Le réverbérateur à plaque est un dispositif électromécanique de réverbération artificielle utilisé dans les studios d'enregistrement pour traiter les signaux audio enregistrés dépourvus d'effet de salle. Ce dispositif simule la réverbération à partir des vibrations de flexion d'une plaque mince. L'objectif de cette thèse est la simulation par modèles physiques d'un réverbérateur à plaque générique permettant à l'utilisateur le choix des principaux paramètres : caractéristiques géométriques et physiques du matériau de la plaque, conditions aux limites, positions de l'excitateur et des accéléromètres, et l'influence d'une plaque poreuse à proximité. Outre la compréhension des phénomènes entrant en jeu dans de tels dispositifs, cette approche permet la simulation de réverbérateurs à plaque existants comme l'EMT-140 ou l'EMT-240, mais aussi de réverbérateurs avec d'autres jeux de paramètres réels ou fictifs. La démarche entreprise s'articule en trois points : la modélisation du dispositif, les mesures sur un réverbérateur EMT-140 et la définition des outils numériques pour la synthèse sonore dans le domaine audible. La modélisation développée relève de la dynamique et de la vibroacoustique, et porte une attention particulière sur les mécanismes d'amortissement en raison de leur grande influence dans la perception de l'effet de réverbération. La démarche expérimentale, effectuée sur un réverbérateur EMT-140, permet l'identification des paramètres d'un dispositif réel et l'identification des limites de validité de la modélisation. L'outil de simulation dans le domaine temporel repose sur la méthode des différences finies.

This thesis treats the control of sound synthesis of bowed string instruments based on physical modelling. The work followed two approaches: (a) a systematic exploration of the influence of control parameters (bow force, bow velocity, and bow-bridge distance) on the output of a physical model of the violin, and (b) measurements and analyses of the bowing parameters in real violin playing in order to model and parameterize basic classes of bowing patterns for synthesis control.First a bowed-string model based on modal solutions of the string equation is described and implemented for synthesis of violin sounds. The behaviour of the model is examined through simulations focusing on playability, i.e. the control parameter space in which a periodic Helmholtz motion is obtained, and the variations of the properties of the simulated sound (sound level and spectral centroid) within this parameter space. The response of the model corresponded well with theoretical predictions and empirical expectations based on observations of real performances. The exploration of the model allowed to define optimal parameter regions for the synthesis, and to map sound properties on the control parameters.A second part covers the development of a sensor for measuring the bow force in real violin performance. The force sensor was later combined with an optical motion capture system for measurement of complete sets of bowing parameters in violin performance.In a last part, measurements of the control parameters for basic classes of bowing patterns (sautillé, spiccato, martelé, tremolo) are analyzed in order to propose a realistic control of the sound synthesis. The time evolution of the bowing parameters were modelled by analytical functions, which allowed to describe and control simulated bowing patterns by a limited set of control parameters. For sustained bowing patterns such as détaché, control strategies for basic elements in playing (variations in dynamic level, bow changes) were extracted from exemplary measurements, and simple rules deduced, which allowed extrapolation of parameters to modified bow strokes with other durations and at different dynamic levels. / Denna avhandling behandlar styrning av syntes av stråkinstrument med tillämpningar inom fysikalisk modellering av musikinstrument. Problemet har angripits i två steg, först genom en systematisk undersökning av inflytandet av styrparametrarna i violinspel (stråkkraft, stråkhastighet, och avstånd stråke-stall) på utsignalen från en fysikalisk modell, följt av mätningar och analyser av stråkningsparametrarna i normalt violinspel med syfte att modellera och parameterisera grundläggande klasser av stråkarter för styrning av syntesen. En modell av interaktionen mellan stråke-sträng har utvecklats baserad på modal syntes och modellen har implementerats för syntes av violintoner. Modellen har utforskats genom simuleringar inriktade dels på spelbarheten, dvs. gränserna för den parameterrymd inom vilken en periodisk Helmholtz-rörelse erhålls, och dels på variationerna hos det syntetiserade ljudets egenskaper (ljudnivå och spektral centroid) inom detta parameterområde. Modellens egenskaper motsvarade väl de teoretiska prediktionerna och förväntade resultat från observationer av violinster. Utforskningen av modellen gjorde det möjligt att definiera optimala parameterområden för styrning av syntesen, och även avbilda ljudens egenskaper på styrparametrarna. En sensor för mätning av stråkkraften utvecklades för att kunna genomföra mätningar under normalt spel. Sensorn kombinerades senare med ett optiskt system för rörelseanalys vilket gjorde det möjligt att mäta kompletta uppsättningar av stråkparametrar under spel. Uppmätta styrparametrar för grundläggande klasser av stråkarter (sautillé, spiccato, martelé, tremolo) analyserades för att ge tillgång till realistiska styrförlopp av syntesen. Stråkningsparametrarna modellerades med analytiska funktioner, för att kunna beskriva och styra simulerade stråkningsförlopp med ett begränsat antal modellparametrar. För stråkarter med uthållna toner som détaché utvecklades styrstrategier för grundläggande element i spelet, som ändringar i styrkegrad och stråkväxlingar, utifrån mätningar på typfall. Enkla regler formulerades för att kunna extrapolera parametrarna till modifierade stråk med andra durationer och styrkegrader. / Cette thèse porte sur le contrôle de la synthèse sonore par modélisation physique des instruments à corde frottée. Il se base, d’une part, sur l’exploration systématique de l’influence des paramètres de contrôle (pression d’archet, vitesse de l’archet et distance au chevalet) sur le comportement du modèle, et d’autre part, sur la mesure et l’analyse du contrôle effectif qu’exerce l’instrumentiste afin de modéliser et paramétriser des modes de jeu typiques pour le contrôle de la synthèse. Un modèle de corde frottée basé sur la résolution modale de l’équation de la corde est d’abord présenté et implémenté pour la synthèse sonore du violon. Le comportement du modèle physique est ensuite examiné en effectuant un grand nombre de simulations et se concentre sur deux aspects : la “jouabilité", c’est-à-dire l’espace des paramètres de contrôle dans lequel un mouvement de Helmholtz périodique est obtenu, et les variations des propriétés du son synthétisé (niveau sonore et centroïde spectral) à l’intérieur de cet espace de paramètres. Un très bon accord a été trouvé entre, d’une part, le résultat des simulations et, d’autre part, les prédictions théoriques ou empiriques basées sur l’expérience des instrumentistes. Cette exploration systématique a permis de définir des régions optimales pour le jeu dans l’espace des paramètres de contrôle et de décrire quantitativement la correspondance entre les propriétés sonores pertinentes et les paramètres de contrôle. La deuxième partie de ce travail concerne la mise au point d’un capteur pour mesurer la force d’appui de l’archet sur la corde dans un contexte de jeu réel. Le capteur est ensuite combiné avec un système optique de capture du mouvement afin de mesurer les paramètres de jeu du violoniste. La dernière partie présente l’analyse des mesures de ces paramètres de contrôle pour des modes de jeu typiques (sautillé, spiccato, martelé, tremolo), afin de proposer un contrôle réaliste de la synthèse sonore. L’évolution temporelle des paramètres de jeu est modélisée par des fonctions analytiques, ce qui permet de décrire et de simuler différents modes de jeu par un nombre limité de paramètres. Pour les modes de jeu soutenus tels que le détaché, les mesures permettent de décrire des stratégies de contrôle pour des tâches typiques (variation de niveau sonore, changement de direction d’archet), et des procédures simples ont été déduites, permettant d’extrapoler les paramètres de contrôle afin de changer le niveau sonore ou la durée des coups d’archet. / QC 20100714. Gemensam forskarutbildning KTH och Universite Pierre et Marie Curie (Paris VI).

Ce mémoire traite de l'acoustique de la clarinette et du rôle de l'anche, résumant des travaux menés entre 2001 et 2018 sur divers sujets :I) Étude de modèles analytiques élémentaire focalisée sur : 1) le rôle des pertes. 2) les cartes itérées, mettant en évidence divers régimes de fonctionnement, utiles aussi pour la pédagogie instrumentale. II) Étude de caractérisation des anches : 1) Étude dynamique des résonances de l'anche réalisée par holographie. Elle conduit à un modèle de matériau viscoélastique expliquant certaines différences observées dans les fréquences des 15 premiers modes de l'anche. 2) Étude statique des caractéristiques mécaniques et aérauliques de l'excitateur (anche+bec+lèvre). La méthode mesure précisément la quantité d'air entrant dans l'instrument en fonction de la pression de lèvre et d'air. III) Synthèse sonore par modèle physique en temps réel : 1) Modélisation mécanique et aéraulique de l'anche, d'après mesure. Le modèle de ressort raidissant non linéaire proposé autorise une simulation dynamique efficace. 2) Estimation modale de l'impédance d'entrée (mesurée) des instruments à vent. On montre les techniques de conception de filtres numériques précis et passifs à toute fréquence. 3) Modélisation et simulation instruments à vent au moyen de guide-ondes, par estimation modale, implémentée dans un logiciel en C++. IV) Une étude de jouabilité d'un panel de 40 anches par analyse canonique des corrélations révèle des liens statistiquement solides entre mesures physiques, évaluations subjectives et synthèse sonore. Elle autorise une caractérisation des anches pouvant être réalisé par le fabricant, selon au moins 4 facteurs indépendants. / This thesis deals with the acoustics of the clarinet and the role of the reed, summarizing studies carried out between 2001 and 2018 on various topics : I) Study of elementary analytical models, focused on 1) role of losses. 2) iterated maps, highlighting various operating regimes, which are also useful for the instrumental pedagogy. II) Reed characterization study : 1) Dynamic study of the reed resonances, by holography. It leads to a model of viscoelastic material explaining some differences observed in the frequencies of the first 15 modes of the reed. 2) Static study of the mechanical and aeraulic characteristics of the exciter (reed + mouthpiece + lip). The method accurately measures the airflow entering the instrument as a function of lip and air pressure. III) Sound synthesis by physical model in real time : 1) Mechanical and aeraulic modeling of the reed, according to measurements. The proposed nonlinear stiffening spring model allows for an efficient dynamic simulation. 2) Modal estimation of the (measured) input impedance of wind instruments. Design techniques for accurate digital filters, passive at any frequency, are described. 3) Modal estimation and simulation of wind instruments by waveguides, implemented in C ++ software. IV) A playability study of a panel of 40 reeds by canonical correlation analysis reveals statistically strong links between physical measurements, subjective evaluations and sound synthesis. It allows a characterization of the reeds that can be made by the manufacturer, according to at least 4 independent factors.

La viola caipira est un type de guitare brésilienne largement utilisée dans la musique populaire. Elle comprend dix cordes métalliques organisées en cinq paires, accordées à l'unisson ou à l'octave. Le travail de thèse porte sur l'analyse des spécificités des sons musicaux produits par cet instrument, peu étudié dans la littérature.L'analyse des mouvements des cordes pincées au moyen d'une caméra rapide montre l'importance des vibrations par sympathie qui donnent lieu à un halo sonore, constituant une signature perceptive importante. Ces mesures révèlent également l'existence de chocs entre cordes, qui ont des conséquences très clairement audibles. Les mobilités vibratoires au chevalet sont par ailleurs mesurées au moyen de la méthode du fil brisé, simple de mise en oeuvre et peu couteuse dans la mesure où elle évite l'utilisation d'un capteur d'effort. Associée à une analyse modale haute résolution (méthode ESPRIT), ces mesures permettent de déterminer les déformées modales aux points de couplage corde/caisse et donc de caractériser l'instrument.Une modélisation physique, basées une approche modale, est réalisée à des fins de synthèse sonore. Elle prend en compte les mouvements des cordes selon 2 polarisations, les couplages avec la caisse ainsi que les collisions entre cordes. Ce modèle est qualifié de modèle hybride car il combine une approche analytique pour décrire les vibrations des cordes et des données expérimentales décrivant la caisse.Les simulations dans le domaine temporel rendent compte des principales caractéristiques identifiées de la viola caipira. / The viola caipira is a type of Brazilian guitar widely used in popular music. It consists of ten metallic strings arranged in five pairs, tuned in unison or octave. The thesis work focuses on the analysis of the specificities of musical sounds produced by this instrument, which has been little studied in the literature.The analysis of the motions of plucked strings using a high speed camera shows the existance of sympathetic vibrations, which results in a sound halo, constituting an important perceptive feature. These measurements also reveal the existence of shocks between strings, which lead to very clearly audible consequences. Bridges mobilities are also measured using the wire-breaking method, which is simple to use and inexpensive since it does not require the use of a force sensor. Combined with a high-resolution modal analysis (ESPRIT method), these measurements enable to determine the modal shapes at the string/body coupling points and thus to characterize the instrument.A physical modelling, based on a modal approach, is carried out for sound synthesis purposes. It takes into account the strings motions according to 2 polarizations, the couplings with the body and the collisions between strings. This model is called a hybrid model because it combines an analytical approach to describe the vibrations of strings and experimental data describing the body. Simulations in the time domain reveal the main characteristics of the viola caipira.

Orientadores: Fernando Jose Von Zuben, Jonatas Manzolli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T18:10:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caetano_MarceloFreitas_M.pdf: 11758987 bytes, checksum: 2521dc99ef68d0b0a4e06b9ea4751fc5 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Não há limitações teóricas para o uso do computador como fonte de sons musicais. O computador digital permite a produção de qualquer som concebivel dada a seqüência correta de números (amostras digitais). No entanto, produzir uma dada seqüência de números que corresponda a um som musical que possua determinadas características perceptivas desejadas é uma tarefa de difícil resolução. Grande parte dos métodos e sistemas de síntese sonora digital utiliza modelos e/ou incorpora técnicas que não levam em conta a natureza dinâmica dos sons musicais ou que não foram originalmente desenvolvidas para manipulação musical. Neste trabalho, é apresentada uma abordagem populacional para síntese sonora no domínio temporal. Foi estudado um espaço sonoro e um conjunto de atratores, isto é, um conjunto de formas de onda com qualidades sonoras desejadas e definidas a priori, e foi possível obter sons que possuem características associadas a um ou mais atratores, representando variantes dos mesmos. Este método de síntese de sons musicais pode ser interpretado como um processo de busca no espaço vetorial que contém todas as possibilidades sonoras decorrentes da representação adotada, e tem por objetivo a criação de formas de onda digítalizadas com características emergentes e potencial para serem utilizadas em diversas aplicações musicais. Os resultados representam variantes e/ou possuem íntersecções das características próprias dos atratores, responsáveis por indicar as regiões de interesse do espaço de busca. A proposta de pesquisa envolveu a utilização de algoritmos bioinspirados - os quais expressam propriedades de sistemas auto-organizados e adaptativos - como definidores de processos de geração e estruturação dos elementos sonoros, entendidos aqui como problemas de otimização. A auto-organização e os mecanismos de manutenção de diversidade e de adaptação, intrínsecos aos sistemas bio-inspirados, fundamentam a proposta no sentido de viabilizarem a emergência temporal de estruturas estáveis sem um elemento organizador externo / Abstract: There are no theoretical limitations to the use of the computer as a source of musical sounds. The digital computer allows for the production of any conceivable sound given the carrect sequence af numbers (digital samples). Nevertheless, producing the correct sequence of numbers that correspond to a musical sound expressing predefined perceptual characteristics is a very difficult task. Most sound synthesis methods and systems utilize models and/or incorporate techniques which do not take into account the dynamic nature of musical sounds or were not originally developed for the manipulation of musical tones. In this work we are proposing a populational sound synthesis approach in the time domain. A soundspace and a set of attractors, i.e. waveforms containing a priari desired features or qualities, and a population of agents communicating by means of local interaction were studied, and it was possible to attain sounds which share some qualities from more than one of the attractors, resulting exclusively from low-Ievel rules followed by these agents. This sound synthesis method can be regarded as a search in the vector space that contains ali the possible sounds resulting from the adopted representation, and its objective is to synthesize digital waveforms that possess emergent properties and the potential to be used in musical applications. The resulting sounds are variants or hybrids that share some of the intrinsic features of the attractors, which are responsible for indicating the regions of interest in the search space. This proposal involved the use of bio-inspired algorithms, which express features of adaptive, self-organizing systems, as definers of generating and structuring processes of sound elements, regarded herein as optimization processes. Self-organization and diversity maintenance and adaptation mechanisms, intrinsic to bio-inspired systems, lay the foundations of this proposal so as to make viable the temporal emergence of stable structures without an externa I organizing element / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

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.

This work explores the topic of digital audio signal processing for modular synthesizers and the design of digital oscillator for modular standard known as Eurorack. Introduction of the theoretical part is dedicated to basic terms and blocks used in modular synthesizers. The thesis also characterizes and presents the methods of sound synthesis. The second part of the theory concerns analog and digital signal conversion made by digital signal processors DSP, focusing on ARM with focus on ARM architecture. The practical part of the thesis concerns design and construction of the digital oscillator which generates periodic waveforms without aliasing distortion. The oscillator also allows several types of modulations and waveforming and the module has several inputs for connecting control voltages or external audio signals.

A few aspects of aircraft noise were evaluated. These were (i) methods of subjective evaluations, (ii) effects of equalization and (iii) the effects of cognitive aspects. In the first paper, sorting algorithms were used instead of conventional paired comparison method in order to reduce the number of pairs in the evaluation of subjective judgments. The quick sorting algorithm method revealed more than 99% correlation coefficient with paired comparison method although the method used N*log(N) evaluations instead of N(N-1)/2. In the second paper, equalization effects on perception were evaluated in two steps, first with stationary aircraft sounds and second with non-stationary aircraft sounds. The first experiment examined the effects of stationary sound segments respect to three different angle positions of the aircrafts relative to the observer (78.7°, 90° & 101.3°), two different SNR conditions (sounds having original broadband plus tonal components versus control broadband sounds having no tonal components) and two different flight conditions (arrival and take-off). Subjects were asked to scale five perceptual attributes (loudness, annoyance, hardness, power and pitch) using Borg CR100 scale. The angle condition showed highly significant effects on annoyance and hardness. Maximal effects were found at an angle of 78.7°. The SNR revealed a significant impact on loudness, power and pitch. The second experiment analyzed the effects of tonal components and the problem of appropriate equalization. The spectrum of the signals was modified in two steps (buzz-saw, isolated BPF tone). Further EPNL-equalization, A-, B-, C-, D- and spectral broadband equalizations were applied to the synthesized sounds. Annoyance, loudness, hardness and pitch in the isolated tone conditions showed significantly stronger effects than the buzz-conditions on the perceived judgments. The EPNL-equalization led to a lower degree of differentiation between the spectral conditions compared to B- and C-level equalization. In the third paper, the effects of aircraft sounds on children’s cognitive performance were investigated. Impact of aircraft noise on children cognition was found significantly higher in reading comprehensions than in basic mathematics and problem solving tests. It seems children are very sensitive to the modifications in the aircraft noise but further studies are necessary to compliment such a finding.

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.

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.