Conservatoire National Supérieur de Musique et de Danse de Paris. FSMS - Année universitaire Le son multicanal

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1 Conservatoire National Supérieur de Musique et de Danse de Paris FSMS - Année universitaire Le son multicanal Michael Gerzon (au centre), Peter Craven (à gauche) et Stephen Thornton (à droite) écoutant du son multicanal matricé à partir d une bande stéréo en juin 1970 (haut-parleurs électrostatiques, unités de contrôle et amplificateurs à lampes Quad, magnétophones Revox F36HS et 736, Dolby A301). Photo P. Allen. Pierre-Antoine Signoret

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3 Table des matières Historique du son au cinéma et de la spatialisation audio...5 Evolution des techniques de l image...9 Les formats à pellicules multiples...9 Les formats à pellicule unique...11 Evolution des techniques du son...15 Le Dolby Stéréo...18 Encodage Dolby Stéréo...19 Décodage Dolby Stéréo...19 Exemple d un système d encodage AC3-5.1 temps réel Evolution des codecs au cinéma...23 Remarque sur les systèmes Dolby pour l enregistrement magnétique...23 Evolutions numériques du cinéma...25 Systèmes d écoute et acoustique des cabines Dispositif d écoute Post-production Acoustique des cabines de mixage Niveau d écoute pour n haut-parleurs...28 Dimensions géométriques de la cabine Gestion des réflexions précoces et valeur moyenne du temps de réverbération en Tolérances pour le temps de réverbération en Bruit de fond de la cabine Un exemple de cabine 5.1 : la régie multicanale de LGS - Le Grenier à Son...30 Bass management...32 Supports Environnements multicanaux habituels...34 Différentes configurations multicanales...36 Configuration 10.2 proposée par Tomlinson Holman...37 Configuration Prise de son multicanale...39 Introduction...39 Les systèmes de reconstruction physique du champ acoustique...39 Synthèse de front d onde (Wave Field Synthesis)...39 Évolutions récentes du principe de la WFS...43 Nouvelles générations de transducteurs...48 Prise de son WFS...50 Ambisonique et format B...51 Ambisonique théorique...51 Directivité des harmoniques sphériques...52 Équations de matriçage du format B et de l UHJ...55 High Order Ambisonics

4 Les systèmes reposant sur des principes binauraux et transauraux...63 Techniques transaurales...65 Généralisation de l approche encodeur / décodeur...67 Schéma de principe d un encodeur / décodeur audio 3D...67 Les systèmes utilisant un double MS...71 Le format B binaural proposé par J.-M. Jot...72 Un système original, le Holophone...73 Double MS sans écran...74 Les systèmes dérivés du triangle DECCA...75 Les systèmes reposants sur la notion d angle de prise de son...79 Les systèmes Optimised Cardioïd Triangle (OCT) et leurs dérivés...79 Les systèmes spatialisants annexes à un système de captation frontal...82 La croix de l IRT...82 Le carré de Kimio Hamasaki de la NHK...82 Les systèmes INA-5 (Ideale Nieren-Anordnung - Arrangement idéal de cardioïdes)...84 Le Multichannel Microphone Array (MMA) de M. Williams et G. Le Dû...85 Comparatif de certains de ces différents systèmes...87 Annexes - Nouveaux supports...89 HD DVD et Blu-Ray Disc...89 Les formats d image en haute définition...90 Les formats audio associés...90 Dolby Digital Plus (DD+)...91 DTS-HD High Resolution Audio...91 Dolby True HD...91 DTS-HD Master Audio...91 Tableau de comparaison des medias haute définition Profils des lecteurs Blu-Ray...95 DVD Vidéo : formats et débits...97 DVD Vidéo : débits audio...98 Super Audio CD (SACD)...99 DVD Audio

5 De leur coté les inventeurs du cinéma sont très dynamiques : En 1898, Auguste Baron, tente de synchroniser une image de film avec des lecteurs à rouleaux de cire avec son Graphophonoscope. Maurice et Lioret reprennent cette idée avec leur Lioretgraphe à l exposition universelle de La première démonstration de son optique sur film 35 m/m est réalisée par l allemand Ruhmer la même année. En 1904, Messter tente de synchroniser projecteur de cinéma et gramophone avec son Biophone pendant qu Eugène Lauste synchronise deux projecteurs 35 m/m pour l image et le son. En 1905, Léon Gaumont propose son Chronophone ou Chronomégaphone qui utilise des disques. Eugène Lauste brevète son Phonocinématophone en 1914 après l invention de l amplificateur à lampes par Lee de Forest en De Forest, de son coté, brevètera le Phonofilm procédé d enregistrement sonore à densité variable sur film, le son prenant place à coté des photogrammes dès Le Chronophone de Léon Gaumont (modèle de 1910). Le Phonocinématophone d Eugène Lauste en Caméra, projecteur, et film utilisés. L image et le son prennent la même place sur la pellicule 35 m/m. 6

6 Pendant ce temps, le grand public découvre avec enthousiasme cette nouveauté muette dans les foires. «Cinéma muet, le mal nommé? Oui si l on considère le tapage qui escortait le cinéma primitif des trente premières années. Accompagnée par des dispositifs sonores issus du théâtre, du cirque ou du music-hall, la projection d images muettes se déroulait souvent dans la plus grande animation. Les chansons filmées de Georges Lordier, les bruitages en tout genre, les extrapolations des bonimenteurs commentant l action ou la sonorisation en direct des ciné-déclamateurs cachés derrière l écran nous rappellent qu à ses débuts le cinéma était avant tout un spectacle de foire, populaire et vivant.» 1 Le son au cinéma apparaît en 1907 par le biais de la musique quand les frères Pathé proposent une version de Don Juan en (fausses) couleurs et son synchrone sur gramophone. Il est cependant d usage de considérer la fin du cinéma muet une vingtaine d années plus tard de l autre coté de l atlantique. En 1926, Alan R. Crossland proposera sa version de Don Juan pour la Warner Bros, avec John Barrymore dans le rôle titre. Il utilise pour celui-ci le système Vitaphone Western Electric (son synchronisé sur des disques). Il sera suivi en 1927 par le célèbre Jazz Singer avec Al Jolson qui va marquer le début du cinéma parlant grand public, avec une minute et vingt secondes de paroles synchrones... Le cinéma sonore en 1926 et 1927 selon la Warner et la Western Electric, avec le Vitaphone. 1 Mathilde Blottière dans le Télérama n 2839 du 9 juin

7 Publicité pour le Phonofilm, l enregistrement du son sur la pellicule en densité variable selon le brevet de Lee de Forest à la fin des années Le procédé inventé par Lauste et de Forest aura de l avenir Le son est très vite inscrit sous forme optique à coté des photogrammes de la pellicule (procédés à densité puis élongation variable). Le procédé à élongation variable est breveté à la fin des années 1920 par RCA sous le nom de Photophone. Les procédés de son optique. Le son va rester monophonique pendant quelques années avant d être inscrit assez durablement sur la pellicule 35 m/m en double élongation variable, double trace... Dès 1905, Léon Gaumont remarquait en déposant le brevet de son système de synchronisation image / son : «En principe, la vitesse du cinématographe, ou pour mieux dire le nombre d images transmises par seconde, n est pas absolu, notre œil pouvant supporter des écarts de vitesse sans être choqué, tandis que l oreille ne permet pas au phonographe la moindre variation de vitesse, car il en résulte non seulement un changement dans les hauteurs des sons mais aussi dans leurs rapports». Michel Chion ajoute : «C est le son synchrone qui a obligé le cinéma à fixer et à stabiliser de manière intangible à 24 images par secondes la vitesse d enregistrement et de défilement des images ; alors que l on tournait auparavant en vitesse variable, entre 16 et 20 images environ, et qu à la projection, on se donnait une certaine latitude d accélérer ou de ralentir le défilement selon la convenance des programmateurs et la durée que l on voulait donner à la séance». 8

8 Dès le début, les réalisateurs vont pousser l industrie cinématographique à améliorer sans cesse les techniques du cinéma (image et son). Evolution des techniques de l image Les formats à pellicules multiples Breveté en 1897 et présenté à l exposition universelle de Paris en 1900, le Cinéorama de Raoul Grimoin-Sanson propose 10 projecteurs 70 m/m synchronisés balayant un écran circulaire En 1927, Abel Gance tourne son Napoléon en Polyvision (25 ans avant le Cinerama de 1952). Trois caméras 35 m/m sont synchronisées au tournage pour une projection par juxtaposition pouvant donner une largeur d'image trois fois supérieure au format 35 m/m et/ou un récit en trois images différentes (split screen). La musique est confiée à Arthur Honneger (qui avait déjà fait la musique de La Roue en 1922) et est enregistrée en «perspective sonore» (brevet Gance / Debrie de 1932 ancêtre de la stéréophonie). Le film sortira en stéréo en Les premiers essais en formats 65 et 70 m/m datent de ces années. Images du Napoléon de 1927 d Abel Gance tourné en Polyvision. 9

9 En 1952, nait le Cinerama. C est une technique de prises de vues par trois caméras 35 m/m synchronisées et dont la triple projection se fait sur un écran courbe dont l ouverture est de 146. Les spécifications du Cinerama prévoyaient une quatrième pellicule supportant sept canaux audio. La géométrie de projection pouvait aller du 2.59:1 au 2.65:1. Projection en Cinerama. Image Cinerama restaurée du film How the West Was Won de 1962 (Henry Hathaway, John Ford, George Marshall, Richard Thorpe). 10

10 Le Cinerama sera concurrencé par le Cinemiracle qui utilisera des miroirs pour les projecteurs latéraux afin de permettre un alignement optique du système. Cette astuce permet de minimiser les problèmes de raccords entre les trois images. La projection se fait sur un écran courbe dont l ouverture est de 120. Ce format permet l utilisation de sept canaux audio magnétiques dont cinq frontaux et deux surround. Le format de l image est de 2.59:1. Dispositif de projection du Cinemiracle. En 1956, nait le Kinopanorama à Moscou. C est une technique assez proche de celle du Cinerama américain Le format peut atteindre le 2.72:1. En 1958, à l exposition universelle de Bruxelles est dévoilé le Ciclorama. Digne successeur du Cinéorama et du Cinerama, il propose une projection sur 360 à l aide de 11 écrans disposés dans une salle circulaire. Les contraintes techniques et économiques inhérentes à la complexité de ces systèmes multi-caméras et multi-projecteurs ont eu raison de ces formats au profit des formats à pellicule unique. Les formats à pellicule unique Le CinemaScope commercialisé aux Etats-Unis en 1953 est issu de l invention du français Henri Chrétien qui dépose un brevet pour son objectif hypergonar en Il utilise un film 35 m/m anamorphosé qui comprime horizontalement l image pour obtenir un rapport allant de 2.35:1 à 2.66:1. Le CinemaScope sera concurrencé par le Technirama reposant sur le même principe d anamorphose mais proposant une résolution d image supérieure en utilisant la pellicule 35 m/m horizontalement. La géométrie permet le 2.35:1. Ce format est très proche du VistaVision de 1954 qui utilise une anamorphose moins forte (géométrie de 1.85:1). 11

11 Formats CinemaScope et VistaVision En 1955, Michael Todd, qui avait participé au Cinerama, contacte le Dr. Brian O'Brien de l American Optical Company. C est la naissance du Todd-AO, format 70 m/m à 30 images par seconde. Ce format sera utilisé pour des projections sur écrans incurvés à 120 ou plats. Il se présente comme le descendant à pellicule et projection unique du Cinerama et sera utilisé sans anamorphose, en 30 et 24 images par seconde. La géométrie de l image est de 2.21:1. Le procédé Todd-AO utilise des négatifs 65 m/m développés en 70 m/m Le format Super Panavision 70 concurrence le format Todd-AO en utilisant le film 70 m/m non anamorphosé en Il permet une géométrie de 2.20:1. West Side Story (1961), Lawrence d Arabie (1962) et 2001 l odyssée de l espace (1968) seront tournés dans ce format. Format Super Panavision 2.20:1 12

12 Mais Panavision propose aussi des formats 70 m/m anamorphosés pouvant atteindre le 2.76:1 dès Ce sont les formats MGM Camera 65 et Ultra Panavision 70. Les films Ben Hur (1959) et Les révoltés du Bounty (1962) ont, entre autres, utilisé ces formats. Image de Ben Hur en 2.76:1 Enfin, Panavision est célèbre pour la mise à disposition des réalisateurs et cadreurs de caméras légères Panaflex en Celles-ci, conjuguées avec les systèmes de stabilisation d image en caméra portées (le Steadicam est inventé par Garett Brown en 1972) permettent une grande liberté et des cadrages jusqu alors impossibles. C est dans le film Shining de Stanley Kubrick (1980) que Garett Brown, alors cadreur du film, en fera la meilleure publicité Travellings fluides dans les couloirs de l hôtel Overlook utilisant le Steadicam dans Shining. 13

13 En 1970 apparaît le format IMAX (Image MAXimum), une image sur pellicule 70 m/m synchronisée avec une pellicule son 35 m/m sur laquelle sont couchées six pistes magnétiques rapidement remplacée par un lecteur audionumérique multipiste synchronisé par Time Code. Tandis qu'une pellicule traditionnelle de 70 m/m est composée d'image au format de 48,5 m/m de largeur sur 22,1 m/m de longueur (pour le Todd-AO), le format IMAX donne à l'image une largeur de 69,6 m/m et une longueur de 48,5 m/m (format 1.43:1) en utilisant la pellicule horizontalement. La projection se fait à une vitesse standard de 24 images par secondes. En 1992, le format IMAX HD propose une projection à 48 images par seconde. Alternativement, le procédé Showscan utilise aussi un film 70 m/m, projeté à 60 images par seconde. Il est utilisé par exemple au Futuroscope de Poitiers. En 1973, apparaît un format dérivé de l IMAX, L OMNIMAX ou IMAX Dôme. Il est prévu pour des projections hémisphériques. L image est impressionnée à travers un objectif grand angle sur 180 (fisheye). C est un format anamorphosé à la prise de vue de l IMAX projeté sur un écran hémisphérique. L image est projetée sur 180 horizontalement, 100 en élévation verticale et 22 sous l horizon. Ce dernier format deviendra l IMAX 3D dans les années 1990 avec une caméra équipée d une double lentille séparées par une distance interoculaire de 64 m/m pour donner l illusion de relief visuel et de dix pistes son. Les deux images sont ensuite projetées simultanément. Le procédé deviendra numérique en L OMNIIMAX et l IMAX 3D sont réservés à des applications de projections hémisphériques (Géode, Dômes ). Les formats d image donnés sont à comparer avec le 4/3 (1.33:1) et le 16/9 (1.78:1). L IMAX Dôme de Valence en Espagne 14

14 Evolution des techniques du son Pour ce qui est du son, depuis les années 1930, les études sur la stéréo et la spatialisation du son sont très actives. Le britannique Allan Dover Blumlein est l exemple même de la dynamique de ces recherches (Stéréosonic, MS ). Il déposera, en effet un brevet tous les 16 jours durant sa carrière professionnelle chez EMI des années 1930 à sa mort lors d un accident d avion en 1942 Steinberg et Snow, à cette période, proposent de nombreux systèmes utilisant trois haut-parleurs frontaux. Ils conçoivent des panoramiques à trois voies, et envisagent différentes configurations. Un extrait du brevet de Steinberg et Snow datant de Les premiers enregistrements stéréophoniques datent des ces années. Une attention particulière est alors portée aux systèmes stéréophoniques compatibles mono. 15

15 Parmi les précurseurs dans l utilisation de systèmes originaux, on trouve le Fantasia de Disney en 1940 dont la direction musicale des 110 musiciens de l orchestre de Philadelphie est confiée à Leopold Stokowski. La musique du film fût enregistrée à l Académie de Musique de Philadelphie à l aide de 33 microphones prémixés en huit pistes optiques. Une neuvième piste de clics fut ajoutée pour aider les animateurs à synchroniser leurs dessins avec la musique. L enregistrement à ensuite été réduit en quatre pistes optiques pour la diffusion (3 pistes son utiles, une de contrôle) et diffusé sur 30 à 80 haut-parleurs selon les lieux de projection. Un lecteur audio spécial synchronisé avec le projecteur image a été développé par la firme RCA pour le new thrilling Fantasound Dans le domaine musical, dans les années 1950, Karlheinz Stockhausen expérimente et produit des compositions électroniques très novatrices. Kontakte utilise des sons quadriphoniques spatialisés, générés par du matériel électronique industriel dans le studio d Herbert Eimert à la Westdeutscher Rundfunk (WDR). Iannis Xenakis crée un «electronic surround-sound work» pour le pavillon Philips à la foire internationale de Paris de 1958 pour lequel il collabora avec son ancien professeur Le Corbusier. Le grand public découvrira la stéréo sur deux pistes optiques dans les années 1950 en même temps que les grands écrans de projection. L arrivée de la télévision en est, sans doute, un déclencheur déterminant. Avec les grands écrans viennent le CinemaScope et la redécouverte des grands formats tels que le 70 m/m. Le son suit évidemment la tendance. On innove pour attirer le spectateur vers les salles obscures. Le 70 m/m (re)nait en 1955 et peut offrir six pistes magnétiques face aux deux pistes optiques du 35 m/m. Certaines salles, à l époque, n ont pas hésité à synchroniser des défileurs son supplémentaires avec le projecteur. 16

16 En France, on trouve parmi les premiers films tournées en 70 m/m, La Tulipe noire de Christian Jacques en 1964 et le Playtime de Jacques Tati en 1967 que pouvait projeter le célèbre Kinopanorama à Paris. Les grands écrans demandent un grand nombre de H.P. pour couvrir leur surface. Les salles s agrandissent avec. Cinq canaux derrière l écran et un canal son distribué autour de la salle ont été utilisés pour le 70 m/m. Cette piste au départ nommée canal d effet est l ancêtre des actuels canaux surround. La fin des années 1960 voit apparaître les enregistreurs multipistes magnétiques avec le succès planétaire du Sgt Pepper Lonely Hearts Club Band des Beatles en C est le premier disque réalisé avec des magnétophones quatre pistes synchronisés et qui, de plus, utilise la technique nouvelle du varispeed. Sgt Pepper sort néanmoins en version mono et stéréo Cette évolution technique va alors lancer une grande vague de recherches sur la spatialisation sonore. La quadriphonie est née. Une bataille théorique, technique et commerciale s engage alors dans les années 1970 pour un nouveau format dépassant la stéréo. Le rêve d un son spatialisé, périphonique, identique à l original, inspire les recherches de passionnés audiophiles La NRBC (National Research and Development Corporation, ancêtre du British Technology Group) fait confiance aux recherches menées par l équipe du mathématicien et praticien de la prise de son Michael Gerzon qui établit une hiérarchie complète de formats permettant de passer d un certain nombre de pistes enregistrées à de multiples configurations d écoute. L éditeur de musique classique Nimbus Records, fondée en 1972 en Angleterre, n hésite pas à mettre sur le marché des disques enregistrés par le système de prise de son du Dr Jonathan Halliday, compatibles stéréo et décodables en périphonie selon les préceptes de Gerzon et de son matriçage UHJ. L utilisation de quatre pistes déclenche une véritable guerre des formats. Les formats à quatre pistes discrètes tels que le CD-4 JVC (Compatible Discrete 4), l UD4/UMX Denon (Nippon/ Columbia), le Q4 pleine bande et le Q8 RCA Les formats quatre pistes matricés en deux tels que le SQ (Stereo Quadraphonic) de CBS/Sony, le QS (Quadraphonic Stereo) de Sansui, l EV4 d Electro Voice, le DY Dynaquad de Dynaco, le Matrix H de la BBC, et enfin, l UHJ (mélange d UD4/UMX, de Matrix H, et des développements 45J) utilisé par la hiérarchie de codage proposée par le groupe des ambisonics (Gerzon, Fellgett, Barton) s appuyant sur les anciens travaux de Blumlein, et de l équipe de recherche de Cooper & Shiga. La question du matriçage stéréo est cruciale à l époque pour une diffusion de ces formats auprès du grand public. Les imprécisions dans la localisation des sources sonores étaient l'un des principaux défauts des systèmes quadriphoniques comme le montre ce test avec une source sonore se déplaçant sur un cercle autour de l'auditeur. Seul l UD-4 donne un résultat acceptable selon ses concepteurs... 17

17 Cette myriade de systèmes incompatibles les uns avec les autres va faire échouer la quadriphonie auprès du grand public, il n empêche que cette dynamique est une véritable mise à feu intellectuelle dans le monde audio de l époque. Ces systèmes reflètent la recherche d un meilleur rendu que celui de la stéréo. Ils se sont heurtés de façon commune à la nécessité de s adapter aux supports et aux moyens de diffusion bipistes. Le Dolby Stéréo Les laboratoires Dolby développent le Dolby Stéréo en 1976 pour le cinéma à partir du procédé CBS SQ. Il utilise un grand nombre de haut-parleurs de diffusion afin de couvrir de grandes surfaces et d entourer les spectateurs, et tente de résoudre les dilemmes de la sonorisation : intelligibilité, homogénéité de couverture et localisation pour tous. C est un système de matriçage / dématriçage analogique des canaux son, permettant de stocker quatre canaux sur les deux pistes optiques du film 35 m/m. Le dématriçage s effectue en salle. Le signal Dolby Stéréo (Lt/Rt) est le résultat du matriçage sur les deux pistes optiques du support. Le Dolby Stéréo répartit ses canaux en gauche, centre, droite et surround. Typiquement le cinéma utilise trois H.P. derrière l écran et une piste diffusée sur un grand nombre de H.P. entourant le spectateur. Un décodage optionnel du sub-bass (sans piste dédiée) est aussi proposé. L utilisation de sub-bass (piste dédiée ou non) est courante en diffusion depuis les années Lors du dématriçage, une adaptation à la salle (égaliseurs, retards...) est effectuée pour permettre de restituer les messages sonores en fonction de leur rôle. Le canal surround, par exemple, est retardé de 15 à 25 ms pour éviter les inversions avant / arrière dues à l effet de précédence (effet Hass). Il n apporte qu ambiance et enveloppement et n est pas facteur de localisation. En général, la répartition est la suivante : centre = dialogues ; gauche, droite = ambiances, musiques, bruitages, effets stéréophoniques ; surround = ambiances, effets spéciaux. 18

18 Encodage Dolby Stéréo Les deux canaux enregistrés sur le support sont appelés Gt et Dt (gauche totale et droite totale / LtRt). On a : C Gt = G is 2 Dt = D + C 2 is 2 avec G le canal de gauche, D le canal de droite, C le canal central, et S le canal surround. La division par 2 indique une réduction de gain de 3 db. La multiplication par ± i un déphasage de ± 90. Le canal S subit préalablement : un filtrage passe bande entre 100 Hz et 7 khz une réduction de bruit de type Dolby B modifiée (-5 db au lieu de -10 pour les K7). Décodage Dolby Stéréo Le procédé est inverse : le canal surround est filtré passe-bande entre 100 Hz et 7 khz. Il passe ensuite par un décodeur Dolby B puis il est retardé de 15 à 25 ms selon la salle. S il n y a pas de haut-parleur central, la source fantôme est recréée par les haut-parleurs frontaux. Le système reste compatible mono par annulation de la composante surround par simple sommation. Néanmoins, il n est pas possible de remonter aux signaux originaux car on a : C + is G* = Gt = G + 2 C is Gt + Dt G + D D* = Dt = D + C * = = + C et Gt Dt G D S * = = + is 2 2 Le symbole * marque les signaux restitués. Codage et décodage Dolby simplifié. L encodeur permet, ici, d encoder deux canaux surround séparés La séparation (diaphonie) entre les canaux adjacents n est que de 3 db. 19

19 Le Dolby Stéréo Surround 70 m/m utilise toujours les six pistes magnétiques en Les canaux se répartissent, au choix, en frontaux, surround et sub-woofers. Les premiers films à utiliser deux canaux surround séparés furent Superman de Richard Donner en 1978 et Apocalypse Now de Coppola en Depuis, Dolby a intégré l option dans ses systèmes. L âge d or de la production cinématographique s essoufflant petit à petit au cours des années 1970, les prix de production sont revus à la baisse. Le magnétique coûte cher Le Dolby Stéréo semble alors une bonne solution économique En 1982, Dolby a mis sur le marché de l écoute domestique un système dérivé du Dolby Stéréo : le Dolby Surround. Les quatre canaux étaient alors disponibles à la maison. Très souvent le canal central était recréé en source fantôme par les H.P. frontaux. Le système Dolby Pro Logic vers 1987 décode le canal central de façon indépendante. Il ajoute, de plus, divers traitements actifs de séparation des canaux. Il est utilisé aussi bien pour le cinéma que les systèmes domestiques. Les deux H.P. surround sont toujours alimentés par le même canal. Le Pro Logic II permet de décoder les voies arrière en pseudo stéréo (décorrélation). Le procédé de la Lucasfilm Home THX est une évolution du système Pro Logic. Il ajoute une décorrélation gauche droite du canal surround (genre de pitch shift), une égalisation des H.P. frontaux et un équilibrage des canaux avant et arrière. Remarque : le Home THX n a rien à voir avec le THX cinéma qui est un procédé de diffusion. Le THX Cinéma impose aux exploitants l égalisation du signal, la position et les caractéristiques des H.P., des critères d acoustique des salles (temps de réverbération imposé...), le réglage de la chaîne de diffusion, l amplification et le filtrage des H.P. Le logo THX sur des supports de diffusion signifie que le mixage du film s est fait dans une salle certifiée THX. Dolby, de même, impose certaines caractéristiques quant à l emplacement, le type des haut-parleurs et les amplificateurs à utiliser. Il est important de remarquer qu aucun de ces systèmes n utilise quatre canaux discrets. Tous subissent un encodage / décodage et sont stockés sur deux pistes. On dénomme souvent ces procédés comme Certains auteurs sceptiques n hésitent pas à parler de systèmes 4.2.2,5. Ce matriçage analogique des signaux est l alter ego de la compression audionumérique actuelle. Les systèmes Dolby sont donnés comme compatibles mono et stéréo. En 1990, Eeastman Kodak invente le système audionumérique Cinema Digital Sound (CDS). Les informations sonores audionumériques compressées (au sens du débit d information) sont enregistrées à la place des deux pistes optiques analogiques. Ce système cèdera sa place au Dolby SRD car celui-ci permet de garder les pistes Dolby Stéréo optiques en cas de problème. 20

20 En 1992, Dolby lance le Dolby SRD (Dolby Spectral Recording Digital), appelé aussi Dolby Stéréo Digital, au cinéma. Les interstices entre les perforations du film 35 m/m sont alors utilisés pour stocker l information sonore sous forme audionumérique compressée. Le système se compose de six canaux discrets dont 5 pleine bande ( Hz) et un sub-bass (3-121 Hz). On parle alors de systèmes 5.1. Les systèmes domestiques (home theatre / cinema) prennent l appellation Dolby Surround Digital. D autres systèmes multicanaux discrets stockent l information sonore sur des supports informatiques séparés (CDRoms, disques magnéto-optiques à l époque). Les lecteurs sont alors synchronisés par un code temporel optique enregistré entre les perforations du film. En cas de problème (perforations abîmées), le système bascule sur les pistes optiques matricées au format Dolby Stéréo. Le système LC Concept, français de conception, a été le pionnier de ce type, dont les idées sont actuellement exploitées commercialement par la firme DTS. Les canaux sont répartis comme gauche, centre, droite, arrière gauche, arrière droite et sub-bass. Les différences avec les systèmes précédents sont : une indépendance totale des canaux (pas de diaphonie, surround stéréo possible...) et un canal supplémentaire optionnel pour les basses. Le problème du matriçage analogique bipiste disparaît au profit des formats audionumériques compressés. On différencie souvent les systèmes par la répartition de leurs canaux. Les appellations de systèmes 2/0, 3/1, 3/2 reflètent le rapport des pistes avant / arrière. Le 3/2, par exemple, est un système à trois pistes frontales (gauche, centre, droite) et deux surrounds séparés (arrière gauche et arrière droit). L encodage de ces 5.1 pistes a été rendu possible par le développement du Dolby Audio Coding 3 (AC3 maintenant appelé Dolby Digital) permettant de ramener les débits sonores entre 32 et 640 Kilo bits par seconde (kbps) selon le nombre de canaux. Au départ Dolby cherchait un débit de 320 kbps pour pouvoir stocker les informations sonores entre les perforations du film 35 m/m. Actuellement, les débits typiquement utilisés sont le 384 kbps pour le Dolby Surround AC3 5.1, et le 192 kbps pour la distribution stéréo. Les fourchettes données par la documentation Dolby sont : kbps pour un signal mono, kbps pour un signal stéréo et kbps pour le 5.1. Les sources peuvent être aux fréquences d échantillonnage de 32, 44,1, ou 48 khz, et avoir une résolution de 16, 18, 20 ou 24 bits. Dans le cas d utilisation des 5.1 ou 7.1 canaux, les décodeurs Dolby Digital ou DTS sont capables de fournir un mixage mono, stéréo, ou surround. Les différents paramètres de mixage sont prévus lors de l encodage (coefficients de downmix). 21

21 Exemple d un système d encodage AC3-5.1 temps réel (Sonic Solutions). 22

22 Evolution des codecs au cinéma Le Dolby Digital est un système de compression de données à pertes comme le sont le DTS (Digital Theatre Sound), le SDDS (Sony Dynamic Digital Sound), les MPEG 1 1, 2, 4 audio, l ATRAC, le PASC... Le Dolby Digital AC3 succède aux algorithmes AC1 ( kbps) et AC2 ( kbps). Ces codages, concurrents des couches ISO / MPEG, ont été utilisés pour la transmission par satellite, l échange par réseaux ou l archivage de données audio. Différents systèmes discrets 5.1 ou 7.1 se sont fait concurrence à l apparition du DVD Vidéo 2 : le MPEG, le Dolby Digital, le DTS et le SDDS. Actuellement, Dolby et DTS proposent des formats étendus et des codecs sans pertes. Le Dolby Digital + et le DTS High Résolution Audio permettent d ajouter des canaux audio et d augmenter les fréquences d échantillonnage et résolutions tout en restant des codecs à pertes. Les Dolby True HD et le DTS HD Master Audio utilisent des algorithmes de compression sans pertes. Ils sont inclus dans la normalisation du DVD Blu Ray. Remarque sur les systèmes Dolby pour l enregistrement magnétique Dolby a aussi développé des réducteurs de bruit tels que le Dolby A, Dolby SR pour le cinéma, les Dolby B et C, S, pour les K7 Philips. Le SR est aussi utilisé pour l enregistrement analogique professionnel sur bande magnétique Le Dolby HXPro est un système de pré-magnétisation variable pour l enregistrement magnétique. Les systèmes évoqués ici, n ont pas d autre prétention que de baigner le spectateur de cinéma dans une ambiance sonore tout en garantissant l intelligibilité et la stabilité des dialogues. Ils n ont pas été développés pour améliorer les possibilités de localisation proprement dites mais plutôt d enveloppement. De plus ils s adressent à de larges audiences et posent les problèmes de la sonorisation. Le mixage pour le cinéma est une opération délicate de répartition et d équilibrage des sources entre les différents canaux de diffusion. Ces sources sont en général mono ou stéréo. Il s agit donc de fabriquer une mosaïque sonore profitant de l espace de diffusion proposé par la salle de cinéma. Le mixage tel qu il est pratiqué actuellement n utilise que les différences de niveaux pour la localisation (panpots d intensité en général ). Capable de puissants effets sonores, le système seul ne permet pas de rendre plus transparent le système de reproduction. Les systèmes son pour le cinéma n envisagent pour le moment que les étapes de mixage, transmission et diffusion. Il n existe pas de procédé de prise de son spécifiquement adapté. 1 Moving Picture Expert Group 2 Digital Versatile Disc 23

23 Les systèmes multicanaux en conjonction avec les nouveaux supports (DVD, autoroutes de l information...) permettent l utilisation de nouvelles techniques de prise de son adaptées aux différents champs d applications des techniques du son (cinéma, productions musicales, sonorisation ). Leur application domestique permet de s affranchir des difficultés de la sonorisation. En dehors des essais quadriphoniques des années 1970 peu de systèmes réellement multicanaux ont été envisagés dans le sens de la transparence de la chaîne de restitution et de la spatialisation. Actuellement deux «écoles» se disputent le secteur, l holophonie acoustique (Wave Field Synthesis et Ambisonique) et les techniques binaurales et transaurales. Face à ces approches théoriques, les praticiens proposent souvent des systèmes empiriques basés sur des extensions de systèmes stéréophoniques existants ou l utilisation de systèmes d appoints spatialisants. Exemples de films 35 m/m sur lesquels les pistes son sont inscrites en SDDS (sur les bords de la pellicule), en Dolby Digital (entre les perforations) et en Dolby Stéréo (élongation variable). Une dernière piste numérique de Time Code permet de synchroniser un lecteur informatique au format DTS. 24

24 Evolutions numériques du cinéma Le Digital Cinema Initiative, une association regroupant 6 majors du cinéma, propose une spécification pour le cinéma numérique. Le débit maximum de diffusion à été fixé à 250 Mbps pour le moment et utilise le format d image JPEG2000 et le format son BWF en 24 bits, 48 ou 96 KHz. En 2009, la majorité des films étaient toujours tournés sur support argentiques et scannés en 2K (2048 / ,2 Méga pixels par image) ou 4K (4096 / ,85 Méga pixels par image) pour la post production et éventuellement la diffusion. Certains constructeurs de caméras proposent actuellement des caméras numériques atteignant les 2, 4, ou 5K (5120 / ,8 Méga pixels par image). Les évolutions futures envisagent les 6K (6654 / Méga pixels par image), 9K (9334 / Méga pixels par image) et 28K ( / Méga pixels par image). Selon la résolution utilisée, le nombre d image par seconde possible varie entre 12 et 300 actuellement. Seules les résolutions égales ou supérieures au 4K peuvent êtres comparées à la pellicule 35 m/m. De leur coté, les constructeurs de projecteurs suivent la course à la résolution En juillet 2011, environ la moitié des salles de cinéma françaises sont équipées en numérique. Le passage au cinéma numérique suppose, bien sur, que les catalogues de films soient eux même numérisés... Le passage au numérique du cinéma permet de passer de la copie 35 m/mm à la projection sans supports physiques à travers un réseau de diffusion protégé. Il facilite aussi le passage au cinéma en 3D et les applications annexes telles que le sous titrage, l audio description Le passage au cinéma numérique permet d utiliser les salles de cinéma pour la diffusion de programmes alternatifs en 2 ou 3 dimensions tels que les opéras, concerts, sports, jeu vidéo, duplex... 25

25 26

26 Systèmes d écoute et acoustique des cabines 5.1 L évolution des techniques audionumériques compressées (au sens de la réduction de débit), les usages du son au cinéma, ainsi que l arrivée de nouveaux supports audiovisuels (Blu Ray, DVD-V, DVD-A, SACD ) ont conduit au nouveau standard de travail 5.1. Dispositif d écoute 5.1 Par 5.1, il est entendu un système de diffusion à six canaux discrets répartis autour de l auditeur. Cinq canaux englobent toute la largeur de bande audio ( Hz), le dernier étant un canal à bande passante réduite réservé à la diffusion des infra basses ( Hz soit 10% de la bande passante audio). Les canaux se répartissent comme gauche, centre, droite, arrière gauche, arrière droite, et sub basse. La configuration suivante est donnée par la recommandation ITU-R BS

27 Haut-parleur Angle horizontal (degrés) Hauteur (m) Inclinaison (degrés) Centre 0 1,2 0 Gauche / Droite 30 1,2 0 Arrières , vers le bas Avec : H : hauteur de l écran, B : largeur de la base du triangle d écoute, D : distance d écoute, Ecran n 1 : HDTV - distance de référence 3H ( 1= 33 ), Ecran n 2 : Ecran de projection (2 = 48 ) Tous les haut-parleurs sont identiques et placés à la même distance de l auditeur. Les haut-parleurs frontaux sont idéalement à la même hauteur Ce nouveau standard permet de baigner le spectateur dans un champ sonore horizontal sur 360. Il surpasse la stéréophonie en termes de nombre de canaux, mais aussi en termes de possibilités de localisation, démasquage, enveloppement, réalisme, confort d écoute La disposition du système d écoute 5.1 reste compatible avec la stéréophonie dans la mesure où les hautparleurs gauche et droite frontaux respectent la même disposition en triangle équilatéral avec l auditeur. Post-production 5.1 L étape de post-production est décisive en 5.1. Les outils habituels se déclinent en version multicanale : consoles de mixages automatisées possédant des «pan pots 5.1», unités de réverbération artificielles multicanales (M6000 TC Electronics, Lexicon 960 ), plugins 5.1, les modules Max du spatialisateur SPAT de l IRCAM ( ) et le mixage peut avoir lieu dans des cabines optimisées pour ce format. Libre à l utilisateur de traiter les canaux un par un (monophonie dirigée), par paire (avant / arrière) ou d avoir une vision plus globale des choses Acoustique des cabines de mixage 5.1 Du fait de la présence de six haut-parleurs dans toutes les directions de la pièce, les acoustiques des cabines de post-production 5.1 sont relativement plus mates et symétriques que celle conçues pour la stéréophonie (en général de type LEDE). Outre les critères habituels (pas de murs parallèles, pas de résonance particulière ), des recommandations sont publiées. Je reprends, ici, les tableaux proposés par la documentation Dolby : Niveau d écoute pour n haut-parleurs : Lp / hp = 85-10log (n) ± 0,25 dbc SPL Pour n = 5 hp, Lp / hp = 78 dbc SPL Les mesures de niveau acoustique sont effectuées avec un sonomètre utilisant une constante de temps d intégration longue et une courbe de pondération C. La mesure de niveau se fait à l aide de bruit rose enceinte par enceinte. Toutes les enceintes sont réglées au même niveau à 0,5 db près. Le niveau d écoute obtenu avec les 5 enceintes est de 85 dbc SPL. C est le niveau d écoute dit «académique» 28

28 Dimensions géométriques de la cabine 5.1 Gestion des réflexions précoces et valeur moyenne du temps de réverbération en 5.1 Tolérances pour le temps de réverbération en 5.1 La courbe en pointillés est issue des recommandations de l Audio Engineering Society 29

29 Bruit de fond de la cabine 5.1 Tous ces paramètres sont difficiles à respecter. Des compromis sont souvent faits. Les enceintes arrière sont souvent plus petites que celles de l avant et les courbes de bruit de fond sont quasi impossibles à atteindre en milieu urbain Un exemple de cabine 5.1 : la régie multicanale de LGS - Le Grenier à Son Etude sur CATT Acoustics 30

30 Plan au sol et structure Configuration «musique» 31

31 Configuration «son à l image» Bass management Pour la gestion du canal de basse, un système de «bass management» fonctionne comme l indique la figure ci-dessous : 32

32 Le haut-parleur de Sub Woofer (ici SW) diffuse ce qui est prévu dans le canal dit LFE (Low Frequency Effect - le.1 du 5.1) et prend éventuellement en charge la gestion des graves des cinq autres hautparleurs. Il est, en général, possible de régler la fréquence de coupure à 80 Hz ou 120 Hz. Le 80 Hz se standardise actuellement Le gain de 10 db ajouté au canal de LFE s explique pour des raisons historiques. Le canal de LFE est, en effet, enregistré 10 db sous les autres pour éviter les problèmes de distorsion en analogique. Cette différence de niveau est alors compensée à l écoute. Les décodeurs DTS et Dolby Digital ajoutent ces 10 db lors de l étape de décodage, de même que les lecteurs de DVD Blu Ray, de DVD-Vidéo et Audio et de SACD. Supports 5.1 Les supports usuels du 5.1 sont les DVD Blu Ray, DVD Vidéo, DVD audio et le SACD. Les nouveaux standards du multimédia tel que le MPEG-4 audio englobent naturellement le son multicanal. Selon le support utilisé et les contraintes de la ligne de transmission, le son peut être sous forme linéaire ou compressé. Seuls les DVD Blu Ray, DVD Audio et le SACD permettent de stocker du son linéaire en 5.1 après une compression sans pertes. D autre formats étendus, tels que les 6.1, 7.1, 8.1, 10.2, 12.2 ( ) sont, en général, destinés à des applications particulières : cinéma panoramique ou sphérique, salles de multidiffusion, projections ou installations expérimentales, 3D 33

33 Environnements multicanaux habituels Dolby Surround pour le cinéma Dolby Surround pour le home cinéma Dolby Digital ou DTS pour le cinéma 34

34 Dolby Digital ou DTS pour le home cinéma Configuration pour une écoute musicale 35

35 Différentes configurations multicanales Quadriphonie 4.0 Quadriphonie 4.0 Dolby Configurations

36 Configuration 10.2 proposée par Tomlinson Holman Configuration

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38 Prise de son multicanale Introduction Conçu comme un système de diffusion issu du cinéma, de nombreux débats se posent actuellement, quant aux techniques de prise de son compatibles avec le système d écoute irrégulier du 5.1. Certains de ces systèmes sont complexes à mettre en œuvre ou à optimiser. Ils requièrent parfois un décodage ou un traitement approprié. Ils sont, de plus, relativement coûteux. Nous verrons par la suite qu il est intéressant de formaliser les différentes approches de ces systèmes par le modèle encodeur / décodeur. Les ingénieurs du son mélangent souvent différentes techniques de prise de son. Pour un enregistrement en acoustique naturelle, il est assez simple et rapide de mettre en place un micro Soundfield, une tête artificielle, des micros arrière (ailes ou carré ) conjointement à une microphonie de type stéréophonique classique pour la scène frontale Dans certains cas, le manque d outils de studio spécialisés pragmatiques rend l utilisation de certains formats complexe en post production. De plus il faut garder à l esprit que le passage en 5.1 impose des moyens (nombre de microphones, multipiste, traitements adaptés ) plus lourds qu en stéréophonie. Nous verrons aussi que certains systèmes sont difficiles à classer dans la mesure où ils peuvent être vus selon plusieurs approches différentes. Les systèmes de reconstruction physique du champ acoustique Pour rédiger cette partie théorique, je me suis appuyé sur les travaux universitaires de Jean-Marc Jot, Rozenn Nicol et Marc Emerit, Jérôme Daniel, Jeff Bamford, Edwin Verheijen, Werner de Bruijn, Etienne Corteel et Sébastien Moreau, différentes publications de équipes de l IRCAM, ainsi que sur les publications de Michael Gerzon. J espère qu ils me pardonneront de leur avoir parfois emprunté quelques illustrations ou explications. Synthèse de front d onde (Wave Field Synthesis) La synthèse de front d onde est une méthode physique de reconstruction du champ acoustique reposant sur le principe de Huygens, base théorique de l holophonie. Bien que, dans son principe, l holophonie, soit connue depuis longtemps (Jessel ), elle n a été mise en œuvre que récemment grâce aux travaux de J. Berkhout de l Université de Delft en La méthode holophonique reposant directement sur le principe de Huygens, nécessite un très grand nombre de capteurs et de transducteurs dont on maitrise les caractéristiques de directivité. 39

39 Huygens a démontré que le rayonnement d une source acoustique est équivalent à celui d un ensemble de sources secondaires réparties le long de son front d onde. Si l on connait les caractéristiques d un champ acoustique (pression et vitesse particulaire) sur une surface fermée entourant une source sonore, il est alors possible de décrire le champ acoustique dans son intégralité en considérant la source comme la combinaison d une infinité de sources secondaires monopolaires et dipolaires pondérées le long de cette surface. En quelque sorte, les sources secondaires prennent le relai de la source primaire. Selon le principe de réciprocité, un réseau de haut-parleurs monopolaires et dipolaires devrait pouvoir synthétiser le champ acoustique, dont on a préalablement capté par un ensemble de microphones les caractéristiques physiques. Illustration du principe de Huygens utilisé par la WFS La formalisation théorique de ce principe repose sur les formulations intégrales de Helmholtz, Kirchhoff et Rayleigh. La mise en pratique de la WFS s appuie sur un ensemble d approximation de ces intégrales (échantillonnage spatial à la captation, nombre fini de haut-parleurs à la diffusion...). Notations utilisées pour l intégrale de Kirchoff-Helmholtz. Ce schéma est à lire dans le cas général en trois dimensions. 40

40 Sur la frontière du domaine Ω le champ acoustique est donné par l intégrale suivante : Où p 0 est le champ de pression sur Ω, k le nombre d onde, et n r, le vecteur unité dirigé vers l extérieur. R r est le vecteur entre la source secondaire positionnée à r 0 et le point d écoute r r r r, tel que R = 0. Cette intégrale peut être interprétée comme la combinaison linéaire de termes monopolaires et dipolaires car on y observe respectivement les expressions : et On y voit aussi que les amplitudes des sources secondaires monopolaires et dipolaires, le long de la surface Ω, dépendent du gradient de la pression pour les monopoles et de la pression elle-même pour les dipôles. Le principe revient donc à enregistrer les composantes de pression et de gradient de pression du champ acoustique le long de Ω (microphones de pression et de gradient de pression), puis de le re-synthétiser à l aide de haut-parleurs monopolaires et dipolaires. Selon l intégrale de Kirchhoff-Helmholtz, la reproduction est parfaite pour une infinité de capteurs et de sources acoustiques de diffusion possédant les directivités requises. De plus elle est périphonique du fait que Ω soit un volume. Les limitations de cette méthode sont essentiellement dues à l échantillonnage spatial et donc aux problèmes de repliement du spectre spatial des microphones à la captation et des haut-parleurs à la restitution (nombre fini, réponse en fréquence et en phase, maîtrise de leur directivité et de leur rayonnement). D autre part, la distribution des haut-parleurs de restitution selon cette approche (nombre de sources et géométrie du système d écoute) est directement fonction de l étendue de la zone de captation et détermine la zone d écoute possible La complexité de mise en œuvre de ce système dans le domaine de la prise de son provient du grand nombre de microphones et de haut-parleurs nécessaires, de la difficulté à maitriser le rayonnement et les réponses des sources électroacoustiques utilisées (monopoles, dipoles, interférences ), ainsi que de l importance du traitement numérique du signal nécessaire pour tenter de compenser ces différentes approximations. Elle est, pour le moment, peu utilisée dans les métiers du son sous cette forme. 41

41 Principe simplifié d une installation selon Huygens Exemple de mise en œuvre d un réseau de haut-parleurs selon le principe de Huygens 42

42 Évolutions récentes du principe de la WFS Face au très grand nombre de transducteurs nécessaires à la mise en œuvre de l holophonique reposant directement sur le principe de Huygens, de nombreuses recherches ont été menées dans le but de simplifier le système. En 1988, A. J. Berkhout de l université de Delft proposent un système holophonique simplifié dissociant les étapes de captation et de reproduction. Ce système permet de réduire la captation à une prise de son de proximité et les dispositifs de diffusion à des bancs linéaires finis de transducteurs (antennes acoustiques). Il intègre une étape d extrapolation du champ sonore effectuée par l utilisation intensive de traitement numérique du signal. La synthèse du champ acoustique est alors assurée dans le plan horizontal et devant les haut-parleurs par cette méthode. C est cette dernière approche qui est utilisée actuellement sous le nom de Wave Field Synthesis, appellation qui apparaît pour la première fois en C est aussi à cette période que sont clairement définis les concepts fondamentaux sous tendant cette nouvelle technique de spatialisation: - La notion de source notionelle ou virtuelle qui permet une séparation complète entre les dispositifs de captation et de diffusion. Le paysage sonore est décomposé en sources virtuelles omnidirectionnelles dont on simulera par la suite la directivité et le rayonnement pour en déduire les signaux d alimentation des sources secondaires. - Des simplifications quant à la géométrie du problème avec une correction des approximations faites menant à la possibilité d utiliser des réseaux de haut-parleurs finis et répartis en ligne. Les travaux de l'université de Delft puis de France Télécom R&D au cours des années 1990 ont permis d'améliorer la compréhension des phénomènes mis en jeu d'un point de vue objectif et subjectif afin de valider cette approche. Les simplifications géométrique du problème supposent de réduire l espace de diffusion et la zone d écoute. On passe d un volume à un plan, d une surface étendue à une zone plus restreinte, voire à la tête d un auditeur (surround horizontal au sweet pot). Ces simplifications géométriques utilisent les méthodes de la Stationnary Phase Approximation. Les études postérieures aux articles fondateurs s'attachent à garantir une qualité de reproduction sonore indépendante de la position de l'auditeur au sein du dispositif en tentant d'étendre la zone d écoute ainsi que de synthétiser un effet de salle. Dans ces systèmes WFS, la prise de son est presque toujours réduite à la captation de proximité et les signaux monophoniques sont ensuite traités par des encodeurs spatiaux. Le système requiert donc l utilisation conjointe de synthétiseurs d espace acoustiques. Les puissances de calcul nécessaires à ces dispositifs sont relativement importantes et les antennes de haut-parleurs relativement couteuses. Ces techniques sont donc pour le moment réservées à des applications de diffusion en salle et trouvent leur place dans les applications requérant une immersion sonore particulière (cinéma en 3D, réalités virtuelles, installations sonores, musiques mixtes ). 43

43 Schéma résumant les principes de la WFS L échantillonnage spatial des transducteurs dépend du critère de Shannon, et de fait, restreint la bande passante spatiale du système holophonique. Des travaux expérimentaux effectués à l Université de Delft ont montrés que l échantillonnage spatial des transducteurs de diffusion dégradait peu la localisation des sources virtuelles synthétisées tant que le repliement du spectre spatial de descendait pas en dessous de fréquence de 1,6 khz. Cette tolérance peut s expliquer par la prépondérance des indices de localisation temporels en basse fréquence. Cette limitation correspond à un espacement entre les transducteurs de l antenne de hautparleurs de l ordre de 11 cm. Il a aussi été montré expérimentalement que si l espacement entre les haut-parleurs de diffusion dépassait cette limite, la localisation des sources virtuelles synthétisées restait relativement précise bien qu elles aient tendance à devenir plus larges en haute fréquence et que le spectre émis par le réseau pouvait devenir dépendant de la position des auditeurs. Théoriquement, les haut-parleurs constituant le réseau de sources secondaires sont omnidirectionnels La taille réduite des haut-parleurs composant l antenne, la pauvreté de la méthode de prise de son envisagée pour le moment (microphones de proximité) et les différentes étapes de synthèse spatiales (position et déplacement de la source acoustique, la simulation des espaces acoustiques) en font une méthode complexe à l heure actuelle. Néanmoins, l auditeur peut percevoir des effets de réalisme des sources sonores synthétisées saisissants tel que celui de parallaxe naturels liés à la position de la source. Cette impression de réalisme sonore est d ailleurs renforcée par la stimulation cohérente de plusieurs dimensions sensorielles (vue/ouïe au cinéma). 44

44 Les systèmes WFS actuels tels que celui de l IRCAM, utilise des signaux issus de microphones placés en proximité des sources originales, et resynthétise un champ acoustique par calcul des composantes des sources secondaires qui sont ensuite diffusés par une antenne linéaire de 88 haut-parleurs espacés de 16 cm actuellement. Le projet envisage à terme des antennes de diffusions tout autour de la salle, soient 512 transducteurs pilotés en temps réel par des calculateurs audio. Il est complémenté par l ajout de hautparleurs de Sub bass. L antenne acoustique est gérée par un réseau de type Ethesound qui la relie aux calculateurs spécialisés développés par l IRCAM et la société Suisse SonicEmotion. Le système de diffusion WFS de l IRCAM installé dans l ESpace de PROjection. Le placement des sources est obtenu par convolution du signal issu du microphone par la fonction de positionnement spatial souhaitée en temps réel, qui est ensuite elle même transmise et personnalisée pour chaque haut parleur constituant l antenne (retards, filtres ). Le coût de calcul et le nombre de haut-parleurs reste important pour ce type d application qui la rend plus adaptée à des installations de sonorisation de salles de spectacle ou de cinémas. La société allemande Iosono composée d anciens chercheurs du Fraunhofer Institute - IDMT propose, avec un certain succès, des équipements spécialisés pour des systèmes de sonorisation pour le cinéma en relief utilisant les techniques de la WFS. Système Iosono composé 627 haut-parleurs alimentés par 224 canaux installé dans les studios de la Todd-AO à Los Angeles. Le système consomme Watts d amplification. 45

45 Installation WFS au Mann Chinese Theater à Hollywood utilisant canaux de diffusion. Système de diffusion WFS installé dans l auditorium de la Detmold Hochschule für Musik 46

46 Le studio WFS Erich Thienhaus de la Detmold Hochschule für Musik. Type d antennes acoustiques électrodynamiques proposées par la société Iosono. Chaque segment de l antenne peut être alimenté par une amplification de 800 W. 47

47 Studio WFS basé sur les technologies Iosono du Fraunhofer Institute. Du fait que la taille des transducteurs soit limitée rend théoriquement difficile l utilisation de hautparleurs électrodynamiques classiques pour de larges bandes passantes (fréquentielle et spatiale) de diffusion. Les chercheurs on donc tenté de trouver des solutions alternatives sous forme de panneaux rayonnants à excitateurs multiples. Nouvelles générations de transducteurs Les haut-parleurs MAP (Multi-Actuator Panels) dérivent du principe de la DML (Distributed Mode Loudspeakers). Ils sont constitués d une plaque vibrante de polystyrène et/ou de carton qui est mise en vibration par un ensemble d excitateurs électrodynamiques à bobine mobile fixés derrière elle. Chaque excitateur peut recevoir un signal indépendant, ce qui permet la création d un système de diffusion multipiste utilisant une seule surface commune. Un des avantages de ce type de haut-parleurs est leur aspect physique de plaque permettant de les intégrer discrètement dans différentes installations sans que le spectateur soit entouré de centaines de hautparleurs. De plus, l excursion de la surface vibrante est suffisamment faible pour être utilisée comme surface de projection d images en deux dimensions. 48

48 Haut-parleurs MAP proposés par la société Sonic Emotions. Une installation de haut-parleurs MAP SonicEmotions à l ESPRO de l IRCAM L inconvénient de ces systèmes est que leur comportement acoustique est assez différent du rayonnement omnidirectionnel des sources ponctuelles qui sont requises par la théorie de la WFS. Leur utilisation impose de ce fait l utilisation de méthodes d égalisation appropriées 49

49 Prise de son WFS Malgré les limitations citées ci-dessus, certains chercheurs pensent qu il est théoriquement possible d utiliser des réseaux de capteurs lors de l étape de capatation en WFS. L université de Delft a envisagé des réseaux de microphones allant jusqu à 288 cardioïdes disposés en cercle autour des sources Les deux approches envisagées pour l enregistrement en WFS. L équivalence des procédés de la WFS et des techniques ambisoniques d ordre élevé (HOA) dans certaines conditions tendent à démontrer qu une captation par une méthode ou l autre puissent être interchangeables. De nombreux débats tentent de convenir de la méthode la plus efficace et économique pour parvenir à ces fins actuellement. 50

50 Ambisonique et format B Les techniques dites ambisoniques et le format B découlent des travaux de M. Gerzon, P. Fellgett, P. Craven et G. Barton effectués dans les centres de recherche travaillant dans le cadre de la quadriphonie dans les années La méthode consiste à représenter le champ acoustique au point de référence (captation coïncidente) comme une distribution angulaire de la pression sonore exprimée sur une base de fonctions périodiques spatiales. Ces fonctions sont les harmoniques shériques en 3D ou harmoniques cylindriques en 2D. Comme le principe holophonique, cette méthode ne tient pas compte de la présence de l auditeur. A la diffusion, le champ acoustique original est recréé par un ensemble de haut-parleurs régulièrement espacés autour de l auditeur (dôme de diffusion). L ambisonique permet de s adapter à diverses configurations d écoute (géométries et nombre de hautparleurs variables). C est une méthode de reconstruction globale et périphonique (haut, bas, 360 ) où tous les haut-parleurs participent ensemble à la localisation. Le nombre de capteurs (et donc de pistes utilisées) est indépendant du nombre de haut-parleurs qui constituent le système d écoute. A l inverse de la quadriphonie, le standard 5.1 pose le problème d une géométrie de diffusion irrégulière et impose un paramétrage des décodeurs ambisoniques pour s y adapter. Ambisonique théorique D un point de vue formel, l ambisonique repose sur le développement en série de Fourier - Bessel du champ acoustique original en un point de l espace. Cette décomposition est possible pour tout champ acoustique d ondes planes et s exprime comme : Où la fonction J n est la fonction de Bessel de premier type et d ordre n. θ et φ sont respectivement l azimut et l élévation de la source sonore. Il est à noter que tout champ acoustique complexe peut se décomposer en somme de champs acoustiques d ondes planes. Le premier terme, est proportionnel à la pression du champ acoustique (microphone omnidirectionnel), l ordre un, aux composantes directionnelles de premier ordre (cos θ, sin θ, cos φ et sin φ) et donc au gradient de la pression du champ acoustique (microphones bidirectionnels). Les termes d ordre n aux composantes directionnelles d ordre supérieurs et donc à des microphones de directivités supérieures 51

51 Directivité des harmoniques sphériques Les harmoniques sphériques et leur directivités jusqu à l ordre trois. L ordre fini du système à la prise de son (nombre fini de capteurs) limite la fidélité spatiale du système et l étendue de la zone d écoute. Plus on fait appel à des harmoniques sphériques d ordre élevé et meilleure est la résolution spatiale Les composantes directionnelles issues de la captation idéale sont nommées W, X, Y, Z, U, V Leur nombre dépend de l ordre du système. Au-delà de l ordre un, il est d usage de parler de High Order Ambisonics (HOA) Pour la restitution, le champ d ondes planes est recomposé par un réseau de haut-parleurs régulièrement espacés autour de l auditeur. Le principe reste valable tant que le rayon du système de diffusion est suffisamment grand pour considérer que le champ acoustique arrivant à l auditeur est composé d ondes planes (au-delà de l effet de proximité). Gerzon établit pour une des premières fois dans l histoire de l audio que le nombre de microphone et celui des haut-parleurs de restitution est indépendant. Le système brise la fausse évidence : Deux oreilles = deux micros = deux haut-parleurs = auditeur content L indépendance entre le format d encodage et le dispositif de restitution constitue un avantage puissant de cette approche puisque la position des haut-parleurs n est pas imposée et qu elle préserve une compatibilité hiérarchique avec des dispositifs comportant un faible nombre de haut-parleurs. Selon l ordre de développement envisagé, la captation ambisonique nécessite des capteurs de directivités d ordre croissant de plus en plus nombreux, et la restitution optimale de plus en plus de haut-parleurs. Plus l ordre augmente, et plus la zone de reconstruction s élargit autour du point idéal. 52

52 Le nombre minimal de composantes N est défini comme N ( 2m + 1) dimensions), et N ( m + 1) 2 = pour un système 360 (deux = pour une reproduction périphonique à trois dimensions ; m étant l ordre de développement du système. Le cas d ordre un horizontal ne nécessite donc que trois composantes, le périphonique quatre. Ces recherches entamées dans les années 1970 ont entraîné le développement d un microphone ambisonique de premier ordre, dont l un des modèles actuels est le Mark V, par la société anglaise Soundfield. C est un microphone à quatre capsules cardioïdes disposées sur une sphère centrée sur le point idéal d enregistrement (montage tétraédrique) et orientées dans toutes les directions de l espace. Depuis peu, la société danoise DPA propose aussi un capteur de format A. Il est d usage de parler pour les signaux sortant des microphones de format A. Capsule Soundfield Capsule DPA Pour obtenir le format d exploitation (format B), il est nécessaire de matricer les signaux venant des capsules orientées selon leur direction Left front, Left back, Right front et Right back en effectuant un matriçage de type : W= Lf+Lb+Rf+Rb composante omnidirectionnelle (énergie) X= Lf+Rf-Lb-Rb composante directionnelle dirigée vers l avant Y= Lb+Lf-Rf-Rb composante directionnelle dirigée vers la gauche Z= Lf-Lb+Rb+Rf composante directionnelle dirigée vers le haut Il peut être aussi nécessaire de compenser la non-coïncidence parfaite des capteurs due à l encombrement des capsules microphoniques, ainsi que leurs courbes de réponse. 53

53 Avant la conception de ces microphones spécialisés, il a été utilisé des montages de microphones constitués d une capsule omnidirectionnelle et de trois ou deux capsules bidirectionnelles, pour effectuer des enregistrements selon cette méthode. Montage tétraédrique expérimental de quatre microphones électrostatiques Calrec montés en tétraèdre. Ci-dessous, le montage de captation en format B horizontal du Dr Jonathan Halliday pour l éditeur anglais Nimbus Records (système Nimbus - Halliday). Les disques étaient ensuite encodés au format UHJ (composantes Σ,, T, Q) matriçage compatible mono et stéréo développé par Gerzon. Montage de type Nimbus-Halliday utilisant des microphones Schoeps (un MK2 et deux MK8) et hiérarchies des formats UHJ selon le nombre de canaux désirés. 54

54 Équations de matriçage du format B et de l UHJ Matrices d encodage et de décodage UHJ (j correspond à un déphasage de + π/2). Le format B est un format de post production permettant de nombreuses manipulations, rotation du champ acoustique dans toutes les directions de l espace, dominance frontale (zoom multicanal) Le décodage du format B est détaillé par Gerzon qui envisage des configurations de haut-parleurs très variées en deux ou trois dimensions. Il étudie deux générations de décodeurs de premier ordre, la première pour des systèmes de diffusion réguliers (décodeurs polygonaux pré Vienna), la seconde pour des configurations irrégulières tels que les 5.1, 6.1, 7.1 (décodeurs post Vienna) en référence à la convention AES de Vienne en Les signaux issus du format B sont décodés en fonction de la géométrie du dispositif de restitution. Pour un même ordre d enregistrement, plus on a de sources de diffusion à la restitution, et meilleur est le résultat. L augmentation du nombre de haut-parleurs lors du décodage permet de détacher les sources localisées de la position réelle des haut-parleurs. J emprunte ici la figure et l explication que Jérôme Daniel donne dans sa thèse. Avantage de multiplier les haut-parleurs pour préserver l illusion sonore, tout en gardant la même résolution spatiale (ambisonique d ordre un). En s écartant du centre du dispositif, la multiplication des haut-parleurs permet de dématérialiser la localisation perçue de la position réelle des sources. Cela favorise la fusion perceptive des sources réelles et renforce l illusion perceptive. 55

55 L arrangement le plus simple est le décodage horizontal pour quatre haut-parleurs disposés en carré. Cela revient à une sorte de décodage MS généralisé avec : LeftFront = 2W + X + Y RightFront = 2W + X Y LeftBack = 2W X + Y RightBack = 2W X Y Historiquement, un gain de 3 db est appliqué sur les composantes directionnelles lors de l enregistrement. Le micro omni captant statistiquement plus de niveau que les bidirectionnels, il a été décidé d uniformiser l énergie moyenne des quatre capsules. Cela permet, de plus, de ne pas limiter la dynamique d un canal par rapport aux autres. Ce facteur a été adopté par les différents acteurs de l évolution ambisonique et fait partie intégrante du format B actuellement. Ce gain sera compensé lors du décodage. Dave Malham de l université de York propose un décodeur périphonique pour huit haut-parleurs disposés aux sommets d un cube sur le même principe : LeftFrontU pper = W + X + Y + Z RightFront Upper = W + X Y + Z LeftFrontLower = W + X + Y Z RightFrontLower = W + X Y Z LeftBackUp per = W X + Y + Z RightBackU pper = W X Y + Z LeftBackLower = W X + Y Z RightBackLower = W X Y Z Gerzon propose, aussi, de minimiser les erreurs inhérentes aux systèmes d ordres restreints par des compensations psychoacoustique. Un décodeur ambisonique se devra de respecter au mieux la théorie de localisation de Makita (en dessous 700 Hz - fréquences pour lesquelles la tête d un auditeur est transparente acoustiquement) et la théorie dite énergétique (au dessus de 700 Hz quand elle ne l est plus). Il ne prend pas en compte les effets du pavillon de l oreille au dessus de 5 khz. La théorie de Makita suppose que la direction perçue - pour une tête fixe ou mobile - est celle du vecteur vélocité r v au centre du dispositif d écoute (localisation par le gradient de pression du champ acoustique). Par la théorie énergétique, Gerzon suppose que la direction perçue - pour une fixe tête ou mobile - est celle du vecteur intensité r e, pour les fréquences ou l auditeur n est plus transparent (localisation selon la densité d énergie). Pour optimiser ces vecteurs, il propose de filtrer les composantes de format B selon leur registre avant de les matricer et d alimenter les haut-parleurs du système de diffusion (phase-matched shelving filters). Par exemple pour un décodeur polygonal horizontal : Shelfs Gains f<700 Hz f>700hz W X, Y Ces coefficients assurent d autre part la conservation du niveau d énergie entre les hautes et basses fréquences, avec : =

56 Structure d un décodeur ambisonique d ordre un en deux sous bandes. Pour compenser l effet de proximité des haut-parleurs (condition d onde plane non respectée), Gerzon conseille un filtrage passe haut de premier ordre dont la fréquence de coupure est donnée par : 53 f c =, d étant la distance de l auditeur en mètres. d Bien entendu, ce filtrage disparaît pour un d grand (environ 5m). Des études plus récentes proposent aussi des décodeurs tenant compte de l étendue de la zone d écoute : Différentes conditions d écoute selon l étendue des auditeurs. 57

57 Décodeur polygonal d ordre un intégrant le paramètre de l étendue de la zone d écoute. Je reprends ici les dessins de Jérôme Daniel et la synthèse proposée par Jean-Marc Jot pour quatre configurations de décodeurs polygonaux pour ce qui est des coefficients k (gain sur les composantes). Le paramètre «size» est relatif à la taille de la zone d écoute souhaitée : Décodage par sous-bandes en fonction de l étendue de la zone d écoute. Les fréquences de transition entre les solutions basiques (r v = 1) et max r E et entre max r E et in-phase sont notées f b-m et f m-i. 58

58 Remarque : Les approches proposées par Ville Pulkki, en 1997 avec le Vector Based Amplitude Panning (VBAP) et par J-M. Pernaux en 1998 avec le Vector Based Intensity Panning (VBIP) convergent dans le sens des théories proposées par Gerzon. Ces méthodes de panoramiques discrets généralisés reviennent à une sorte de décodage ambisonique local. Les haut-parleurs les plus proches de la localisation désirée tentent de maximiser les vecteurs de localisation. Le VBAP tente de maximiser r v et le VBIP r e. La fréquence de séparation reste à 700 Hz. La principale limitation de l ambisonique en termes de performances est due à l ordre du système (un pour le microphone Soundfield) et explique en partie la nécessité de compléter le décodage par une optimisation perceptive. De plus c est un système ne reposant que sur les I, et qui ne tient pas compte de la présence de l auditeur (effets du pavillon au dessus de 5 khz). High Order Ambisonics De nombreux travaux ont étudié la possibilité de synthétiser des ordres de directivité microphoniques supérieurs à partir de réseaux de microphones pour obtenir plus de composantes d ordre plus élevé (microphones plus sélectifs). Gerzon propose dès 1972 un capteur périphonique de deuxième ordre en utilisant un arrangement de douze capsules cardioïdes et hypercardioïdes qui restera un prototype Ordre du Système Composantes en 2D Composantes en 3D Nombre de capteurs 2D/3D / / ? Evidemment, pour les ordres supérieurs, le nombre de capteurs peut être différent du nombre de composantes du format B dans la mesure où l on peut être amené à combiner différentes capsules pour obtenir la composante désirée. 59

59 Différents microphones expérimentaux ou commercialisés, comportent actuellement plusieurs dizaines de microphones permettant de réaliser des encodages d ordre supérieurs (HOA). Prototypes d ordre 2 et 4 de microphones HOA équipés de 12 et 32 capsules DPA 4060 en dodécaèdre et pentaki dodécaèdre. Sphère de 7 cm. Les microphones sont espacés d une longueur d arc de 3,875 cm à gauche (fréquence de repliement spatial de 4400 Hz). A droite la configuration amène deux distances différentes entre capteurs adjacents de 2,5 et 2,283 cm (soit deux fréquence de repliement spatial de 6700 et 7500 Hz). France Télécom -Orange Labs. Ils adoptent tous les deux des configurations régulières ou quasi-régulières pour limiter les erreurs d orthonormalité sur les harmoniques sphériques. C est aussi le cas de l Eigenmike proposé par la société américaine MHacoustics composé de 32 capsules réparties autour d une sphère pour une captation d ordre 4. 60

60 D autre part, les progrès du traitement numérique des signaux permettent actuellement à des développeurs des proposer des systèmes HOA à partir d autres géométries de capteurs comme le système proposé par la société Trinnov Audio avec leur réseau horizontal de huit capteurs disposés en fer à cheval. A l heure actuelle, certains équipements audio (hardware ou software) sont capables de travailler au format B à différents ordre. Pan pots pour intégration d appoints, rotation du champ acoustique, zoom dans une direction De leur coté, les décodeurs de format B se déclinent en différentes versions pour des haut-parleurs disposés régulièrement autour de l auditeur, carré, cubes, dômes, sphères ( ) ainsi que pour les configurations irrégulières à dominance frontale accompagnant une image telle que les formats 5.1, 7.1 Certains sont implémentés (et exportables sous forme de modules Pluggo compatibles VST) dans les librairies et patchs Max/MSP du module de spatialisation sonore (~spat) de l IRCAM. 61

61 L approche ambisonique reste relativement économique en termes de coût de calcul (panoramiques en format B, décodeurs, effets divers ) même si le dispositif de diffusion final est composé d un grand nombre de haut-parleurs Le décodeur restant basiquement une opération linéaire (matrice de décodage) il se décline aussi à différents ordres pour des géométries de haut-parleurs variés (surtout réguliers - dômes ). Des travaux universitaires relativement récents (Nikol, Emmerit ) ont démontré que la décomposition du champ acoustique en série de Fourrier - Bessel peut être considéré comme un cas particulier de WFS. La théorie ambisonique est mathématiquement équivalente à celle de la WFS si : - Le champ acoustique original est un champ d ondes planes - La distribution des sources secondaires est un réseau circulaire ou sphérique - Toutes les sources secondaires sont assez loin de l auditeur et peuvent être assimilées à des sources d onde planes Cette démonstration, très rigoureuse, relativise quelque peu la réputation sulfureuse de la secte ésotérique des utilisateurs de Soundfield bien que cette équivalence ne soit vérifiée que pour une infinité de composantes Il reste que l approche ambisonique se distingue fondamentalement du système WFS, par la façon dont le champ reconstruit converge vers le champ original en fonction de l ordre du système. Avec l ambisonique, la progression de la reconstruction s exprime en termes d expansion radiale à partir du centre. Avec la WFS, la qualité de reconstruction reste au contraire homogène sur toute la zone de restitution, et la progression se manifeste par l élargissement de la bande de fréquence où la reconstruction est correcte. La convergence asymptotique entre l ambisonique et la WFS ne se rencontre que si les sources sonores simulées par WFS sont placées sur le périmètre des haut-parleurs, lorsqu elles sont encodées comme ondes planes. De nombreux chercheurs tentent donc actuellement de développer des approches croisées pour améliorer les performances des systèmes de captation et de restitution spatialisés. Par exemple, l introduction d un T, avec ou sans auditeur (écran acoustique, tête), entre deux capteurs ambisoniques d ordre un dans le binaural B format proposé par J-M. Jot qui mêle ambisonique, techniques binaurales et décodeurs optimisé (deux points de captation séparés). La parenté théorique de l ambisonique et de la WFS ainsi que leur spécificité ouvre aussi la voie aux méthodes hybrides de captation et de restitution holophoniques pour des applications d extrême immersion sonore comme le fait remarquer Olivier Warusfel de l IRCAM 62

62 Les systèmes reposant sur des principes binauraux et transauraux Les systèmes binauraux sont basés sur l utilisation d une tête artificielle à la prise de son pour une restitution par casque. Des traitements appropriés ont aussi été développés pour une écoute sur hautparleurs (filtrage transaural - élimination des trajets croisés). Ces systèmes reposent sur un principe simple : il devrait être possible de recréer l illusion acoustique perçue par un auditeur lors d une écoute naturelle, au moyen de capteurs omnidirectionnels placés à la place de ses tympans lors de l enregistrement, puis de lui restituer par casque. Comme le résume très bien Jérôme Daniel dans sa thèse : «dans ce cas, les informations enregistrées incluent de façon naturelle l effet des diffractions et réflexions de chaque évènement acoustique par le corps, la tête, et les oreilles de l auditeur. Celui-ci dispose donc d un ensemble riche et cohérent d indices de localisation qui lui sont familiers : il s agit des différences interaurales de temps et d intensité (Interaural Time Differences et Interaural Level Differences) qui donnent lieu à une détection latérale des événements sonores, mais aussi des indices spectraux qui complètent la localisation directionnelle dans le plan médian et résolvent notamment les indéterminations avant-arrière et sur la position verticale. La restitution binaurale est donc susceptible de donner lieu à une reconstitution subjective du paysage sonore en trois dimensions, s affranchissant des limitations propres aux techniques traditionnelles de restitution sur haut-parleurs.» Dispositif de prise de son et de restitution binaurale. Une tête artificielle est utilisée pour la prise de son. Cette tête est construite pour imiter le comportement acoustique d une tête d auditeur statistique (taille, écartement des oreilles, propriétés de diffraction du pavillon...). Les capteurs (micros) sont à la place des tympans. Les fonctions EQ représentent les filtres de correction destinés à l égalisation des transducteurs, à la compensation des indices spectraux personnalisés (HRTF) et à la compensation de l effet de propagation dans le canal auditif. 63

63 Tête artificielle Neumann Mannequin expérimental KEMAR Synthèse binaurale : Les procédés de synthèse binaurale offrent quant à eux la possibilité de produire le champ acoustique binaural en fonction d une composition arbitraire de l environnement sonore virtuel. Ils se basent sur l utilisation des réponses impulsionnelles binaurales associées à la position d une source par rapport à l auditeur dans l espace virtuel. Un signal monophonique est convolué avec les réponses impulsionnelles binaurales d un auditeur dans une salle par exemple. Dans cette illustration, les fonctions de transfert binaurales sont définies par les HRIR (Head Related Impulse Responses) 64

64 Des jeux assez complet de HRTF et HRIR ont été mesurés par Martin et Gardner sur le mannequin KEMAR et est très largement utilisé par la communauté scientifique. Disposant des réponses impulsionnelles, la réalisation la plus directe du filtrage binaural consiste en une opération de convolution du signal monophonique avec chaque HRIR. Le coût de calcul d une convolution dans le domaine temporel étant rapidement rédhibitoire, il est généralement fait appel à des algorithmes de convolution rapide qui consistent à effectuer la transformation dans le domaine fréquentiel à l aide de FFT. Pour satisfaire les mécanismes de localisation dynamique, le système binaural doit pouvoir prendre en compte les mouvements de la tête à l aide d un système de suivi de la tête (Head-Tracking) et adapter la restitution des informations binaurales en conséquence (changement dynamique des filtres en temps réel). Techniques transaurales Originellement développés pour une écoute au casque (techniques binaurales), les traitements transauraux permettent de diffuser ces enregistrements sur des haut-parleurs. Dans les techniques transaurales, l enregistrement par tête artificielle est traité de façon à annuler les trajets croisés d un dispositif de haut-parleurs (fonctions hd et hg). Cela permet d élargir la restitution stéréophonique au-delà des enceintes de diffusion... Le traitement peut être individualisé (taille de la tête, HRTFs ) L analyse de la diaphonie acoustique produite dans le cadre d un dispositif d écoute stéréophonique à donné lieu à de nombreuses discussions. Certains ont adopté des positions radicales comme celle soutenue par Ralph Glascal avec son dispositif ambiophonique. Il propose de changer le dispositif d écoute stéréophonique (position et directivité des haut- parleurs, mur acoustique ). Son approche analyse assez finement les mystères du système de reproduction stéréophonique et propose des solutions originales (www.ambiophonics.org). 65

65 Ces approches se heurtent à plusieurs difficultés : - La très grande individualité et très grande finesse des HRTFs (localisation apprise). Environ 300 HRTFs par oreille (et se pose notamment le problème d interpolation des HRTFs). - Le suivi nécessaire des mouvements de la tête de l auditeur qui, en écoute naturelle, permettent de lever les indéterminations lorsque les indices spectraux ne sont pas suffisamment exploitables (systèmes de Head Tracking). - Une fois la production binaurale réalisée, elle ne permet pas une adaptation aux mouvements de la tête d un auditeur quelconque lors de la restitution (Head Tracker lors de l enregistrement?). - Le coût de calcul pour le filtrage binaural ou transaural qui doit pouvoir être effectué en temps réel (la convolution rapide par FFT n est pas des plus performantes en terme de qualité). - La faible zone optimale d écoute en cas de traitements transauraux et la difficulté d annulation des trajets croisés. En général, les techniques binaurales et transaurales sont plus utilisées dans des contextes d écoute au casque (jeu vidéo, simulations d environnement sonores virtuels). Elles permettent, en effet, d externaliser la perception sonore en écoute au casque, et d élargir de façon notoire l image sonore audelà des enceintes de restitution en cas d écoute stéréophonique conventionnelle. Dans le cas d une écoute au casque, la réintroduction de ces trajets croisés, est un des facteurs d externalisation de l image sonore perçue. On voit ici se détacher le concept des haut-parleurs virtuels qui consiste à simuler par filtrage binaural l effet de chaque haut-parleur considéré comme une source virtuelle disposée autour de l auditeur (virtual surround) dans le cadre de l écoute au casque. Une des applications du principe des hauts parleurs virtuels à été développée pour la simulation de systèmes de monitoring professionnels par G. Theile dans son BRS (Binaural Room Scanning). Ce système permet une écoute au casque simulant différentes configurations de haut-parleurs et acoustiques de contrôle. Les techniques binaurales et transaurales restent néanmoins très individualisées et s adaptent mal à un dispositif de diffusion pour de larges audiences. Leur différence essentielle avec les techniques de reconstruction physique du champ acoustique est la prise en compte de la présence de l auditeur et de sa tête. 66

66 Généralisation de l approche encodeur / décodeur Une approche intéressante des systèmes multicanaux peut être faite en considérant le système global (enregistrement, post production, transmission et reproduction) selon le schéma encodeur - décodeur. L encodeur est capable de mettre au format choisi une source monophonique (encodeur électronique) ou un paysage sonore (encodeur acoustique). Le mixage des différentes sources, ou la transmission d un mixage se font sous forme encodée. Le décodeur (éventuellement optionnel) reçoit le signal multicanal encodé et permet de le diffuser sur une certaine géométrie de haut-parleurs. Schéma de principe d un encodeur / décodeur audio 3D Encodeur Mixage Décodeur P canaux Transmission N canaux Dans la partie encodeur, les fonctions h peuvent représenter des coefficients de panoramiques, ou plus généralement, des filtres linéaires dépendant de la direction. Celles-ci peuvent imiter les caractéristiques de directivité d un réseau microphonique et incluent les retards en cas d enregistrements non-coïncidents. Le grand avantage de ce modèle est l indépendance du format d enregistrement et de la configuration de diffusion. Un changement de système de diffusion ne revient qu à une adaptation du décodeur. Les encodeurs acoustiques peuvent prendre la forme d un réseau de microphones dont on a choisi les directivités, orientations et positions. Cette catégorie englobe les couples stéréophoniques, les microphones de format B, les têtes artificielles Les encodeurs électroniques (ou pan pots) sont essentiellement des banques de filtres linéaires capable de produire les composantes du signal multicanal choisi à partir d une source monophonique. Dans le cas idéal, ils devraient être capables de remplacer un encodeur acoustique En revanche il est parfois impossible de trouver un encodeur acoustique équivalent à un encodeur électronique. Le cas du panoramique d intensité classique en est un exemple. 67

67 Les techniques de panoramiques discrets, qui supposent la connaissance du système de diffusion avant encodage (pas de décodeur), sont très mal adaptables à un changement de système de diffusion sans produire de sévères dégradations de l image sonore spatialisée. Pour un système d encodage donné, un décodeur optimal se doit de produire, dans la zone d écoute, un signal identique (en tout cas, le plus proche possible) à l original dans le lieu d enregistrement. Quand celui-ci est trop loin de l original, il peut être nécessaire d effectuer des traitements pour tenter de s en rapprocher au plus près lors du décodage. On se réfère souvent à ces traitements en termes de principe de ré-encodage dans le design des décodeurs. Le design des décodeurs tente, de maximiser les indices de localisation (ITD, ILD, HRTF, vecteurs de localisation ) et décomposent souvent leurs traitements en fonctions des différents mécanismes de localisation de l oreille. Aux basses fréquences, en dessous de 700 Hz, quand la tête de l auditeur est transparente, la connaissance de la pression et de la vitesse particulaire au centre d écoute est suffisante pour déterminer le champ acoustique à chaque oreille. Dans ce registre, l ITD est prépondérant et il est possible de garder le vecteur vélocité à sa valeur optimale r v =1. En dessus de 700 Hz, la connaissance des grandeurs acoustique au centre n est plus suffisante pour pouvoir déterminer le champ acoustique aux oreilles de l auditeur. Le critère de localisation prépondérants devient l ILD et reposent sur des critères énergétiques statistiques (vecteur. r e ). Au-delà de 5 khz, les indices spectraux prennent la relève Selon le modèle encodeur-décodeur, l encodeur acoustique pour les techniques binaurales et transaurales devient une tête artificielle. Dans le cas de l encodeur électronique, il doit prendre en compte les HRTFs mesurées sur une tête artificielle ou sur un auditeur. Une écoute au casque de devrait donc demander au décodage qu une correction spectrale pour compenser les défauts des transducteurs dans le cas idéal où la tête de prise de son et celle d écoute sont la même Dans le cas ou ces deux têtes sont différentes, le décodeur devra prendre en compte les caractéristique morphologiques du nouvel auditeur, ce qui n est pas toujours simple Pour la synthèse binaurale, une méthode efficace est de séparer les indices de temps (retard indépendant de la fréquence) et les indices spectraux par factorisation des HRTFs. Synthèse binaurale à partir d une source mono. Il faut garder à l esprit que ces méthodes demandent des ressources de calcul importantes. Par exemple, un module d encodage binaural tel que celui présenté ci-dessus requiert environ 5 MIPS (millions d instructions par seconde) pour une fréquence d échantillonnage de 48 khz. Cette puissance de calcul est d au moins dix fois supérieure à celles requises par l ambisonique ou les techniques de panoramiques discrets. 68

68 Une des applications du principe de ré-encodage est celle du décodage transaural de formats binauraux. Dans le cas d une écoute sur deux haut-parleurs, le décodeur se résume à un circuit d élimination des trajets croisés. Malgré les nombreuses études sur ce cas, il s avère peu réaliste d en attendre une reproduction satisfaisante aux oreilles d un auditeur au-delà de 2 khz dans la mesure où cela demanderait une précision de moins d un centimètre sur la position de ses oreilles. Seul le rajout d un système de head tacking, avec les difficultés de changement et de calcul des filtres personnalisés en temps réel qu il suppose, peut permettre de contourner cette limitation. Evidemment, le traitement supplémentaire se devrait de rester transparent pour l auditeur et les solutions réalistes passent par des méthodes d interpolations des HRTFs Une optique pour tenter de minimiser la puissance du décodeur peut aussi être d utiliser un encodeur acoustique permettant de capter plus d informations, par exemple d enregistrer les caractéristiques du champ acoustique original en plusieurs points (systèmes intégrant un T). Une fois de plus, le binaural B format peut être un encodeur acoustique approprié On peut théoriquement considérer que si la précision de la captation augmente (ordre du capteur ambisonique, enregistrement binaural en différents points ), il devient alors possible d étendre la zone de reproduction au-delà de la tête d un auditeur placé au sweet pot. L ambisonique d ordre supérieur (HOA) revient à échantillonner le champ acoustique original dans une zone de plus en plus large autour du capteur quand son ordre augmente (lien avec la WFS) et permet aussi d étendre l étendue de la zone d écoute en basse fréquence. Les techniques binaurales, outre l individualisation nécessaire des HRTFs, semblent un compromis intéressant dès que l auditeur n est plus transparent Malgré le coté très séduisant intellectuellement de ce modèle, il n en demeure pas moins relativement complexe. Les traitements nécessaires dépassant souvent les possibilités des praticiens. Différents compromis et systèmes «pragmatiques» sont actuellement utilisés par les ingénieurs du son, qui peuvent en panachant différents systèmes, obtenir les résultats qu ils recherchent. De plus peu d outils de studio intègrent ces concepts actuellement. Les ingénieurs du son, utilisent, comme à leur habitude une panoplie d astuces plus ou moins orthodoxes dans les productions réelles, combinant de multiples outils pour tenter de trouver des solutions esthétiquement et techniquement satisfaisantes. La question de la pratique de mise en œuvre, de la fiabilité, de la transparence des traitements utilisés ne doit pas non plus être sous estimée. De plus, certaines économies de traitement, nécessaires dans un environnement de production réel peuvent minimiser à l écoute la pertinence des principes utilisés. L exemple des systèmes à convolution temporelle qui se traduisent, pour des raisons économiques et de temps réel, par un traitement fréquentiel (FFT, multiplication, puis FFT inverse) finissent parfois par être difficilement utilisable dans certaines situations. L évolution technologique devrait prochainement permettre un traitement temporel de grande qualité des informations sonore sans avoir recours aux compromis de calcul actuels. Nous allons parcourir dans les pages suivantes certains systèmes mis en œuvre par les praticiens et étudier leurs caractéristiques. 69

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70 Les systèmes utilisant un double MS La sphère KFM 360 de J. Buck, un double système transaural avant arrière Ce système est constitué d un écran acoustique sphérique de 18 cm de diamètre contenant deux capteurs omnidirectionnels entouré de deux capsules bidirectionnelles orientées vers l avant. C est un double MS avec écran. Il dérive de la sphère Schoeps KFM 6 utilisée en stéréophonie. 71

71 Le système utilise un dématriceur permettant de modifier le décodage en post production. Il permet aussi de créer un canal central et l ajout de retards arrière. Les décodages MS avant et arrière peuvent être différents. La localisation latérale repose sur des indices en I alors que la localisation avant arrière repose sur une combinaison de T et de I dû à la diffraction sur la sphère. Le format B binaural proposé par J.-M. Jot Ce principe, repose sur l utilisation de deux microphones de type Soundfield (introduction de T dans un double système I) séparés ou non par un écran de diffraction. Capteur Décodeur pour quatre haut-parleurs Synthèse binaurale en binaural B format et décodeur pour une écoute au casque 72

72 Un système original, le Holophone Selon le modèle, 6 (H3D pour le 5.1) ou 8 (H2 Pro pour le 7.1) capteurs omnidirectionnels sont encastrés dans un profil elliptique de 19 cm sur 15 tentant d imiter les caractéristiques acoustiques d une tête humaine... Selon ses concepteurs, le système ne requiert pas de décodage particulier pour la diffusion. Chaque microphone est routé vers son canal 73

73 Double MS sans écran En utilisant trois microphones, il est possible de créer deux couples MS tête bêche partageant la capsule bidirectionnelle. Les microphones M peuvent être cardioïdes ou hypercardioïdes. Un double décodage permet ensuite de diffuser le signal enregistré sur un système 5.0 ou 6.0 Ici, le micro M avant est remplacé par un micro canon 74

74 Les systèmes dérivés du triangle DECCA Utilisé par la société DECCA dans à partir de 1954, le triangle se compose de trois microphones à larges membranes assez largement espacés (les ingénieurs du son de Decca sont passés des M49 aux KM56 puis aux M50 Neumann). Actuellement, le une tendance pour les TLM 50 se dessine assez fréquemment dans les environnements de production assez riches pour cela Ce système de prise de son pensé pour la stéréophonie repose sur l utilisation d un couple de microphones omnidirectionnels largement espacés pour couvrir de larges ensembles orchestraux, complété par un microphone central pour combler le trou au centre. La taille des microphones utilisés permet de considérer que ce système principalement T utilise aussi assez rapidement le I. De plus la disposition du microphone central légèrement plus proche des sources que ceux de la base du triangle introduit une légère avance du micro central, et permet d en attendre une certaine stabilité de l image stéréophonique reproduite (effet de précédence au centre). 75

75 Le système à ensuite été décliné de différentes façons. Le I tente une percée par le remplacement du microphone central par un couple MS pour la reproduction stéréo, un microphone Soundfield, des ailes arrière, ou un système spatialisant indépendant sont aussi souvent utilisés pour la version multicanale 76

76 D autres ingénieurs du son étendent ce principe à des quintuplés microphoniques omnidirectionnels. C est le cas du système de Jean-Marc Lyzwa, qui utilise cinq capsules DPA (4041, 4003 ou 4006) en tentant d optimiser le recouvrement des différents couples, constitués par les microphones pris deux à deux, par la distance entre les capsules et l orientation de celles-ci. Chaque microphone est ensuite routé vers un haut-parleur. Ce système peut être complété par des appoints mono ou stéréo dirigés par des panoramiques discrets. Cinq microphones DPA omnidirectionnels. 77

77 Les systèmes reposants sur la notion d angle de prise de son Les systèmes Optimised Cardioïd Triangle (OCT) et leurs dérivés Le concept à été proposé par G. Theile et H. Wittek de l IRT (Institut für RundfunkTechnik). C est un système d enregistrement des canaux frontaux pour le multicanal 5.1. Le but recherché, ici, est une localisation frontale optimale en tentant de réduire la diaphonie acoustique existant entre les images fantômes multiples Il est ensuite complété par un système de captation arrière dans sa version OCT Surround. Le principe OCT considère que les trois microphones constituent deux couples stéréophoniques adjacents G/C et C/D. L h C b R Les microphones G et D sont hypercardioïdes, le microphone C, central est cardioïde. Avec le placement du microphone central décalé de 8 cm vers l avant (h = 8cm pour le système OCT1), on obtient les angles de prise de son suivants en fonction de l écartement des hypercardioïdes : b = 40 cm : 160 b = 50 cm : 140 b = 60 cm : 120 b = 70 cm : 110 b = 80 cm : 100 b = 90 cm : 90 79

78 On trouve sur l application Java «Image Assistant» qui permet de simuler les propriétés de localisation de divers systèmes de prise de son dont l OCT (angle de prise de son en fonction des distances entre les microphones et de leur orientation). 80

79 Une variante se rapprochant du triangle DECCA (dite OCT2) propose de décaler le microphone central de 40 cm afin d introduire un retard de 1 ms entre les microphones. Les versions OCT Surround 81

80 Les systèmes spatialisants annexes à un système de captation frontal La croix de l IRT La croix microphonique IRT n'est pas un microphone surround principal mais une configuration de microphones pour la prise de son d'ambiance complétant un système de captation frontal. Elle est constituée de quatre microphones cardioïdes disposés en carré. Le carré de Kimio Hamasaki de la NHK Le carré Hamasaki est aussi un système d appoint de captation d ambiances. Il est constitué de quatre microphones bidirectionnels, placés dans la salle, ne pointant pas vers la scène frontale pour éviter la captation de son direct. 82

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82 Les systèmes INA-5 (Ideale Nieren-Anordnung - Arrangement idéal de cardioïdes) Les systèmes INA-3 et INA-5 sont des extensions du principe OCT. Ils reposent sur l utilisation de quintuplés microphoniques dont on peut choisir les directivités (en général cardioïdes). Les cinq microphones sont souvent considérés comme formant trois couples stéréophoniques (G/C, C/D, AG/AD) ou cinq selon la configuration (G/C, C/D, D/AD, AD/AG, AG/G). Une des réalisations commerciales est le système ASM-5 (Adjustable Surround Microphone). Un ensemble de 5 microphones de type VM 1 proposé par la société Brauner, dont le module ATMOS 5.1 propose, entre autre, le contrôle des directivités (microphones à double membrane). C L 25 cm 35 cm 25 cm R 53 cm 53 cm LS 60 cm RS Exemple du système ASM 5 Brauner. 84

83 Le Multichannel Microphone Array (MMA) de M. Williams et G. Le Dû Ce système, constitué généralement de cinq capsules cardioïdes, repose aussi sur la théorie des angles de prise de son entre cinq couples adjacents. Sa géométrie peut varier selon les angles de prise de son désirés. Le concept de critical linking permet de raccorder parfaitement les couvertures frontales, latérales, et arrières. Le Wide Cardioid Surround Array (WCSA) de Mikkel Nymand (DPA Microphones) Une autre variante d un quintuplet de microphones cardioïdes. Les configurations recommandées sont : G-C : cm D-C : cm C-GD : 20 cm Avant - Arrière : cm AG-AD : cm 85

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85 Comparatif de certains de ces différents systèmes (Etude de l ORF - Osterreichischer RundFunk ) 87

86 5 Mean Values - both musical examples 4 A: Stereo + C +NHK Decca - Tree OCT + NHK Judgement scale 3 Brauner/ INA 5 KFM OCT Surround Soundfield Number of question (see questionary) 88

87 Annexes - Nouveaux supports HD DVD et Blu-Ray Disc Les performances actuelles du DVD Vidéo (débit et capacité) étant insuffisantes pour le passage à la télévision haute définition (TVHD), la bataille règne actuellement entre ses deux éventuels successeurs le DVD haute définition (HD-DVD) mené par Toshiba, Microsoft et Intel et le DVD dit «Blu-ray Disc» (BD) soutenu par Sony, Apple, Dell, Hitachi, LG Electronics, Matsushita-Panasonic, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, TDK et Thomson. Il est bien sur possible de lire les anciens DVD vidéos sur tous les lecteurs, et bien sur impossible de lire un DVD Blu-ray sur une platine HD DVD et vice versa. Certains constructeurs proposent tout de même des lecteurs hybrides Les éditeurs de films et les studios cinématographiques prennent part à la bataille en se ralliant à l un ou à l autre. Fin 2007, le catalogue Blu-ray comportait 247 titres contre 180 pour le HD-DVD. Les studios Warner Bros (seconde major sur le secteur des films avec une part de marché de 14%) vient de rejoindre le camp du Blu-ray. Une adhésion qui pourrait entraîner selon certains celle des studios Paramount En attendant, les consoles de jeux viennent bouleverser la donne. La PlayStation (PS3) de Sony est équipée d un lecteur de disques Blu-ray alors qu un lecteur HD-DVD n est qu en option pour la Xbox 360 de Microsoft Du point de vue des caractéristiques techniques, le Blu-ray supplante son rival en termes de capacité de stockage 25 Go par couche contre 15 Go pour le HD-DVD. Hitachi envisage même la possibilité technique de fabriquer des disques Blu-ray de 4 ou 8 couches par face (soient 100 ou 200 Go de capacité de stockage). De son coté Toshiba propose un HD-DVD triple couche d environ 50 Go Le format Blu-ray existe aussi pour des disques de 8 cm simple couche simple face. Ils ont une capacité de 15 Go et sont prévus pour les équipements portables Pour ce qui est des débits, le Blu-ray et le HD-DVD se tiennent dans un mouchoir de poche autour de 36 Mbps (BD et HD-DVD 1x). Néanmoins, le consortium Blu-ray envisage un débit de lecture de base à 1,5 fois ce débit et le passage à 2 fois soient 54 Mbps et 72 Mbps... Reste tout de même que le HD-DVD est plus économique dans la mesure où il peut utiliser les mêmes chaînes de fabrication que le DVD Vidéo. Le format BD-ROM (UDF v2.5) spécifie 3 codecs pour la vidéo, le H.264 / MPEG4 Advanced Video Coding High Profile, le VC-1 basé sur le Windows Media 9 de Microsoft et le MPEG-2 codec principal du DVD Vidéo mais dans sa version haute définition. Les disques BD-R et BD-RE (inscriptibles et réinscriptibles), eux ne supportent que le standard MPEG-2 HD car c est celui utilisé par la diffusion numérique en TVHD. Les deux formats acceptent la pleine définition HD (full HD), à savoir 1920 x 1080 pixels en 16/9. Le balayage peut être progressif (p pour progressive) ou entrelacé (i pour interlaced). 89

88 Les formats d image en haute définition Résolution Aspect Format Description :9 * 720p/XGA Utilisé par les écrans PDP à pixels non carrés :9 720p/WXGA Utilisé par les écrans DLP, LCD et les projecteurs vidéo LCOS :9 720p/WXGA Utilisé par les écrans LCD et PDP (HD Ready 720p,1080i) :9 * 1080p/i Utilisé par les écrans PDP (Full HD, HD Ready 1080p) :9 * 1080p/i Utilisé par les écrans PDP (Full HD, HD Ready 1080p) :9 1080p/i Utilisé par toutes les technologies (Full HD, HD Ready 1080p) 3840x :9 2160p/i Quad HDTV, (pas encore de format HD Ready 2160p) * : format à pixels rectangulaires. PDP : Plasma DisPlay DLP : Digital Light Processing LCD : Liquid Crystal Display LCOS : Liquid Crystal on Silicon Le format DVD vidéo à une résolution de 720 x 576 à 50 Hz en PAL et de 720 x 480 à 60 Hz en NTSC que ce soit en 4/3 ou en 16/9. Il propose donc un 16/9 anamorphosé dont la résolution est identique à celle du 4/3. Les interfaces vidéonumériques respectant la norme haute définition sont le DVI (Digital Video Interface) dont la longueur de connexion est limitée à environ 2m, et le HDMI (High definition Multimedia Interface) qui permet de transporter audio et vidéo numérique sur environ 15m. Le HDMI à une bande passante de 10,2 Gbps. Les formats audio associés 90

89 Les méthodes d'encodage du flux audio incluent le PCM linéaire, le Dolby Digital, et le DTS dans leurs derniers développements. Dolby Digital (DD) : format utilisé pour le DVD Vidéo, version 5.1. DTS Digital Surround : format utilisé pour le DVD Vidéo, version 5.1. Dolby Digital Plus (DD+) : extension du Dolby Digital, 7.1 canaux possibles. DTS-HD High Resolution Audio : extension du DTS, 7.1 canaux possibles. Dolby TrueHD : codage sans pertes jusqu à 8 canaux. DTS-HD Master Audio : codage sans pertes jusqu à 8 canaux. PCM linéaire (LPCM) : jusqu à 8 canaux. Dolby Digital Plus (DD+) Le Dolby Digital Plus (ou E-AC-3 pour Enhanced Audio Coding 3) est une évolution du Dolby Digital pour les formats de la TVHD. C est un codec à pertes. Débits : de 0,032 à 6,144 Mbps Nombre de canaux : jusqu à 13.1 Fréquences d échantillonnage : 32, 44,1, 48, 96 KHz Résolution : jusqu en 24 bits Le transfert d un flux DD+ peut être effectué par une connexion HDMI 1.3. DTS-HD High Resolution Audio Le DTS-HD High Resolution Audio est une extension du format DTS. Il est prévu comme une alternative au DTS-HD Master Audio dans le cas ou un disque manquerait de place. C est un codec à pertes. Débits : jusqu à 6 Mbps Nombre de canaux : jusqu à 7.1 Fréquences d échantillonnage : jusqu à 96 KHz Résolution : jusqu en 24 bits Le transfert d un flux DTS-HD High Resolution Audio peut être effectué par une connexion HDMI 1.3. Dolby True HD Le Dolby True HD est un algorithme de compression sans perte utilisant le MLP (Meridian Losseless packing). Il intègre aussi des données de contrôle (metadatas). Débits : jusqu à 18 Mbps Nombre de canaux : jusqu à 14 Fréquences d échantillonnage : jusqu à 192 KHz Résolution : jusqu en 24 bits Le transfert d un flux Dolby True HD peut être effectué par une connexion HDMI 1.3. DTS-HD Master Audio 91

90 Le DTS-HD Master Audio est un algorithme de compression sans perte. C est un format optionnel pour les formats Blu-ray et HD-DVD. Dans ce format, le flux DTS conventionnel est complété par un flux additionnel codant les différences entre l original et la compression à pertes effectuée par le codage DTS. Ce flux résiduel est ensuite encodé sans pertes. Débits : jusqu à 24,5 Mbps pour le Blu-ray, et 18 Mbps pour le HD-DVD Nombre de canaux : pas de limites théoriques Fréquences d échantillonnage : jusqu à 192 KHz en stéréo, 96 KHz jusqu en 8 pistes Résolution : jusqu en 24 bits Le transfert d un flux DTS-HD Master Audio peut être effectué par une connexion HDMI 1.3. HD DVD Blu-Ray Codec Décodeur Canaux Débit max Décodeur Canaux Débit max AC-3 obligatoire 1 à kbps obligatoire 1 à kbps DTS optionnel 1 à 7.1 1,5 Mbps optionnel 1 à 7.1 1,5 Mbps DD+ obligatoire 1 à Mbps optionnel 1 à Mbps DTS-HD optionnel 1 à Mbps optionnel 1 à Mbps obligatoire 1 à 2 18 Mbps 18 Mbps Dolby TrueHD optionnel 1 à 8 optionnel 3 à 8 18 Mbps DTS- HD MA optionnel 1 à 8 18 Mbps optionnel 1 à 8 24,5 Mbps 92

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