Les Optimisations

En ambisonie, les haut-parleurs opposés à une source sonore virtuelle participent de manière non négligeable à la restitution de cette source sonore. En effet, c’est grâce à une contribution de l’ensemble des haut-parleurs et un jeu sur la phase des signaux que la restitution d’une source sonore virtuelle reste homogène quelque soit la position de la source sur la sphère (Figure 1). Cependant, cette restitution du son n’opère que pour un auditeur idéalement situé au centre de la sphère ambisonique. Si l’on considère un point d’écoute excentré, la perception des contributions respectives de chaque haut-parleur est faussée par l’augmentation de l’énergie des haut-parleurs proche de l’auditeur et la diminution de ceux éloignés liés aux différences de distances entre chaque haut-parleur et l’auditeur. Il devient alors difficile de localiser clairement la position d’une source sonore virtuelle. De plus, cette impression est accentuée par la perception asynchrone des différentes contributions. Considérons encore le cas répandu d’un système de restitution non-optimal (un système de restitution hémisphérique par exemple), les oppositions de phases liées à la polarité de chaque contribution et les « trous » dans le système de restitution déforment le champ sonore et fait apparaître de nombreux artefacts. Afin de répondre à ces contraintes, Gerzon propose une optimisation de la matrice de décodage dit « maxRe » [Gerzon, 1992] qui offre plus de liberté quant au système de restitution et à la position de l’auditoire ; Malham [Malham, 1992] propose une optimisation « inPhase » efficace dans des conditions très critiques.

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Figure 1 : Représentation des contributions de seize haut-parleurs placé de manière circulaire sur un VU-mètre pour une source virtuel encodée en deux dimensions à 0 degré à l’ordre 7. En vert, les signaux en phase et en bleu les signaux en opposition de phase.

Basic

Le décodage « basic » donc sans optimisations est optimal pour un auditeur idéalement placé au centre du système de haut-parleurs. De plus, un système de restitution doit être optimal, à savoir, une série de haut-parleurs également répartis sur un cercle pour une restitution en deux dimensions ou selon l’un cinq solides de Platon pour une restitution en trois dimensions.

maxRe

Le décodage « maxRe » utilise une optimisation de la matrice de décodage permettant une meilleure restitution du champ sonore pour des positions d’écoute excentrées en augmentant les contributions énergétiques des haut-parleurs proches des sources virtuelles. Gerzon préconise l’utilisation de l’optimisation « maxRe » dans les hautes fréquences combinées à un décodage « basic » pour les basses fréquences [Daniel, 2001], pour un décodage dit « psychoacoustique ».

inPhase

L’optimisation « inPhase » permet de répondre à la situation critique où l’auditoire se trouve extrêmement proche ou même à l’extérieur de la sphère de haut-parleurs [Malham, 1992]. En remettant l’ensemble des signaux en phase et en annulant les contributions des haut-parleurs opposés aux sources sonores, l’optimisation « inPhase » permet de recréer un signal cohérent pour des positions d’écoutes critiques.

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Figure 2 : Représentation des harmoniques circulaires d’un signal valant 1 encodé à 0 degré à un ordre de décomposition 7 avec une optimisation basic (en bas), maxRe (à doite) et inPhase (à gauche). En bleu les harmoniques positives et en rouge les harmoniques négatives.

Les optimisations sont des gains appliqués aux harmoniques sphériques ou circulaires en fonction de l’ordre de décomposition et de leur rang. Elles consistent, de manière générale, à diminuer les contributions des lobes des harmoniques opposés à la source sonore virtuelle. Cependant alors que la disposition de l’auditoire devient moins contraignante, la précision angulaire diminue de manière probante (Figure 2). Il est souvent nécessaire de réaliser un compromis entre la résolution angulaire et les contraintes liées à la disposition de l’auditoire.

Les trois types de décodages peuvent ainsi être combinés afin de répondre à des auditoires variés allant d’une écoute individuelle idéalement centrée à un auditoire réparti sur l’ensemble du cercle en passant par un auditoire limité et confiné vers le centre du cercle [Daniel, 2001]. Ces optimisations jouent aussi un rôle particulier dans la résolution des problèmes liés aux systèmes de restitution non réguliers tels que des systèmes surround 5.1 ou 7.1. Cependant aucune généralisation n’ayant encore été établie notamment en ce qui concerne les ordres élevés, leurs utilisations sont principalement basées sur l’écoute pour des configurations et ordres prédéfinis.

Références pour citer cet article :

“Documentation de la bibliothèque Hoa : Les optimisations”, Auteur : Pierre Guillot, Année : 2012­ – 2013, © Pierre Guillot, CICM,­ Université Paris 8, Labex Arts H2H.