Velocity-driven audio-haptic interaction with real-time digital acoustic models

Acoustic models driven by real-time velocity signals can suffer unduly from quality issues due to sampling and differentiation, especially at high sampling rates. In audio-haptic friction interaction, as found in a bowed stringsimulation for example, this noise appears as a gritty or dry feel, and is audible in the sound.In this thesis, two approaches to this problem are proposed: firstly, reduction of the sensitivity of the model to velocity noise by the application of a position-dependent friction model; secondly, the improvement of velocity estimation by means of filtering and enhanced sensing.Several estimators are compared, by means of parameter optimisation, to direct velocity measurement in order to find a good trade-off between filter-imposed delay and noise rejection. Optimised estimators are then compared by subjects in an online scenario to test their respective effect on the impedance range and noise qualities of a bowed string friction display.Les modèles acoustiques commandés en temps réel par des signaux de vitesse peuvent souffrir indûment de problèmes de qualité dus à l'échantillonnage et à la différenciation de la position, en particulier à des taux d'échantillonnage élevé. Dans l'interaction audio-haptique basée sur la friction, que l'on trouve dans la simulation d'une corde frottée par exemple, ce bruit se présente comme une sensation granuleuse ou sèche, et est audible dans le son. Nous proposons dans cette thèse deux solutions à ce problème: d'une part, la réduction de la sensibilité au bruit du modèle de simulation par l'application d'un modèle de friction dépendant de la position; d'autre part, l'amélioration de l'estimation de la vitesse en utilisant différents filtres ainsi que des capteurs supplémentaires. Plusieurs estimateurs sont comparées entre eux et à la mesure directe de la vitesse, dans le but de trouver un compromis acceptable entre le retard imposé par le filtrage et la réduction du bruit.Ces estimateurs optimisés sont ensuite évalués par des participants afin de tester leurs effets sur la gamme d'impédance obtenue ainsi que sur la qualité du bruit dans la simulation de corde frottée