FR3140727A1 - Procédé de reproduction d’un signal audio encodé - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de reproduction d’un signal audio encodé de type n.x.m où n est un nombre entier désignant le nombre de canaux destinés à des haut-parleurs disposés dans un plan horizontal, x est un nombre entier qui désigne le nombre de caissons de basse et m est un nombre entier désignant le nombre de canaux destinés à des haut-parleurs aériens, comprenant les étapes suivantes :Extraction par le décodeur d’un équipement électronique audio du signal source des signaux correspondant à chacun desdits canauxtraitement de repositionnement dans l’espace des signaux correspondant aux canaux droits avant et/ou au canaux droits avant et sommation des signaux ainsi repositionnés avec ledit canal droit principal pour produire un signal droittraitement de repositionnement dans l’espace des signaux correspondant aux canaux gauches avant et/ou au canaux gauches avant t et sommation des signaux ainsi repositionnés avec ledit canal gauche principal pour produire un signal gauchetraitement des canaux aériens droits et gauches pour le repositionnement en hauteur avant la sommation respectivement avec le canal droit et gauche.filtrage passe-bas des signaux correspondant audits canaux extraits et sommation avec le signal correspondant au canal avant, pour produire un signal avant. Figure 2
Description
La présente invention concerne le domaine de l'audio multicanal, technique qui se développe pour plonger l’auditeur dans un espace sonore immersif, avec une perception de diffusion de 360° dans le plan horizontal, mais aussi dans le champ vertical.
Le format Dolby Atmos (noms commerciaux) est un exemple de technologie audio 3D qui tient compte de la dimension verticale du son en plus de la dimension horizontale afin de maximiser l'immersion des spectateurs. Les systèmes audio surround (par exemple 5.1, 7.1 ou encore 9.1) générent des signaux audio encerclant le spectateurs par le biais d’une pluralité d’enceintes positionnées autour de lui, à des emplacements très précis déterminés par les conditions de captation du son à restituer. Des signaux spécifiques sont diffusés au-dessus du spectateur, au travers d'enceintes adaptées, pour améliorer l'immersion. Il est ainsi possible de percevoir "la hauteur" de certains sons, par exemple lorsque dans un film un hélicoptère survole une zone, ou bien lorsque de la pluie tombe.
On connait dans l’état de la technique le brevet EP0325175A3 qui décrit un système stéréophonique multicanal dans lequel différents signaux audio sont produits et amenés à converger vers un site d'écoute dans une enceinte à des intervalles de temps sélectivement espacés afin d'améliorer le réalisme du son imprimé à l'auditeur. Une première paire de haut-parleurs auxiliaires est disposée devant et au-dessus d'une paire de haut-parleurs principaux conventionnels, l'un des haut-parleurs auxiliaires faisant face au plafond de l'enceinte. Des signaux sont transmis d'un amplificateur dans une relation de phase sélectionnée à chacun des haut-parleurs auxiliaires, le son produit au moins par chacun de la première paire de haut-parleurs auxiliaires étant sélectivement réfléchi sur des surfaces réfléchissant le son afin de séparer physiquement le son ajouté produit par les haut-parleurs auxiliaires des haut-parleurs stéréo conventionnels. L'un des haut-parleurs de la première paire de haut-parleurs auxiliaires est connecté hors phase à l'amplificateur tandis que l'autre haut-parleur est connecté en phase. Une deuxième paire d'enceintes auxiliaires est disposée derrière le site d'écoute idéal face à une paroi arrière de l'enceinte. L'un des haut-parleurs de la deuxième paire auxiliaire est connecté en déphasage à l'amplificateur tandis que l'autre haut-parleur de la deuxième paire auxiliaire est connecté en phase.
Le brevet américain US9319794B2 décrit un système de son surround configuré pour produire un champ sonore spatial dans une région de contrôle sonore à l'intérieur d'une pièce ayant au moins une surface réfléchissant le son, comprenant plusieurs haut-parleurs orientables situés autour de la région de contrôle du son, chaque haut-parleur étant configuré pour recevoir une pluralité de signaux d'entrée de haut-parleur, chaque signal d'entrée de haut-parleur contrôlant l'un d'une pluralité de différents modèles de réponse de faisceau directionnel individuel qui peuvent être générés par le haut-parleur, et dans lequel l'ensemble la réponse directionnelle des ondes sonores émanant du haut-parleur est celle créée par une combinaison des modèles de réponse de faisceau directionnels individuels comme dicté par les signaux d'entrée du haut-parleur ;
Les solutions de l’art antérieur ne sont pas satisfaisantes car elles nécessitent des installations complexes, avec un grand nombre de haut-parleurs répartis dans des points bien précis du local d’écoute, et reliés à une source commune par liaison filaire ou éventuellement par des liaisons radiofréquences. De telles installations ne sont pas bien adaptées à une écoute dans un lieu privé, dans lesquels il est toutefois souhaitable d’écouter les enregistrements conçus pour une perception immersive.
Afin de remédier à ces inconvénients, la présente invention concerne selon une variante un procédé de reproduction par un ensemble de haut-parleurs constitué par un haut-parleur caractérisé en ce que lesdites traitement de relocalisation dans le plan horizontal sont des traitements binauraux.
Avantageusement, lesdites pondérations sont associées à des facteurs de pondération.
Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés où :
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L’invention concerne l’exploitation de signaux audio « surround » destinés à une restitution immersive dans un espace équipé de multiples haut-parleurs réparties en avant, en arrière, au-dessus, de face, à droite et à gauche de l’auditeur, selon une configuration standardisée, de type n.x.m, où n correspond au nombre de canaux destinés à des haut-parleurs disposés dans un même plan horizontal, typiquement 5, 7 ou 9 ; x, généralement 0, 1 ou 2 précisant que le canal « LFE » destiné aux basses fréquences restitué par un caisson de basse est mélangé sur un ou plusieurs des n pistes pour être extrait à la reproduction et m désigne le nombre de canaux aériens (« overhead speakers » en anglais) destiné à des enceintes décalées verticalement par rapport aux autres, généralement fixées au plafond, et parfois au sol, ou encore des enceintes rayonnement vers le haut.
Le son surround englobe un éventail de techniques d'enregistrement, de mixage et de reproduction dit « surround » (« cerner », « encercler », « entourer », « environner »), c’est-à-dire, tout système de reproduction qui n'est ni monophonique ni stéréophonique. Les différents canaux sont ensuite encodés selon un standard tel que DOLBY ATMOS (noms commerciaux) de type 9.1.6 avant d’être enregistrés ou diffusés, sur un équipement audio muni d’un décodeur approprié pour reconstituer les n.x.m canaux dont les signaux sont ensuite amplifiés soit au niveau d’un amplificateur central disposant de n+m sorties sur lesquelles sont habituellement branchés une enceinte par canal, soit transmis à n+m enceintes amplifiées.
La configuration minimale en Dolby Atmos (noms commerciaux) est le 5.1.2, à savoir 5 enceintes au sol + 1 caisson de basses (en anglais « subwoofer »), et 2 enceintes aériennes orientées vers le sommet de la tête. La configuration optimale est le 5.1.4, avec 4 enceintes au plafond, pour permettre une circulation des effets en hauteur (ex : passage d'avion). Les configurations encore supérieures améliorent encore le rendu immersif.
La illustre le positionnement des enceintes correspondant à un standard 9.1.6., par rapport à la position de référence d’un auditeur (1).
Les canaux de diffusion correspondent à :
- Deux haut-parleurs face gauche (11) et droit (21)
- Une enceinte centrale (31)
- Un caisson de graves (« Subwoofer ») (32)
- Deux haut-parleurs larges gauche (12) et droit (22)
- Deux enceintes surround latérales gauche (13) et droite (23)
- Deux Enceintes surround arrière gauche (14) et droite (24)
En outre, six canaux correspondent à des positions aériennes, par exemple par des enceintes plafonniers, ou des enceintes à réflexion sonore :
- Deux enceintes supérieures avant gauche (51) et droite (41)
- Deux haut-parleurs supérieurs médians gauche (52) et droit (42)
- Deux haut-parleurs supérieurs arrière gauche (53) et droit (43).
Le but de l’invention est d’émuler les sensations sonores et l’impression immersive avec un nombre de diffuseurs sonores nettement inférieur, en exploitant la richesse des signaux encodés multicanaux.
A cet effet, le signal encodé (60) est traité par un décodeur (65) de façon connue pour isoler les signaux (11 à 14 ; 21 à 24 ; 32 ; 41 à 43 ; 51 à 53).
Les signaux latéraux (12 à 14 ; 22 à 24) autres que les signaux latéraux principaux (11, 21) font l’objet d’un premier type de traitement de relocalisation.
Ce traitement de relocalisation est un traitement transaural basé sur le principe de l’annulation de la diaphonie (des chemins croisés ; en anglais « cross-talk cancelling ») par un jeu de filtres d'inversion destinés à compenser les chemins croisés. L'annulation de la diaphonie s’explique par le fait que le signal émis par un haut-parleur donné est perçu différemment aux deux oreilles en raison de la séparation physique des oreilles (délai de propagation) et de l'ombrage de la tête qui modifie le contenu spectral de l'oreille controlatérale par rapport à l'oreille ipsilatérale. Le traitement transaural consiste à appliquer par des filtres (16 à 18 ; 26 à 28) des fonctions dites HRTF (Head-Related Transfer Functions) qui décrivent une telle modification pour une position donnée (angle, éventuellement distance) de la source entrante. Ils fournissent des repères au système auditif qui sont utilisés pour localiser un événement sonore à une position donnée dans l'espace comme décrit par J. Blauert dans " Spatial Hearing, the psychophysics of human sound interaction ", MIT Press, 1999. Les paramètres des filtres (16 à 18 ; 26 à 28) sont spécifiques à chacun des canaux (12 à 14 ; 22 à 24) pour tenir compte de la position que devrait occuper le diffuseur sonore.
Les signaux issus des filtres (16 à 18 ; 26 à 28) sont sommés avec le signal latéral principal respectivement (11, 21) par un circuit sommateur respectivement (19 ; 29).
Les signaux correspondant aux diffuseurs aériens (51 à 53, 41 à 43) font l’objet d’un autre type de traitement binaural pour la relocalisation dans le plan vertical (angle de site ou élévation) par une méthode de pondération binaurale
Les filtres (54 ; 44) fournissent un signal qui est également transmis aux sommateurs respectivement (19 ; 29)
La sortie des sommateurs (19, 29) sont ensuite transmis à une enceinte respectivement droite (10) et gauche (20). Les signaux de sortie des sommateurs (19, 29) sont également traités par des filtres passe-bas (33, 34) avec une fréquence de coupure de 400 Hz par exemple, et ensuite additionnés au signal (32) pour fournir le signal destiné à un caisson de grave (30).
Claims (4)
- Procédé de reproduction d’un signal audio encodé de type n.x.m où n est un nombre entier désignant le nombre de canaux destinés à des haut-parleurs disposés dans un plan horizontal, x est un nombre entier qui désigne le nombre de caissons de basse et m est un nombre entier désignant le nombre de canaux destinés à des haut-parleurs aériens, comprenant les étapes suivantes :
- Extraction par le décodeur d’un équipement électronique audio du signal source des signaux correspondant à chacun desdits canaux
- traitement de repositionnement dans l’espace des signaux correspondant aux canaux droits avant et/ou au canaux droits avant et sommation des signaux ainsi repositionnés avec ledit canal droit principal pour produire un signal droit
- traitement de repositionnement dans l’espace des signaux correspondant aux canaux gauches avant et/ou au canaux gauches avant t et sommation des signaux ainsi repositionnés avec ledit canal gauche principal pour produire un signal gauche
- traitement des canaux aériens droits et gauches pour le repositionnement en hauteur avant la sommation respectivement avec le canal droit et gauche.
- filtrage passe-bas des signaux correspondant audits canaux extraits et sommation avec le signal correspondant au canal avant, pour produire un signal avant.
- Procédé de reproduction d’un signal audio encodé de type n.x.m destinés à des haut-parleurs disposés dans un plan horizontal, selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites traitement de relocalisation dans le plan horizontal sont des traitements transauraux.
- Procédé de reproduction d’un signal audio encodé de type n.x.m destinés à des haut-parleurs disposés dans un plan horizontal, selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites traitement de relocalisation dans le plan horizontal sont des traitements binauraux.
- Procédé de reproduction d’un signal audio encodé de type n.x.m destinés à des haut-parleurs disposés dans un plan horizontal, selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites pondérations sont associées à des facteurs de pondération.
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2023
- 2023-10-09 WO PCT/EP2023/077935 patent/WO2024079061A1/fr unknown
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Immersive sound: the art and science of binaural and stereo multi-channel audio", 17 October 2017, ROUTLEDGE, New York; London, ISBN: 978-1-138-90001-1, article FRANCIS RUMSEY: "Chapter 6: Surround Sound", pages: 180 - 220, XP055625742 * |
| J. BLAUERT: "Spatial Hearing, the psychophysics of human sound interaction", MIT PRESS, 1999 |
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|---|---|
| WO2024079061A1 (fr) | 2024-04-18 |
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