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Les modèles spectraux basés sur la synthèse additive fournissent des représentations formelles pour les sons bien adaptées à leur manipulation informatique (performance) et musicale (expressivité). Cette thèse propose le modèle de Synthèse Additive Structurée (SAS) qui contraint les paramètres additifs pour une manipulation efficace et plus intuitive, en accord avec la perception et le vocabulaire musical. Ce modèle brise la frontière arbitraire entre musique et son, et ses applications à la création et à la pédagogie sont nombreuses.
Une nouvelle méthode d'analyse sonore est proposée afin d'extraire avec une grande précision les paramètres spectraux du modèle à partir de sons naturels. Cette méthode étend l'analyse de Fourier à court terme classique en tirant parti des dérivées mathématiques du signal sonore et nécessite en pratique de petites fenêtres d'analyse. De plus, la réanalyse des paramètres spectraux se révèle être utile pour des problèmes difficiles comme la compression sans perte ou la séparation de sources par exemple.
Enfin, un algorithme de synthèse très efficace, basé sur une description récursive de la fonction sinus, permet de reproduire en temps réel les sons à partir de leur modélisation. Cet algorithme autorise le contrôle précis des partiels des sons tout en évitant les discontinuités du signal et les instabilités numériques, avec un nombre d'opérations par partiel quasi-optimum. La réduction à la volée du nombre de partiels à synthétiser, en tirant parti de phénomènes psychoacoustiques comme le masquage, est aussi envisagée.
Les logiciels libres InSpect, ProSpect et ReSpect sont également proposés pour, respectivement, l'analyse, la transformation et la synthèse sonore.
Spectral models based on additive synthesis provide general representations for sound well-suited for expressive musical transformations. We introduce the Structured Additive Synthesis (SAS) model which imposes constraints on the additive parameters in order to make these transformations both computationally efficient and musically intuitive, in accordance to perception and musical terminology. This model breaks the arbitrary boundary between sound and music. Its applications in the fields of creation and education are numerous.
A new analysis method is proposed in order to accurately extract the spectral parameters for the model from existing sounds. This method extends the classic short-time Fourier analysis by also considering the derivatives of the sound signal, and it can work with very short analysis windows. Moreover, the reanalysis of the spectral parameters turns out to be extremely useful for difficult problems such as lossless compression or source separation for example.
Finally, a very efficient synthesis algorithm -- based on a recursive description of the sine function -- can reproduce sound in real time from the model parameters. This algorithm allows an extremely fine control of the partials of the sounds while avoiding signal discontinuities as well as numerical imprecision, and with a nearly optimal number of operations per partial. We consider psychoacoustic phenomena such as masking in order to reduce on the fly the number of partials to be synthesized.
We have also developed the InSpect, ProSpect, and ReSpect free software programs for the purposes of sound analysis, transformation, and synthesis, respectively.
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last update: 2002-05-27