Master 2013 2014
Stages de la spécialité SAR
Modélisations physiques en CORDIS-ANIMA pour la synthèse sonore - Simulation de non-linéarités géométriques des structures vibrantes à l’aide de réseaux CORDIS-U et dans l’environnement GENESIS


Lieu :Laboratoire ACROE-ICA, Institut Polytechnique de Grenoble 46, Av. Félix Viallet - 38000 GRENOBLE
Encadrant : Claude Cadoz, Jérôme Villeneuve
Dates :03/03/2014 au 04/07/2014
Rémunération :indemnité de stage
Mots-clés : Parcours ATIAM : Informatique musicale

Description

Contexte Le laboratoire développe depuis de nombreuses années une approche de la création sonore et de la composition musicale avec les technologies numériques qui s’appuie sur la synthèse par modélisation physique. Il a créé le formalisme masses-interactions CORDIS-ANIMA [Cadoz 93] qui permet de modéliser et de simuler des objets physiques en vue de créer des mouvements vibratoires dans la plage des phénomènes acoustiques ou mouvements plus lents dans la plage des comportements gestuels de type instrumental. L’environnement GENESIS [Castagné, Cadoz, 2003], également conçu par le laboratoire est utilisé depuis de nombreuses années pour la création musicale à l’aide de CORDIS-ANIMA. Il permet au musicien d’inventer et d’expérimenter ses propres modèles pour le son, mais aussi de les mettre en œuvre dans des structures compositionnelles complexes.

• Objectifs du stage Les phénomènes sonores qui résultent, dans les instrumenst réels, de propriétés non linéaires de la matière sont particulièrement riches et intéressants. Un exemple est celui des instruments percussifs à plaques minces (gongs, cymbales, …) où l’on peut observer [Touzé & al, 2013, 2012, 2011, …] un transfert d’énergie vers les fréquences aigües et une évolution vers le chaos imputable aux non-linéarités dites "géométriques". Ce phénomène, particulièrement saisissant, est relativement coûteux à modéliser, ce qui rend son usage difficile dans les environnements informatiques pour la création musicale. CORDIS-ANIMA, par la modularité et l’optimisation ultimes des algorithmes de son moteur de simulation, permet d’atteindre les effets de ce type de non-linéarité par des voies compatibles avec le temps-réel et le contrôle gestuel instrumental. Un certain nombre d’études et de résultats ont déjà été obtenus en disposant en réseau à topologie multidimensionnelle des éléments matériels unidimensionnels reliés par interactions non-linéaires judicieusement spécifiées. L’objectif du stage est d’explorer plus avant cette méthode pour la mettre en application, grâce à l’environnement GENESIS, dans toutes les situations où cette catégorie de non-linéarité est à l’œuvre : modulations de la fréquence à l’attaque des cordes ou des peaux, commande de variation de hauteur par variation de tension, phénomènes d’évolution vers le chaos des gongs et cymbales, etc. • Type de travail Etat de l’art de la modélisation des non-linéarités géométriques et du comportement des plaques minces. Modélisation mathématique des non-linéarités en jeu selon le formalisme des "liaisons non-linéaires" (LNL) de CORDIS-ANIMA. Implatation et expérimentation permettant de dégager les conditions paramétriques propices à la restitution des phénomènes sonores cibles tels que ceux évoqués plus haut.
- Résultats théoriques attendus : propositions de modèles pertinents et permettant une nouvelle compréhension des phénomènes cibles.
- Résultats pratiques attendus : réalisation d’une panoplie de modèles et de modalités de mise en œuvre dans l’environnement GENESIS à des fins de création et de composition musicale. • Profil et compétences Stage de fin d’étude - formation bac+5 minimum, typiquement Master Recherche. Profil de compétence : physique, acoustique, traitement du signal, synthèse du son. Une expérience musicale sera appréciée.

• Durée du stage : 4 à 6 mois. Stage indemnisé. Poursuite en thèse ou CDD envisageables.

Bibliographie

[CCAO09] CASTAGNE, N., CADOZ, C., ALLAOUI, A., & TACHE, O., 2009. G3 : GENESIS software environment update. In Proceedings of the international computer music conference 2009 (pp. 407-410). [CLF90] CADOZ, C., LUCIANI, A., FLORENS, J.L., 1990. CORDIS-ANIMA : système de modélisation et de simulation d’objets physiques – Colloque International sur les Modèles Physiques, Grenoble, 19 au 21 Septembre 1990 [FLCC04] FLORENS, JL., LUCIANI, A., CASTAGNE, N., CADOZ, C., 2004. ERGOS : a Multi-degrees of Freedom and Versatile Force-feedback panoply. In Proceedings of Eurohaptics, Germany, 356-360. [LCCF13] LEONARD, J., CASTAGNE, N., CADOZ, C., FLORENS, J.L, 2013. Interactive Physical Design and Haptic Playing of Virtual Musical Instruments. In : Proceedings of the International Computer Music Conference (ICMC’13), Perth, Australia. C. Touzé, S. Bilbao and O. Cadot : Transition scenario to turbulence in thin vibrating plates, Journal of Sound and Vibration, vol. 331(2), 412-433, 2012. Transition to chaotic vibrations for harmonically forced perfect and imperfect circular plates, International Journal of non-linear Mechanics, vol. 46, 234-246, 2011.