Le retour vibrotactile est un type de retour haptique très étudié dans le milieu de la recherche. En plus d’être utilisé dans les applications pour jeux vidéos et téléphones mobiles, le retour vibrotactile se retrouve aussi dans la conception d’instruments numériques de musique (INM) afin d’améliorer l’interaction entre l’instrumentiste et l’instrument, et également étudié en recherche expérimentale en tant que simple interface. La pratique d’un instrument de musique implique une expertise cognitive élevée, nécessitant des outils justes et précis. Pour réaliser de tels outils avec un retour vibrotactile, les signaux de sortie des systèmes de traitement de signal vibrotactile doivent être caractérisés et égalisés. Cependant, ces implémentations sont souvent à usage unique pour chaque cas d’étude isolé, encombrantes (>8 kg), coûteuses (>1000 $), et non applicables à certains cas d’utilisations musicales, alors que les alternatives peu coûteuses et portables manquent souvent d’égalisation ou n’ont pas été proprement caractérisées au sens du traitement de signal qu’elles emploient. De plus, ces applications utilisent des technologies d’actuation qui manquent de versatilité pour la génération d’une variété de stimuli vibrotactiles nécessaires pour des interactions musicales. Cette recherche vise à concevoir une boîte à outils peu coûteuse et portable pour la génération de retour haptique vibrotactile, dans le but de permettre à ses utilisateurs de prototyper rapidement et étudier différents types de retours vibrotactiles pour diverses applications musicales. De nombreux facteurs perceptuels et technologiques influencent la conception des systèmes vibrotactiles. En considérant ces facteurs, des technologies d’actuation et amplificateurs sont sélectionnés pour concevoir la boîte à outils. Les signaux de sortie de tels outils sont mesurées pour obtenir leurs caractéristiques de magnitude-fréquence et de distorsion harmonique. Dans cette étude, la distorsion harmonique est caractérisée par un taux de distorsion harmonique (THD en anglais) pour les actionneurs et un taux de distorsion harmonique plus bruit (THD+N en anglais) pour les amplificateurs. Tous les actionneurs et amplificateurs testés utilisent la largeur totale de la bande vibrotactile (40-1000 Hz). Les actionneurs sont mesurés dans deux situations : 1) placés sur un sac de sable (non chargé), et 2) fixés à une surface externe (chargée). Les caractéristiques de l’actionneur changent selon la charge, c’est-à-dire que les caractéristiques de résonance apparaissent dans la réponse en fréquence, avec une augmentation globale de la distorsion harmonique. Auparavant, ces caractéristiques de résonance étaient égalisées manuellement à l’aide d’égaliseurs paramétriques. Dans la présente recherche, la méthode autorégressive de Yule- Walker est proposée pour égaliser automatiquement les caractéristiques de résonance. À partir des actionneurs et amplificateurs testés, une boîte à outils à deux canaux, d’environ <200 $ et pesant <40 g, est caractérisée et les résultats obtenus sont présentés dans une fiche technique. Finalement, à l’aide de la boîte à outils, le retour vibrotactile est intégrer dans la structure d’un INM T-Stick, où sa réponse en fréquence est automatiquement égalisées grâce à un accéléromètre

Vibrotactile feedback - a type of haptic feedback, is a popular area of research. Aside from widespread applications in video games and mobile phones, vibrotactile feedback is also implemented in Digital Music Instruments (DMIs) to improve the quality of interaction for performers, or as general-purpose interfaces for conducting experimental research. Musical interaction is known to involve high cognitive expertise, requiring responsive and highly accurate tools. When implementing such devices, the outputs of the vibrotactile implementations are characterized and equalized. However, these implementations are often “one-of-a-kind”, bulky (>8 kg), expensive (<1000 $), and impractical to some musical applications, whereas, inexpensive and portable alternatives often lack characterized and equalized outputs. The latter also rely on actuators that cannot display the various types of stimuli that are possible in musical interactions. This study describes the design and implementation of a cost-effective and portable vibrotactile toolkit with a characterized output. The goal of this toolkit is to allow users to prototype and study vibrotactile feedback in musical applications. Many perceptual and technological factors influence the design of vibrotactile systems meant for musical applications. By using these factors as guidelines, suitable actuators, and amplifiers are selected for implementing the toolkit. The outputs of these devices are measured to obtain their magnitude-frequency and harmonic distortion characteristics. In this study, harmonic distortion is characterized by Total Harmonic Distortion (THD) for actuators and Total Harmonic Distortion + Noise (THD+N) for amplifiers. All the tested actuators and amplifiers are found to operate in the full vibrotactile bandwidth (40-1000 Hz). The actuators are measured both when placed on a sandbag (unloaded) as well as when attached to an external surface (loaded). The characteristics of the actuator change with loading; Resonant features appear in the frequency response, along with an overall increase in the harmonic distortion. Previously, the resonant characteristics were equalized manually using parametric equalizers. Unlike previous cases, the autoregressive Yule-Walker method is proposed to equalize the resonant characteristics automatically. From the tested actuators and amplifiers, an inexpensive (approximately 200 $) and portable (<40 g) 2-channel toolkit is implemented. The implemented toolkit is characterized, and the results are presented in a datasheet. Lastly, vibrotactile feedback is implemented in the chassis of an unfinished T-Stick DMI using the toolkit, and its frequency response is automatically equalized using an accelerometer measurement

Wanderley, Marcelo (Supervisor)