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les instruments Les projections indirectes : l'Ambisonique

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Contrairement au matriçage, le but initial de l'Ambisonic n'est pas d'économiser des canaux, même si aujourd'hui encore le fait de pouvoir n'en utiliser que quatre reste un atout non négligeable pour la capture microphonique. Il s'agit d'abord du codage de l'image spatiale perçue en un point donné, celle-ci pouvant être ensuite "reconstruite" d'une manière plus ou moins précise par un ensemble de projecteurs sonores concentriques. La particularité, et l'intérêt majeur de ce codage / décodage, est que le nombre de haut-parleurs peut être quelconque, typiquement de deux à douze dans les outils les plus connus, à condition tout de même qu'ils soient équidistants et placés sur une sphère, centrée sur l'auditeur.
Contrairement aux projections simulées, mais comme en projection directe, l'emplacement des projecteurs sonores détermine les masses spatiales qu'il est possible d'obtenir : pas de 3D avec seulement deux haut-parleurs...

 

Principe

Depuis son invention par Michael Gerzon dans les années 70, l'Ambisonic représente une des techniques les plus intéressantes pour la capture microphonique d'environnements sonores en un point.
Ses deux principaux atouts sont la simplicité de l'équipement (un seul micro peut remplacer un ensemble de 4 ou 5), et surtout, l'enregistrement multicanal résultant peut être décodé pour différentes configurations, de la stéréo à l'octo en passant par le 5.1.
« La technologie “ Ambisonic® ” basée sur une théorie de la localisation des sons, est apte à reproduire le champ sonore complet en décomposant les caractéristiques directionnelles d'un champ sonore en composantes harmoniques d'une sphère, appelées W, X, Y et Z utilisant les sources ponctuelles distribuées dans l’auditorium (haut-parleurs) de façon complémentaire pour recréer ces composantes directionnelles. »
Un microphone spécial, le "Soundfield" ou un modèle du même genre, est nécessaire pour cette captation (voir la page sur les microphones).

Le nombre de canaux de transmission et de stockage dépend du degré de précision de l'encodage : en "ordre un", quatre canaux sont suffisants, mais neuf canaux sont nécessaires en deuxième ordre et vingt-cinq en quatrième ordre (voir les liens ci-dessous).
De ce nombre de canaux de codage, et de la qualité du décodage, dépend la précision spatiale de la projection. Avec les 4 canaux du premier ordre, c'est correct pour des ambiances assez larges, mais peut être un peu "flou" pour des prises plus détaillée. Cependant, un outil de décodage comme l'Harpex a montré qu'il était possible d'augmenter d'une manière impressionnante la précision du rendu spatial du formatB, et donc que cette technique possède un très large domaine d'applications.
Evidemment, un microphone comme l'Eigenmic, avec ses 32 capsules, devrait apporter un niveau de détail satisfaisant dans tous les cas !

Cela dit, les différences spatiales et esthétiques entre capsules coïncidentes (X/Y, M/S, Soundfield), microphones séparés (couple A/B, croix IRC, arbre DECCA etc.) et réseaux de microphones restent pertinentes, et la prise de sons ambisonique n'a pas vocation à remplacer les autres modes.

 

 

 

Traitements

Une autre application, distincte de la capture acoustique, consiste à utiliser la technique d'encodage / décodage spatial pour le traitement des masses spatiales en studio.

Pour ma part, après moult tentatives, je reste très sceptique sur l'intérêt de cette méthode au delà de son application pour les formats surround habituels (5.1 et 7.1) ou l'octo (en cercle ou en cube).
Le codage spatial du point d'écoute impose des effets (site coïncidents flous, déséquilibres pour les dispositions qui ne sont pas parfaitement équidistantes...) qui, s'ils ne sont que peut perceptibles pour des ambiances sonores, peuvent être dommageables pour une compositions de type objet. Pour le "surround" à 6 ou 8 enceintes, la différence est peu pertinente, et ce procédé est parfaitement adapté, puisqu'il permet en plus une modification relativement facile du dispositif : coder une fois, et décoder en fonction du format de projection (voir la section suivante). Mais, selon moi, celà devient plus problématique avec les formats supérieurs.
La principale limite du procédé reste d'ailleurs le nombre d'enceintes (pas de limite théorique) et leur disposition (pas de dispositions multiplans par exemple). C'est aussi celle des outils existants. Au-delà de 12 canaux de projection en dodécahèdre que l'on trouve dans quelques plugins, il faut en effet passer par la réalisation d'outils dans des logiciels spécialisés comme Max/Msp, et perdre au passage l'intégration dans les logiciels de composition. Je n'ose imaginer comment faire avec 24 ou 32 enceintes...
Tout celà pour dire que, de même que pour la prise de sons où le codage ambisonique possède d'évidente qualités mais ne saurait répondre à tous les cas de figure, utiliser ce principe pour le contrôle des masses spatiales possède également un domaine où il fonctionne, et d'autres où des techniques comme le DBAP ou le VBAP, qui ne passent pas par un codage de l'écoute, me semblent plus efficaces et ont le mérite de ne pas être limitées à certaines dispositions spatiales.

Note : tout ceci est évidemment un point de vue personnel, lié à l'expérience de composition acousmatique, et on peut certainement trouver d'autres arguments pour les applications musicales (c-à-d instrumentales) ou au cinéma.
Malgré tout : moins il y a d'enceintes et plus l'espace en tant qu'image (je ne parle pas du critère d'image d'espace / empreinte spatiale !) a une place prépondérante dans ce qu'on fabrique et dans ce qu'on entend (en stéréo, il en constitue pratiquement la totalité). Réciproquement, plus les points de projection / canaux sont nombreux, plus l'espace en tant qu'objet est prépondérant et le rôle d'espace-image devient secondaire.

 

 

 

Conversions de formats

C'est un aspect qui est aujourd'hui crucial en terme de diffusion au cinéma : en l'absence de dispositifs de haut-parleurs réellement standards, il est tout de même possible de définir des catégories typiques à une situation d'écoute particulière, avec pour chacune uniquement des différences de résolution et/ou de répartition de la densité des projecteurs à gérer.

En ce sens, les niveaux élevés de codage ambisonique (High Order Ambisonics) permettent d'emblée une adaptation de formats, à l'intérieur bien sûr des limites imposées par le procédé (espace centré équidistant). S'il est bien-sûr possible de faire plus simplement avec les techniques d'amplitude habituelles, qui fonctionnent parfaitement pour des réductions de la résolution jusqu'à un facteur 2, celles-ci deviennent en effet plus difficiles à traiter au delà, et sont forcément de plus en plus imprécises.
Un système comme IMM Sound (racheté par Dolby pour l'intégrer à l'ATMOS) utilise entre autres des principes similaires au codage HOA. L'association d'un codage de ce type avec des descriptions d'objets semble être la direction incontournable pour l'industrie du cinéma dans les prochaines années. Il ne s'agit plus là vraiment de l'ambisonique au sens classique, mais plutôt d'associer certains de ses principes à la définition d'objets spatiaux, fixes ou en mouvement, pour parvenir à la réalisation, au stockage, à la transmission et à la projetion du son en "3D" avec une "indépendance de la résolution", voir, dans certains cas, de la disposition des enceintes.

Sans aller jusque là, ou en attendant que de tels outils soient accessibles (techniquement et surtout financièrement, on connait Dolby !), peut-on utiliser l'ambisonique courant (c-à-d en deuxième ou troisième ordre) pour effectuer des transcodages à l'intérieur de formats compatibles ? C'est ce que font depuis longtemps certains compositeurs, comme Natasha Barret par exemple, pour la diffusion de leurs œuvres.
J'ai effectué des essais de conversion bidirectionnelle entre deux formats (en ambisonique 3ème ordre), histoire d'entendre si le procédé était réversible : test 12 canaux dodécahèdre en "point source" > codage ambisonic > décodage en octo cube > codage ambisonic > décodage en 12 canaux dodécahèdre. Le résultat a été très décevant, le retour au dodécahèdre ayant perdu énormément de sa précision et de sa lisibilité : les points étaient devenus des taches... Bien-sûr, ça ne veut pas dire pour autant qu'une composition réalisée directement en ambisonique sonnera mal une fois décodée. Il est également possible que les résultats soient différents avec des d'autres plugins, notamment si on passe en HOA.

Note : pour ma part, j'ai fait le choix pour l'instant de réaliser mes pièces en "haute résolution" en projection directe, typiquement autour de 32 canaux, ce qui permet ensuite de les décliner dans des formats inférieurs compatibles. L'imprécision résultante est ainsi due uniquement à la perte de résolution spatiale, sans faire intervenir une autre approximation due à un encodage/décodage. En outre, c'est plus facile à faire ! Et si, dans quelques années, des systèmes basés sur des objets et des formes d'encodage spatial haute-résolution deviennent des standards, il sera facile de les intégrer sans perte.

 

 

 

 Logiciels et liens

Voir la section Plugins de contrôle des masses spatiales.

Liens :
http://www.ambisonia.com/
http://www.york.ac.uk/inst/mustech/3d_audio/welcome.html
http://www.thisplay.com/seven49.asp?CathActiv1=92&CathActiv2=477
http://www.soundonsound.com/sos/Oct01/articles/surroundsound3.asp
http://members.tripod.com/martin_leese/Ambisonic/ 
http://www.planetquake.com/filterfactory/3daudio.html 
http://homepage.ntlworld.com/henry01/cheap_soundfield/cheap_soundfield.htm 
http://homepage.ntlworld.com/henry01/ambisonic_swinger/ambisonic_swinger.htm 
http://www.sonicarchitecture.de/