Caractérisation et perception du retour vibrotactile : cas de la guitare électrique

Characterization and perception of vibrotactile feedback : the case of the electric guitar

• Auteur / Autrice : Paul Cambourian
• Direction : Jérôme Vasseur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 15/12/2022
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Dauchez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claudia Fritz, Henri Boutin, Arthur Paté, Caroline Cance, Bertrand Verine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Dauchez, Jean-François Petiot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal

Psycholinguistique

Analyse du discours

Analyse sensorielle

Toucher

Vibrations

Propriétés acoustiques

Guitare électrique

Acoustique musicale

Mots clés libres

Retour vibrotactile

Perception des vibrations

Musical acoustics

Perception

Touch

Vibrotactile feedback

Psycholinguistics

Electric guitar

Résumé

L'essentiel des travaux antérieurs menés en acoustique musicale s'est focalisé sur l'étude du son émis par les instruments. Or, le corps des instruments vibre, résonne et prodigue un retour vibrotactile aux musiciens, auquel ces derniers sont réputés sensibles. Cette thèse est une approche pluridisciplinaire de caractérisation et de perception du retour vibrotactile de la guitare électrique, car celle-ci permet un découplage partiel des émissions sonore et vibratoire.Dans la première partie de cette thèse, une méthodologie d'analyse de verbalisations est proposée et développée, puis appliquée au discours des musiciens lors d'expériences s'inscrivant dans les principes de l'approche écologique et de la perception située. Pour analyser la perception du retour vibrotactile, le discours sur le sens du toucher a été étudié à l'aide d'outils linguistiques. Il a été montré que les mots "confort", "toucher" et "vibration" permettent aux musiciens de s'exprimer sur le sens du toucher, alors que d'autres mots, a priori descripteurs de l'interaction musicien-instrument et du sens du toucher comme "réponse" et "ressenti", ne le permettent pas. Cette analyse robuste a permis par exemple d'identifier certains mots comme appartenant au lexique de la perception vibrotactile et de souligner le rôle des chercheurs menant les expériences quant à l'implication dans le discours des musiciens.La deuxième partie est consacrée à la perception des modifications du retour vibrotactile de l'instrument.De telles modifications sont obtenues à partir d'une reproduction du signal vibratoire en situation de jeu dont on peut maitriser certains attributs. Ceci permet de mener des études paramétriques sur la perception de ce retour vibrotactile. L'objectif principal est d'amplifier le retour vibrotactile de la guitare électrique en situation de jeu et de chercher comment l'améliorer. Pour atteindre cet objectif tout en conservant des conditions écologiques, il est montré que le signal peut être récupéré du micro de la guitare (plutôt que mesuré avec un accéléromètre), et être réduit à seulement quelques composantes fréquentielles. L'expérience réalisée permet de montrer l'intérêt des guitaristes pour le contrôle des vibrations en situation de jeu, la présence des vibrations favorisant par exemple la concentration, l'immersion et la restitution des sensations de concert.Ce travail de recherche développe des outils méthodologiques nécessaires à l'étude du retour vibrotactile, qui ont été appliqués à la guitare électrique. Il permet une meilleure compréhension de la perception des vibrations et de l'expression concernant ce retour par les musiciens. Il offre de nouvelles perspectives pour la recherche sur l'interaction multimodale avec la possibilité de modifier le comportement vibratoire d'un instrument en conditions écologiques.

Most of the previous work in musical acoustics have focused on the study of the sound emitted by instruments. However, musical instruments vibrate, resonate, and provide vibrotactile feedback to musicians, to which they are known to be sensitive. This thesis is a multidisciplinary approach to the characterization and perception of vibrotactile feedback from the electric guitar, as this instrument allows a partial decoupling of sound and vibration emissions.In the first part of this thesis, a methodology for analyzing verbalizations is proposed and developed, then applied to the musicians' discourse during experiments that are in line with the principles of the ecological approach to situated perception. To analyze the perception of vibrotactile feedback, the discourse on the sense of touch is studied using linguistic tools. It is shown that the words ``comfort'', ``touch'' and ``vibration'' allow musicians to express themselves on the sense of touch, whereas other words, a priori descriptors of the musician-instrument interaction and the sense of touch such as ``response'' and ``feeling'', do not. This robust analysis allows for example to identify that certain words as belong to the lexicon of vibrotactile perception, and to underline the role of the researchers conducting the experiments as to the implication in the musicians' discourse.The second part is devoted to the perception of the modifications of the vibrotactile feedback of the instrument. These modifications are obtained from a reproduction of the vibratory signal in a playing situation in which one can control certain attributes. This allows parametric studies on the perception of this vibrotactile feedback. The main objective is to amplify the vibrotactile feedback of the electric guitar in a playing situation and to investigate how to improve it. To achieve this goal while keeping ecological conditions, it is shown that vibratory signal can be constructed from the guitar's pickup (rather than being measured with an accelerometer), and be reduced to only a few frequency components. This experiment shows the interest of guitarists in controlling the vibrations of their instrument in a playing situation, because the presence of vibrations favors, for example, concentration, immersion and the restitution of concert sensations.This research work develops methodological tools necessary for the study of vibrotactile feedback, which has been applied to the electric guitar. It allows us to better understand the perception of vibrations and the expression of this perception by musicians. It offers new research perspectives on multimodal interaction with the possibility of modifying the vibratory behavior of an instrument under ecological conditions.