L’objectif de la thèse est le développement et la validation d’un synthétiseur des voix pathologiques. Peu d’études ont été consacrées à la synthèse des voix avec des dyspériodicités vocales malgré les nombreux arguments en faveur du développement et de l’amélioration des simulateurs des voix dysphoniques. Dans le cadre de ce travail, nous avons mis en œuvre un synthétiseur permettant de contrôler l’excitation glottique d’une manière fine et par conséquent de simuler efficacement les différentes catégories des dysphonies. Les troubles simulés sont la gigue vocale, le tremblement vocal, la biphonation, la diplophonie et les vibrations aléatoires. Le shimmy vocal résulte de la distorsion de modulation dans le conduit vocal qui transforme la gigue en shimmy vocal. Le souffle est synthétisé par la modulation d’un bruit Brownien. Des expériences préliminaires ont montré la capacité du synthétiseur à produire différentes catégories de voyelles. Pour la validation, nous avons utilisé des modèles de troubles simulés. Les résultats des expériences d’évaluations perceptives, portant sur des corpus de stimuli synthétiques ou humains, modales ou dysphoniques, sont encourageants et montrent la capacité du synthétiseur à produire des voix aussi bien modales que troublées avec des timbres indiscernables des humains. Enfin, les résultats d’une expérience d’exploitation concernant la classification des stimuli synthétiques selon les échelles ordinales GRB suggèrent que troubles simulés et évaluations perceptives concordent. Aussi, les scores perceptifs prédits à partir des paramètres de contrôle du synthétiseur et les scores attribués par des experts sont fortement corrélés.

Le travail présenté dans cette thèse s’intéresse à l’optimisation de la géométrie interne (la perce) des instruments de musique à vent de la famille des cuivres. L’originalité de l’approche repose sur l’utilisation de simulations sonores par modèle physique pour déterminer la perce optimisant des qualités sonores telles que la justesse ou le timbre de l’instrument. Le modèle physique utilisé, représentant le fonctionnement de l’excitateur, du résonateur et du couplage entre ces deux éléments, permet d’obtenir des sons représentatifs de leur interaction. La méthode de simulation utilisée est l’équilibrage harmonique, qui produit des simulations sonores en régime permanent, représentatives de la perce et des paramètres de contrôle du musicien virtuel. Différents problèmes d’optimisation sont formulés, pour lesquels la fonction objectif à minimiser et les contraintes représentent des attributs de la qualité des notes, la variable d’optimisation étant les dimensions géométriques de la perce. Étant donné les coûts de calcul et l'indisponibilité des dérivées de la fonction objectif, une méthode d’optimisation par recherche directe assistée de métamodèles est choisie (MADS). Deux exemples d'optimisation de la justesse ou du timbre d'une trompette, avec 2 et 5 variables d’optimisation, valident l'approche. Les résultats montrent que la méthode optimise la justesse globale de l’instrument de manière robuste, pour un coût raisonnable. Enfin, deux études perceptives étudient, d’une part, la capacité du modèle physique à produire des sons perceptivement différents entre des instruments différents, et, d’autre part, comment les différences entre un instrument nominal et un instrument optimisé sont perçues. / This thesis presents a method for design optimization of brass wind instruments. The shape of a trumpet's bore is optimized to improve intonation or the instrument timbre using a physics-based sound simulation model. This physics-based model consists of an acoustic model of the resonator, a mechanical model of the excitator and a model of the coupling between the excitator and the resonator. The simulation uses the harmonic balance technique to computate sounds in permanent regime, representative of the shape of the resonator according tocontrol parameters of the excitator (virtual musician). Optimization problems are formulated, in which the objective function to be minimized and the constraints define features of the instrument’s quality regarding the different playable notes. The design variables are the physical dimensions of the resonator. Given the computationally expensive function evaluation and the unavailability of gradients, a surrogate-assisted optimization framework is implemented using the mesh adaptive direct search algorithm (MADS). Two examples (with two and five design optimization variables) demonstrate the validity of the approach. Results show that significant improvement of intonation can be robustly achieved at reasonable computational cost. At last, two perceptive studies are carried out in order to confirm, on the one hand, the capacity of the physics based model to elicit differences between the instruments and, on the other hand, the capacity of the optimization method to propose perceptually distinct instruments.

L'objectif de cette thèse est d'étudier les différents types de connaissances et de compétences impliquées dans l'expertise du vin. Ce travail s'appuyant sur le concept de vin de garde, nous avons dans un premier temps approfondi l'étude de ce concept et nous avons identifié des indices gustatifs (astringence et acidité) et olfactifs (notes boisé, brûlé, vanillé et pruneau) utilisés par les professionnels bourguignons du vin pour évaluer le potentiel de garde de vins rouges de Bourgogne. L'étude de l'expertise s'est articulée autour de deux études. Dans la première étude, nous avons testé si l'environnement dans lequel les professionnels exercent leur activité entraîne des différences au niveau de leurs compétences perceptives et de leurs connaissances relatives au vin de garde. Nous avons montré que des professionnels bourguignons et bordelais sont globalement en accord pour catégoriser des vins de Bourgogne et de Bordeaux en vin de garde et de non garde. Cependant, les professionnels d'une région semblent plus en accord pour juger qu'un vin de leur région est de garde comparativement aux vins de l'autre région. Ceci pourrait indiquer que la familiarité intervient dans les jugements du potentiel de garde. Dans la deuxième étude, nous avons examiné comment les compétences perceptives, les connaissances conceptuelles, le contenu lexical et le statut des connaissances s'articulent chez des professionnels du vin, des œnophiles, des consommateurs de vin et des panélistes entraînés à décrire des vins. Nous avons montré que ces différents aspects se manifestent de manière différentielle selon le type d'expertise : les œnophiles utilisent un discours conventionnel et normatif comme les professionnels, les panélistes utilisent un lexique proche des professionnels, mais les œnophiles comme les panélistes sont similaires aux consommateurs quand des compétences perceptives et des connaissances conceptuelles en référence au vin de garde sont nécessaires. Les professionnels et les œnophiles s'identifient comme appartenant à une communauté qui partagerait les mêmes connaissances et représentations. Leurs connaissances sont également plus certaines que celles des panélistes et des consommateurs. Une dimension intéressante pour l'étude de l'expertise semble émerger : le statut partagé et assuré des connaissances.

Les technologies de relief tridimensionnel (3D) ont récemment reçu un nouvel attrait. Lesraisons potentielles sont que ces technologies peuvent fournir une expérience visuelle plusriche et plus immersive. En effet, un observateur peut extraire les disparités binoculairesprésentées entre les vues gauche et droite, pour retrouver plus efficacement la profondeur dela scène visuelle observée, et ainsi, trouver une nouvelle dimension dans le contenu.Cependant, tandis que la valeur de la profondeur est plutôt bien appréciée, un certain nombrede problèmes qui impactent la qualité de l'expérience dans les représentations 3D ont étéidentifiés. L'objective de cette thèse est d'étudier les principaux facteurs qui affectent laqualité de l'expérience en stéréoscopie dans le but de fournir des méthodes qui pourraientaméliorer l'utilisation des systèmes stéréoscopiques. Trois aspects majeurs de la qualité del'expérience sont adressés : (1) les sources et causes de la fatigue visuelle, (2) les distorsionsperceptives et (3) l'amélioration de la qualité de l'expérience en 3D au travers de l'adaptationdu contenu visuel. Pour étudier la fatigue visuelle, les mouvements de vergence étaientmesurés à la fois avec un écran 3D et avec un système à double écran qui permettaient laprésentation de stimuli avec les informations de disparité et de flou présentés en congruencecomme en incongruence. L'effet de la stéréoscopie sur les mouvements de vergence a étéétudié dans le but de tester si la mesure oculaire pouvait être utilisée comme indicateur defatigue visuelle. Le sujet suivant étudiait la consistance de la perception des formes 3Dstéréoscopiques en fonction de distances virtuelles induites par la disparité et par le signald'accommodation. Le rôle de la taille de la pupille et de la profondeur de champ enstéréoscopie étaient étudiés par la manipulation de la taille de la pupille avec deux conditionsd'illumination contrôlée. Finalement, l'amélioration de la perception de la forme 3D estquestionnée au travers de l'adaptation du contenu visuel en fonction de la mesure de seuilsperceptifs individuels pour des stimuli se déplaçant en profondeur.

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Il a été suggéré (ex. Lavie, 1995) que l'attention visuelle opère en focalisant les « ressources perceptives » sur un endroit donné de la scène visuelle. La présente thèse s'intéresse (1) au profil spatial, c'est-à-dire la répartition dans l'espace visuel, des ressources perceptives et (2) aux effets de plusieurs facteurs sur la focalisation des ressources perceptives. Le profil spatial des ressources perceptives est indexé en utilisant plusieurs mesures, notamment un ensemble de mesures d'interférence (produite par des distracteurs) dans la tâche d'Eriksen (Eriksen & Hoffmann, 1972) et une mesure de performance à détecter une cible (apparaissant à un emplacement attendu ou non) dans la tâche de Posner (Posner, 1980). Dans tous les cas, le profil obtenu décrit un ‘chapeau mexicain' et cela est vrai que l'attention visuelle soit dirigée vers le centre ou vers la périphérie du champ visuel. Les effets de plusieurs facteurs sur la focalisation du ‘chapeau mexicain', c'est-à-dire sur l'efficience de l'attention visuelle, sont ensuite explorés. Tandis qu'augmenter la charge perceptive (la difficulté à extraire l'information perceptuelle) et l'anxiété causent une focalisation attentionnelle (c.à.d. un chapeau mexicain plus comprimé), augmenter la charge cognitive (la difficulté d'une tâche mentale effectuée en parallèle de la tâche d'attention visuelle) causent une défocalisation attentionnelle (c.à.d. un chapeau mexicain plus étalé). Ces résultats ont deux implications importantes. Tout d'abord, des différences au niveau des propriétés des stimuli et de la tâche (ex. charges perceptives ou cognitives) ou des caractéristiques individuelles (ex. anxiété) entre différentes études peuvent expliquer pourquoi certaines études ont rapporté un profil attentionnel décrivant un simple « gradient » et d'autres un profil attentionnel décrivant un « chapeau Mexicain » ; dans certaines études, les ressources perceptives étaient plus défocalisées, faisant passer un chapeau mexicain pour un gradient. Deuxièmement, contrairement à ce qui est suggéré dans l'influente théorie sur les charges perceptives et cognitives (Lavie, Hirst, de Fockert, & Viding, 2004), la focalisation des ressources perceptives n'est pas seulement contrôlée à un niveau perceptif, elle est aussi contrôlée à un niveau cognitif. Charger les processus cognitifs affecterait ce que l'on voit, entre un objet isolé (ex. l'arbre) ou les propriétés plus globales de la scène (ex. la forêt).

L’objectif de la thèse est le développement et la validation d’un synthétiseur des voix pathologiques. Peu d’études ont été consacrées à la synthèse des voix avec des dyspériodicités vocales malgré les nombreux arguments en faveur du développement et de l’amélioration des simulateurs des voix dysphoniques. Dans le cadre de ce travail, nous avons mis en œuvre un synthétiseur permettant de contrôler l’excitation glottique d’une manière fine et par conséquent de simuler efficacement les différentes catégories des dysphonies. <p>Les troubles simulés sont la gigue vocale, le tremblement vocal, la biphonation, la diplophonie et les vibrations aléatoires. Le shimmy vocal résulte de la distorsion de modulation dans le conduit vocal qui transforme la gigue en shimmy vocal. Le souffle est synthétisé par la modulation d’un bruit Brownien.<p>Des expériences préliminaires ont montré la capacité du synthétiseur à produire différentes catégories de voyelles. Pour la validation, nous avons utilisé des modèles de troubles simulés. Les résultats des expériences d’évaluations perceptives, portant sur des corpus de stimuli synthétiques ou humains, modales ou dysphoniques, sont encourageants et montrent la capacité du synthétiseur à produire des voix aussi bien modales que troublées avec des timbres indiscernables des humains. Enfin, les résultats d’une expérience d’exploitation concernant la classification des stimuli synthétiques selon les échelles ordinales GRB suggèrent que troubles simulés et évaluations perceptives concordent. Aussi, les scores perceptifs prédits à partir des paramètres de contrôle du synthétiseur et les scores attribués par des experts sont fortement corrélés. <p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les technologies de relief tridimensionnel (3D) ont récemment reçu un nouvel attrait. Lesraisons potentielles sont que ces technologies peuvent fournir une expérience visuelle plusriche et plus immersive. En effet, un observateur peut extraire les disparités binoculairesprésentées entre les vues gauche et droite, pour retrouver plus efficacement la profondeur dela scène visuelle observée, et ainsi, trouver une nouvelle dimension dans le contenu.Cependant, tandis que la valeur de la profondeur est plutôt bien appréciée, un certain nombrede problèmes qui impactent la qualité de l’expérience dans les représentations 3D ont étéidentifiés. L’objective de cette thèse est d’étudier les principaux facteurs qui affectent laqualité de l’expérience en stéréoscopie dans le but de fournir des méthodes qui pourraientaméliorer l’utilisation des systèmes stéréoscopiques. Trois aspects majeurs de la qualité del’expérience sont adressés : (1) les sources et causes de la fatigue visuelle, (2) les distorsionsperceptives et (3) l’amélioration de la qualité de l’expérience en 3D au travers de l’adaptationdu contenu visuel. Pour étudier la fatigue visuelle, les mouvements de vergence étaientmesurés à la fois avec un écran 3D et avec un système à double écran qui permettaient laprésentation de stimuli avec les informations de disparité et de flou présentés en congruencecomme en incongruence. L’effet de la stéréoscopie sur les mouvements de vergence a étéétudié dans le but de tester si la mesure oculaire pouvait être utilisée comme indicateur defatigue visuelle. Le sujet suivant étudiait la consistance de la perception des formes 3Dstéréoscopiques en fonction de distances virtuelles induites par la disparité et par le signald’accommodation. Le rôle de la taille de la pupille et de la profondeur de champ enstéréoscopie étaient étudiés par la manipulation de la taille de la pupille avec deux conditionsd’illumination contrôlée. Finalement, l’amélioration de la perception de la forme 3D estquestionnée au travers de l’adaptation du contenu visuel en fonction de la mesure de seuilsperceptifs individuels pour des stimuli se déplaçant en profondeur. / Stereoscopic 3-Dimensional (S3D) technology has recently received growing attraction,potentially because it provides a more informative and more immersive visual experience.Indeed, the viewer may extract the binocular disparities displayed between the left and theright views, more efficiently retrieve the depth of the observed visual scene, and thus, givevisual content another dimension. However, while the additional value of depth is ratherappreciated, a number of problems have been raised that impact the Quality of Experience(QoE) in S3D representations. The objective of this thesis is to investigate the main factorsaffecting QoE in stereopsis in order to provide guidelines towards the improvement andfurther use of stereoscopic systems. Three main aspects of QoE in S3D are addressed: (1) thesources and causes of visual fatigue, (2) the perceptual distortions arising in S3D and, (3) theimprovement of S3D QoE through content adaptation. To study visual fatigue in S3D,vergence eye movements were measured both in S3D display and in dual-screen display thatenables the presentation of matched disparity and defocus stimuli. The effect of stereopsis onvergence movements was studied so as to test whether vergence tracking can be used asindicator of visual fatigue. The next topic investigated the consistency in stereoscopic 3Dshape perception as a function of vergence distance and accommodation distance. The role ofthe pupil size and the depth of focus in S3D were evaluated by manipulating the pupilaperture with two controlled lighting conditions. Finally, the improvement of 3D shapeperception is addressed through content adaptation according to individual perceptionthresholds measurement for motion-in-depth stimuli.

Les émotions et leurs expressions par des agents virtuels sont deux enjeux importants pour les interfaces homme-machine affectives à venir. En effet, les évolutions récentes des travaux en psychologie des émotions, ainsi que la progression des techniques de l'informatique graphique, permettent aujourd'hui d'animer des personnages virtuels réalistes et capables d'exprimer leurs émotions via de nombreuses modalités. Si plusieurs systèmes d'agents virtuels existent, ils restent encore limités par la diversité des modèles d'émotions utilisés, par leur niveau de réalisme, et par leurs capacités d'interaction temps réel. Dans nos recherches, nous nous intéressons aux agents virtuels capables d'exprimer des émotions via leurs expressions faciales en situation d'interaction avec l'utilisateur. Nos travaux posent de nombreuses questions scientifiques et ouvrent sur les problématiques suivantes : Comment modéliser les émotions en informatique en se basant sur les différentes approches des émotions en psychologie ? Quel niveau de réalisme visuel de l'agent est nécessaire pour permettre une bonne expressivité émotionnelle ? Comment permettre l'interaction temps réel avec un agent virtuel ? Comment évaluer l'impact des émotions exprimées par l'agent virtuel sur l'utilisateur ? A partir de ces problématiques, nous avons axé nos travaux sur la modélisation informatique des émotions et sur leurs expressions faciales par un personnage virtuel réaliste. En effet, les expressions faciales sont une modalité privilégiée de la communication émotionnelle. Notre objectif principal est de contribuer l'amélioration de l'interaction entre l'utilisateur et un agent virtuel expressif. Nos études ont donc pour objectif de mettre en lumière les avantages et les inconvénients des différentes approches des émotions ainsi que des méthodes graphiques étudiées. Nous avons travaillé selon deux axes de recherches complémentaires. D'une part, nous avons exploré différentes approches des émotions (catégorielle, dimensionnelle, cognitive, et sociale). Pour chacune de ces approches, nous proposons un modèle informatique et une méthode d'animation faciale temps réel associée. Notre second axe de recherche porte sur l'apport du réalisme visuel et du niveau de détail graphique à l'expressivité de l'agent. Cet axe est complémentaire au premier, car un plus grand niveau de détail visuel pourrait permettre de mieux refléter la complexité du modèle émotionnel informatique utilisé. Les travaux que nous avons effectués selon ces deux axes ont été évalués par des études perceptives menées sur des utilisateurs.La combinaison de ces deux axes de recherche est rare dans les systèmes d'agents virtuels expressifs existants. Ainsi, nos travaux ouvrent des perspectives pour l'amélioration de la conception d'agents virtuels expressifs et de la qualité de l'interaction homme machine basée sur les agents virtuels expressifs interactifs. L'ensemble des logiciels que nous avons conçus forme notre plateforme d'agents virtuels MARC (Multimodal Affective and Reactive Characters). MARC a été utilisée dans des applications de natures diverses : jeu, intelligence ambiante, réalité virtuelle, applications thérapeutiques, performances artistiques, etc.

L'objectif de cette thèse est d'étudier les différents types de connaissances et de compétences impliquées dans l'expertise du vin. Ce travail s'appuyant sur le concept de vin de garde, nous avons dans un premier temps approfondi l'étude de ce concept et nous avons identifié des indices gustatifs (astringence et acidité) et olfactifs (notes boisé, brûlé, vanillé et pruneau) utilisés par les professionnels bourguignons du vin pour évaluer le potentiel de garde de vins rouges de Bourgogne. L’étude de l’expertise s’est articulée autour de deux études. Dans la première étude, nous avons testé si l’environnement dans lequel les professionnels exercent leur activité entraîne des différences au niveau de leurs compétences perceptives et de leurs connaissances relatives au vin de garde. Nous avons montré que des professionnels bourguignons et bordelais sont globalement en accord pour catégoriser des vins de Bourgogne et de Bordeaux en vin de garde et de non garde. Cependant, les professionnels d’une région semblent plus en accord pour juger qu’un vin de leur région est de garde comparativement aux vins de l’autre région. Ceci pourrait indiquer que la familiarité intervient dans les jugements du potentiel de garde. Dans la deuxième étude, nous avons examiné comment les compétences perceptives, les connaissances conceptuelles, le contenu lexical et le statut des connaissances s’articulent chez des professionnels du vin, des œnophiles, des consommateurs de vin et des panélistes entraînés à décrire des vins. Nous avons montré que ces différents aspects se manifestent de manière différentielle selon le type d’expertise : les œnophiles utilisent un discours conventionnel et normatif comme les professionnels, les panélistes utilisent un lexique proche des professionnels, mais les œnophiles comme les panélistes sont similaires aux consommateurs quand des compétences perceptives et des connaissances conceptuelles en référence au vin de garde sont nécessaires. Les professionnels et les œnophiles s’identifient comme appartenant à une communauté qui partagerait les mêmes connaissances et représentations. Leurs connaissances sont également plus certaines que celles des panélistes et des consommateurs. Une dimension intéressante pour l’étude de l’expertise semble émerger : le statut partagé et assuré des connaissances. / This work aimed to investigate different types of knowledge and skills involved in wine expertise. This work is based on the “vin de garde” concept, we first broadened the study of this concept, and we identified gustatory (astringency and acidity) and olfactory (woody, burnt, vanilla and prune notes) clues used by wine professionals from Bourgogne to judge the aging potential of red wines from Bourgogne. The expertise is investigated through two studies. In the first study, we examined if the environment in which professionals practise leads to specific perceptive skills and conceptual knowledge regarding wines with an aging potential. We showed that overall professionals from Bourgogne and Bordelais are in agreement to categorize wines from Bourgogne and Bordeaux in “vin de garde” and “vin de non garde”. However, their judgements regarding aging potential seem more consensual for wines from their own area compared to wines from the other area. This could indicate that familiarity is involved in aging potential judgments. In the second study, we examined how perceptive skills, conceptual knowledge, lexical content and knowledge status are combined for wine professionals, oenophiles, wine consumers, and panelists trained to describe wines. We showed that these different aspects are combined according to the type of expertise: oenophiles use a conventional and normative discourse like professionals, panelists use a lexicon similar to professionals, but oenophiles and panelists are similar to consumers when perceptive skills and conceptual knowledge in reference to wine with an aging potential are required. Professionals and oenophiles consider themselves as belonging to a community with shared knowledge and representations. Their knowledge is also more certain than that of panelists and consumers. An interesting aspect for the study of expertise emerges: the shared and sure status of knowledge.