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Animation de phénomènes collectifs cellulaires par modèle physique particulaire

ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsable :
Annie LUCIANI

Miguel BYRAM

Les phénomènes collectifs sont des phénomènes complexes qui sont un sujet de prédilection pour le concept d'émergence. Une grande effervescence règne aujourd'hui sur ce type de sujets, tant dans les sciences humaines et sociales, que dans les sciences de la modélisation et de la simulation, ou dans des domaines applicatifs aussi divers que l'architecture, la spécification des nuisances urbaines, le trafic autoroutier ou la biologie.

La modélisation des comportements collectifs humains distingue usuellement deux grands cas : les comportements collectifs non délibératifs et les comportements collectifs coopératifs (qu'ils soient ou non concurrentiels ou compétitifs). Le premier cas est celui d'un ensemble d'individus ayant des buts indépendants (buts individuels) se trouvant en interaction. Apparaissent alors des évolutions structurées de ce collectif. C'est cet effet qui est strictement nommé "foules". Les effets de panique, bien qu'encore très mal définis appartiennent à cette catégorie. Le second cas est celui où un ensemble d'individus interagissent pour exécuter une tâche ensemble (jouer au football, manifestations, etc…). Il est désigné par "action à plusieurs", contrairement au premier cas appelé "action de plusieurs". Nous nous intéresserons principalement au premier cas.

Les sciences sociales ne disposent pas encore d'une typologie précise de ces formes. La simulation joue alors d'abord le rôle d'outil de spécification de comportements collectifs. Elle permet ensuite d'explorer les conditions de leur émergence, puis d'agir ensuite sur elles dans le retour au réel. Ainsi, nous chercherons à connaître les rôles de l'environnement construit, statique (bâtiment, places, rues) ou dynamiques (portes automatiques) dans la régulation de ces figures.

Ces recherches pourront être exploitées aussi bien pour animer des sites disparus ou pour réguler des ensembles humains dans des sites actuels. Ce travail s'effectue dans le cadre d'un programme de recherche financé par la région Rhône-Alpes.



MIMESIS-Forme : Etude logicielle pour un mapping de formes sur un modèle physique particulaire


ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsable :
Annie LUCIANI

Joan CHAUMONT

Le développement des modèles physiques particulaires pour l’animation prend actuellement un essor considérable. Le logiciel MIMESIS est un environnement de travail qui permet à l’utilisateur infographiste de concevoir lui même des modèles physiques de ses scènes 3D et de les simuler.

Un verrou important à l’heure actuelle, qui limite considérablement l’utilisation de ce type de modèles est le passage à la visualisation. Classiquement, on habille les points en mouvement en provenance de la simulation par des formes géométriques implicites ou explicites.

Cette association entre l’espace physique et l’espace géométrique est rudimentaire et ne permet pas d’exploiter à fond les qualités de mouvements produites par ce type de modèle physique. En fait, il s’agit de mettre en relation la plus générique possible et la moins limitative pour le créateur de modèle et d’images, l’espace physique avec ses modèles et l’espace géométrique et visuel avec ses modèles.

Il s’agit de développer une architecture logicielle qui permette le mapping le plus général possible, sous contrôle interactif de l’utilisateur, des données et les modèles physiques et les données et sur les variables et modèles géométriques et visuels. L’association doit être la plus libre possible tout en permettant aux deux modeleurs – physiques et visuels - de se développer selon des fonctionnalités qui leurs sont propres : fonctionnalités de l’espace physique, formes et algorithmes de visualisation dans l’espace géométrique.



ATELIER de CREATION : Développement d’une librairie de modèles physiques pour l’animation


ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsable :
Annie LUCIANI

Jonathan COTTINET

Le laboratoire développe depuis plusieurs années des modèles physiques particulaires pour l’animation. Il a à son actif plus de 400 modèles de comportements et d’effets : objets rigides, objets déformables à topologie fixe (élastique, plastique, à hystérésis, etc.), scènes complexes (véhicules, sols, etc.), phénomènes complexes (sables, fluides, pâtes, croissance cellulaire), des scènes mettant en œuvre des interactions (collisions, cohésions, changement d’état, etc…).

Ces modèles ont été développés sur une dizaine d'années à l'aide de logiciels de modélisation et de simulation présentant de nombreuses variantes.

Le laboratoire a implémenté une version standard – le logiciel MIMESIS - de ces divers logiciels, qui rassemble de nombreuses fonctionnalités de conception et de manipulation interactive de modèles physiques, de leur simulation et de leur visualisation.

Il s’agit d’effectuer un rapatriement dans le logiciel MIMESIS de tous les modèles développés antérieurement de manière à constituer une bibliothèque de modèles et d’effets utilisables en situation de création professionnelle. Il faudra pour cela, implémenter dans MIMESIS, des procédures de modélisation développées spécifiquement pour certains de ces modèles (interactions non linéaires, optimisation de la simulation pour les modèles de grande taille, etc.).



Instrumentarium GENESIS : Développement d’une librairie de modèles pour un instrumentarium virtuel dans l’environnement de création musicale par modèles physiques GENESIS


ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsable : Claude CADOZ

Alexandros KONTOGEORGAKOPOULOS

Alberto NOVELLO

Olivier TACHE

La synthèse sonore par modèle physique tend à s'imposer aujourd'hui comme méthode de référence en informatique musicale. Plus performante et plus riche que les méthodes classiques basées sur le traitement du signal, elle présente aussi l'intéret de permettre, avec le même concept, la création du son élémentaire aussi bien que la composition de structures musicales complexes.

Le laboratoire ACROE-ICA, initiateur de la méthode dite des modèles physiques "particulaires", développe des outils pour la création musicale qui sont aujourd'hui diffusés et pratiqués par de nombreux utilisateurs dans les centres de création et de recherche pilotes européens. L'environnement GENESIS pour la création musicale est l'un de ces outils.

GENESIS permet de modéliser les composants de la chaîne instrumentale qui va du geste au phénomène sonore. Il est basé sur le langage CORDIS-ANIMA à l'aide duquel on peut modéliser et simuler tout objet physique sous la forme d'un réseau de particules matérielles en interaction. En modélisant les composants physiques d'un instrument de musique, on peut alors créer des phénomènes sonores avec une richesse et un degré de contrôle beaucoup plus poussés qu'avec les synthèses classiques. En modélisant des structures dynamiques complexes, on peut, de plus, créer des "ensembles orchestraux" où des interactions subtiles entre les "instruments" produisent des structures musicales d'une grande richesse expressive.

L'Instrumentarium GENESIS est une librairie de modèles correspondant aux composants structurels de la chaîne instrumentale. Il est fourni à l'utilisateur afin de lui permettre de construire aisément ses propres instruments virtuels. L'objectif du stage est, en partant d'une base issue de divers travaux antérieurs avec la participation de compositeurs, d'élaborer un instrumentarium complet et structuré. Il s'agira alors de créer et valider de nouveaux composants et de nouveaux modèles, de les intégrer dans la base et de fournir pour l'ensemble de celle-ci une description fonctionnelle de chacun de ses éléments et des règles de leurs combinaisons et de leurs utilisations.

Ce projet pourra être confié à plusieurs stagiaires qui collaboreront dans un "atelier" commun.



Design of a realtime sound synthesis toolkit

Music Technology Area - McGill University
Computational Acoustic Modeling Laboratory
555, Sherbrooke Street West
H3A 1E3
Montreal - Quebec - Canada

Responsable : Gary SCAVONE

Pierre LABORDE

A variety of sound synthesis software "toolkits" currently exist, including Csound, CLM, STK, and CLAM. Often, developments of these systems is hindered by backward compatability concerns (i.e., changes that would be beneficial are not made in order that programs previously developed with the toolkit continue to work).

This study would involve the analysis of many of these existing systems and the subsequent development of a software toolkit framework which attempts to capture the best features of all or most of these systems.

While a full featured toolkit could not be implemented in the given 3-4 month period, the resulting design document would layout the necessary components of such a system.



D-GENESIS : Environnement didactique pour l'apprentissage de la création musicale
à l'aide des modèles physiques


ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsables :
Claude CADOZ, Aurélie ARLIAUD

Xavier LAGES

Associé au logiciel GENESIS et à son Instrumentarium cet "environnement didactique" est un ensemble d'outils devant permettre à tout utilisateur, débutant ou confirmé, en situation pédagogique ou créative, d'apprendre et pratiquer de manière autonome les techniques et méthodes de création musicale par modèles physiques particulaires.
Il combine plusieurs supports : manuel papier, logiciel interactif, CDROM, site internet.
Il doit permettre :
- l’apprentissage du langage et la prise en main des fonctionnalités de base de l’outil GENESIS,
- l’acquisition de notions de base en physique élémentaire,
- l’apprentissage basé sur l'exemple et l'expérience, des méthodes de modélisation,
- l’analyse, la compréhension et l’invention de modèles complexes et expressifs.

Construit autour de la base de données de l'Instrumentarium, et de contenus didactiques déjà élaborés, il mettra en jeu des protocoles de parcours interactifs à travers différentes étapes permettant d'acquérir à un rythme adapté à l'utilisateur et au contexte d'utilisation, l'ensemble des connaissances nécessaires. Il devra autoriser un degré d'approfondissement libre du niveau de compréhension, de la description purement fonctionnelle des modules à la compréhension profonde des algorithmes de simulation. Les connaissances informatiques, mathématiques, sur la perception auditive, visuelle, sur la "grammaire" expressive liée à l'Instrumentarium, etc. seront accessibles à toutes les étapes.

Le stage se déroulera dans le cadre de l'équipe "environnement didactique" du laboratoire et il s'agira alors de participer à la conception et au développement du logiciel interactif, à la suite d'une maquette réalisée en 2003 et en vue de sa mise en œuvre en situation pédagogique ou créative réelles.



Interfaces à main nue pour les arts interactifs intégrant le son

Centre de recherche en Informatique et Création Musicale (CICM)
Université de Paris VIII, Maison des Sciences de l'Homme Paris-Nord
CICM, MSH Paris Nord, 4, rue de la Croix Faron
93210 St-Denis La Plaine
Responsable : Anne SEDES

Florent OURTH

Au CICM, avec l'ACI Jeunes chercheurs "Espaces sonores" initiée depuis 2002 au sein du Thème "Environnements virtuels et création" de la MSH Paris Nord, des créations artistiques mettant en œuvre des interfaces sonores "invisibles", à main nues, telles les interfaces à ultrason, ont vu le jour. Elles touchent les domaines de la danse, de l'installation sonore interactive, de la vidéo interactive.
Ainsi le "pavillon sonore", la villette numérique 2002, collaboration entre Anne Sedes, Todor Todoroff, Bruno Rastoin et les jeunes chercheurs de l'équipe.

Proposition : chorégraphie de Laurence Marthouret, avec un dispositif sonore interactif réalisé par Anne Sedes, Festival Aces-s-, Pau, 2002.

"La terre ne se meut pas", Anne Sedes, Benoît Courribet et Jean-Baptiste Thiébaut, dispositif audiovisuel interactif, présenté dans le cadre de l'exposition "H2PTM03/Créer du sens à l'ère numérique" à Saint-Denis, septembre 2003.

Les interfaces à ultrason de Todor Todoroff (Artem, Bruxelles), permettent d'exploiter au millimètre près et avec un temps de latence acceptable la valeur de position d'un corps devant un faisceau d'ultra sons ; on peut déduire de cette position des valeurs de vitesse, voire d'énergie. Si ce type de faisceau à une dimension s'intègre assez bien au langage de la danse (notion de direction, vocabulaire de micro-mouvement, etc.), ou encore à des installations sonores interactives, les désirs des artistes, aussi bien du côté des interprètes que des concepteurs de dispositifs, vont vers la possibilité d'exploiter des plans à deux dimensions correspondant à la taille d'un plateau de scène ou d'un espace d'exposition, afin d'obtenir dans ce plan les coordonnées de position précise de certaines parties du corps d'un acteur, d'un danseur, ou d'un visiteur (au mm près), avec un temps de latence inférieur à 10 ms, ce qui est nécessaire pour le contrôle sensitif et musical du sonore. Les coordonnées sont ensuite mises en correspondance avec les variables de traitement audio ou vidéo d'un système en temps réel, tel Max MspJitter. Exemple : les coordonnées de position d'un danseur pourraient contrôler la position et les trajectoires d'un objet sonore dans un plan de diffusion ambisonique. Un tel système pourrait s'intégrer dans le projet "Espaces sensibles", chorégraphie de Laurence Marthouret, en collaboration avec le percussionniste Miquel Bernat, et les chercheurs du CICM.

Type de travail et résultats attendus : Etat de l'art des techniques de captation vidéo, par ultrason, et des techniques de transmission sans fil, Wifi, Blutooth etc. Etude de faisabilité d'un dispositif embarqué, sans fil, retournant les coordonnées de position du porteur (acteur, danseur, visiteur…) sur un plan à deux dimension pouvant atteindre 80 m2, avec un temps de latence inférieur à 8 ms.

Cahier des charges. Réalisation des premiers tests.

Compétences requises : En algorithmique, en programmation Max/MSP/Jitter et C, en systèmes et réseau.



Atelier de sculpture évolutionniste

IRIT/UT1 Equipe Synthèse d’Images et Réalité Virtuelle – Groupe Vie Artificielle
21 Allées de Brienne 31042 Toulouse Cedex
Responsable : Hervé LUGA

Yver BALLY-SALINS

Résumé :
Les surfaces implicites constituent un puissant outil de modélisation. Ils permettent de définir des formes tridimensionnelles non plus à partir d’un ensemble de points ou de surfaces mais à l’aide d’une équation mathématique dont une iso-potentielle définit la forme. Cette technique de modélisation est très adaptée à la génération de formes à l’aspect naturel tout en conservant une grande compacité en regard de la complexité des structures décrites.
Les techniques de vie artificielle proposent un certain nombre d’outils de génération sous contrainte inspirés de mécanismes rencontrés dans la nature comme le croisement génétique ou la mutation.  Ces outils sont principalement des systèmes générateurs ou des système d’évolution.
Ce sujet propose d’étudier et créer un atelier de sculpture virtuel. Il ne s’agira pas ici de créer une forme répondant à un objectif particulier mais tout simplement choisie pour son esthétique. Après avoir fait un état de l’art des travaux existant dans ce domaine, ce projet consiste ensuite en la définition d’un ensemble de nouveaux outils de sculpture interactive inspirés des techniques de vie artificielle. 

Type de travail et résultats :
Etude et création de nouveaux outils de sculpture portant sur les surfaces implicites.
Compétences requises :
Programmation Java ou C++
Rendu 3D (OpenGL ou DirectX)
Outils mathématiques pour la génération de surfaces




Étude de matériaux élastiques avec applications aux capteurs de force et position

Sound Processing and Control Laboratory – McGill University
555, Sherbrooke Street West, Montréal, Qc, Canada
Responsable : Marcelo WANDERLEY

Rodolphe KOEHLY

Résumé :
Aujourd’hui, dans les applications d’informatique musicale, plusieurs capteurs sont utilisés dans le cadre du contrôle gestuel de la synthèse sonore en temps réel, permettant le développement d’instruments musicaux numériques de diverses formes. Néanmoins, la grande majorité de ces capteurs n’est pas développée pour ces applications musicales, mais importée d’autres industries telles que l’industrie automobile (force sensing resistors, acceleromètres, capteurs à effet capacitif, etc.) Le problème dans ce cas est les limites infligés au projet de nouveaux instruments par les caractéristiques des capteurs industriels qui ne sont pas forcement adaptées aux applications artistiques.

Dans ce stage, nous envisageons d’étudier divers matériaux en vue de leur utilisation  comme capteurs de position et de pression dans le développement de dispositifs de contrôle gestuel.

Nous définirons quelques matériaux comme des polymères, des tissues, papier et matériaux composites à matrice de polymères qui présentent des caractéristiques intéressantes pour la captation de pression/compression/étirement et position/déplacement. Les matériaux choisis seront caractérisés en termes de leurs propriétés physiques, telles que linéarité, temps de réponse, déformabilité, etc.

La définition de nouveaux matériaux nous permettra de créer des capteurs dans des formes inexistantes à ce jour dans le commerce, donc plus adaptés à certaines applications musicales.

Finalement, nous prendrons en compte la problématique du développement durable dans le choix des matériaux utilisés.

Type de travail : conception de nouveaux capteurs pour des applications artistiques




Contrôle gestuel de l'espace auditif


Centre de Recherche Interdisciplinaire en Musique, Médias et Technologies, Faculté de Musique, Université McGill
555 rue Sherbrook ouest, Montréal, QC, Canada H3A 1E3
Responsable : Prof. Stephen McADAMS

Alice DAQUET

Résumé :
La musique électroacoustique se prête à l'exploration de l'espace auditif comme attribut du discours musical. Les techniques de spatialisation actuelles permettent el contrôle: 1)  de la position d'un son, 2) de son mouvement dans l'espace, ainsi que 3) des paramètres d'une salle « virtuelle » dans laquelle se trouve la source sonore. En outre, le développement des technologies de captation et d'exploitation du mouvement d'un artiste à des fins de contrôle des paramètres de synthèse oude transformation du son avance à grande allure. Pourtant, le lien entre les deux demeure très peu exploré. Le but de ce stage serait d'explorer les possibilités de contrôle gestuel continu en temps réel de la spatialisation dynamique des sons électroacoustiques à des fins artistiques. Le stage sera encadré par un psychoacousticien et psychologue cognitiviste s'intéressant au processus dynamique entre perception musicale et action (Prof. Stephen McAdams), par un ingénieur s'intéressant aux problèmes de captation du mouvement et son utilisation pour le contrôle de la synthèse sonore (Prof. Marcelo Wanderley) et par un ingénieur , psychoacousticien et modélisateur s'intéressant à la perception spatiale humaine (Dr.-Ing. Jonas Braasch). Un lien sera également établi pour ce projet avec le Digital Music Studio de la Faculté de Musique dirigé par le Prof. Sean Ferguson. Le stagiaire est censé exploiter des technologies existantes de synthèse sonore, de spatialisation et de contrôle gestuel pour développer des techniques de contrôle de la spatialisation en temps réel, idéalement validée par une mini-réalisation artistique.  Le succès des techniques développées sera évalué à la fois au niveau de la facilité de leur utilisation par un interprête et au niveau de leur résultat perceptif. Ainsi des techniques d'évaluation seront mises en place et exploitée selon les normes scientifiques de la psychologie expérimentale à des fins d'expérimentation exploratrice.

Type de travail : Utilisation de technologies de synthèse sonore, de spatialisation des sons et du contrôle gestuel (genre DataGlove), ainsi que mise en place d'expériences d'évaluation ergonomique et perceptive. Les résultats sont des algorithmes de contrôle gestuel et les données sur leur réussite sur les plans ergonomiques et percpetifs.

Compétences requises : Connaissances de techniques d'expérimentation psychologiques, maîtrise des équipements de studio audionumérique, programmation en pd et/ou max/msp.





Etude de structures simples pour la composition avec GENESIS

ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsables :
Claude CADOZ, Olivier TACHE

Simon MUNOZ

GENESIS est un outil de création artistique développé par l’ACROE ICA, basé sur la modélisation physique particulaire. Il permet de construire des objets virtuels sous forme de réseaux de particules en interaction puis de simuler leur comportement dynamique. Les vibrations de ces objets constituent alors la source du signal sonore.

Ce stage s’est inscrit dans le contexte général du développement d’un Instrumentarium pour l’environnement de synthèse sonore par modélisation physique GENESIS, initialisé il y a déjà plusieurs années. L’étude que nous avons menée a porté sur la modélisation d’objets ayant des « propriétés compositionnelles ».  Ce travail a eu deux objectifs principaux qui sont : l’étude des propriétés du processus compositionnel avec GENESIS et l’étude approfondie d’un modèle particulier permettant d’illustrer ces propriétés.
Après avoir réalisé une classification des modèles issus de l’Instrumentarium 2004, nous avons effectué une étude préliminaire sur des modèles existants nous permettant de dégager les propriétés les plus pertinentes pour la composition. Un modèle particulier  le « Varythmeur » a été développé et étudié dans le détail afin de fournir à l’utilisateur un outil puissant pour la composition 

Etude, Analyse et Investigations dans l’environnement GENESIS pour la composition

Julien CASTET

Ce stage s’est inscrit dans une problématique récente qui concerne la construction musicale. Outre sa qualité d’outil pour la synthèse sonore, GENESIS a fait preuve, à travers l’existence d’une double échelle, de capacité d’organisation temporelle. On parle donc de processus de création musicale complet, dans lequel les sons peuvent être synthétisés et agencés. Mon stage a débuté par une période de classification de modèles, dont le but est l’élaboration d’une bibliothèque cohérente d’instruments. Au cours de celle-ci, j’ai pu me familiariser avec l’environnement GENESIS et me faire une idée sur la problématique actuelle de la construction musicale. La seconde partie de mon stage s’est focalisée sur la caractérisation de moyens remarquables pour la construction musicale, avec pour finalité , l’étude d’un nouveau modèle appelé  «  échappement ».



Perception de l’élasticité sous conditions haptiques et visuelles

ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsable : Annie LUCIANI

Rémi CAILLETAUD

La problématique portait sur la perception de l'élasticité. A l'aide de Telluris, simulateur multisensoriel qui a été modifié pour l'occasion, une expérience a été réalisée pour préparer des expérimentations à plus grande échelle. Le travail a donc porté sur trois aspects : développement autour de Telluris, modélisation pour l'expérience, et réalisation de cette expérience. Si tous les résultats ne peuvent être exploités en l'état, on peut déjà en tirer quelques enseignements, et valider le dispositif expérimental. Telluris est devenu au cours du stage un puissant système
d'expérimentations, dont on peut garder une trace, et automatiser l'analyse.




Segmentation des coups d'archets au moyen des modèles de Markov cachés

IRCAM
1, place Igor Stravinsky
75004 Paris
Responsable : Frédéric BEVILACQUA

Aymeric DEVERGIE

Le violon augmenté donne accès à de nombreux paramètres du jeu instrumental. Nous nous sommes intéressés aux accélérations de l'archet. Ces signaux contiennent une grande partie des informations du geste instrumental. Nous avons, en particulier, étudier l'accélération selon l'axe défini par l'archet. Notre motivation finale est de segmenter les coups d'archet pendant la performance du violoniste. Nous utilisons ici les Modèles de Markov Cachés (HMM) afin de reconnaître et segmenter différents types de jeu, à savoir: Détaché, Spiccato et Martelé.
La méthode fonctionne pour des Gammes jouées à tempo et nuance modérée. La direction du coup d'archet est reconnue dans toutes les situations étudiées. La méthode est a approfondir pour étudier des situations de jeu plus complexe (i.e: phrases musicales, jeu sur plusieurs cordes, variations de tempo et de nuances).




Etude psychophysique de percussions multiples sonores et haptiques


ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsable : Annie LUCIANI

Arnaud DRAZEK

Les travaux de recherche sur le rôle des modalités haptiques et sonores dans la perception de phénomènes extérieurs à l'humain sont nombreux. Il était indispensable d'établir un état de l'art complet et détaillé de l'ensemble des résultats obtenus jusqu'à aujourd'hui pour avoir une vue globale du domaine dans lequel j'allais travailler. De plus, ce travail a été utile au réseau européen d'excellence Enactive, dans lequel le laboratoire ICA apporte sa contribution quotidienne.

C'est à partir de la constitution et l'étude de cet état de l'art que nous avons pu déterminer le cadre précis dans lequel il semblait subsister un manque d'étude. Nous avons pu ainsi spécifier l'ensemble de l'expérimentation à mettre en place et définir le cadre du travail pour l'étude du "Rôle des propriétés physiques du système Homme-Objet face aux répétitions hapto-auditives".

Parallèlement aux spécifications de l'étude, un travail important sur l'environnement haptique et sonore a été effectué afin de subvenir à l'ensemble des besoins de notre expérimentation. Ces travaux de développement se sont appliqués autant à l'amélioration de l'environnement existant qu'à l'ajout de nouvelles fonctionnalité dont personne n'avait exprimé le besoin jusqu'alors.

Enfin, une expérimentation pilote a été mise en place afin d'étudier le bon fonctionnement de notre outil d'étude sur un ensemble de sujets. Celle-ci nous a permis d'établir un ensemble de modifications à apporter sur notre système, autant du point de vue des outils d'exploitation que du protocole en lui-même.




Composition de mouvements par combinaison de modèles physiques

ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsable : Annie LUCIANI

Paul EVRARD

L'équipe de l'ACROE et du laboratoire ICA s'intéresse depuis plus de vingt ans aux modèles physiques pour la création musicale et visuelle, et développe à cet effet de nouveaux outils de création logiciels, ainsi que des systèmes à retour d'effort. Dans le domaine de l'animation, la modélisation physique permet de simuler des mouvements réalistes et pertinents vis-à-vis de notre système cognitif. Mais certains phénomènes présentent une complexité problématique au niveau de la modélisation, ce qui motive notre sujet : on se propose d'étudier la mise en place d'une méthodologie de compostion de mouvements par une analyse du phénomène à simuler et une modélisation physique par parties. Ce stage a donc comporté une importante partie théorique, visant à bien identifier les problèmes que soulève cette approche dans le cadre de la modélisation physique particulaire et à proposer des éléments d'analyse, ainsi qu'une partie d'application pratique à un cas représentatif du problème : la marche et plus particulièrement le mouvement de pas. Concrètement, des modules permettant de combiner différents modèles physiques de manière à composer des mouvements de pas ont été proposés et implémentés, mettant en application les idées dégagées lors de l'étude théorique.



Etude du timbre au piano: moyens de production de l'interprète

Laboratoire d'Informatique, Acoustique, Musique, Faculté de Musique, Université de Montréal
Responsables de stage : Caroline TRAUBE

Michel Bernay

Ce stage est consacré à l'étude du timbre au piano, à travers son apparition dans le processus d'interprétation. Les pianistes de haut niveau savent en effet affecter leur jeu de nuances qui modifient le son de l'instrument et leur permettent de transmettre une émotion. Les paramètres d'interprétation, issus du geste instrumental, qui interviennent dans la réalisation de timbres donnés sont étudiés, à l'aide d'un piano contrôlé par ordinateur de nouvelle génération (le Bösendorfer CEUS). L'expérience mise en place consiste à faire jouer, sur ce piano, par des pianistes de haut niveau des morceaux, écrits spécialement pour l'occasion, en les affectant de certains timbres, désignés par des termes issus d'une étude préalable sur la verbalisation du timbre. Les données de temps de recouvrement entre touches, type de toucher, registre dynamique, synchronisme et équilibre dynamique des accords sont extraites et à soumettre à analyse.



Introduction du contrôle paramétrique dans le logiciel MIMESIS: application aux mouvements évolutifs complexes

ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsable : Annie LUCIANI

Ali ALLAOUI


Dans le cadre de l'animation par modèle physique, le contrôle du mouvement est un point délicat. On recherche à la fois un contrôle plus fin des interactions pendant la simulation et la possibilité de composer avec un modèle actif et non plus passif. Le contrôle de paramètres semble, au regard de certains objets physiques (oscillateur paramétrique, oscillateur de Van Der Pol) et d'un petit nombre de recherches en informatique graphique, être une voie intéressante dans cette quête du mouvement. Le formalisme Cordis-Anima prévoit théoriquement un tel contrôle, mais il n'a jamais été implanté et utilisé dans des cas concrets de modélisation. Avant de proposer une spécification d'un tel module, il convient de montrer comment le contrôle de paramètres s'inscrit dans le cadre plus large du contrôle du mouvement et ce que signifie précisément un tel concept. Pour mieux comprendre ses enjeux et les possibilités offertes, nous verrons comment différentes disciplines se sont appropriés cette option de la modélisation pour parvenir à leur objectif. Nous serons alors mieux à même de spécifier la nature exacte de ce nouveau module de Cordis, le module de contrôle de paramètres, et son insertion dans l'outil de modélisation Mimesis. La mise en œuvre de ce module dans Mimesis nous a permis de modéliser un phénomène de « striction-fracture élastique » mettant en jeu des non linéarités complexes, ainsi qu'un comportement actif  élémentaire de motricité humaine, « le saut multiple à pieds joints ».




Implémentation du placage de texture dans un logiciel de création d’images virtuelles par rendu spectral

Laboratoire Mathématiques Appliquées aux Systèmes.
Ecole Centrale Paris
Responsables de stage : Patrick CALLET

Guillaume TARDIEU


L'objectif de ce stage est de développer un logiciel de création d'images virtuelles, fondé sur une représentation spectrale des matériaux des objets modélisés, pour lui ajouter la possibilité de plaquer des textures. Ce stage s'inscrit dans dans un ensemble de projets de conservation d'objets du patrimoine, et s'appuie en particulier sur la reproduction d'un gisant de la basilique Saint-Denis. Les textures à plaquer sont alors des motifs dorés et des pigments et peintures pour la coloration. Après une étude détaillée du fonctionnement du logiciel, la  méthode employée a consisté en une recherche des différents principes de placage de textures et à l'adaptation de ceux apparaissant comme les plus en adéquation avec le logiciel. Ces principes ont ensuite été testés sur des objets élémentaires afin d'obtenir des images de synthèses simples permettant de valider la méthode et les développements effectués.




Comparaison de techniques de synthèse de type signal (additive/source-filtre) et physique (particulaire)

Laboratoire ACROE-ICA/Sound Processing and Control Laboratory – McGill University
Responsables de stage : Claude CADOZ/Marcello WANDERLEY

Christian FRISSON


Dans le cadre de l'évaluation du second semestre de la deuxième année de Master Recherche Art, Science, Technologie, mon stage sur la comparaison de deux familles de méthodes de synthèse a débuté au laboratoire de l'ACROE-ICA de Grenoble, où j'ai suivi une formation intensive pendant le mois de mars par l'exploration de GENESIS, un environnement de composition musicale reposant sur un procédé de synthèse, dit par modèles physiques particulaires, abstraction à la dimension sonore du formalisme CORDIS-ANIMA. D'avril à juin, après une installation de GENESIS sur des machines SGI O2 locales, j'ai poursuivi mes travaux au Music Tech Center de l'Université de McGill où le logiciel d'analyse/synthèse Ssynth est développé : par l'évaluation d'emblématiques, exemples de synthèse usuels, et par la caractérisation du contrôle de paramètres en opposant les deux paradigmes.




La sculpture virtuelle haptique

France Telecom R&D Tech IDEA
Responsable : Bernard HENNION

Alexandre VIENNE


L'interaction haptique propose une manière nouvelle de créer des formes tridimensionnelles en agissant mécaniquement sur ces formes virtuelles avec un bras à retour d'efforts, métaphore d'un manche d'un outil de sculpteur.  Au bout de ce manche, il y a un outil virtuel qui va agir sur une forme virtuelle. La simulation d'un ressenti réaliste du contact avec la surface d'un objet virtuel et les modalités nécessaires à sa transformation sont à l'origine d'une recherche portée sur la définition d'outils permettant la sculpture virtuelle. La méthode envisagée pour coder la forme s'inspire des méthodes issues du "Low polygon modeling" (conception d'objets virtuels à partir d'objets maillés de faible résolution). La définition et la conception des outils  nécessaires à cette interaction ambitionnent le développement et la déformation de la surface d'un objet virtuel. Associés à une interface dédiée à l'interaction haptique, augmentés par un ressenti spécifique ces outils  définissent une ergonomie entièrement nouvelle adaptée à la création d'objets 3D visualisés sur un écran. Le ressenti haptique produit, ainsi que les modalités envisagées permettront un usage simple visant une déclinaison de ces outils dédiés aux personnes à force physiques réduites (Myopathie). Mon travail a consisté en la définition et conception d'une brique IHM pour la sculpture virtuelle s'appuyant sur cette conception de la sculpture et répondant aux objectifs d'une ergonomie accessible. Cette brique a été implémentée sous la forme d'une extension de programme (plugin) s'exécutant au sein du modeleur 3dsMax.




Simulation d’objets vibroacoustiques à excitation continue dans l’environnement de création musicale GENESIS

ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsable : Claude CADOZ

François POYER


Il s'agissait dans ce stage d'utiliser le logiciel GENESIS, développé à l'ACROE et basé sur un type de synthèse sonore par modélisation physique, la synthèse « particulaire », afin de produire des sons rappelant certains instruments à excitation continue tels que le violon, la clarinette ou le hautbois. L'accent a été porté sur le contrôle de la durée et de la qualité des sons synthétisés, ainsi que sur le développement d'analogies
mécano-acoustiques afin de pouvoir obtenir des timbres caractéristiques d'instruments à anche. Ont ainsi été développés entre autres des
modèles de clarinette que l'on peut faire jouer en utilisant des modèles d'"archet" et de "doigt". La méthodologie suivie consistait en un perpétuel va et viens entre les trois pôles suivants: le modèle GENESIS lui-même, l'instrument réel de référence, l'écoute des sons produits.



Etude des phénomènes de multiplicité dans un contexte de Réalités Virtuelles Multisensorielles

ACROE - ICA
46, avenue Félix Viallet
38000 Grenoble
Responsable : Annie LUCIANI

Maxime HOUOT


Ce stage a été conscré à des expérimentations sur une « Pebble Box » virtuelle. Une « Pebble Box » réelle, littéralement « boîte de galets », se présente sous la forme d’une boîte contenant des objets durs que nous pouvons manipuler avec une tige rigide. Ces travaux ont pour but l’étude de la perception de la multiplicité d’objets mobiles au travers de leurs stimuli.
Nous nous sommes principalement basés sur les expériences préliminaires effectuées par l'University de Lund - Department of Design Sciences (Suède) et le laboratoire ICA pour choisir l’étude à mener au cours de ce stage. Ces expériences ayant mis en évidence les commentaires particulièrement surprenants de la part des sujets manipulant différents environnements virtuels de type Pebble Box.
Une expérimentation étudiant le côté narratif de plusieurs explorations d’environnements virtuels de type « Pebble Box », utilisant l’interface haptique ERGOS, a été mise en place. L’étude des commentaires émis par 2 sujets ayant manipulé chacun 54 environnements différents (9 « Pebble Box » virtuelles * 6 feedbacks) nous ont permis de mettre en évidence les faits suivants :
- Les sujets ne dénombrent pas spontanément  les objets qu’ils manipulent.
- La perception d’une « Pebble Box » virtuelle évolue d’un milieu continu à des ou un objet clairement identifié.
- Certains objets peuvent ne pas être perçus haptiquement alors qu’ils présentent les mêmes caractéristiques que d’autres parfaitement perçus.
- La perception haptique de la multiplicité d’objets mobiles n’est pas triviale.





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Dernière mise à jour le : 24 novembre 2005.