Le développement de techniques de focalisation et d'imagerie à haute résolution pour les sources acoustiques et vibratoires à basse fréquence est l'un des enjeux de la recherche actuelle en acoustique, notamment pour exciter localement et analyser des structures vibroacoustiques complexes tout en conservant des propriétés de haute résolution. Ces propriétés sont nécessaires lorsque la taille des objets étudiés est plus petite que la longueur d'onde mise en jeu. Nous désirons une méthode flexible, rapide, précise, non invasive, et unifiée d'excitation et d'analyse. Celle-ci doit être applicable tant dans le domaine des vibrations dans les structures que dans le domaine des ondes acoustiques tridimensionnelles. Pour cela, nous nous basons sur la technique du puits à retournement temporel, qui n'a, à ce jour, été mise en oeuvre que pour la focalisation d'ondes de Lamb dans une cavité ergodique ou avec des ondes électromagnétiques. Aucune technique d'imagerie n'a, avant cette thèse, été dérivée du puits à retournement temporel. La méthode du puits à retournement temporel est adaptée pour la focalisation à basse fréquence. Elle permet d'exciter localement une structure avec une grande intensité, et possède des capacités de super-résolution. Malgré tout, nous démontrons que cette méthode est difficilement applicable en situation pratique, puisqu'elle fait perdre le caractère non invasif nécessaire à la plupart des applications. En revanche, nous présentons dans ce manuscrit une technique nouvelle d'imagerie de sources vibratoires et acoustiques, basée sur le puits à retournement temporel. Cette technique non invasive d'imagerie, utilisant des dispositifs de mesure similaires aux techniques de formations de voies ou d'holographie en champ proche, permet d'obtenir une image des sources vibratoires ou acoustiques à très haute résolution de manière rapide. L'approche de cette nouvelle méthode d'imagerie est décrite. Des applications à l'imagerie de sources d'impact sur une plaque encastrée, ainsi qu'à l'imagerie de sources acoustiques en champ libre et en milieu sous-marin profond sont proposées. Une application à l'imagerie de sources acoustiques à basse fréquence sur une guitare est développée. Ces résultats représentent les premières applications de l'imagerie par puits à retournement temporel numérique. Les limites, la théorie, et la mise en oeuvre de cette technique d'imagerie à haute résolution sont étudiées et détaillées. Il est démontré que cet outil possède des performances et des limites similaires à l'holographie en champ proche, tout en dépassant les capacités à basse fréquence des techniques classiques de localisation limitées en résolution couramment utilisées, comme le beamforming ou le retournement temporel.

Ce travail de thèse est une étude expérimentale et théorique de la dynamique de phonons acoustiques dans des multicouches à l'échelle nanométrique par acoustique picoseconde et diffusion Raman. Nous avons étudié les caractéristiques de transmission, génération et détection des phonons acoustiques de très hautes fréquences (jusqu'au THz) de superréseaux et nanocavités réalisées a l'aide de matériaux semiconducteurs ou d'oxydes diélectriques. Nous avons conçu, optimisé et caractérisé des dispositifs phononiques apériodiques, et des nanocavités couplées. Enfin, nous avons utilisé les effets du confinement optique pour exalter les processus de génération et de détection de phonons cohérents et pour modifier les règles de sélection. Par ailleurs, nous avons développé des modèles permettant de calculer les réponses optiques et acoustiques de structures excitées par des impulsions lasers ultrabrèves, et d'évaluer la section efficace Raman dans des multicouches.

Mes travaux de thèse portent sur la construction de conditions aux limites absorbantes (CLAs) pour des problèmes de propagation d'ondes posés dans des milieux limités par des surfaces régulières. Ces conditions sont nouvelles car elles prennent en compte non seulement les ondes proagatives (comme la plupart des CLAs existantes) mais aussi les ondes évanescentes et rampantes. Elles sont donc plus performantes que les conditions existantes. De plus, elles sont facilement implémentables dans un schéma d'éléments finis de type Galerkine Discontinu (DG) et ne modifie pas la condition de stabilité de Courant-Friedrichs-Lewy (CFL). Ces CLAs ont été implémentées dans un code simulant la propagation des ondes acoustiques ainsi que dans un code simulant la propagation des ondes en régime harmonique. Les comparaisons réalisées entre les nouvelles conditions et celles qui sont les plus utilisées dans la littérature montrent que prendre en compte les ondes évanescentes et les ondes rampantes permet de diminuer les réflexions issues de la frontière artificielle et donc de rapprocher la frontière artificielle du bord de l'obstacle. On limite ainsi les coûts de calcul, ce qui est un des avantages de mes travaux. De plus, compte tenu du fait que les nouvelles CLAs sont écrites pour des frontières quelconques, elles permettent de mieux adapter le domaine de calcul à la forme de l'obstacle et permettent ainsi de diminuer encore plus les coûts de calcul numérique.

Ce travail a porté sur l'étude de la dynamique électronique et vibrationnelle de nano-objets métalliques en fonction de leur taille, forme et composition, ainsi que sur celle des modes de vibration dans les verres, par des techniques optiques résolues en temps à l'échelle femtoseconde. Dans des agrégats mono-métalliques de cuivre, nous avons confirmé l'accélération des échanges d'énergie électrons-réseau pour des tailles inférieures à 10 nm. Nous avons abordé le régime des faibles tailles, inférieures à 2 nm, et mis en évidence les limites d'une modélisation de type solide confiné. Dans les agrégats bi-métalliques nous avons montré que la cinétique des échanges d'énergie reflète la composition pour les composés or-argent mais est plus complexe pour des nanoparticules ségrégées nickel-argent. L'impact de la forme, de la structure et de l'environnement de nano-objets métalliques sur leurs modes de vibration acoustiques a été étudié dans différentes configurations. Les mesures réalisées sur un ensemble et des paires de nano-prismes ont permis de mettre en évidence les fluctuations locales de leur couplage avec le substrat. L'effet de la nano-structuration a été mis en évidence dans des nanocolonnes et dans des composés ségrégés. Par ailleurs, nous avons étudié par spectroscopie Raman impulsionnelle femtoseconde les modes vibrationnels associés à une structuration locale dans les verres. Nous avons ainsi caractérisé les « modes de défaut » dus aux vibrations de structures en anneau dans la silice, et leur évolution en fonction de sa densité. Dans l'oxyde de germanium, nous avons démontré l'existence et caractérisé un mode de vibration dû à la présence d'une structure en anneau.

Pour de nombreux problèmes de sismo-tectonique et d'ingénierie de réservoir, la capacité à prévoir l'ampleur de la déformation inélastique et les ruptures repose sur une compréhension de la phénoménologie et de la micromécanique de la dilatance et de la compaction dans les roches. Pour les roches poreuses, la compaction inélastique peut être diffuse ou localisée dans la roche. La compaction d'une roche sous une pression isotrope est le résultat de la destruction du réseau poreux. Pour quantifier l'évolution de l'endommagement pendant la compaction, nous utilisons un modèle de milieu effectif. Nous montrons ainsi comment le broyage des grains transforme la roche en un milieu granulaire, où, même à sec, le rapport Vp/Vs croit, ce qui n'avait jamais été observé. Lorsque la roche est soumise à champ de contrainte déviatorique, la compaction inélastique est<br />localisée. Sous certaines pressions moyennes effectives, la déformation inélastique se développe sous forme de bandes de compaction. Pour comprendre la formation des bandes de compaction, nous avons enregistré, puis re-localisé les émissions acoustiques au cours de plusieurs expériences.

Depuis de nombreuses années, les évaluations de la faune circulante au sein de l'estuaire de la Gironde s'appuient sur plusieurs dispositifs de suivis ichtyologiques, chroniques de pêches scientifiques et professionnelles. Cependant, ces approches conventionnelles nécessitent souvent un échantillonnage conséquent, restent ponctuelles dans le temps, spatialement limitées et destructrices. Tester la mise en œuvre d'un suivi acoustique prend ainsi toute son sens et son intérêt. Plus largement appliqué en milieux marin et lacustre, cette approche reste encore rarement utilisée en estuaires. En raison de l'extrême variabilité intrinsèque de ce type d'écosystème, la mise en œuvre de cet outil est un réel défi. En s'appuyant sur la connaissance préalablement acquise, une réflexion méthodologique approfondie a été menée pour définir des stratégies d'échantillonnage acoustiques afin d'optimiser la récolte de ce type de données. Plusieurs stratégies acoustiques ont d'abord été testées en tenant compte de la complexité et de la taille importante de l'écosystème étudié. La pertinence de ces données recueillies a ensuite été confrontée aux données des pêches scientifiques. Enfin, l'hydroacoustique a été mis à profit pour répondre à des questions sur la dynamique ichtyologique à des échelles spatiales et temporelles plus fines notamment pour étudier les influences tidales et nycthémérales. Ce travail démontre qu'il est possible de mettre en place un suivi acoustique des peuplements ichtyologiques pour un estuaire comme la Gironde. Comme outil complémentaire aux approches traditionnelles, l'hydroacoustique ouvre un large champ de possibilités pour appréhender la biocénose piscicole pour les milieux estuariens.

Dans le bâtiment, de nouvelles réglementations thermiques sont mises en place afin de répondre à des problématiques d'économie d'énergie, et font apparaître de nouveaux types de matériaux. Cela ne doit pas se faire au détriment des propriétés acoustiques. Les matériaux à base de particules et fibres végétales, tels que le béton de chanvre et les laines chanvre/lin, sont caractérisés par des propriétés multifonctionnelles de haut niveau et constituent des solutions parfaitement adaptées à ce contexte. L'objectif de ce travail de thèse est d'explorer les propriétés acoustiques de ces matériaux, et plus particulièrement de mettre en évidence la contribution de leurs différentes échelles de porosité à la dissipation acoustique. A cette fin, les propriétés physiques et acoustiques de laines végétales, de chènevottes et de bétons de chanvre ont été caractérisées, et analysées en s'appuyant sur la théorie des matériaux poreux à simple et multiple échelle, développée dans la littérature. La campagne expérimentale a permis de souligner les performances acoustiques élevées de ces matériaux, pouvant être contrôlées par des leviers d'action relatifs au choix de leurs constituants et de leur mise en oeuvre. Il est de plus montré qu'étant donné le gradient de perméabilité existant entre les micropores (pores intrafibres, intraparticules et intraliants) et les mésopores (pores interfibres et interparticules), seuls les mésopores participent à la dissipation acoustique. Dans ce cadre, des modèles semi-phénoménologiques sont utilisés afin de prédire les propriétés acoustiques à partir des paramètres de base des constituants. Cette modélisation est finalement exploitée à travers une optimisation des propriétés acoustiques des matériaux à partir de leur formulation, leur structure multicouche et leur géométrie de surface. Des méthodes de caractérisation des matériaux par mesures acoustiques sont également proposées afin de réaliser un contrôle de qualité des granulats de chanvre.

Cette thèse traite la typologie rythmique, c'est-à-dire la catégorisation des langues en différentes classes sur la base de phénomènes rythmiques. Les études de ce domaine ont débuté avec Pike (1945) et Abercrombie (1967), qui ont introduit la célèbre dichotomie de langues à isochronie accentuelle (ou isoaccentuelles) et à isochronie syllabique (ou isosyllabiques). Depuis que de nombreuses études ont démenti les hypothèses d'isochronie syllabique et accentuelle, il a été proposé (cf. Bertinetto, 1981, et Dauer 1983) que l'impression perceptuelle d'isochronie soit issue des propriétés structurelles de chaque langue, comme par exemple la présence/absence de clusters consonantiques complexes et de réduction vocalique. Plus récemment, certains auteurs ont élaboré des corrélats acoustiques de ces propriétés (cf. Ramus, Nespor & Mehler, 1999, Grabe & Low, 2002, etc.) basés sur des mesures de durée des séquences vocaliques et consonantiques. Les recherches présentées dans cette thèse se situent exactement dans ce cadre. On présente certaines expériences basées essentiellement sur un corpus d'échantillons sonores comparables de 61 locuteurs de 21 langues, récoltés et segmentés manuellement dans ce but. La structure de la thèse est plutôt atypique, dans les sens où elle n'est pas divisée en deux parties nettement séparées, une présentant l'état de l'art, l'autre exposant les expériences, mais s'efforce de fondre ces deux aspects. Chaque chapitre se concentre sur une ou plusieurs problématiques liées au rythme des langues et contient une discussion des études sur le sujet ainsi qu'une analyse des expériences menées. La recherche dans le domaine de la typologie rythmique, du début jusqu'aux approches plus modernes, est exposée dans le chapitre 2 en suivant le leitmotiv de la dichotomie traditionnelle qui oppose les langues isosyllabique et isoaccentuelles. Ce chapitre présente également une expérience inspirée par des publications récentes (cf. Wagner & Dellwo, 2004, et Asu & Nolan, 2006): la distance entre attaques syllabiques (une mesure abandonnée dans les approches modernes mais qui a été au centre de l'attention dans le passé) est utilisée comme indice de complexité syllabique. Cette mesure fournit des valeurs encourageantes sur des échantillons dans 5 langues par un locuteur multilingue (donc dans des conditions extrêmement contrôlées), mais les résultats sont moins convaincants lorsqu'ils sont appliqués à des données de plusieurs locuteurs et plusieurs langues. Le chapitre 3 se concentre plus spécifiquement sur les corrélats du rythme. Les principales études dans ce domaine sont exposées avec une discussion des formules et des problématiques pratiques et méthodologiques, comme la normalisation de la vitesse d'élocution et les critères utilisés lors de la segmentation. Sont ensuite présentées et analysées les valeurs des nombreux corrélats du rythme (notamment %V, ΔC, ΔV, varcoC, varcoV, rPVI, nPVI, cCCI et vCCI) pour le corpus entier de 21 langues. Les différents corrélats produisent parfois des valeurs différentes pour des langues spécifiques, mais le cadre générale reste à peu près inaltéré: les langues dites isoaccentuelles tendent à avoir une plus grande variabilité de durées vocaliques et consonantiques par rapport aux langues dites isosyllabiques et isomoraïques. Une expérience finale fournit un point de départ pour avancer des hypothèses à propos de l'inclusion de fo et intensité dans les modèles du rythme. L'implémentation et le fonctionnement de Correlatore sont illustrés dans le chapitre 4. Ce logiciel a été développé dans le cadre de la thèse avec le but d'automatiser le calcul des corrélats du rythme et se révèle un outil extrêmement utile. Le chapitre 5 introduit le thème de la variation et de la variabilité du rythme. Après une analyse des rares études dans ce domaine, on présente les résultats des corrélats sur des données spécifiques selon une approche qui ouvre des perspectives intéressantes. Il est démontré que la variabilité des valeurs des corrélats n'indique pas simplement une instabilité de ceux-ci, mais suit un schéma cohérent, avec des valeurs croissantes de variabilité selon l'échelle intra-locuteur / inter- locuteur / inter-dialecte et inter-langue. Finalement, le focus se déplace au niveau de la perception, puisque la capacité présumée de catégoriser des stimuli linguistiques sur la base du rythme de la part d'auditeurs naïfs a été peu étudiée jusqu'à présent. A la suite d'une discussion concernant les différentes procédures de dé-lexicalisation, on présente un test perceptif administré à 43 participants. Les résultats mettent en doute l'affirmation que la dichotomie de langues isoaccentuelles et isosyllabiques soit enracinée dans la perception. Les conclusions discutent l'efficacité des corrélats rythmiques et la possibilité d'inclure fo et intensité dans un modèle du rythme. On argumente à la fin l'exigence de passer à une représentation scalaire et bipolaire du rythme des langues.

Cette thèse est une étude de l'applicabilité des profileurs acoustiques Doppler horizontaux (H-ADCP) pour le suivi des flux d'eau et de matières en suspension (MES) dans les rivières. Plus d'un an de données acquises avec des H-ADCP de 300, 600 et 1200 kHz sur quatre sites, sur le Rhône, l'Isère et la Saône, avec des géométries et des conditions de forçage contrastées sont analysées. Les résultats montrent qu'une profondeur de section limitée peut poser problème en raison de la diffusion d'une partie de l'énergie acoustique par la surface libre. De plus, quand l'intensité rétrodiffusée par les particules est trop faible, les mesures de vitesse sont sous-estimées ou plus dispersées par rapport aux mesures de référence. Des relations de vitesse indice sont toutefois établies en fonction de l'intensité et de la concentration afin de corriger les vitesses. La concentration en MES est déterminée à partir de l'atténuation acoustique qui est importante pour des suspensions concentrées de limons (> ~100 mg/L). Les constantes d'atténuation sont obtenues par calage sur des mesures de turbidité~; elles sont proches des valeurs théoriques calculées pour les distributions granulométriques des particules primaires. Les mesures acoustiques de concentration sont en bon accord avec les mesures de référence et reproduisent finement la dynamique temporelle. En outre, l'évolution de la granulométrie est étudiée à partir des mesures multi-fréquences d'atténuation sous l'hypothèse que les distributions granulométriques sont lognormales. Cette étude montre qu'une fois que les conditions limites pour des mesures fiables sont bien établies, le H-ADCP est un outil performant pour le suivi des flux d'eau et de MES dans les rivières, surtout pendant des périodes de fortes concentrations telles que des crues.

Les technologies de reconnaissance automatique de la parole sont désormais intégrées dans de nombreux systèmes. La performance des systèmes de reconnaissance vocale pour les locuteurs non natifs continue cependant à souffrir de taux d'erreur élevés, en raison de la différence entre la parole non native et les modèles entraînés. La réalisation d'enregistrements en grande quantité de parole non native est généralement une tâche très difficile et peu réaliste pour représenter toutes les origines des locuteurs. Ce travail de thèse porte sur l'amélioration des modèles acoustiques multilingues pour la transcription phonétique de la parole de type " réunion multilingue ". Traiter ce type de parole constitue plusieurs défis : 1) il peut exister de la conversation entre des locuteurs natifs et non natifs ; 2) il y a non seulement de la parole non native d'une langue, mais de plusieurs langues parlées par des locuteurs venant de différentes origines ; 3) il est difficile de collecter suffisamment de données pour amorcer les systèmes de transcription. Pour répondre à ces défis, nous proposons un processus d'adaptation de modèles acoustiques multilingues que nous appelons " adaptation autonome ". Dans l'adaptation autonome, nous étudions plusieurs approches pour adapter les modèles acoustiques multilingues de manière non supervisée (les langues parlées et les origines des locuteurs ne sont pas connues à l'avance) et qui n'utilise aucune donnée supplémentaire lors du processus d'adaptation. Les approches étudiées sont décomposées selon deux modules. Le premier module qui s'appelle " l'observateur de langues " consiste à récupérer les caractéristiques linguistiques (les langues parlées et les origines des locuteurs) des segments à décoder. Le deuxième module consiste à adapter le modèle acoustique multilingue en fonction des connaissances fournies par l'observateur de langue. Pour évaluer l'utilité de l'adaptation autonome d'un modèle acoustique multilingue, nous utilisons les données de test, qui sont extraites de réunions multilingues, contenant de la parole native et non native de trois langues : l'anglais (EN), le français (FR) et le vietnamien (VN). Selon les résultats d'expérimentation, l'adaptation autonome donne des résultats prometteurs pour les paroles non natives mais dégradent très légèrement les performances sur de la parole native. Afin d'améliorer la performance globale des systèmes de transcription pour toutes les paroles natives et non natives, nous étudions plusieurs approches de détection de parole non native et proposons de cascader un tel détecteur avec notre processus d'adaptation autonome. Les résultats obtenus ainsi, sont les meilleurs parmi toutes les expériences réalisées sur notre corpus de réunions multilingues.