Le problème industriel des bruits de fermeture de porte consiste à traduire les attentes des automobilistes en spécifications sur les composants mécaniques de la porte. Le client en concession qui manœuvre la porte et perçoit à travers le bruit de fermeture que la porte est fermée, infère également des évocations complexes sur la qualité ou la solidité du véhicule auxquelles l'industriel est particulièrement attentif. La traduction de ces évocations complexes en règles techniques n'est pas immédiate. La caractérisation du ressenti par des critères extraits du signal sonore est une première étape qui, complétée par la caractérisation des sources organiques et des transferts acoustiques, peut aboutir aux spécifications techniques cherchées. Notre travail de thèse s'est attaché à étudier cette première étape qui pose des questions fondamentales sur la perception des bruits d'impact : il s'agit de comprendre ce que l'on perçoit du bruit d'impact entendu après une action humaine dans un environnement, et d'extraire du signal acoustique les critères sous-jacents.<br /><br />Une expérimentation en situation réelle est d'abord réalisée pour observer qualitativement les usages et le ressenti en situation naturelle, et souligner les facteurs environnementaux influents. Elle est complétée par l'étude quantitative de l'influence des facteurs environnementaux, comme les autres bruits de porte, le geste ressenti, et l'image a priori du véhicule. Après avoir observé les liens entre perception en situation réelle et perception au laboratoire, les bruits sont finement décomposés au laboratoire en propriétés perceptives : les propriétés analytiques (obtenues par analyse sensorielle), les propriétés naturelles (liées à la perception des sources et des évènements) et les évocations. Les relations entre ces propriétés perceptives sont ensuite établies. La caractérisation acoustique du bruit est alors traitée par l'intermédiaire d'un modèle d'analyse-synthèse dont le but n'est pas de reproduire à l'identique les bruits de fermeture de porte, mais qui vise à synthétiser des sons proches des sons réels du point de vue des propriétés perceptives, à partir d'un nombre réduit de paramètres. Le modèle s'appuie sur la décomposition du son en impacts principaux, chaque impact étant modélisé par un ensemble de gains et de coefficients d'amortissement par bandes de fréquence. Il est spécifiquement calibré pour reproduire les propriétés analytiques, plus directement liées au signal acoustique. La synthèse de sons contrôlés permet d'observer les effets de paramètres acoustiques sur les propriétés perceptives, et ainsi de proposer des critères acoustiques sous-jacents. La généralisation des résultats méthodologiques et de l'outil d'analyse-synthèse proposé est discutée à travers l'étude d'un autre bruit d'impact automobile : le bruit de toqué.

Un des grands enjeux actuels dans le domaine de la synthèse sonore consiste à proposer des stratégies de contrôle intuitif accessible à un grand nombre d'utilisateurs. Parmi les attributs fondamentaux du son, ceux qui sont liés au mouvement restent encore largement inexplorés et, de fait, difficilement contrôlables. Cette thèse s'intéresse à la perception des caractéristiques des sons monophoniques qui varient au cours du temps et qui sont à l'origine de la notion perceptive de ''mouvement évoqué'', ainsi qu'à la mise au point d'une stratégie de contrôle intuitif. Pour cela, nous avons mis au point une série d'expériences basées sur des protocoles de catégorisation et d'évaluation sonore par le biais de dessins via une interface graphique paramétrée. Afin de favoriser l'écoute sur les attributs intrinsèques du son, nous avons privilégié l'utilisation de sons dits ''abstraits" pour lesquels la source physique n'est pas facilement identifiable. Les résultats de ces expériences nous ont permis de définir un ensemble de dimensions perceptives importantes pour la caractérisation du mouvement évoqué, telles que la forme de la trajectoire, l'orientation ou bien la taille. Ces dimensions ont été par la suite validées grâce à un protocole expérimental exploitant la synthèse sonore. Le travail réalisé ouvre de nombreuses perspectives, notamment dans les domaines de la réalité virtuelle, du ''design sonore'' et de la musique. La méthodologie proposée vise à être suffisamment générale pour être transposable à l'étude d'autres attributs perceptifs liés au ressenti (émotions, qualité ...).

Les travaux présentés dans cette thèse sont dédiés à la conception et l'animation d'entités virtuelles autonomes et réalistes, capables de générer des gestes de la Langue des Signes. L'accent est mis sur la qualité expressive des gestes. Nous montrons que les aspects expressifs du geste, en plus de conférer au mouvement un aspect réaliste, participent à la construction du sens dans le cadre de la visée iconisatrice de la langue des signes. Nous proposons un modèle du discours prenant en compte les visées illustrative et non illustrative de la langue des signes ainsi que ses principales structures de grande iconicité. Ce modèle appelle une spécification des gestes capable de gérer les différentes modes expressifs. Une phase d'analyse nous permet ensuite d'identifier certains paramètres d'expressivité. Cette analyse s'applique sur une séquence de gestes en langue des signes française réalisée par un locuteur sourd selon différentes qualités expressives. Enfin, nous proposons une méthode de génération de mouvement compatible avec le modèle de description des gestes. Cette méthode de génération met en oeuvre différentes méthodes de génération de mouvement dont un modèle de contrôle sensorimoteur capable de s'adapter aux variabilités spatiales et temporelles induites par les paramètres d'expressivité.

Cette thèse présente un système de suivi automatique des gestes labiaux à partir d'une séquence vidéo d'un locuteur. Le système combine une analyse ascendante et descendante de la forme des lèvres. Une première étape d'analyse chromatique, basée sur un apprentissage statistique, fournit une image en niveaux de gris où le contraste entre lèvres et peau est rehaussé. Parallèlement, un modèle linéaire 3D des gestes labiaux est appris pour un locuteur à partir de formes clés phonétiquement pertinentes. Le modèle est alors synthétisé et projeté sur l'image imposant a priori les caractéristiques de la forme des lèvres. Il est adapté sur l'image rehaussée des lèvres par optimisation de ses paramètres de contrôle. Ce système combine ainsi de manière hybride la précision de l'analyse chromatique et la robustesse imposée par le modèle. Ce système est évalué sous divers aspects : ses capacités à s'adapter à la morphologie labiale et aux stratégies articulatoire de plusieurs locuteurs, la qualité des mesures géométriques délivrées et sa rapidité d'analyse. Le système complet a été implanté et testé en langage C sur une station de travail monoprocesseur. L'exécution est évaluée en nombre d'instructions à partir du code machine généré par le compilateur du système de la station. Ces résultats ont permis d'identifier les zones critiques de traitement pour lesquels des optimisations sont proposées. Compte tenu de ces optimisations, il apparaît que la cadence de 50 images par seconde est alors accessible sans avoir recours à une implantation matérielle spécialisée.

Un des grands enjeux actuels dans le domaine de la synthèse sonore consiste à proposer des stratégies de contrôle intuitif accessible à un grand nombre d'utilisateurs. Parmi les attributs fondamentaux du son, ceux qui sont liés au mouvement restent encore largement inexplorés et, de fait, difficilement contrôlables. Cette thèse s'intéresse à la perception des caractéristiques des sons monophoniques qui varient au cours du temps et qui sont à l'origine de la notion perceptive de ''mouvement évoqué'', ainsi qu'à la mise au point d'une stratégie de contrôle intuitif. Pour cela, nous avons mis au point une série d'expériences basées sur des protocoles de catégorisation et d'évaluation sonore par le biais de dessins via une interface graphique paramétrée. Afin de favoriser l'écoute sur les attributs intrinsèques du son, nous avons privilégié l'utilisation de sons dits ''abstraits" pour lesquels la source physique n'est pas facilement identifiable. Les résultats de ces expériences nous ont permis de définir un ensemble de dimensions perceptives importantes pour la caractérisation du mouvement évoqué, telles que la forme de la trajectoire, l'orientation ou bien la taille. Ces dimensions ont été par la suite validées grâce à un protocole expérimental exploitant la synthèse sonore. Le travail réalisé ouvre de nombreuses perspectives, notamment dans les domaines de la réalité virtuelle, du ''design sonore'' et de la musique. La méthodologie proposée vise à être suffisamment générale pour être transposable à l'étude d'autres attributs perceptifs liés au ressenti (émotions, qualité ...). / An important issue within sound synthesis, is to propose intuitive control strategies that are accessible to most potential users. Among fundamental sound attributes, the ones linked to motion are almost unexplored and thus cannot be easily controlled. This Ph.D. concerns the perception of time varying characteristics of monophonic sounds, which leads to the notion of motion evoked by sounds and the conception of intuitive control strategies for such motions. To address those questions, we developed several experiments based on categorization tasks and evaluations through drawings using a parameterized graphical interface. In order to help listeners focus on intrinsic sound attributes, we mainly used so-called ''abstract'' sounds for which the physical sound source is not easily recognizable. The results of those experiments enabled us to identify attributes that characterize evoked motion from a perceptual point of view, such as shape, direction and size of the trajectory. Those dimensions were further validated in an experimental protocol using sound synthesis. This work opens many perspectives, in particular within virtual reality, sound design and musical domains. The proposed methodology aimed at being sufficiently generic to be transposed to other perceptual attributes such as emotions and quality.

Découvrir quels sont les paramètres acoustiques corrélés à l'expression musicale revêt un intérêt fondamental afin d'améliorer notre compréhension de la perception musicale, et trouve de multiples applications en synthèse sonore. L'interprétation musicale est un acte au cours duquel un instrumentiste traduit le signal notationnel d'un compositeur en sons musicaux, tout en impliquant son propre jugement. Si la plupart des études sur l'interprétation musicale portent sur le rythme, la dynamique, ou les hauteurs, bien moins se consacrent au timbre. Cet attribut perceptif du son, à la fois lié à l'identité de la source sonore et à la qualité sonore, semble pourtant être un paramètre musical essentiel. L'objet de cette thèse, dont l'approche repose sur l'analyse-synthèse, est de mieux comprendre le rôle du timbre dans l'interprétation musicale.<br><br>Une étude de dissemblance réalisée sur des sons de synthèse de clarinette, obtenus à partir d'un modèle physique, a permis d'évaluer l'influence du contrôle instrumental (pression d'alimentation et pince) sur les timbres produits par l'instrument. Des enregistrements d'extraits musicaux joués un grand nombre de fois par un même clarinettiste professionnel sur un instrument naturel selon différentes intentions musicales (“scolaire" et “expressive") ont ensuite été analysés. Les mécanismes de transmission de l'expression musicale ont ainsi pu être étudiés au travers de changements de timbre, de rythme et de dynamique. Certaines variations de timbre (variations de qualité sonore au sein des notes et entre les différentes notes) sont reproduites de manière systématique par l'interprète lorsque son intention musicale est la même. La nature de ces variations change lorsque l'intention expressive change, ce qui tend à prouver que les musiciens agissent sur certaines dimensions du timbre afin de varier leur expression. Deux expériences perceptives complémentaires ont révélé que la nature des évolutions temporelles de la brillance des notes influe sur les préférences musicales des auditeurs. La qualité musicale de séquences inexpressives, produites sur des instruments de type entretenu à l'aide d'échantillonneurs, a notamment pu être améliorée de manière significative grâce à un contrôle de la brillance par filtrage dynamique.<br><br>L'ensemble de ces travaux appuie l'idée que les variations morphologiques temporelles de timbre (par ex. variations temporelles de brillance) constituent l'un des vecteurs de l'expression musicale.

Les travaux présentés dans ce document visent à mieux comprendre la relation entre la structure (ou morphologie) acoustique des sons et le sens communiqué par ces derniers. Ils s'appuient sur une approche pluridisciplinaire associant mathématiques, acoustique, traitement du signal, perception et cognition, dans laquelle la synthèse numérique des sons constitue le point central. Ce travail aborde les aspects fondamentaux liés à la compréhension du traitement cognitif et perceptif des sons mais aussi les aspects appliqués où le contrôle évocateur des processus de synthèse joue un rôle privilégié. Les principaux résultats obtenus ont été déclinés suivant deux axes: les sons musicaux et les sons environnementaux et industriels. Dans le cadre des sons musicaux des questions liées à la caractérisation perceptive des instruments de musique ainsi qu'au contrôle exercé par le musicien lors du jeu instrumental ont été traités. On a notamment montré que l'évaluation subjective de notes isolés de sons de piano dépend de l'expertise des sujets et permet difficilement d'évaluer la musicalité de l'instrument. La prise en compte du contexte musical nous a conduit a étudier l'influence du contrôle du musicien sur le son lors de l'interprétation musicale. On a montré que l'instrumentiste contrôle de façon systématique les variations de timbre de l'instrument et que ces variations influent notablement sur l'interprétation musicale. Dans le cadre plus général de sons environnementaux et industriels, on s'est attaché à mieux comprendre les relations entre la structure morphologique des sons et la perception qui en découle. Par une approche « neuro-acoustique » associant imagerie cérébrale et analyses acoustiques, des invariants caractéristiques de certaines catégories sonores ont été identifiés. Ces invariants sont à la base d'un modèle de contrôle « haut niveau » permettant la synthèse de sons à partir d'évocations. Ces résultats nous permettent d'envisager la construction d'un véritable langage de sons basé sur la génération de métaphores sonores.

La version intégrale de cette thèse est disponible uniquement pour consultation individuelle à la Bibliothèque de musique de l’Université de Montréal (http://www.bib.umontreal.ca/MU). / Est-ce qu'il est possible d'organiser le discours musical acousmatique de la même manière que le cinéma structure les images animées? Telle est la question qui résume l'essentiel de mon projet de recherche: Du langage cinématographique à la musique acousmatique : Écritures et structures. À la suite d’une étude exhaustive des procédés d'écriture nécessaires à la réalisation d'une œuvre cinématographique, j'ai cherché à établir des relations d'équivalence avec chacune des étapes relatives à l'élaboration d'une œuvre électroacoustique. De la captation des sons au cours du tournage sonore en passant par les étapes de classification, de traitement, de mixage, de montage jusqu'à la diffusion en salle de l'œuvre achevée, chaque étape du lexique visuel offre des arrimages concrets et structurellement pertinents à la conception d'une œuvre musicale. Cette typologie des techniques communes de réalisation entre ces deux médias débouche sur une pratique réaliste et concrète puis permet le renouvèlement d'une démarche compositionnelle par l'ajout d'outils techniques et conceptuels. Les résultats de cette recherche se sont matérialisés sous la forme de trois œuvres acousmatiques. Chacune d'elles, par le contexte de leur genèse, explorent des paramètres spécifiques de cette grammaire initialement visuelle. / Is it possible to organize the electroacoustic musical form in the same way as the cinema structures its moving pictures? Such is the question which summarizes the main part of my project of research: Du langage cinématographique à la musique acousmatique : Écritures et structures (the film language in the acousmatic music: writings and structures). Further to an exhaustive study of the processes of the realization of a film work, I tried to establish relations of equivalences with each of the relative step to the elaboration of an electroacoustic work. Of recording of sounds by the "sound-shootings" by way of the classification, treatment, mixing, editing until the performance at the concert of the finished work, every stage of the visual lexicon offers concrete and structurally relevant stowages to the conception of a musical work. This typology of the common techniques of realization between these two similar medias in a realistic and concrete practice then allows trying something new in a composition musical approach by the addition of technical and abstract tools. The results of this research are realized by the composition of three electroacoustic works. Each of them, by the context of their genesis, investigate specific parameters of this initially visual grammar.

Des techniques combinées d'analyse/synthèse d'images et de simulation atomistique ont permis d’étudier la nanostructure/-texture de matériaux carbonés anisotropes et denses de type pyrocarbone (PyC) laminaire hautement texturé. Des représentations atomiques d’un PyC laminaire rugueux tel que préparé (AP) ainsi que d’un PyC laminaire régénéré AP et après plusieurs traitements thermiques (HT) ont été reconstruites pour mieux caractériser ces matériaux. Ces modèles comportent des domaines graphéniques de quelques nanomètres, joints entre eux par des lignes de défauts formées de paires de cycles à 5 et 7 carbones dans le plan et par des dislocations vis et des atomes tétravalents entre les plans. Les modèles les plus ordonnés ont des domaines plus étendus et un plus faible taux de connexions inter-plan. Les propriétés mécaniques et thermiques prédites à partir de ces modèles sont proches de celles du graphite et augmentent avec la cohérence intra-plan et la densité de connexions inter-plans. Des modèles de graphène polycristallins ont aussi été générés. Ils sont apparus, du point de vue structural et des propriétés mécaniques, très proches des feuillets de carbones des PyCs. Ils ont permis d'étudier la réorganisation structurale se produisant au cours du HT : formation de lignes de défauts, réparation de lacunes, … Il s'agit d'un premier pas vers l'étude de la graphitation des PyCs. La méthode de reconstruction a enfin été adaptée à l'étude de l'évolution structurale d'un graphite au cours de son irradiation par les électrons. Cela a permis d'observer à l'échelle atomique la création et la propagation des défauts au cours de l'irradiation. / Combined images analysis/synthesis techniques and atomistic simulation methods have allowed studying the nanostructure/-texture of anisotropic dense carbons of the highly textured laminar pyrocarbon (PyC) type.Atomic representations of an as-prepared (AP) rough laminar PyC as well as a regenerative laminar PyC AP and after several heat treatments (HT) were reconstructed to better characterize these materials.The models contain nanosized graphene domains connected between them by line defects formed by pairs of rings with 5 and 7 carbons inside layers and by screw dislocations and fourfold atoms between layers. The most ordered models have larger domains and a lower percentage of connections between the layers.Mechanical and thermal properties predicted from these models are close to those of graphite and increase with the coherence inside layers and the density of connections between layers.Models of polycrystalline graphene were also generated, showing structure and mechanical properties very close to those of the carbon layers extracted from PyCs. The structural reorganization occurring during the HT of such materials was studied: thinning of line defects and vacancy healing were observed. This represents a first step towards the study of the graphitization of PyCs.The reconstruction method was eventually adapted to study the structural evolution of a nuclear-grade graphite during its irradiation by electrons, allowing us to observe how defects are created and propagate during irradiation.

Ces travaux concernent l'évaluation perceptive de la reproduction sonore. Le but de notre étude est de proposer un protocole permettant la caractérisation perceptive des non-linéarités et des phénomènes de distorsion modifiant le signal reproduit par un système tel qu'une enceinte acoustique. L'élaboration d'un tel protocole nécessite de rassembler de nombreuses enceintes et d'utiliser une méthode d'évaluation adaptée. Nous ne cherchons pas à évaluer la distorsion en terme de qualité globale mais plutôt à estimer les dissemblances perçues entre différentes enceintes distordues afin de révéler, grâce à une analyse multidimensionnelle MDS, les critères sur lesquelles les auditeurs se basent pour les différencier. Dans un premier temps, nous avons utilisé des signaux de synthèse afin de générer des échantillons dont la distorsion est contrôlable. Nous avons ainsi créé un corpus composé de nombreux échantillons distordus simulant ou se rapprochant du fonctionnement d'une enceinte acoustique avec différents types de non-linéarités. Ensuite nous proposons une méthode adaptée à l'évaluation de la dissemblance sur des corpus étendus que nous avons validée à partir de simulations et de tests d'écoute. Enfin, nous avons appliqué cette méthode d'évaluation sur le corpus d'enceintes que nous avons élaboré afin de tester l'utilisation du protocole proposé et de donner quelques résultats préliminaires concernant les dimensions perceptives liées à la distorsion non linéaire.