Présentation d'un outil complet de description interactive et de visualisation en temps réel d'animations. Le système développé implémente des concepts originaux aussi bien au niveau du matériel conduisant a une architecture originale dédiée a l'animation temps réel, qu'au niveau du logiciel

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La synthèse d'images réalistes nécessite la modélisation précise des interactions de la lumière avec la matière (réflexion, réfraction, diffusion) et des échanges d'énergie lumineuse entre les objets de la scène. Cette modélisation, très complexe si l'on ne fait pas d'hypothèses restrictives, peut être efficacement réalisée par simulation de Monte Carlo. Dans le présent travail, nous définissons tout d'abord une méthode complète d'illumination de scène, fondée sur une simulation de Monte Carlo d'un modèle "particulaire" de la lumière. Dans un premier temps, nous développons cette simulation pour les milieux participants. Nous diminuons la variance de la simulation par un calcul exact de l'absorption. Nous étendons ensuite ce travail aux objets surfaciques et proposons une technique de regroupement de photons pour obtenir une efficacité constante à chaque pas de calcul. Dans la deuxième partie de ce travail, nous étudions l'application de cette méthode à la visualisation des champs scalaires tri-dimensionnels, puis l'application de certaines techniques issues de la synthèse d'images (facettisation, de données volumiques, partitionnement spatial, images de distance, ...) à la simulation de la diffusion des gaz, présentant de nombreuses similitudes avec la simulation de la diffusion de la lumière.

L'objectif des travaux présentés est la conception etl'implémentation d'outils d'aide à la mise au point d'applications parallèles, pour en éliminer les erreurs de logique et de performance. Les plateformes parallèles cibles sont des grappes de plusieurs dizaines de noeuds multiprocesseurs. Les programmes parallèles considérés mettent en oeuvre un réseau de fils d'exécution \textit((threads)) évoluant dynamiquement et qui communiquent par mémoire commune à l'intérieur d'un même noeud et par passage de message entre deux noeuds distincts. Deux problèmes sont abordés principalement. Tout d'abord, la recherche d'erreurs fugitives provenant de l'indéterminisme du modèle de programmation est traitée par l'adaptation de méthodes de ré-exécution déterministe à ce modèle. L'autre problème est la complexité de la dynamique des exécutions de programmes parallèles, qui rend difficile leur compréhension et l'identification des erreurs. Un outil de visualisation interactif, «scalable» et extensible, basé sur l'analyse de traces d'exécution, permet de faciliter cette compréhension. Les difficultés que pose l'intégration des outils développés dans un environnement cohérent de mise au point sont ensuite identifiées et des solutions sont esquissées.

Un phénomène naturel se manifeste par des dynamiques, plus ou moins complexes, aux formes diverses et à topologie variable. Ce mouvement est induit soit par une intervention extérieure, soit par un état interne, qui induit une réorganisation de matière (une agitation ou un écoulement par exemple). CORDIS-ANIMA, système de modélisation et de simulation numérique d'objets physiques, permet par la gestion de quelques paramètres de réaliser toutes sortes de phénomènes sans connaître l'expression formelle de la physique sous-jacente à celui-ci. A l'aide de ce formalisme, nous avons réalisé des modèles de pâtes, de sable, de gel (2D et 3D), de fluides turbulents (2D) et de croissance végétales. Les calculs de simulations produisent un nuage de points matériels qui font partie intégrante de la matière simulée. Ces points n'étant pas disposés sur la surface de l'objet, il n'est dès lors pas possible de réaliser directement un rendu de la surface de cet objet. Nous avons donc mis au point des méthodes de construction volumique qui à partir des informations produites par la simulation, génèrent les indications volumiques manquantes. En étudiant les paramètres physiques des phénomènes simulés, en caractérisant les dynamiques internes révélées par les mouvements des points matériels calculés, ou encore en tentant de reproduire simplement les comportements cognitifs qui permettent à un observateur de ""deviner"" la forme d'un objet à partir d'une information de forme incomplète (i.e. un nuage de point issu de la simulation), nous avons réalisé un ensemble de techniques de construction et de rendu adaptées aux types de phénomènes simulés.

Les données temporelles sont présentes dans de nombreuses applications utilisant des Systèmes de Gestion de Bases de Données (SGBD). Aussi, la plupart de ces systèmes offrent des types correspondant aux concepts de date et de durée, grâce auxquels il est possible de modéliser des associations temporelles simples, comme par exemple la date de naissance ou l'âge d'une personne. Toutefois, à quelques nuances près, aucun de ces systèmes n'offre des abstractions dédiées à la modélisation d'associations temporelles plus complexes, telles que l'historique du salaire d'un employé, ou la séquence d'annotations attachées à une vidéo. Dès lors, ces associations doivent être codées au travers de constructeurs de type tels que ''liste'' et ''n-uplet'', et la sémantique de ce codage doit être intégrée dans la logique des programmes applicatifs, accroissant par là leur complexité. Pour combler ces lacunes, des extensions dites ''temporelles'' de modèles et de langages pour Bases de Données ont été proposées. Cette thèse analyse et unifie les contributions de ces travaux, dans le but de les intégrer dans une extension temporelle du standard pour SGBD à objets de l'ODMG. Le résultat est une plate-forme logicielle baptisée TEMPOS, fondée sur trois modèles de sophistication croissante : un modèle du temps, un modèle d'historiques et un modèle d'objets et de propriétés temporels. Ce dernier fournit des fonctionnalités facilitant la transformation de bases de données conformes à l'ODMG en des bases de données temporelles. à partir de ces trois modèles, des extensions des langages de spécification de schéma et d'interrogation de l'ODMG sont définies. Enfin, un outil de visualisation basé sur un nouveau paradigme de navigation interactive au travers d'objets temporels est développé. L'ensemble des propositions sont formalisées, implantées au dessus d'un SGBD commercial, et validées par des études de cas.

Les interactions entre l'homme et l'ordinateur peuvent être étudiées sous plusieurs angles : certaines analyses s'attachent à décrire le comportement humain utilisant des outils informatiques, d'autres cherchent à optimiser l'ergonomie de l'interface, et enfin, d'autres cherchent à améliorer l'interactivité entre l'utilisateur et l'immense quantité d'informations véhiculées par le dispositif numérique. Après avoir récapitulé l'ensemble des propriétés nécessaires à la conception d'un système générique de récolte de données issues directement de l'interaction homme-machine, nous présentons des méthodes de visualisations de ces données permettant la mise à jour de propriétés utiles ainsi que des exemples d'analyses automatiques par des méthodes algorithmiques. Nous proposons un nouveau formalisme générique de récolte de données provenant des interactions homme-machine. Ce modèle permet toutes les modélisations et l'application de toutes les méthodes évoquées précédemment. Nous présentons également des outils d'analyses, qui permettent la reconnaissance automatique de caractéristiques de comportements des utilisateurs, ainsi qu'un outil de visualisation de ces données qui permettent la remise en contexte de l'action de l'utilisateur ainsi que la comparaison de l'activité de plusieurs individus sur une ou plusieurs interfaces. Deux algorithmes sont introduits pour faciliter la lecture de la visualisation. Ces travaux doivent s'appliquer dans un contexte scolaire et quelques théories pédagogiques élaborées par les psychologues cognitivistes spécialisés ce domaine ont été étudiées. Une plateforme permettant l'implémentation de méthodes d'apprentissage artificiel décrit les modalités d'application pour adapter automatiquement l'interaction et fournir une aide personnalisée. Des méthodes algorithmiques d'apprentissage artificiel sont également détaillées suivant une typologie des méthodes de traitement des données. Deux analyses effectuées sur des données récoltées lors d'expériences que nous avons menées, ont permis d'élaborer des méthodes de personnalisations automatiques de l'interaction homme-machine pour l'enseignement.

Les batteries à électrode lithium métal ont des capacités théoriques élevées, une différence de potentiel importante, des géométries adaptables. Leur développement à l'échelle industrielle est pourtant compromis par l'électrodépôt d'agrégats irréguliers de lithium (dendrites) lors de la recharge de la batterie. La croissance dendritique à faible densité de courant est mal comprise, et semble liée à une mauvaise distribution de la densité de courant locale du fait des inhomogénéités à l'interface lithium/électrolyte. Ce manuscrit présente nos résultats sur des cellules symétriques Li/Electrolyte/Li qui permettent d'étudier simultanément le dépôt et la dissolution du lithium. Ces cellules sont basées sur des systèmes à base de POE+LiTFSI fonctionnant à 80°C, et sur des systèmes à base de PVdF-HFP/POE imbibé en EC:PC+LiTFSI et fonctionnant à température ambiante. Nous avons étudié ces cellules par visualisation in situ de l'espace inter-électrodes, et par spectroscopie d'impédance. Sur des cellules de visualisation à base d'électrolyte polymère fondu chargé en sel coloré, nous avons observé l'évolution des profils d'absorption optique directement liés aux profils de concentration dans l'électrolyte. Sur le système à base d'électrolyte gélifié nous avons constaté des variations locales de densité de courant en cours de polarisation. Par impédance, nous mettons en évidence la présence de deux couches de passivation à l'interface lithium/électrolyte qui évoluent différemment en vieillissement. Lorsqu'on polarise une cellule à courant constant, sa réponse en tension met en évidence la présence d'un milieu peu diffusif à l'interface entre le lithium et l'électrolyte.

Ce travail porte sur la production de son par interaction entre un écoulement et un résonateur : le couplage est affuté de manière importante par le détail géométrique de la lumière comme en témoigne la facture de la flûte à bec, dans laquelle des chanfreins sont taillés à la sortie du canal. Ce point de facture est considéré comme étant crucial, tant pour le timbre et la stabilité de l'instrument que pour le confort de jeu de l'instrumentiste. Des visualisations de naissances de jets à la caméra rapide complétées par des simulations numériques révèlent que la géométrie de la sortie du canal a une influence sur le comportement du jet faible par rapport au nombre de Reynolds de l'écoulement, et indiquent que le rôle joué par les chanfreins se situe dans l'interaction entre le jet et le champ acoustique issu du résonateur de l'instrument. Un modèle analytique simple de réceptivité d'un jet soumis à une perturbation transverse est développé, tenant compte de la géométrie de la lumière. Ce modèle est étudié dans le cas d'un oscillateur simple. Le comportement d'un instrument dont la géométrie du système excitateur peut être changée est étudié à la bouche artificielle, et l'adaptation du contrôle exercé par un instrumentiste est considérée. Enfin, l'étude d'une famille de flûtes révèle que le facteur adapte la géométrie de l'excitateur dans chaque instrument dans deux buts : d'une part le spectre des notes des flûtes les plus graves est enrichi. D'autre part, les pressions de jeu sont du même ordre de grandeur pour tous les instruments.

<p>This report is a part of a diploma work, conducted as a part of a Master of Science degree. The diploma work consists of a preliminary study, two case studies, a user study, a paper and this report. It was created at the Linköping University for the department of Science and Technology, in cooperation with Unilever Research in the UK, and partly with the EC founded project, Smartdoc IST-2000-28137. </p><p>Hand-held, mobile devices like Personal Digital Assistances (PDAs) are becoming increasingly popular in today’s wireless world. While trying to pack all the possible information into a small window, a nightmarish scenario is created for the interface designer to deal with. The goal for this project was to investigate different Visual User Interfaces (VUIs)on PDAs, and how to apply desktop interaction techniques to PDAs. </p><p>A VUI model based on Zooming User Interface (ZUI) techniques, to adapt two complete different visualisation application areas; on-line brand-based shopping and flood warning system for PDAs, is presented. The on-line brand- based shopping was evaluated in a benchmark usability study comparing it to traditional PC based on-line shopping.</p>