ou encore de redéfinir le menu d'une interface. La première partie de cette thèse est consacrée à la mise au point de stratégies de sonification pour transmettre des informations pertinentes sur la dynamique de l'objet virtuel. Deux expériences perceptives ont été mises en place, qui ont conduit à la discrimination de deux stratégies de sonification intéressantes. Dans une deuxième partie, nous avons œuvré à la mise en situation automobile par un travail sur les stimuli sonores, sur l'interface, et par l'étude de l'intégration multisensorielle. Un design des stratégies de sonification a été proposé pour permettre de se projeter dans une utilisation en véhicule. Par la suite, les évocations provoquées par le couplage des gestes et des sons ont été au centre d'une troisième expérience perceptive. Cette étude a été effectuée en aveugle, où le concept d'objet virtuel était inconnu et découvert progressivement par les sujets. Ces images mentales véhiculées par les stratégies de sonification peuvent en effet être utiles lors de la familiarisation des utilisateurs avec l'interface. Une quatrième expérience perceptive s'est concentrée sur la prise en main de l'objet virtuel, où l'intégration des stimuli visuels et auditifs a été étudiée, dans le contexte du maniement d'une interface. Les sujets ont été placés dans des conditions similaires à la découverte de l'interface en véhicule à l'arrêt, avec des stimuli audio-visuels ; puis à son utilisation en aveugle grâce aux stratégies de sonification. Les enseignements de ces expériences ont permis de bâtir une interface gestuelle, qui a été comparée à une interface tactile dans une dernière expérience perceptive réalisée en simulateur de conduite. Bien que les résultats montrent une utilisation plus performante de l'interface tactile, l'association des gestes et des sons semble intéressante du point de vue de la charge cognitive des conducteurs. L'interface gestuelle peut donc offrir une alternative prometteuse ou un complément aux interfaces tactiles pour une utilisation simultanée à la conduite en toute sécurité. / Car manufacturers offer a wide range of secondary driving controls, such as GPS, music, or ventilation, often localized on a central touch-sensitive screen. However, operating them while driving proves to be unsafe: engaging the sense of sight for interface interaction can lead to vigilance reduction towards the driving task, which can lead to high-risk situations. In this PhD thesis, which is a part of a collaborative research project involving both the PSA Group and the PRISM laboratory, we aim to provide a gesture and sound association as an alternative to the visual solicitation. The goal is to enable blind interface interactions, allowing the driver to focus their eyes on the road. When jointly performing interface manipulations and the driving task, a multisensory solicitation can lower the driver's cognitive load, in comparison with a visual unimodal situation. For the gesture-sound association to feel more natural, a virtual object that can be handled with gestures is introduced. This object is the support for sonification strategies, constructed by analogy with sounds from our environment, which are the consequence of an action on an object .The virtual object also allows to structure different gestures around the same metaphor, or to redefine the interface's menu. The first part of this thesis deals with the development of sonification strategies, with the aim to inform users about the virtual object dynamic. Two perceptual experiments were set up, which led to the discrimination of two valuable sonification strategies. In a second part, the automotive application was addressed by designing new sound stimuli, the interface, and by studying the multisensory integration. Sounds were proposed for each of the two sonification strategies, to progress towards an in-vehicle integration. The evocations brought by the gestures and sounds association were the subject of a third perceptive blinded experiment. The concepts around the virtual object were unknown and gradually discovered by the subjects. These mental images conveyed by the sonification strategies can help users familiarize with the interface. A fourth perceptual experiment focused on the virtual object handling for first-time users, where the integration of audio-visual stimuli was studied, in the context of an interface manipulation. The experiment conditions were similar to the driver first discovering of the interface in a parked vehicle thanks to audio-visual stimuli, and then operating it through sonification strategies only. The results of this experiment lead to the design of a gestural interface, which was compared with the results obtained with a touchscreen interface in a final perceptual experiment, carried out in a driving simulator. Although the results show better performances for the tactile interface, the combination of gestures and sounds proved to be effective from the cognitive load point of view. The gesture interface can therefore offer a promising alternative or complement to tactile interfaces for a safe simultaneous use in driving condition.

Cette thèse dont le sujet porte sur les espaces couplés en acoustique des salles s'articule selon trois axes : le point de vue mécanique qui considère les champs acoustiques en régime stationnaire et transitoire ; le traitement des signaux émis et enregistrés permettant de caractériser l'acoustique de tels espaces ; et un aspect perceptif adoptant la position d'un auditeur. Ces travaux ont pour objectif d'obtenir une compréhension plus fine des phénomènes acoustiques mis en jeu dans les espaces couplés et de donner un point de vue global sur le sujet, de la modélisation à la perception. L'étude des champs acoustiques dans les espaces couplés a été réalisée en comparant plusieurs approches. Des modèles analytiques basés sur l'acoustique statistique et une équation de diffusion ont été développés et comparés à des mesures sur maquette acoustique à l'échelle 1:20, à des simulations numériques basées sur le principe du lancer de rayons ainsi qu'aux méthodes ondulatoires d'éléments frontière (BEM) et de différences finies en domaine temporel (FDTD). Par ailleurs, des indices acoustiques ont été définis, décrivant précisément les spécificités des courbes de décroissance et un code de traitement semi-automatisé a été réalisé afin d'analyser les réponses impulsionnelles. La perception du son réverbéré dans les espaces couplés est fortement influencée par les taux de décroissance multiples de l'énergie sonore. Deux types d'expériences perceptives basées sur des tests d'écoute ont été menées, l'une sur la capacité de discrimination de différents environnements réverbérants, l'autre sur l'adéquation subjective entre ces réverbérations et différents ensembles musicaux.

Le spectrofiltre est un filtre de Wiener utilisé pour isoler le bruit de combustion du moteur Diesel. Ce filtre est déterminé pour chaque point de fonctionnement et nécessite un traitement important des données. Il est donc difficile de mener des études perceptives sur le bruit de combustion obtenu selon plusieurs réglages moteur. Afin de pallier à cet inconvénient, cette thèse a pour objectif de définir un filtre commun qui puisse synthétiser un bruit de combustion en tout point de fonctionnement. Pour cela, une étude perceptive a montré que la substitution du spectrofiltre conventionnel par un autre filtre de Wiener permet la synthèse d'un bruit de combustion. L'utilisation d'un spectrofiltre commun est donc possible. L'analyse modale expérimentale permet d'estimer le filtre de Wiener à partir de données caractéristiques de la structure du moteur. Après analyse sur un signal synthétique, la méthode ESPRIT apparait la plus appropriée, mais nécessite quelques optimisations pour être adaptée aux particularités des spectrofiltres. Les filtres de Wiener de plusieurs régimes sont estimés selon différentes conditions d'estimation, définies par le critère ESTER. Une évolution fictive de l'amortissement selon le régime moteur est observée, et rattachée au fenêtrage temporel effectué dans le calcul du spectrofiltre. Une expérience perceptive est ensuite menée pour identifier si le critère ESTER permet d'estimer des filtres assez précis pour synthétiser des bruits de combustion similaires aux bruits de combustion conventionnels. Les résultats amènent à concevoir le spectrofiltre obtenu au ralenti comme un bon filtre commun, tant d'un point de vue physique que perceptif.

Cette thèse porte sur le concept d’objet sonore, élaboré par le fondateur du mouvement esthétique nommé « musique concrète » : Pierre Schaeffer, auteur de plusieurs ouvrages consacrés à la perception du son dans une perspective musicale. A travers la généalogie de ce concept devenu très populaire en musique contemporaine, nous cherchons d’abord à montrer comment se construit une pensée esthétique originale par l’apport de modèles théoriques variés : sciences naturelles, linguistique, et surtout philosophie de la perception contemporaine – phénoménologie, structuralisme et théorie de la forme. Le concept d’objet sonore se construit en effet aussi bien par des gestes techniques – enregistrement et manipulation du son fixé, situation acousmatique – que par des gestes intellectuels radicaux – suspension de la référence au contexte d’émission du son, refus de la perspective de la physique acoustique, donc de l’explication du phénomène sonore au profit de sa description morphologique, étude généralisée de nos fonctions d’écoute (acoulogie). Cette appréhension du son « pour lui-même », qui se pense comme une application de l’épochè phénoménologique à l’écoute (écoute réduite) nous invite à penser les rapports ambigus pouvant se tisser entre une esthétique musicale particulière et la philosophie de la perception qu’elle convoque pour penser son objet. Plus généralement, ce travail vise donc à décrire le rôle d’une certaine philosophie de la perception dans l’émergence d’une appréhension plastique du phénomène sonore, phénomène qui résiste pourtant d’emblée à l’objectivation. / This doctoral dissertation focuses on the concept of sound object, coined by the founder of the “musique concrète” aesthetic movement Pierre Schaeffer – who wrote several essays dedicated to the perception of sound within a musical perspective. In studying the genealogy of this concept which has become very popular in contemporary music, we first wish to show how the reunion of varied theoretical models helps to build an original aesthetic reflection – natural science, linguistics, and above all the philosophy of contemporary perception (phenomenology, structuralism and Gestalt theory). Indeed, the concept of sound object is the result of both technical gestures – recording and manipulation of the recorded sound, acousmatic situation – and intellectual and radical moves such as the absence of reference to the context of sound production, the refusal to use the theoretical frame of acoustic physics (thus enabling the morphological description of the sound phenomenon to take precedence over the explanation of such phenomenon), the general study of our listening functions (acoulogy). Such perception of the sound “for itself” is to be viewed as the application of the phenomenological epoché to the listening activity (reduced listening), and leads us to consider the ambiguous relationships between a particular musical aesthetics and the philosophy of perception required to analyse its object. More generally, our study thus intends to describe the role played by a certain philosophy of perception in the appearance of a plastic perception of the sound phenomenon, though such phenomenon initially resists objectification.

Elie-Paul Cohen est un médecin et un compositeur encore inconnu du grand public. Ses œuvres électroacoustiques sont construites autour d’un matériau sonore physiologique, issu de la captation des vibrations du corps humain. L’étude de ces pièces pose la question de la relation entre le corps et la musique, notion déjà abordée par les humanistes de la Renaissance. Il fait également partie d’un groupe de recherche médicale qui vient de mettre au point des modèles sonores de molécules d’ADN qu’il utilisera dans sa prochaine production musicale. Ces sons de provenance physiologique ont un impact énorme sur la perception que nous avons des sons mais également de la musique ; ceci nous a amené à nous interroger sur la notion même de musique, sur la perception que nous en avons. Une éventuelle universalité de la musique pourrait-elle reposer, depuis toujours, sur la modélisation sonores des vibrations corporelles ? Pour ce faire nos travaux ont abouti à une transversalité de disciplines telles que musique, musicologie, phénoménologie, neurosciences, physiques, recherche médicale de pointe ou biologie. / Elie-Paul Cohen is a doctor and a composer who is relatively unknown by the general public. His electroacoustic works are built around a physiological sound material, resulting from the capturing of human body vibrations. The study of these works raises the question of the relationship between the body and music, a concept which was already being addressed by the Renaissance humanists. He is also part of a medical research group which has developed sound patterns of DNA molecules that he will use in his next musical production. These physiological sounds have a huge impact on our perception of sounds but also of music; this led us to question the very notion of music and the perception we have of it. Could a universal music based on the sound modeling body vibrations exist? This led our work to result in a cross-disciplinary approach including the fields of music, musicology, phenomenology, neuroscience, physics, medical research or advanced biology.

Aujourd'hui, les technologies de captation et de restitution sonore se développent dans le but de diffuser des scènes avec un rendu spatialisé. Avant leur diffusion, les extraits sonores peuvent être évalués en terme de qualité par des méthodes recommandées par I'Union lnternationale des Télécommunications (évaluation des codecs de compression, procédés de prise ou restitution sonore...). Cependant, ces standards d'évaluation montrent certaines faiblesses notamment en ce qui concerne les attributs de qualité à évaluer. La dimension spatiale n'est pas prise en compte spécifiquement. Dans ce travail, une méthodologie dédiée à l'évaluation de la qualité de I'audio spatialisé est mise en place notamment pour répondre aux biais identifiés. De par l'utilisation d'une catégorisation libre et d'une analyse multidimensionnelle, vingt-huit attributs ont été catégorisés en trois familles d'attributs : le Timbre, l'Espace et les Défauts. Ces trois attributs généraux ont été inclus dans un test d'écoute. Celui-ci se déroule en deux phases : l'évaluation de la qualité globale suivie de l'évaluation des trois attributs simultanément sur une même interface. Les tests sont réalisés sans référence explicite, le fichier original constitue une référence cachée. De plus, trois signaux audio, dit ancrages, spécifiques à chacun des trois attributs ont été définis puis superposés pour définir un ancrage unique triplement dégradé. La méthode a été testée à la fois sur un système de restitution au casque avec des contenus binauraux mais également sur un système multicanal 5.1. L'évaluation de stimuli de qualité intermédiaire est préconisée ainsi que des contenus présentant un effet spatial prononcé. L'évaluation multicritère a montré son intérêt dans certaines conditions et permet ainsi d'identifier les caractéristiques qui sont dégradées. Les attributs Défauts et Timbre ont montré un poids influant sur la qualité globale tandis que le poids de I'attribut Espace est plus discutable. / Nowadays, recording and restitution technologies focus on a spatial rendering of sound. Before their broadcast, the quality evaluation of sound excerpts is often necessary. Methods recommended by the international telecommunication union denote some weaknesses about sound attributes to be evaluated.For example, spatial dimension is barely taken into account. A methodology dedicated to the assessment of spatial audio quality is proposed in order to avoid some biases. With a free categorization and a multidimensional scaling, 28 attributes were clustered in three families '. Timbre, Space and Defecfs. These three categories were included in a listening test split into two sessions : first, the assessment of overall quality and then, the evaluation of the three categories presented simultaneously on a same interface.Tests were conducted without explicit reference, but, the original version was considered as a hidden reference. Moreover, three specific anchors, each one associated to dedicated categories, were defined and then were mixed to define a unique anchor impaired in three ways. The method was tested on a 5.1 system and on binaural contents with headphone restitution. lntermediate quality of contents is recommended as well as contents with relevant spatial effects. The interest of a multicriteria assessment is to identify which properties of sound are impaired. Linear regression shows that Defecfs and Timbre attributes have influential weight on overall quality while the weight of Space attribute is more dubious.

Cette thèse s'est intéressée aux relations entre les mouvements biologiques et la perception sonore en considérant le cas spécifique des mouvements graphiques et des sons de frottement qu'ils génèrent. L'originalité de ces travaux réside dans l'utilisation d'un modèle de synthèse sonore basé sur un principe perceptif issu de l'approche écologique de la perception et contrôlé par des modèles de gestes. Des stimuli sonores dont le timbre n'est modulé que par des variations de vitesse produites par un geste ont ainsi pu être générés permettant de se focaliser sur l'influence perceptive de cet invariant transformationel. Une première étude a ainsi montré que l'on reconnait la cinématique des mouvements biologiques (la loi en puissance 1/3), et que l'on peut discriminer des formes géométriques simples juste à partir des sons de frottement produits. Une seconde étude a montré l'existence de prototypes dynamiques sonores caractérisant les trajectoires elliptiques, mettant ainsi en évidence que les prototypes géométriques peuvent émerger d'un couplage sensorimoteur. Enfin, une dernière étude a montré qu'une cinématique évoquée par un sonore influence significativement la cinématique et la géométrie d'un geste dans une tâche de reproduction graphique du mouvement d'un point lumineux. Ce résultat révèle l'importance de la modalité auditive dans l'intégration multisensorielle des mouvements continus dans une situation jamais explorée. Ces résultats ont permis le contrôle de modèles de synthèse par des descriptions gestuelles et la création d'outils de sonification pour l'apprentissage de gestes et la réhabilitation d'une pathologie motrice, la dysgraphie. / This thesis focused on the relations between biological movements and auditory perception in considering the specific case of graphical movements and the friction sounds they produced. The originality of this work lies in the use of sound synthesis processes that are based on a perceptual paradigm and that can be controlled by gesture models. The present synthesis model made it possible to generate acoustic stimuli which timbre was directly modulated by the velocity variations induced by a graphic gesture in order to exclusively focus on the perceptual influence of this transformational invariant. A first study showed that we can recognize the biological motion kinematics (the 1/3 power law) and discriminate simple geometric shapes simply by listening to the timbre variations of friction sounds that solely evoke velocity variations. A second study revealed the existence of dynamic prototypes characterized by sounds corresponding to the most representative elliptic trajectory, thus revealing that prototypical shapes may emerged from sensorimotor coupling. A final study showed that the kinematics evoked by friction sounds may significantly affect the dynamic and geometric dimension in the visuo-motor coupling. This shed critical light on the relevance of auditory perception in the multisensory integration of continuous motion in a situation never explored. All of these theoretical results enabled the gestural control of sound synthesis models from a gestural description and the creation of sonification tools for gesture learning and rehabilitation of a graphomotor disease, dysgraphia.

Ce mémoire présente une composition d’études et de travaux de recherche orientés autour de trois grandes thématiques : la synthèse, la reproduction et la perception des sons, en considérant à la fois les sons de nature musicale mais aussi environnementale. Il vise en outre un champ d’application, le design sonore, qui implique globalement la création intentionnelle de sons du quotidien. La structure du document est conçu selon un schéma relativement uniforme et comporte, pour chaque partie, une présentation générale de la thématique apportant des éléments théoriques et des données relatives à l’état de l’art, suivie de développements spécifiques permettant de converger vers les sujets d’étude propres à chaque thème – explicitement, formalisme modal dans la synthèse par modélisation physique, pour la partie "Synthèse" ; mesure et contrôle de la directivité des instruments de musique, pour la partie "Reproduction" ; timbre et identification des sources sonores, pour la partie "Perception"– puis d’une présentation détaillée des travaux personnels relatifs à chacun des sujets, le cas échéant, sous la forme d’un article publié. Ces divers éléments de connaissance et d’expérience propose donc une contribution personnelle et originale, volontairement inscrite dans un cadre de recherche élargi, pluridisciplinaire et appliqué. / This dissertation presents a composition of studies and research works articulated around three main topics : synthesis, reproduction and perception of sounds, considering both musical and environmental sounds. Moreover, it focuses on an application field, the sound design, that globally involves the conception of intentional everyday sounds. The document is based on a rather uniform structure and contains, for each part, a general presentation of the topic which brings theoretical elements together with an overview of the state-of-the-art, followed by more precise developments in order to focus on the specific matters related to each topic – in detail, modal formalism in sound synthesis by physical modeling, for the "Synthesis" section ; measurement and control of musical instruments directivity, for the "Reproduction" section ; timbre and sound sources identification, for the "Perception" section – and then followed by a detailed presentation of the personal works related to each matter, in some cases, in the form of published papers. Then, these several elements of knowledge and experience offer a personal and original contribution, deliberately put in a broad, multidisciplinary and applied framework.