Propositions de stages Année universitaire 2003/2004

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1 Informatique et Création Artistique - Musique et Image Laboratoire ICA ACROE Ministère de la culture et de la communication Ministère de la recherche Equipe d'accueil n 2934 Institut National Polytechnique de Grenoble Université Jospeh Fourier de Grenoble Propositions de stages Année universitaire 2003/2004 ACROE - Laboratoire Informatique et Création Artistique (ICA) INPG 46, Av. Félix Viallet ,Grenoble www-acroe.imag.fr Contacts : Claude Cadoz Tél : Claude.Cadoz@imag.fr Annie Luciani Tél : Annie.Luciani@imag.fr

2 CC1 - Instrumentarium GENESIS : Développement d une librairie de modèles pour un instrumentarium virtuel dans l environnement de création musicale par modèles physiques GENESIS LABORATOIRE : Laboratoire ACROE-ICA NOM DU RESPONSABLE : Claude CADOZ Téléphone : ou Adresse électronique : Claude.Cadoz@imag.fr 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. Possibilité de poursuite en thèse

3 CC2 - D-GENESIS : Environnement didactique pour l'apprentissage de la création musicale à l'aide des modèles physiques LABORATOIRE : Laboratoire ACROE-ICA NOM DU RESPONSABLE : Claude CADOZ Téléphone : ou Adresse électronique : Claude.Cadoz@imag.fr Associé au logiciel GENESIS et à son Instrumentarium (voir sujet CC01) 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. Possibilité de poursuite en thèse

4 NC1 - Incrémentation de GENESIS/1 : fonctionnalités pour la composition à l aide des modèles physiques particulaires NOM DU RESPONSABLE : Nicolas CASTAGNE Téléphone : ou Adresse électronique : Nicolas.Castagne@imag.fr L environnement GENESIS est un modeleur / simulateur pour la création musicale à l aide de modèles physiques particulaires. Initié en 1995, GENESIS est aujourd hui largement utilisé par des expérimentateurs et compositeurs dans plusieurs centres de création européens. GENESIS propose de nouvelles approches de l informatique musicale, tant sur le plan de la qualité des sons synthétisés que sur celui des processus de création mis en œuvre. Le degré de maturité du logiciel permet aujourd hui d expérimenter des processus complets pour la création musicale, incluant le niveau compositionnel, toujours basés sur la manipulation de modèles physiques. Pour supporter ces approches, des fonctionnalités et une ergonomie spécifiques, jusque-là inconnues en Informatique Musicale, doivent être conçues. Au cours du stage, il s agira : - de faire le point sur les efforts menés jusqu à ce jour sur les outils compositionnels, - de concevoir une extension de ces outils, cohérente avec les fondements du logiciel, - d implémenter cette extension pour parvenir à une version fiable expérimentale. La réflexion se fera en étroite collaboration avec compositeurs-utilisateurs, suivant une méthodologie IHM «centrée utilisateur». Résultats attendus : Conception / développement / test de nouvelles fonctionnalités pour la composition, en vue d'une large diffusion. Profil et Compétences : Étudiant informaticien niveau BAC+5 minimum. Maîtrise du langage C et des principes du développement d applications interactives. Compétences ou forte motivation pour la réflexion sur l'interaction Homme Machine (IHM) souhaitées. Mots Clés : Création musicale Informatique musicale - Modèles physiques particulaires - Langage C - Interface graphique Ergonomie - IHM.

5 NC2 - Incrémentation de GENESIS/2 : fonctionnalités pour l édition évoluée de paramètres NOM DU RESPONSABLE : Nicolas CASTAGNE Téléphone : ou Adresse électronique : Nicolas.Castagne@imag.fr Contexte : voir sujet NC01 ci-dessus. Les modèles réalisés avec GENESIS se distinguent par le nombre restreint de type de modules mis en œuvre et par le nombre important d instances de ces modules (plusieurs milliers dans un seul modèle complexe). L utilisateur est ainsi confronté à un grand nombre de paramètres physiques élémentaires (inertie, raideur, viscosité de chaque module). Les relations existant entre ces paramètres, à l intérieur d un même objet ou entre plusieurs objets d un même modèle, déterminent les propriétés et la qualité des sons et structures musicales obtenues. L édition des paramètres est donc une phase essentielle de la création avec GENESIS. Elle doit être réalisée avec la plus grande finesse. Les outils pour l édition des paramètres doivent, en conséquence, être conçus avec une attention particulière. Les outils élémentaires d édition ont été conçus et validés dans les étapes précédentes du projet. Aujourd hui, l effort se concentre sur les fonctionnalités et l ergonomie pour une édition évoluée des paramètres, qui tienne compte des nécessaires relations entre groupes de paramètres. Le stage consistera à : - faire le point sur les propositions effectuées les années antérieures sur ce thème, - parvenir à une version finalisée des développements passés. Un langage permettant d expliciter des relations entre paramètres a été défini ; il s agit aujourd hui de concevoir l interface permettant de le manipuler. Ce travail aboutira à une version stabilisée et diffusable de l environnement, - proposer et implémenter des extensions expérimentables du travail précédent. La réflexion se fera en étroite collaboration avec compositeurs-utilisateurs, suivant une méthodologie IHM «centrée utilisateur». Résultats attendus : version stabilisée et diffusable de l éditeur évolué de paramètres. Mise en œuvre d une nouvelle version en vue d expérimentations. Profil et Compétences : Étudiant informaticien niveau BAC+5 minimum. Maîtrise du langage C, de la conception de langages pour la déclaration de relations entre paramètres (LEX/YACC), du développement d applications interactives (architecture logicielle, utilisation des toolkits, etc.). Une expérience de la programmation par contraintes serait appréciée pour la réflexion sur une nouvelle version de l éditeur. Mots Clés : Création musicale Informatique musicale - Modèles physiques particulaires - Langage C - Interface graphique langages - Ergonomie - IHM.

6 AL1 - Animation de phénomènes collectifs humains par modèle physique particulaire NOM DU RESPONSABLE : Annie LUCIANI Téléphone : ou Adresse électronique : Annie.Luciani@imag.fr 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. Il s'agit de modéliser le processus de morphogenèse dans les croissances organiques, minérales ou végétales. Un point important ici est de chercher à déterminer les paramètres de la modélisation physique permettant de contrôler (1) des variétés de formes telles que croissances arborescentes, croissances structurées à symétries, rayonnantes, de types mousses, lichens, par écoulement, par tassement, sédimentation, etc; (2) ainsi que les dynamiques et les évolutions émergentes : confinement de population (tassements, cicatrices, etc), expansion libre (gonflements, occupation aérée de l'espace), destruction (maintien de l'homéostasie), formation de sous-communautés concurrentes ou coopératives (éclatement des tissus cellulaires, fractures, comportement cohésif, etc.). Deux processus coopèrent pour aboutir à de telles formes : les processus génériques et les processus génétiques. Notre approche concerne la modélisation fine des processus génériques à partir d'hypothèses globales sur les processus génétiques. Possibilité de poursuite en thèse

7 AL2 - Animation de phénomènes collectifs cellulaires par modèle physique particulaire NOM DU RESPONSABLE : Annie LUCIANI Téléphone : ou Adresse électronique : Annie.Luciani@imag.fr 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 et pourront se poursuivre par une demande de bourse de thèse.

8 AL3 - MIMESIS-Forme : Etude logicielle pour un mapping de formes sur un modèle physique particulaire NOM DU RESPONSABLE : Annie LUCIANI Téléphone : ou Adresse électronique : Annie.Luciani@imag.fr 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 doirt être la plus libre possible tout en permettant aux deux modeleurs physiques et visuels - de développer selon des fonctionnalités qui leurs sont propres : fonctionnalités de l espace physiques, formes et algorithmes de visualisation dans l espace géométrique. Possibilité d'embauche dans le cadre d'un projet européen

9 AL4 - TELLURIS 6D : Manipulation gestuelle à retour d effort à 6 degrés de liberté d objets déformables NOM DU RESPONSABLE : Annie LUCIANI Téléphone : ou Adresse électronique : Annie.Luciani@imag.fr Le laboratoire ICA a récemment développé deux systèmes de manipulation à retour d effort, à 3 et à 6 degrés de liberté, qui permettent de manipuler des objets solides rigides ou déformables. Il dispose par ailleurs d un simulateur temps réel d objets physiques quelconques susceptibles de générer les effets visuels, acoustiques et tactiles des objets simulés avec une grande qualité de restitution sensorielle en temps réel. Il s agit de développer une modélisation et une simulation temps réel d une scène complexe où des objets solides rigides ou déformables seraient manipulés par les systèmes à retour d effort ci-dessus. En détail, le développement comprend 3 couches : les transformations géométriques proches du manipulateur, la simulation physique, la génération des images 3D et des sons. Il sera éventuellement possible d opérer une visualisation tridimensionnelle. Un modèle prévu serait le modèle du «diamantaire» ou du «potier» : (1) manipulation 3D à retour d effort du positionnement de l objet, (2) sculpture ou usinage fin à retour d effort, (3) visualisation 3D projetée sur la zone de manipulation. L accent sera mis sur la qualité de la situation de «Présence» des objets virtuels dans l espace de manipulation et de restitution visuelle. Possibilité d'embauche dans le cadre d'un projet européen

10 AL5 - ATELIER de CREATION : Développement d une librairie de modèles physiques pour l animation NOM DU RESPONSABLE : Annie LUCIANI Téléphone : ou Adresse électronique : Annie.Luciani@imag.fr 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 par des 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 implémente de nombreuses fonctionnalités de conception et de manipulation interactive de modèles physiques, de leur simulation et de leur visualisation. Il s agit d aboutir à 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.). Les qualités et les intérêts artistiques seront appréciés

11 JL1 - Structuration du simulateur TELLURIS NOM DU RESPONSABLE : Jean-Loup FLORENS Téléphone : Adresse électronique : Jean-Loup.Florens@imag.fr Le simulateur TELLURIS permet l interaction multisensorielle (Geste avec retour d effort, Son et Image) avec des objets virtuels modélisés suivant le principe des modèles physiques particulaires. La méthode permet de simuler de très larges variétés d objets pour des applications diverses telles la synthèse du son musical, synthèse d image animée, simulation pour l apprentissage de gestes spécialisés, IHM etc La version actuelle de Telluris est implantée sous forme de serveur associé à un atelier logiciel qui permet de construire des clients adaptés aux diverses applications. Le serrveur actuel est implanté sur une architecture SGI multiprocesseur dont il utilise certaines particularités (systèmes d entrée sortie, fonctions systèmes non standard). Le stage proposé se place dans le cadre d un projet de portage et de standardisation du code de Telluris. L étude consistera à reprendre la structure du serveur et l organiser sous forme de bibliothèque structurée suivant les groupes de fonctions tels que : - Modules de simulation physiques, - Squelette d exécution.e/s synchrones, - Communication avec modeleur (client), - Visualiseur TR. Le stage devra aboutir à une maquette comportant les fonctions principales et une documentation détaillée présentant la méthodologie d utilisation et de développement d extensions. Moyens disponibles : Architectures TR multi-processeurs, dans environnements UNIX (Irix, Linux ) Stage ingénieur, 1 ou 2 personnes, spécialité Informatique. Mots Clés : Simulation, Temps Réel, Modèles physiques, Client-serveur.

12 JL2 - Extension de l atelier logiciel TELLURIS NOM DU RESPONSABLE : Jean-Loup FLORENS Téléphone : Adresse électronique : Jean-Loup.Florens@imag.fr Le simulateur TELLURIS permet l interaction multisensorielle (Geste avec retour d effort, Son et Image) avec des objets virtuels modélisés suivant le principe des modèles physiques particulaires. La méthode permet de simuler de très larges variétés d objets pour des applications diverses telles la synthèse du son musical, synthèse d image animée, simulation pour l apprentissage de gestes spécialisés, IHM etc La version actuelle de Telluris est implantée sous forme de serveur associé à un atelier logiciel qui permet de construire des clients adaptés aux diverses applications. Le stage proposé consistera à étudier et réaliser un nouveau groupe de fonctions de type traducteur de modèles et qui complètera l atelier logiciel. Ces nouvelles fonctions permettront : - de réutiliser de nombreux modèles temps réel développés par le passé, - a simulation de modèles générés par les modeleurs GENESIS et MIMESIS, - la simulation de modèles générés à partir d autres systèmes de modélisation physique. Moyens disponibles : Architectures TR multi-processeurs, dans environnements UNIX (Irix, Linux ) Stage ingénieur, 1 ou 2 personnes, spécialité Informatique. Mots Clés : Simulation, Temps Réel, Modèles physiques.

13 JL3 - Electronique TGR : dispositif de protection automatique NOM DU RESPONSABLE : Jean-Loup FLORENS Téléphone : Adresse électronique : Jean-Loup.Florens@imag.fr Les TGR (Transducteurs Gestuels Rétroactifs) permettent d interagir par le geste avec un objet ou une scène physiques simulés (virtuel) ou télé-opérés. Un TGR comporte un ensemble d actionneurs électrodynamiques, des capteurs et un mécanisme de transmission passif qui détermine la morphologie du manipulateur. Pour satisfaire aux critères de qualité du retour d effort, les marges de sécurité de dimensionnement des éléments mécaniques sont faibles et cela conduit à un risque de destruction dans les situations de fonctionnements particuliers telles que : - mise sous tension et hors tension, - instabilités de la simulation, - arrêt inopiné du simulateur. Ces risques tolérables sur les prototypes de laboratoire doivent être réduits ou éliminés sur les sytèmes destinés à une diffusion vers d autres utilisateurs, d où la nécessité d un dispositif de protection automatique. L objectif du stage proposé est la poursuite d une étude et réalisation d un tel dispositif. Un premier stage effectué en 2003 a permis de préciser le cahier des charge et de réaliser sur un premier prototype, certaines des fonctions nécessaires. Elements du cahier des charges : 1) Gestion des instabilités anormales par introduction d amortisseurs actifs. 2) Limitation active de fin de course. 3) Gestion des séquences de mise sous tension et hors tension. 4) Fonctionnement autonome indépendant du simulateur. Le système est implanté en électronique analogique pour les des butées et amortisseurs actifs. Les fonctions logiques sont traitées par des microcontrôleurs Microchip PIC. Le stage prévu pour un binôme comportera une étude de l architecture les développements et mise en œuvre de la solution retenue. La réalisation devra aboutir à un prototype et à sa mise en place sur les TGR du laboratoire, ainsi qu une documentation complète avec dossier de fabrication. Les stagiaires disposeront des outils nécessaires (outils de développement, CAO électronique etc ). Stage ingénieur, spécialité Electronique, Micro-informatique. Mots Clés : Simulation, Interfaces gestuelles à retour d effort, Interfaces haptiques, Micro-contrôleurs, Electronique analogique, Modèles Physiques

14 JL4 - Système de traitements associés à un transformateur cinématique pour interface gestuelle 3D/6D NOM DU RESPONSABLE : Jean-Loup FLORENS Téléphone : Adresse électronique : Jean-Loup.Florens@imag.fr Les Interfaces Gestuelles à retour d effort (TGR) développés au laboratoire sont des systèmes modulaires configurables en nombre d axes et en morphologie. Ils comportent une base d actionneurs / capteurs à axes parallèles et un transformateur cinématique, également nommé habillage mécanique, qui détermine la morphologie de manipulation. Exemples de morphologie : joysticks 2D, 3D, boule 6D, stylets 3D, 6D etc L utilisation de ces habillages mécanqiues implique des traitements de changement de repère sur les signaux capteurs et actionneurs. Ces traitements réalisent non seulement la transformation cinématique inverse de celle de l habillage, mais également la compensation partielle de ses effets dynamiques. Ces traitements d une certaine complexité et exigeant une fréquence de calcul élevée, peuvent être pris en charge à 3 niveaux. 1 Celui du calculateur dédié à la simulation d objets et scènes virtuels, et auquel est reliée l interface gestuelle. 2 - Un processeur DSP spécialisé disposé sur la liaison TGR / calculateur. 3 - Intégrés à l électronique du TGR. Le stage consistera à étudier et développer l option N 2 sur un DSP type TI TMS320C67 et pour les transformateurs 3D /6D. Le travail fait suite à une étude réalisée en 2003 qui a permis d élaborer un modèle d algorithme adapté et de montrer les limites de l option N 1 pour certains objets virtuels critiques. Le stage comportera ensuite une évaluation comparative des options d implantation 1 et 2 afin d estimer le gain obtenu en regard du coût du DSP. Dans une troisième étape les stagiaires étudieront l intégration des deux options dans un même module logiciel présentant la fonction de transformation de façon indépendante de son implémentation. Moyens disponibles : Simulateur TELLURIS avec TGR sur station SGI ou PC Linux, Outils de développement DSP, Matlab/Simulink. Mots Clés : Simulation, Modèles Physiques, Cinématique, Retour d effort, Objet virtuel, Temps-réel, DSP. Stage Ingénieur (1 ou 2 personnes). Spécialité Electronique, Microinformatique, Automatique et TS.

15 JL5 - Simulation interactive d instruments à oscillation entretenue : Interdépendances du mouvement de la structure vibrante et du geste d excitation NOM DU RESPONSABLE : Jean-Loup FLORENS Téléphone : Adresse électronique : Jean-Loup.Florens@imag.fr Parmi les différents procédés de synthèse du son musical, la simulation physique temps réel et interactive avec une interface gestuelle à retour d effort permet de retrouver les conditions du jeu instrumental traditionnel quant à la cohérence énergétique de la chaîne geste - son. La simulation permet de plus d exagérer pour les révéler jusqu à un niveau accessible à la perception et à la mesure, des propriétés qui, sur l instrument de référence ne se manifestent pas directement ou seulement de manière ténue. Ces propriétés peuvent cependant être exploitées de manière intuitive par l instrumentiste. C est ainsi que sur les instruments à corde frottée le mouvement oscillant de la corde réagit sur le mouvement de l archet ce qui détermine certaines techniques de jeu permettant la maîtrise du son à différentes échelles (articulations, attaques, couleur). Plus généralement on peut supposer que l existence d une interdépendance entre l état de la structure vibrante et le geste excitateur confère à l instrument une sensibilité au geste particulière qui peut être exploitée après apprentissage. Le travail proposé consistera à utiliser les possibilités de la simulation physique interactive pour évaluer cette hypothèse. Le travail sera focalisé sur un modèle simple (corde frottée ou autre modèle d instrument à oscillation entretenue) et pour quelques modes de jeu caractéristiques (à choisir). L étude sera alors fondée sur 3 types d investigations : - les mesures sur la simulation interactive, - une étude bibliographique sur les techniques de jeu relatives au cas étudié, - l élaboration de modèles de gestes correspondant à ces modes de jeu et leur évaluation par simulation. Une partie du stage sera consacrée à la mise en place des simulations nécessaires pour l expérimentation. Ce travail plutôt technique bénéficiera de nombreux moyens déjà en place : système de modélisation CORDIS, simulateur temps réel TELLURIS, TGR, assistance technique. Les résultats attendus : éléments théoriques sur la sensibilité des instruments à oscillation entretenue vis à vis du geste, élaboration de méthodes de jeu sur le modèle etudié en vue de son application à la creation musicale. Moyens disponibles : Simulateur temps réel, Systèmes gestuel. Mots Clés : Modèles physiques, Informatique musicale, Temps réel, Geste instrumental. Possibilité de poursuite en thèse

16 NC3 - Portage de la suite logiciel TELLURIS / GENESIS / MIMESIS NOM DU RESPONSABLE : Nicolas CASTAGNE Téléphone : ou Adresse électronique : Nicolas.Castagne@imag.fr Le laboratoire ICA, initiateur de la méthode dite des modèles physiques "particulaires", conçoit des outils pour la création aujourd hui pratiqués par de nombreux utilisateurs dans des centres de création et de recherche pilotes européens. Les environnements GENESIS et MIMESIS sont ainsi des modeleurs dédiés à la musique et à l animation graphique. Ils proposent de nouvelles approches, tant sur le plan de la qualité des phénomènes obtenus que sur celui des processus de création mis en œuvre. Le logiciel TELLURIS est un moteur de simulation temps réel synchrone. Équipé de périphériques visuels, sonores et gestuels avec retour d effort, il autorise une interaction multisensorielle de grande qualité entre l utilisateur et les modèles simulés. Ces outils ont été développés en parallèle sur station Silicon Graphics. Le laboratoire est aujourd hui mobilisé autour du «portage» de l ensemble de ces applications sur une nouvelle plate-forme informatique, afin de définir une base commune pour l ensemble des applications (bibliothèques, architecture logicielle ) et de mieux servir les divers utilisateurs en nombre croissant (recherche, création). Plusieurs stagiaires sont recherchés dans le cadre de ce projet, pour un travail en équipe. Résultats attendus : Il s agira de parvenir à la nouvelle version, fiable et diffusable, du moteur temps-réel synchrone TELLURIS, de l interface GENESIS et du système de communication interface / simulateur (architecture client / serveur probable). Les stagiaires acquérrons une expérience dans un large spectre du développement logiciel, tant en ce qui concerne les aspects techniques que la gestion de projet. Profil et Compétences : Étudiant informaticien niveau BAC+5. S agissant de logiciels de qualité professionnelle, d excellentes compétences en programmation C++ sont nécessaires. Du fait de l importance du projet, de nombreuses compétences plus spécifiques seront appréciées, dans des domaines aussi divers que :(1) outils système (multithreading, synchronisation ) ; (2) langages interprétés ou compilés ; (3) conception IHM (cycle de vie, architecture logicielle, toolkits) ; (4) programmation réseau, architecture client/serveur ; (5) programmation temps-réel ; (6) programmation OpenGL ; (7) langage UML ; etc. Le travail effectivement confié à chaque stagiaire tiendra compte de ses compétences dans chacun de ces domaines.

17 MU1 - Etude de la structure de données logicielles pour la reconstruction spatiale 3D d'une surface nanométrique utilisant le palpeur 1D d'un microscope à forces atomiques NOM DES RESPONSABLES : Sylvain MARLIERE, Daniela URMA Téléphone : Adresse électronique : Sylvain.Marliere@imag.fr, Daniela.Urma@imag.fr Le projet "Nanomanipulateur à retour d'effort" du laboratoire vise à rendre accessible aux sens et à la manipulation directe par un utilisateur les scènes nanométriques détectées par un microscope à forces atomiques (AFM). Le principe consiste à connecter un AFM à une station de simulation multisensorielle dotée de systèmes gestuels à retour d'effort (plate-forme Telluris du laboratoire) et à établir une liaison bidierectionnelle entre les deux dispositifs : informations captées par l'afm retraduites au niveau de la scène multisensorielle virtuelle et manipulation du système gestuel transmises à la pointe mobile de l'afm. Une partie spécifique du projet consiste en la reconstruction spatiale 3D et sa visualisation, des informations captées par le palpeur 1D de l'afm. Le but du stage est de développer une structure de données et sa gestion logicielle, afin de permettre cette reconstruction. Il s'agit d'analyser les données extractibles de l'afm selon ses différents modes de fonctionnement, de créer une base de données de ses mesures possibles et des éventuels paramètres concernant la surface introduits par l'utilisateur, ainsi qu'un modèle physique spécifique au language du simulateur tempsréel Telluris. La gestion logicielle devra permettre la construction automatique de cette BD à partir des images AFM, la construction automatique d'un modèle physique qui s'en déduit ainsi que les interactions éventuelles avec l'utilisateur. Les principales problématiques abordées dans ce projet seront : - analyse des types de données renvoyés par l'afm selon les divers modes de fonctionnement, - création d'une base de données structurées classifiant les mesures récupérées sur une nano-surface (échantillon à déterminer), les paramètres introduits par l'utilisateur (caractéristiques connues de la surface), etc., - construction d'un modèle physique virtuel pouvant être lancé sur Telluris. Il s'agit d'une étude théorique sur la visualisation haptique extraite de la mesure AFM et d'un développement logiciel attenant. Compétences demandées : Modélisation scientifique,`connaissances du fonctionnement d'un AFM et des mesures qu'il permet, programmation en C (communication et temps réel). Possibilité de poursuite en thèse