Projection d'espaces acoustiques : Une approche par apprentissage automatisé de la séparation et de la localisation de sources sonores
Auteur / Autrice : | Antoine Deleforge |
Direction : | Radu Horaud |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mathématiques et Informatique |
Date : | Soutenance le 26/11/2013 |
Etablissement(s) : | Grenoble |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Jean Kuntzmann - Information Scientifique et Technique (IST) - Inria Grenoble Rhône-Alpes |
Jury : | Président / Présidente : Laurent Girin |
Examinateurs / Examinatrices : Geoffrey Maclachlan, Florence Forbes | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Jonathon Chambers, Rémi Gribonval |
Mots clés
Résumé
Dans cette thèse, nous abordons le problème longtemps étudié de la séparation et localisation binaurale (deux microphones) de sources sonores par l'apprentissage supervisé. Dans ce but, nous développons un nouveau paradigme dénommé projection d'espaces acoustiques, à la croisé des chemins entre la perception binaurale, de l'écoute robotisée, du traitement du signal audio, et de l'apprentissage automatisé. L'approche proposée consiste à apprendre un lien entre les indices auditifs perçus par le système et la position de la source sonore dans une autre modalité du système, comme l'espace visuelle ou l'espace moteur. Nous proposons de nouveaux protocoles expérimentaux permettant d'acquérir automatiquement de grands ensembles d'entraînement qui associent des telles données. Les jeux de données obtenus sont ensuite utilisés pour révéler certaines propriétés intrinsèques des espaces acoustiques, et conduisent au développement d'une famille générale de modèles probabilistes permettant la projection localement linéaire d'un espace de haute dimension vers un espace de basse dimension. Nous montrons que ces modèles unifient plusieurs méthodes de régression et de réduction de dimension existantes, tout en incluant un grand nombre de nouveaux modèles qui généralisent les précédents. Les popriétés et l'inférence de ces modèles sont détaillées en profondeur, et le net avantage des méthodes proposées par rapport à des techniques de l'état de l'art est établit sur différentes applications de projection d'espace, au delà du champs de l'analyse de scènes auditives. Nous montrons ensuite comment les méthodes proposées peuvent être étendues probabilistiquement pour s'attaquer au fameux problème de la soirée cocktail, c'est à dire localiser une ou plusieurs sources émettant simultanément dans un environnement réel, et reséparer les signaux mélangés. Nous montrons que les techniques qui en découlent accomplissent cette tâche avec une précision inégalée. Ceci démontre le rôle important de l'apprentissage et met en avant le paradigme de la projection d'espaces acoustiques comme un outil prometteur pour aborder de façon robuste les problèmes les plus difficiles de l'audition binaurale computationnelle.