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TECHNIQUES

Les techniques de projection

les instruments Projections simulées, le "Son 3D" HRTF

Principe | Logiciels | Liens

Depuis le temps que j'assiste à des démonstrations, que je teste des logiciels, que j'écoute des fichiers, j'avoue que le résultat sur enceintes ne m'a jamais convaincu. Évidemment, je ne peux m'empêcher de le comparer à ce que mon système nerveux a mémorisé durant ces vingt dernières années de travail avec des systèmes multi haut-parleurs... Il est possible bien sûr de combiner ce traitement dans des dispositifs offrant plus de deux canaux, sorte de travail d'espace virtuel, mais la fragilité du procédé ne garanti rien si l'auditeur n'est pas placé exactement au centre du dispositif... A bannir donc pour les diffusions publiques.

En ce qui concerne l'écoute au casque (écoute binaurale) les choses sont assez différentes, et peuvent donner parfois d'excellents résultats.
Dans ces systèmes, le renforcement visuel peut être important, et est bien sûr beaucoup plus efficace dans un jeu vidéo qu'en écoute "pure".

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 Principe

Les différentes techniques de simulation sont souvent regroupées sous la bannière "Son 3D", et associées à d'autres techniques multimédia en "réalité virtuelle". En fait, le terme de son 3D sert à qualifier aujoud'hui n'importe quoi, du surround à l'Ambisonic, en passant par les simulations au casque et les procédés appliqués aux jeux vidéo comme l'EAX.
Sur ce site, ce terme fait toujours référence aux simulations de placement de sources sonores à partir de deux projecteurs acoustiques, des enceintes classiques (transaural) ou un casque (binaural), qui, au delà des différentes appellations, sont tous basés sur un traitement du signal de type HRTF.

Le but premier de la HRTF ou de ses adaptations est de permettre une sensation de "relief augmenté", un peu à la manière dont des lunettes bicolores nous permettent "d'entrer" dans des images de synthèse en "3D", et ceci sans avoir à utiliser de contraignant dispositif multi-haut-parleurs. 

Son application la plus efficace, et celle où il n'y a pour l'instant que peu d'alternative, est l'écoute au casque, soit pour simuler une projection pentaphonique de type "surround", soit dans des dispositifs multimédia interactifs qui permettent de détecter les mouvements de la tête et de contrôler les apparences de positions sonores relativement.

 

 

Le principe en est simple mais délicat, et est basé sur le même type de raisonnement que la synthèse additive : si on arrive à comprendre comment on l'entend on peut inverser le procédé.
Dans le domaine spectral c'est la "transformée de Fourrier" qui donne la clé (décomposition d'un signal complexe en superpositions de sinusoides), dans le domaine spatial c'est la "fonction de transfert relative à la tête" ou Head Relative Tranfert Function.

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Pour une description détaillée, je vous engage à lire la section consacrée aux systèmes binauraux du mémoire de Daniel Courville.

La principale difficulté du procédé, et qui fait que la plupart du temps le résultat est peu convainquant, provient des variations importantes de ces courbes selon les individus.
Idéalement, le système devrait utiliser pour effectuer les calculs des fonctions de transfert issues de la tête de celui qui écoute... ce qui est dans la pratique difficilement réalisable.
Pour contourner le problème, certains logiciels ou jeux vidéo permettent de choisir parmi des modèles préexistants celui qui donne les meilleurs résultats d'après un test, et il existe également des modélisations de ces variations qui permettent une certaine adaptation dynamique (voir les travaux d'A-Volute). De plus, pour accentuer la crédibilité spatiale de la distance ou du mouvement, chaque système ajoute sa panoplie de filtrages, réverbérations et effets doppler.

Enfin, la limite principale de l'HRTF est l'importance de la variabilité des morphologies, qui fait qu'un même traitement pourra paraître "réaliste" pour quelqu'un et totalement quelconque pour un autre. La solution serait de pouvoir personnaliser les fonctions de transferts selon la paersonne qui écoute et le casque qu'elle utilise...
C'est ce que fait le Smyth Realiser A8, un processeur qui mêle HRTF et convolution pour faire un traitement en temps réel de sources multicanales. C'est fait pour le 5.1 et le 7.1, mais peut (pourrait) être étendu à tout dispositif. C'est bluffant, mais c'est cher !

 

 

 

 Logiciels

Logiciels et plugins, par ordre d'efficacité et d'utilisation (selon mes tests) :
Maven 3D Pro : multipiste permettant la réalisation de trajectoires 3D en HRTF. Le résultat est le plus précis de tout ce que j'ai pu tester, et si l'ergonomie du logiciel aurait mériter d'être améliorée, il dispose de fonctionnalités essez rares. Il n'est hélas plus distribué depuis plusieurs années...

Longcat H3D : un plugin au format VTS/AU, pas trop cher, qui donne de très bons résultats, mais qui consomme énormément de ressources dès qu'on en utilise plusieurs instances.

Longcat AudioStage : il serait presque abordable pour un compositeur dans sa version stéréo (pour la version multicanale, n'y pensons même pas...), et sont concept basé sur la description d'architectures 3D semble assez efficace.

SpinAudio : 3D PannerStudio, 3D Plugins Bundle. La sonorité souffre pas mal mais ils sont assez efficaces et ludiques. Par contre ils ne sont plus distribués non plus !

Christian Budde : HRTF3D, Surround2Stereo. Laissez tomber les applications commerciales et essayez ça ! Le HRTF3D est diablement intéressant :-)

InMotion 3D Audio Producer : encore une qui n'est plus distribué.

Wave Arts Panorama : plugin DirectX / VST / RTAS, il associe HRTF avec réverbération et filtrages. Le résultat en HRTF pur est particulièrement médiocre, mais les effets de réverbération utilisables.

The Sound Guys : ReSpatializer. Il peut être configuré en multicanal ou en binaural. Le résultat dans ce mode ne vaut pas qu'on s'y arrête...

Ambisone (Prosoniq) : un des plus anciens et un des plus mauvais aussi (bouillie spatiale et distorsions spectrales en tout genre).

Holistiks Amphiotik : plugins VST, instable, peu pratique et peu convainquant.

non testés :
IRCAM :

 

 

 

 Liens

http://www.a-volute.com
http://www.inrialpes.fr/sed/PRV/CATALOG/software.html
http://www.sonicspot.com/guide/3daudio.html
http://www.users.dircon.co.uk/~wareing/3daudio.htm
http://www.srslabs.com/home100.asp
http://www.sensaura.co.uk/
http://www.qsound.com/2002/
http://www.arkamys.com/
http://www.radgametools.com/rsxmain.htm
http://www.ece.cmu.edu/~ee899/project/deepak_sem/ 
http://www.limsi.fr/Recherche/PERSI/thmsonesp/SonEspace_AudtionSpatiale.htm
http://www.dform.com/inquiry/spataudio.html 
http://itotd.com/articles/335/