Contrôle intuitif de la synthèse sonore d’interactions solidiennes : vers les métaphores sonores

Perceptual control (i.e. from evocations) of sound synthesis processes is a current challenge. Indeed, sound synthesis models generally involve a lot of low-level control parameters, whose manipulation requires a certain expertise with respect to the sound generation process. Thus, intuitive control of sound generation is interesting for users, and especially non-experts, because they can create and control sounds from evocations. Such a control is not immediate and is based on strong assumptions linked to our perception, and especially the existence of acoustic morphologies, so-called ``invariants'', responsible for the recognition of specific sound events.This thesis tackles the problem by focusing on invariants linked to specific sound generating actions. If follows two main parts. The first is to identify invariants responsible for the recognition of three categories of continuous interactions: rubbing, scratching and rolling. The aim is to develop a real-time sound synthesizer with intuitive controls that enables users to morph continuously between the different interactions (e.g. progressively transform a rubbing sound into a rolling one). The synthesis model will be developed in the framework of the ``action-object'' paradigm which states that sounds can be described as the result of an action (e.g. scratching) on an object (e.g. a wood plate). This paradigm naturally fits the well-known source-filter approach for sound synthesis, where the perceptually relevant information linked to the object is described in the ``filter'' part, and the action-related information is described in the ``source'' part. To derive our generic synthesis model, several approaches are treated: physical models, phenomenological approaches and listening tests with recorded and synthesized sounds.The second part of the thesis deals with the concept of ``sonic metaphors'' by expanding the object notion to various sound textures. The question raised is the following: given any sound texture, is it possible to modify its intrinsic properties such that it evokes a particular interaction, like rolling or rubbing for instance? To create these sonic metaphors, a cross-synthesis process is used where the ``source'' part is based on the sound morphologies linked to the actions previously identified, and the ``filter'' part renders the sound texture properties. This work, together with the chosen paradigm offers new perspectives to build a sound language.Un des enjeux actuels de la synthèse sonore est le contrôle perceptif (i.e. à partir d’évocations) des processus de synthèse. En effet, les modèles de synthèse sonore dépendent généralement d’un grand nombre de paramètres de bas niveau dont la manipulation nécessite une expertise des processus génératifs. Disposer de contrôles perceptifs sur un synthétiseur offre cependant beaucoup d’avantages en permettant de générer les sons à partir d’une description du ressenti et en offrant à des utilisateurs non-experts la possibilité de créer et de contrôler des sons intuitivement. Un tel contrôle n’est pas immédiat et se base sur des hypothèses fortes liées à notre perception, notamment la présence de morphologies acoustiques, dénommées ``invariants'', responsables de l’identification d’un évènement sonore.Cette thèse aborde cette problématique en se focalisant sur les invariants liés à l’action responsable de la génération des sons. Elle s’articule suivant deux parties. La première a pour but d’identifier des invariants responsables de la reconnaissance de certaines interactions continues : le frottement, le grattement et le roulement. Le but est de mettre en œuvre un modèle de synthèse temps-réel contrôlable intuitivement et permettant d’effectuer des transitions perceptives continues entre ces différents types d’interactions (e.g. transformer progressivement un son de frottement en un son de roulement). Ce modèle s'inscrira dans le cadre du paradigme ``action-objet'' qui stipule que chaque son résulte d’une action (e.g. gratter) sur un objet (e.g. une plaque en bois). Ce paradigme s’adapte naturellement à une approche de la synthèse par modèle source-filtre, où l’information sur l’objet est contenue dans le ``filtre'', et l’information sur l’action dans la ``source''. Pour ce faire, diverses approches sont abordées : études de modèles physiques, approches phénoménologiques et tests perceptifs sur des sons enregistrés et synthétisés.La seconde partie de la thèse concerne le concept de ``métaphores sonores'' en élargissant la notion d’objet à des textures sonores variées. La question posée est la suivante : étant donnée une texture sonore quelconque, est-il possible de modifier ses propriétés intrinsèques pour qu’elle évoque une interaction particulière comme un frottement ou un roulement par exemple ? Pour créer ces métaphores, un processus de synthèse croisée est utilisé dans lequel la partie ``source'' est basée sur les morphologies sonores des actions précédemment identifiées et la partie ``filtre'' restitue les propriétés de la texture. L’ensemble de ces travaux ainsi que le paradigme choisi offre dès lors de nouvelles perspectives pour la constitution d’un véritable langage des sons

GENESIS, un environnement pour la création musicale à l'aide de modèles physiques particulaires

In the context of Computer Music, physical modeling is usually viewed as an approach to sound synthesis which offers particularly interesting sounds and dynamic behaviors. This is a reducing point of view, since the physical modeling allows also to work at the macro-structural level of the musical composition. Additionally, there is a lack of tools enabling musicians (composers) to embrace physical modeling (the design of their own models) as part of their to processes.GENESIS is an environment for creating music by means of CORDIS-ANIMA mass-interaction models. In GENESIS, physical models (or 'objects') can be fully considered as the basic symbols of a whole new musical language. The user will develop a new conceptual approach, an "intuitive physical thought”.As a first step, we expose the specificities of the approach compared with others for creating music with computers. The working processes we want to support are described. Finally, we present the features and interfaces we designed in order to allow and help theses processes.Les 'modèles physiques' sont de plus en plus utilisés en Informatique Musicale. Ils sont souvent envisagés comme de nouveaux modèles de synthèse de son venant étendre les techniques plus traditionnelles. C'est une position réductrice dans la mesure où ils permettent aussi d’aborder la création de la macro-structure musicale. De plus, le musicien est rarement invité à s’emparer de la modélisation physique elle-même – de la réalisation de ses propres modèles – dans le cadre de ses processus de création.L'environnement informatique GENESIS basé sur les modèles particulaires (ou masses-interactions) CORDIS-ANIMA fait des modèles physiques un véritable langage d'écriture musicale, dont les symboles sont des objets physiques virtuels. Avec lui, l'utilisateur est invité à développer une démarche conceptuelle nouvelle, une « pensée physique » intuitive.Dans un premier temps l'approche est caractérisée en regard d'autres démarches de création avec l'ordinateur, puis les processus de création attenants sont spécifiés.Dans un second temps, on introduit les fonctionnalités et l’ergonomie qui permettent et soutiennent ces processus et on présente leur mise en œuvre au sein de l’environnement complet pour la création musicale GENESIS

Caracterização vibroacústica e síntese sonora da viola caipira

Orientadores: José Maria Campos dos Santos, François Gautier, Frédéric AblitzerTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Le Mans UniversitéResumo: A viola caipira é um tipo de viola brasileira amplamente utilizada na música popular. Ela é composta de dez cordas metálicas dispostas em cinco pares, afinadas em uníssono ou oitava. Este trabalho de tese concentra-se na análise das especificidades dos sons musicais produzidos por este instrumento pouco estudado na literatura. A análise dos sons de viola caipira mostra a presença de vibrações simpáticas de cordas, o que resulta em um halo de som, constituindo uma característica perceptiva importante. Os movimentos de cordas dedilhadas são estudados usando uma câmera de alta velocidade, revelando a existência de choques entre cordas que levam a efeitos claramente audíveis. A análise modal das vibrações do corpo realizada por um vibrômetro à laser de varredura e um martelo de impacto automático permite identificar algumas diferenças em relação ao violão clássico. As mobilidades do cavalete também são medidas usando o método do fio quebrante, que é simples de usar e de baixo custo, uma vez que não requer o uso de um sensor de força. Combinadas com uma análise modal de alta resolução (método ESPRIT), tais medidas permitem determinar as formas modais nos pontos de acoplamento entre corda/corpo e assim caracterizar o instrumento. Uma modelagem física baseada em uma abordagem modal híbrida é realizada para fins de síntese sonora. Tal modelagem considera os movimentos das cordas em duas polarizações, os acoplamentos com o corpo e as colisões entre cordas. Este modelo é chamado de modelo híbrido porque combina uma abordagem analítica para descrever as vibrações de cordas e parâmetros experimentais que descrevem o corpo. Um conjunto de simulações no domínio do tempo revelam as principais características da viola caipiraAbstract: 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 existence 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. The modal analysis of the body vibrations, carried out by a scanning laser vibrometer and an automatic impact hammer reveals some differences and similarities with the classical guitar. 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 with two orthogonal 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 caipiraDoutoradoMecanica dos Sólidos e Projeto MecanicoDoutor em Engenharia Mecânica141214/2013-999999.010073/2014-00CNPQCAPE