2 aout work

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@@ -10,28 +10,34 @@
 Ce mémoire est issu de la rencontre entre l'\ircam\ (Institut de Recherche et
 Coordination Acoustique/Musique) et le \lps\ (Laboratoire de Physique des
 Solides) autour d'un sujet de recherche sur sonification/musification de
-mousses liquides. Ce dernier, rédigé en conclusion d'un stage de recherche de
+mousses liquides. Rédigé en conclusion d'un stage de recherche de Master 2 au
-Master 2 au \mpri, présente le cadre interdisciplinaire et les pistes de
+\mpri, il présente le cadre interdisciplinaire et les pistes de réflexion
-réflexion empruntées lors de ce travail très exploratoire.
+empruntées lors de ce travail exploratoire.
 
-Les mousses sont un sujet d'étude du \lps\ et l'usage du son pour détecter des
+Les mousses sont un sujet d'étude du \lps. Les physiciens ont le choix entre
-propriétés des mousses liquides est une approche novatrice dans ce domaine.
+les mesures de plusieurs instruments et c'est pourquoi la découverte du/des
-L'équipe RepMus (\ircam) possède les outils informatiques et
+paramètre(s) décrivant au mieux le comportement de ce système est une question
-\emph{mathémusicaux} pour élaborer un environnement de sonification apte à
+non triviale ; ce/ces paramètre(s) est/sont noyé(s) dans de multiples mesures
-démontrer son intéret. La découverte du/des paramètre(s) décrivant au mieux le
+portant sur de nombreux autres paramètres. L'usage du son et notamment de la
-comportement du système est une question non triviale, ce/ces dernier(s) étant
+musique pour détecter des propriétés des mousses liquides est une approche
-noyé(s) dans de multiples mesures portant sur de nombreux autres paramètres.
+novatrice dans ce domaine.  L'équipe Représentations Musicales (\ircam) possède
+les outils informatiques et \emph{mathémusicaux} pour élaborer un environnement
+de sonification apte à démontrer son intérêt.
+
+Plus précisément, ce stage prends pour hypothèse que la musique peu aider le 
+processus de sonification et a pour objectif d'apporter des réponses à deux
+questions qui sont la qualification de l'ordre spatial et temporel dans une
+mousse liquide en deux dimension et de valider cette approche.
 
 % De quoi on va parler
 \medskip
 Nous commencerons par présenter succintement le domaine de la sonification
-scientifique, son lien avec la musification, avec le système étudié et
+scientifique, l'idée de la musification, le système étudié et quelques notions
-quelques notions nécessaires se rapportant à la musique contemporaine. Nous
+musicales nécessaires. Nous aborderons ensuite les liens entre tonnetz et
-aborderons ensuite les liens entre tonnetz et graphe de Cayley et nous
+graphe de Cayley et nous exposerons quelques mappings mis en œuvre pendant ces
-exposerons quelques mappings mis en œuvre pendant ces quelques mois. Nous
+cinq mois. Nous continuerons avec des détails sur l'implémentation de ces
-continuerons avec des détails sur l'implementation de ces mappings, puis
+mappings, puis nous parlerons de la validation des données obtenues pour clore
-nous parlerons de la validation des données obtenues pour clore sur les
+sur les perspectives de ce stage et leurs implications.
-perspectives de ce stage et leurs implications.
 
 \subsection[De la sonification scientifique]{De la sonification
 scientifique\ldots}
@@ -43,14 +49,14 @@ de mettre en évidence une loi quadratique. Sur cette rampe on laisse librement
 rouler une bille qui, pendant sa descente, fait sonner les clochettes (Fig.
 \ref{fig:rampe-detail}) : la phrase rythmique entendue dépend de la position de
 chaque portail sur la rampe. En déplaçant les portails de telle manière à ce
-que la phrase rythmique soit la plus régulière possible, on peut déterminer
+que cette phrase soit périodique, on peut déterminer l'accélération de la bille
-l'accélération de la bille en mesurant leurs positions sur la rampe.
+en mesurant leurs positions sur la rampe.
 
 Cette expérience pratique utilisant le son comme descripteur d'un phénomène
-fait partie de la sonification scientifique. On peut citer d'autres outils
+fait partie de la sonification scientifique. On peut citer des outils
-scientifiques actuels reposant sur le même principe : le compteur Geiger, le
+scientifiques actuels reposant sur le même principe que la rampe de Galilée :
-radar de recul (avec des « bip » de plus en plus rapprochés quand la distance à
+le compteur Geiger, le radar de recul (avec des « bip » de plus en plus
-l'obstacle diminue).
+rapprochés quand la distance à l'obstacle diminue).
 
 \begin{figure}[ht]
 \centering
@@ -64,13 +70,22 @@ l'obstacle diminue).
 \caption{Rampe de Galileo Galilei (au Museo Galileo de Florence)}
 \label{fig:rampe}
 \end{figure}
+ 
+\medskip
+Le domaine de la \emph{visualisation} de données
+\cite{friendly_milestones_2002} a une histoire riche et a pris beaucoup
+d'importance avec l'arrivée des premiers ordinateurs. Il a pour but de mettre
+en images un ensemble de données, par exemple des clusters dans un nuage de
+points, pour mettre en avant les relations existantes dans l'ensemble de
+données considéré.
 
-La sonification scientifique est un domaine en plein développement depuis les
+La sonification scientifique est un domaine plus jeune et en plein
-vingt dernières années, notamment grâce à la création de la conférence
+développement depuis les vingt dernières années, notamment grâce à la création
-\textsc{Icad} (pour \emph{International Community for Auditory Display}) en
+de la conférence \textsc{Icad} (pour \emph{International Community for Auditory
-1992 présidée par Gregory Kramer. Ce champ de recherche intrinsèquement
+Display}) en 1992. Ce champ de recherche intrinsèquement pluridisciplinaire est
-pluridisciplinaire est à mettre en parallèle de la visualisation scientifique
+à mettre en parallèle de la visualisation de données. \\
-et est définie dans \cite{kramer_sonification_1999} en ces termes :
+La sonification est définie dans \cite{kramer_sonification_1999} en ces termes
+:
 
 \begin{quote}
 Sonification is the transformation of data relations into perceived relations
@@ -78,19 +93,23 @@ in an acoustic signal for the purposes of facilitating communication or
 interpretation.
 \end{quote}
 
-Pour faire le lien entre données et son, quelques techniques ont été
+Pour faire le lien entre données à analyser et son, quelques techniques ont été
 référencées dans~\cite{hermann_sonification_2011} :
 \begin{itemize}
 \item{l'\textbf{Audification}} consiste à écouter le signal brut ou déformé par
-traitement analogique (filtrage passif, accélération, ralentissement, \ldots) ;
+traitement analogique (filtrage passif, accélération, ralentissement, \ldots),
+l'exemple emblématique étant \cite{speeth_seismometer_1961}, dans lequel Speeth
+montre que l'on peut distinguer, en écoutant les données séismométriques, la
+détonation d'un explosif d'un tremblement de terre ;
 \item{les \textbf{Auditory Icons} et \textbf{Earcons}} sont des sons discrets
 utilisés pour les évènements discrets (comme les alarmes), le premier consiste
-à jouer des sons préenregistrés et second peut être l'agencement de séquences
+à jouer des sons préenregistrés et le second peut être l'agencement de
-synthétisées connues pour former des « mots » ;
+séquences synthétisées connues pour former des « mots » ;
 \item{la \textbf{Model Based Sonification}} consiste à créer un \emph{modèle}
-issu des données du système et d'ensuite interagir avec ledit modèle et écouter
+issu des données du système, interagir avec ce modèle et écouter en temps réel
-en temps réel afin de tirer des informations du système et
+le son généré afin de tirer des informations du système
-\item{la \textbf{Parameter Mapping Sonification}}.
+\cite{hermann_listen_1999} et \item{la \textbf{Parameter Mapping Sonification}
+(\textsc{Pms})}.
 \end{itemize}
 Notre travail s'inscrit dans la dernière catégorie. Traditionnellement, un
 paramètre contrôlant la production d'un son est \emph{lié} à un des paramètre
@@ -98,44 +117,84 @@ du système étudié. Par exemple, nous pourrions relier un paramètre sonore co
 la fréquence d'un son à un paramètre de notre système comme le nombre de bulles
 évoluant dans le temps. La variation des fréquences perçues nous renseignent
 ainsi sur l'évolution du nombre de bulles au cours du temps. Cette méthode
-plutôt intuitive souffre d'un défaut : il existe beaucoup de mappings possibles
+plutôt intuitive souffre d'un défaut : il existe beaucoup de mappings
-($a.n^n$, où $n$ est le nombre de paramètres du système et $a$ le nombre de
+possibles.
-paramètres contrôlant la production sonore). En restreignant la production
-sonore au paramètres musicaux, nous pourrions aussi réduire l'espace des
-valeurs de $a$, mais ce n'est pas le seul avantage que nous gagnerions à
-\emph{musifier}.
 
-%\begin{quote}
+\begin{figure}[ht]
-%Therein lies both power and problem. Specifically, the enormous range of
+\centering
-%interpretive mapping decisions provides equally enormous opportunities to
+\begin{tikzpicture}[auto,bend right,scale=\textwidth/5cm]
-%create an appropriate auditory display for a particular desired purpose.
+%every node/.style={transform shape}]
-%However, the wide variety of mapping possibilities poses a challenge in terms
+\node (phyrel)                              {Lois du système};
-%of consistency and comprehensibility, a challenge that has, for visual data
+\node (phyobs) [below=of phyrel]            {Observables};
-%mapping, been attenuated by evolution and the a-temporal nature of the display.
+\draw[thick,->, dotted] (phyobs) -- (phyrel);
-%\hfill{\ref{soha-pmson}}
+\node (musobs) [right=of phyobs]
-%\end{quote}
+{Objets sonores};
+\draw[black!50,thick,font=\scriptsize,->] (phyobs) to node
+{mappings} (musobs);
+\draw[black!50,thick,font=\scriptsize] (phyobs) to node [swap]
+{sonification} (musobs);
+
+\node (musrel) [above=of musobs]
+{Relations sonores};
+\draw[black!50,thick,font=\scriptsize,->] (musobs)
+to node [swap,text width=21mm] {perception (IHM)} (musrel);
+\draw[black!50,thick,->] (musrel) to node [swap] {?} (phyrel);
+\end{tikzpicture}
+
+\caption{Cycle des transformations pour la recherche de relations
+dans un système complexe par sonification}
+\label{fig:dico}
+\end{figure}
+
+En général on ne peut pas passer facilement des observables d'un système aux
+lois les régissant. Il est alors intéressant de passer par une sonification du
+système (Fig.~\ref{fig:dico}). En utilisant la \textsc{Pms}, on donne une
+représentation sonore aux observables de notre système qui est perçue par le
+système auditif comme un objet sonore dont on peut extraire des
+caractéristiques ou des relations. Ces relations sonores sont un lien direct
+avec les lois du système.
+
+%Outils
+Il existe plusieurs outils et environnements pour la recherche de relations par
+\textsc{Pms} \cite{candey_xsonify_2006} \cite{pauletto_toolkit_2004}
+\cite{walker_sonification_2003}, mais aucun ne tire réellement parti du côté
+fortement structurel de la musique.  Pourtant la musique a de réels atouts au
+sein de la sonification, on parlera alors de \emph{musification}.
 
 \subsection[À la musification]{\ldots\ à la musification}
 Une approche de notre problème par les techniques de sonification classiques
 nous semble limité car elle passe outre la forte composante \emph{strucurelle}
 de la musique. Nous explorons la voie de la \emph{musification}, une extension
-naturelle de la sonification par Parameter Mapping. C'est une approche
+naturelle de la \textsc{Pms}.
-géométrico-algébrique qui cherche à combler le manque de géométrie dans les
+% C'est une approche géométrico-algébrique qui
-techniques de sonification usuelles, donnée pourtant intéressante lors de
+% cherche à combler le manque de géométrie dans les techniques de sonification
-l'étude de systèmes physiques complexes ayant une organisation spatiale.
+% usuelles, donnée pourtant intéressante lors de l'étude de systèmes physiques
+% complexes ayant une organisation spatiale.
+Elle apporte à la sonification :
+\begin{itemize}
+\item une structure hiérarchique claire (note, mesure, phrase, \ldots) et
+notamment multi-échelle, 
+\item une meilleure analyse des régularités, des symétries et
+\item une « facilité » de traitement auditif par la réutilisation d'un
+background musical connu.
+\end{itemize}
+La musification est adaptée à l'analyse des systèmes complexes, où l'on veut
+traiter au moins deux échelles simultanément : l'échelle locale (bulle) et
+l'échelle globale (mousse). Par ailleurs, la musification peut s'appuyer sur
+des approches et outils géométriques qui sont aussi utilisés dans l'analyse des
+systèmes complexes physiques : symétries, organisation spatiale, \ldots
 
 La formalisation musicale s'est accentuée à la fin du XX\ieme\ siècle avec
-l'utilisation de la théorie des ensembles pour décrire les classes
+l'utilisation d'outils algébriques pour décrire les classes d'intervalles (voir
-d'intervalles (voir §~\ref{subsec:music}) : la \emph{set-theory}
+§~\ref{subsec:music}) : la \emph{set-theory} \cite{forte_structure_1973}
-\cite{forte_structure_1973} \cite{rahn_basic_1987}
+\cite{rahn_basic_1987} \cite{colloque_autour_de_la_set_theory_actes_2008}. En
-\cite{colloque_autour_de_la_set_theory_actes_2008}. En rajoutant des opérations
+rajoutant des opérations algébriques à l'espace des hauteurs on obtient un
-algébriques à l'espace des hauteurs on obtient un couple (ensemble, structure)
+couple (ensemble, structure) nous ouvrant l'accès à la théorie des groupes. Les
-nous ouvrant l'accès à la théorie des groupes. Les opérations ensemblistes et
+opérations ensemblistes et algébriques sont disponibles : union et
-algébriques sont disponibles : union et intersection, utilisation de la loi
+intersection, utilisation de la loi interne, etc.
-interne, etc.
 
-C'est tout un univers formel qui vient se greffer au Parameter Mapping et nous
+C'est tout un univers formel qui vient se greffer à la \textsc{Pms} et nous
-permet de \emph{raisonner} de manière systématique sur la sonification.
+permet de \emph{dépasser} la sonification pour aller vers la sonification.
 
 \subsection{Système étudié : les mousses liquides}
 \label{subsec:mousses}
@@ -159,12 +218,14 @@ permet de \emph{raisonner} de manière systématique sur la sonification.
 \end{figure}
 
 Notre objet d'étude est un système complexe relativement bien connu des
-physiciens du \lps\ d'Orsay : il s'agit des mousses liquides en deux dimensions
+physiciens\footnote{Ref needed} du \lps\ d'Orsay : il s'agit des mousses
-(Fig.~\ref{fig:mousses-space} et Fig.~\ref{fig:mousses-time}). Il n'en a pas
+liquides en deux dimensions (Fig.~\ref{fig:mousses-space} et
-toujours été ainsi et il a fallut plusieurs années de recherche pour isoler le
+Fig.~\ref{fig:mousses-time}). Si le comportement de ces mousses liquides est
-«~bon~» paramètre parmis tous, c'est à dire celui le plus à même de décrire le
+aujourd'hui bien connu, il n'en a pas toujours été ainsi. Il a fallut plusieurs
-comportement du système. Nous émettons l'hyptohèse que cette recherche peut
+années de recherche pour isoler le «~bon~» paramètre parmis tous, c'est à dire
-être menée plus efficacement grâce à la musification du système.
+celui le plus à même de décrire le comportement du système. L'hyptohèse qui
+motive ce stage est que cette recherche peut être menée plus efficacement grâce
+à la musification du système.
 
 \begin{figure}[ht]
 \includegraphics[width=\textwidth]{img/foam-coarsening}
@@ -172,16 +233,19 @@ comportement du système. Nous émettons l'hyptohèse que cette recherche peut
 \draw[|-to] (0,0) -- node[midway,fill=white] {temps} (2cm,0);
 \end{tikzpicture}
 \caption{Différents états de l'évolution temporelle d'une mousse en deux
-dimensions à partir d'un état de type désordonnée (Fig.~\ref{fig:desordonnee})}
+dimensions à partir d'un état de type désordonné (Fig.~\ref{fig:desordonnee})}
 \label{fig:mousses-time}
 \end{figure}
 
 Deux questions se posent alors :
 \begin{enumerate}
-\item Comment écouter le degré d'ordre de l'organisation spatiale du
+\item Peut-on écouter le degré d'ordre de l'organisation spatiale du système
-système ?
+?\\
-\item Comment écouter les épisodes catastrophiques lors de l'évolution
+
-emporelle du système ?
+
+\item Peut-on écouter les épisodes catastrophiques lors de l'évolution
+emporelle du système ?\\
+
 \end{enumerate}
 
 Ces deux questions ont orienté notre exploration lors de la