Thomas HÉLIE, chercheur CNRS au sein de l’équipe Analyse et synthèse des sons, soutient son habilitation à diriger des recherches (HDR) :

“ Modélisation physique d’instruments de musique et de la voix : Systèmes dynamiques, problèmes directs et inverses “

devant un jury composé de :

Rapporteurs:

Philippe Depalle, Professeur, CCRMIT, Université de McGill, Montréal
Joël Gilbert, Directeur de recherche, LAUM, CNRS
Françoise Lamnabhi-Lagarrigue, Directrice de recherche, L2S, CNRS

Examinateurs:

Benoît Fabre, Professeur, LAM-IJLRA, Université Pierre et Marie Curie
Jean Kergomard, Directeur de recherche, LMA, CNRS,
Bernhard Maschke, Professeur, LAGEP, Université Lyon 1
Xavier Pelorson, Directeur de recherche, GIPSA-Lab, CNRS
Pierre Rouchon, Professeur, CAS, Mines-ParisTech

dont voici le résumé :

Les travaux et le programme de recherche présentés dans ce mémoire s’intéressent à la modélisation physique, aux systèmes dynamiques entrée-sortie et à la recherche et au développement d’outils technologiques dédiés aux instruments de musique, à la production de la voix et aux systèmes audio.

La première partie est consacrée à l’acoustique des tubes à section variable. Nous y proposons un modèle mono-dimensionnel fondé sur 4 ingrédients. Ce modèle permet d’approcher des profils réguliers par jonction de portions de tubes à évasement constant. Il restitue un formalisme en matrices de transfert pour le calcul analytique d’immittances et un formalisme en guides d’ondes numériques, efficace pour la synthèse sonore en temps réel. Une validation est présentée par comparaison avec des mesures effectuées sur un trombone.

La deuxième partie développe des outils de systèmes entrée-sortie. Le premier outil traite de la réduction d’ordre de systèmes linéaires dits ``à mémoire longue’’ (opérateurs délicats à simuler) par une approche en représentations “diffusives” et “intégrales”. Cette méthode permet notamment de traiter les dérivées temporelles d’ordre non-entier mises en jeu par les pertes visco-thermiques dans les tubes et d’aboutir à des simulations temporelles réalistes. Le second outil traite de “l’évolution régulière du timbre du son avec la nuance’’ en introduisant des méthodes fondées sur les séries de Volterra et des extensions à perturbations régulières. Plusieurs cas sont traités: sons cuivrés, corde, filtre de synthétiseur Moog. De nouveaux résultats, théoriques et pratiques, sont donnés sur la convergence de ces séries. Puis, de premiers résultats sur l’inversion entrée-sortie et l’observation d’état d’un système simplifié complet d’instrument à vent sont proposés.

La troisième partie présente des outils technologiques pour la mesure et la visualisation de données expérimentales, la validation de modèles, et la simulation de systèmes producteurs de sons. Plusieurs domaines sont abordés: les amplificateurs guitare à lampe, une bouche artificielle robotisée dédiée au jeu des cuivres, un dispositif de tomographie et d’impédancemétrie multi-canal pour le conduit laryngé, un analyseur de spectre à alignement chromatique.

Enfin, la dernière partie conclut avec des perspectives et le projet de recherche.

Soutenance d'HDR de Thomas Hélie

Thomas HÉLIE, chercheur CNRS au sein de l'équipe Analyse et synthèse des sons, soutient son habilitation à diriger des recherches (HDR) : " Modélisation physique d'instruments de musique et de la voix : Systèmes dynamiques, problèmes directs et inverses " devant un jury composé de : Rapporteurs: ------------ Philippe Depalle, Professeur, CCRMIT, Université de McGill, Montréal Joël Gilbert, Directeur de recherche, LAUM, CNRS Françoise Lamnabhi-Lagarrigue, Directrice de recherche, L2S, CNRS Examinateurs: ------------- Benoît Fabre, Professeur, LAM-IJLRA, Université Pierre et Marie Curie Jean Kergomard, Directeur de recherche, LMA, CNRS, Bernhard Maschke, Professeur, LAGEP, Université Lyon 1 Xavier Pelorson, Directeur de recherche, GIPSA-Lab, CNRS Pierre Rouchon, Professeur, CAS, Mines-ParisTech dont voici le résumé : Les travaux et le programme de recherche présentés dans ce mémoire s'intéressent à la modélisation physique, aux systèmes dynamiques entrée-sortie et à la recherche et au développement d'outils technologiques dédiés aux instruments de musique, à la production de la voix et aux systèmes audio. La première partie est consacrée à l'acoustique des tubes à section variable. Nous y proposons un modèle mono-dimensionnel fondé sur 4 ingrédients. Ce modèle permet d'approcher des profils réguliers par jonction de portions de tubes à évasement constant. Il restitue un formalisme en matrices de transfert pour le calcul analytique d'immittances et un formalisme en guides d'ondes numériques, efficace pour la synthèse sonore en temps réel. Une validation est présentée par comparaison avec des mesures effectuées sur un trombone. La deuxième partie développe des outils de systèmes entrée-sortie. Le premier outil traite de la réduction d'ordre de systèmes linéaires dits ``à mémoire longue'' (opérateurs délicats à simuler) par une approche en représentations "diffusives" et "intégrales". Cette méthode permet notamment de traiter les dérivées temporelles d'ordre non-entier mises en jeu par les pertes visco-thermiques dans les tubes et d'aboutir à des simulations temporelles réalistes. Le second outil traite de "l'évolution régulière du timbre du son avec la nuance'' en introduisant des méthodes fondées sur les séries de Volterra et des extensions à perturbations régulières. Plusieurs cas sont traités: sons cuivrés, corde, filtre de synthétiseur Moog. De nouveaux résultats, théoriques et pratiques, sont donnés sur la convergence de ces séries. Puis, de premiers résultats sur l'inversion entrée-sortie et l'observation d'état d'un système simplifié complet d'instrument à vent sont proposés. La troisième partie présente des outils technologiques pour la mesure et la visualisation de données expérimentales, la validation de modèles, et la simulation de systèmes producteurs de sons. Plusieurs domaines sont abordés: les amplificateurs guitare à lampe, une bouche artificielle robotisée dédiée au jeu des cuivres, un dispositif de tomographie et d'impédancemétrie multi-canal pour le conduit laryngé, un analyseur de spectre à alignement chromatique. Enfin, la dernière partie conclut avec des perspectives et le projet de recherche.