Mémoire de Master Recherche ATIAM présenté par Pierre Lecomte

Synthèse de champ sonore par ambisonie adaptative d'ordres élevés (ANFC-HOA)

Résumé :

Ce stage traite de la synthèse de champs sonores par une méthode d'ambisonie adaptative d'ordre élevé. Les méthodes ambisoniques permettent d'encoder des champs sonores complexes en trois dimensions et de les reproduire le plus fidèlement possible sur une zone d'écoute la plus large possible. À l'instar des techniques binaurales ou transaural, la zone d'écoute peut inclure plusieurs auditeurs.

Le formalisme mathématique repose sur la décomposition du champ sonore sur une base tronquée d'harmoniques sphériques. La restitution du champ sonore se fait à l'aide de plusieurs haut-parleurs disposés autour des auditeurs. L'approche présentée ici se focalise sur un système de synthèse adaptative en temps réel de champs sonores en deux dimensions. Le système de restitution est un cercle de haut-parleurs disposés autour de l'auditeur.

Le formalise ambisonique classique requiert une condition de champ libre, ce qui n'est jamais le cas en situation réelle. On présente dans ce rapport une méthode qui se propose de corriger l'effet de salle de restitution : Les signaux ambisoniques sont préfiltrés par une matrice de filtres pour diminuer l'"effet de salle" sur un grand nombre de points de contrôle au niveau de la zone de synthèse. En extrapolant cette technique, on peut envisager de simuler n'importe quel effet de salle. Outre une application audio, ce système peut alors être envisagé pour les moyens d'essais acoustiques (chambre réverbérante, cabine alpha, etc...) et pourrait constituer une alternative séduisante pour de tels équipements dès lors que la reproduction du champ est suffisamment précise.

Le rapport s'articule de la manière suivante : après ce premier chapitre d'introduction, les principales méthodes ambisoniques sont présentées au second chapitre, du formalise le plus classique (les haut-parleurs de restitution sont considérés comme générateurs d'ondes planes) à la NFC-HOA : Near Field Compensated Higher Order Ambisonics. Cette dernière technique permet de prendre en compte la distance finie des sources à synthétiser et du système de restitution. Les sources de restitution sont alors modélisées comme des monopôles. Les troisième et quatrième chapitres présentent les différentes techniques de correction d'effet de salle mises en oeuvre pendant le stage. Enfin, le dernier chapitre décrit l'implémentation temps réel d'un système de restitution 2D ANFC-HOA à l'ordre 7, les différents choix pour la réalisation et les moyens utilisés.

Les expériences sont réalisées au Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés (LMSSC) du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) à Paris. Des cartographies du champ synthétisé sont réalisées à l'aide d'une antenne plane (une antenne sphérique est envisagée pour la suite).



Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés - LMSSC