Auteur Sujet: Système reproduction binaurale hybride  (Lu 11629 fois)

LeChacal619

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Système reproduction binaurale hybride
« le: octobre 24, 2018, 21:40:05 pm »
Bonjour,

Voilà plusieurs années (environ 10) que j'avais eu l'idée, et que je vais tenter d'expérimenter aujourd'hui.... De quoi s'agit-il ?

J'ai eu l'occasion de visiter l'installation hi-fi d'une personne récemment et qui m'a fait comprendre une chose : il ne faut pas reproduire une chanson à la perfection pour bénéficier d'une bonne expérience, mais reproduire "l'acoustique" des sons mixés dans un enregistrement (tambour, voix, etc.), autrement dit, reproduire le contenu de l'enregistrement + y ajouter une réverbération permettant de recréer ce qui a été perdu dans l'enregistrement. Du coup, il faut inévitablement une installation adaptée au type de musique à reproduire.... problème que j'aimerai résoudre en imaginant un système capable de reproduire tout type de musiques et avec la meilleure qualité possible, i.e. capable de reproduire une écoute aussi naturelle que possible, en toute circonstance.

Je dis cela car dans mon installation actuelle (et c'est corrélé avec mes précédentes expériences), j'arrive à reproduire le signal presque à la perfection et pourtant le signal acoustique n'est ni bon ni naturel, en tout cas bien loin de la perfection que l'on pourrait atteindre et bien loin de ce que l'on peut entendre d'un vrai instrument.

Notre système auditif est trop complexe et trop perfectionné pour qu'un son venant de face à +/-30° d'azimut environ, ce qui se passe donc dans une configuration stéréo classique, soit berné : le timbre est changé, et la spatialisation est limité au segment reliant les 2 enceintes (voire plus et avec différentes profondeurs si la déformation crée par la résonance de la pièce le veut bien...).

En revanche, une reproduction binaurale avec reproduction du filtrage HRTF permet une illusion de 3D, d'autant plus fidèle que le filtre HRTF correspond à notre propre filtre. Pour ceux qui ne le savent pas, le son qui est arrive d'un endroit plus ou moins lointain jusqu'aux tympans subit des diffractions avant d'arriver jusqu'au tympan (rebond sur les épaules, sur les oreilles, etc.). Ceci peut être considéré donc comme l'application d'un filtre, filtre qui est appelé HRTF (Head Related Transfer Function). Ce filtre est différent pour chaque individu et un filtre HRTF qui convient à une personne ne convient probablement pas à un autre.

Pour vous donner l'eau à la bouche, voici un exemple très connu d'une reproduction binaurale avec un filtre HRTF arbitraire : https://www.youtube.com/watch?v=IUDTlvagjJA

Pour certaines personnes, l'effet de spatialisation est meilleur que d'autre. Même si la spatialisation n'est pas parfaite dans toute la vidéo, vous percevrez malgré tout parfois l'effet. Si le filtre HRTF était parfait, la spatialisation serait parfaite en toute circonstance.... Attention : il faut reproduire la vidéo avec un casque audio (intra-auriculaire de préférence, mais l'effet marche aussi avec de l'extra-auriculaire comme des casques supra-auraux ou circum-auraux : il faut que le son soit reproduit directement "dans" l'oreille, et pas loin de la tête car sinon le filtre HRTF réel se superposera à celui appliqué dans la vidéo, et toute la magie de l'illusion sera perdue....).

Actuellement, la recherche est très active dans ce domaine en raison de l'engoument pour la réalité virtuelle : arriver à reproduire la dimension sonore en 3D avec un casque serait une avancée phénomènale et très convoitée. Nombre de laboratoires partagent donc des bases de données de filtres HRTF obtenues par mesurage sur des dizaines voire centaines d'individus différents. Un chercheur a publié une solution que je trouve très intéressante et qui permettrait à priori, par une analyse statistique et une décomposition en composantes principales, "d'individualiser" un filtre HRTF pour l'adapter à sa morphologie.

Thèse : https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01537182/document
Dépôt Github de l'outil matlab : https://github.com/jhoelzl/HRTF-Individualization
Banque regroupant différentes bases de données publiquement accessibles : http://www.sofaconventions.org/mediawiki/index.php/Files
SoundScape Renderer, outil permettant de faire sous linux de la convolution avec un filtre au format .sofa pour simuler des sources sonores dans un espace 3D : https://github.com/SoundScapeRenderer/ssr


Mon idée est donc la suivante :

1. Réussir à générer un filtre HRTF suffisamment précis pour ma morphologie : pour savoir si le filtre est bon, la localisation doit être très précise pour des sources disposées sur n'importe quel azimut et n'importe quelle élévation. A priori si ceci fonctionne, c'est que le filtre et bon, et mon hypothèse est que le timbre sera également bon, car la coloration du timbre est à mon avis dépendante de la similitude du filtre HRTF "simulé" avec notre filtre HRTF "réel".
2. Reproduire à l'aide de SoundScapeRenderer les signaux audio convolués par le filtre HRTF : le stéréo sera convolué par deux filtres correspondant à deux sources à +/-30° d'azimut et 0° d'élévation, une configuration surround 7.1 sera simulée par 7 filtres HRTF correspondant à chaque source sonore par rapport à la tête de l'auditeur etc.
3. Un casque ouvert hi-fi sera utilisé pour reproduire la partie du spectre >100Hz, et des enceintes classiques pour reproduire le grâve <100Hz car les basses fréquences sont "ressenties" par le corps et le casque n'est pas capable de reproduire cette sensation, et généralement très mauvais pour reproduire cette bande passante sans distorsion majeure..... En plus, la localisation en très basse fréquence est très mauvaise, et donc l'absence de filtrage HRTF ne devrait géner en rien....
4. La réverbération de pièce sera simulée par convolution également. Et j'ai mon idée pour cela....

Je vous donnerai des nouvelles, pour l'instant j'ai cloné le dépôt pour l'individualisation du filtre HRTF et je suis en train de télécharger les filtres de différentes bases de données....

Cdlt,
Jean
« Modifié: octobre 30, 2018, 21:59:47 pm par LeChacal619 »

landbourne

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #1 le: octobre 25, 2018, 21:16:47 pm »


  Bonsoir,

"Pour vous donner l'eau à la bouche, voici un exemple très connu d'une reproduction binaurale avec un filtre HRTF arbitraire : https://www.youtube.com/watch?v=IUDTlvagjJA"

 Moi j'aimerai bien entendre des enregistrements de musique acoustique, en concert par exemple, avec un preneur de son qui reste tranquillement à la même place.

 Yves

LeChacal619

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #2 le: octobre 25, 2018, 22:43:10 pm »
Une autre vidéo que vous pourriez apprécier : http://www.akustik.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaaaaunieu

D'autres vidéos sont disponibles ici : http://www.akustik.rwth-aachen.de/cms/Technische-Akustik/Forschung/Forschungsgebiete/~dzhe/Akustische-virtuelle-Realitaet/

Pour l'instant, les filtres HRTF du laboratoire ITA sont les meilleurs que j'ai essayé (bon ok, j'en ai pas essayé 50 :-D : juste quelques uns de ARI...).
« Modifié: octobre 25, 2018, 22:54:19 pm par LeChacal619 »

LeChacal619

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Re : Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #3 le: octobre 25, 2018, 22:47:11 pm »


  Bonsoir,

"Pour vous donner l'eau à la bouche, voici un exemple très connu d'une reproduction binaurale avec un filtre HRTF arbitraire : https://www.youtube.com/watch?v=IUDTlvagjJA"

 Moi j'aimerai bien entendre des enregistrements de musique acoustique, en concert par exemple, avec un preneur de son qui reste tranquillement à la même place.

 Yves

Cette vidéo peut être : http://www.akustik.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaaaavvmaf

J'en cherche encore avec de l'acoustique ^^

LeChacal619

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #4 le: octobre 25, 2018, 22:49:35 pm »
Une autre pas trop mal peut-être : https://www.youtube.com/watch?v=A4Y8D-OAWM8

Je pense que l'enregistrement est fait pas des microphones/écouteurs de Sennheiser (pas sûr).

LeChacal619

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #5 le: octobre 25, 2018, 22:52:45 pm »
Une autre : https://www.youtube.com/watch?v=edzVi1hTuQg

Evidemment le problème au casque, c'est que la présence de la basse n'est pas restitué, d'où la solution hybride que j'aimerai mettre en place. Les aigus sont plutôt bons sur mon AKG K702 sans égalisation (normalement il faudrait égaliser le casque qui n'a pas une réponse normale pour des raisons que dans une écoute normale, la courbe cible ne doit pas être linéaire mais proche d'un filtre HRTF générique de face....).

En gros : il y a un gros potentiel de gain en qualité par rapport à ce qui est entendu sur cette vidéo. On ne peut avoir cette qualité de spatialisation avec deux hauts parleurs en configuration stéréo...

Suite : https://www.youtube.com/watch?v=0zGY9c9LljU

Les micros sont dans la fausse tête, ce qui permet de créer un filtre HRTF artificiel. Ici à mon avis le filtre est bon car les épaules sont également présente sur le mannequin (il faut épaules, têtes, et oreilles pour que la qualité soit aussi fidèle que possible). Aussi les musiciens ne jouent pas à 30cm de la tête, ça aide ^^
« Modifié: octobre 25, 2018, 22:58:51 pm par LeChacal619 »

landbourne

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #6 le: octobre 26, 2018, 09:14:30 am »
 Bonjour,
 Ce qui me gêne dans l'écoute des Quatre Saisons et du Casse noisette c'est l'absence d'une continuité de l'image sonore de gauche à droite, il n'y a rien au milieu, est ce parce que les instruments graves sont au milieu, est ce par ce que les micros sont trop près.

 j'ai déjà entendu des enregistrements effectués avec une tête artificielle, Charlin entre autre et d'autre sur tête artificielle Sennheiser, je n'ai pas eu l'impression de vide centrale à ce point.

 Ce soir j'écouterai sur ma chaîne sur mes enceintes inspirées des Stéréolith.

 Yves

LeChacal619

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #7 le: octobre 26, 2018, 14:47:31 pm »
Il ne faut surtout pas reproduire le son avec des enceintes  :devotion: le son est capté par des micros au niveau des oreilles : pour restituer l'expérience sonore "perçue en live" comme si vous y étiez, il faut restituer les signaux acoustiques directement au niveau des oreilles : si vous restituez les signaux perçus par les micros avec des enceintes, vous perdez tout le bénéfice de ce type d'enregistrement ! Le problème ne se pose pas pour les basses fréquences car la spatialisation est mauvaise dans le bas du spectre.

Avec les filtres HRTF de l'IRCAM, j'ai exactement la même sensation : un trou au centre. Je pense que la plus grande précision de notre système auditif se trouve pour les sons venant de face, et je ne sais pas dire si c'est la qualité du filtre HRTF qui n'est pas sufisamment bonne ou si c'est la qualité de restitution du casque, mais effectivement ce trou peut apparaître très facilement au centre. Je suis en revanche convaincu qu'avec une bonne prise de son, un bon filtre personnalisé, et une restitution sonore "dans les oreilles" avec un casque fidèle (pas les casques que nous utilisons tous dont la courbe de réponse est tout sauf plate, cf. par exemple pour ce casque : tous ont a peu de chose près la même courbe de réponse....), on doit pouvoir largement améliorer la qualité sonore et l'expérience d'immersion.
« Modifié: octobre 26, 2018, 15:05:41 pm par LeChacal619 »


Tonipe

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #9 le: octobre 26, 2018, 15:36:55 pm »
Bonjour

Citer
Du coup, il faut inévitablement une installation adaptée au type de musique à reproduire....

Je ne suis pas d'accord.
Vous avez l'occasion de passer en Auvergne, proche de Clermont-Ferrand, je vous ferez écouter une installation au point qui passe tout.

Cordialement, Dominique

LeChacal619

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #10 le: octobre 26, 2018, 15:50:30 pm »
Bonjour

Citer
Du coup, il faut inévitablement une installation adaptée au type de musique à reproduire....

Je ne suis pas d'accord.
Vous avez l'occasion de passer en Auvergne, proche de Clermont-Ferrand, je vous ferez écouter une installation au point qui passe tout.

Cordialement, Dominique

De la musique de rave party, à 105dB(C) sans douleur aux oreilles ? Ca passe chez moi, pas la musique acoustique (type musique classique, ou autres qui s'écoutant plutôt à 85dB(C)). Mais peut-être que pour vous, ce n'est pas de la musique  :lol: ;) par contre juste pour le plaisir, je m'arrangerai un jour pour passer, même si le voyage sera exclusivement pour cela  :cheers:

LeChacal619

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #11 le: octobre 26, 2018, 15:52:40 pm »
Citer
Ca passe chez moi, pas la musique acoustique (type musique classique, ou autres qui s'écoutant plutôt à 85dB(C)).

Quand je dis ça, j'entend évidemment ça ne passe pas aussi bien qu'un certain système que j'ai pu écoute récemment  ;) et qui restitue plus fidèlement l'acoustique d'une écoute live pour ce type de musiques, mais que je ne pouvais écouter à plus de 85-90dBC groooos max sans douleur.

landbourne

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #12 le: octobre 26, 2018, 17:12:19 pm »
 Bonsoir,

 Il y a deux choses qui me choquent :
 la première: la disposition des instruments qui n'est pas réparti d'une manière traditionnelle en général les aigus à gauche et les graves à droite, ici sur l'octuor la flûte est à droite et plus vous allez à gauche plus les instruments à vent descendent dans le grave jusqu'au basson ensuite c'est l'inverse à partir de la contrebasse les cordes sont de plus en plus aiguës en allant vers la gauche.
 La deuxième: la prise de son a été prévue pour Casse Noisette et le manque d'instruments sur la droite pour le Vivaldi s'en ressent à l'écoute malgré l'inversion des places entre la violoncelliste et le contrebassiste.
 J'ai l'impression que les prises de son ont été faites pour faire de l'effet et non pour ressentir la réalité du concert.
 Autre point je n'ai pas le souvenir d'avoir vu une disposition aussi incurvée pour un petit ensemble instrumental.

 Yves

landbourne

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #13 le: octobre 26, 2018, 17:16:23 pm »
 D'accord avec Gils pour les applaudissements!

  Yves

LeChacal619

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Re : Système reproduction binaurale hybride
« Réponse #14 le: octobre 26, 2018, 17:37:21 pm »
Bonsoir Yves,

Effectivement il y a de très fortes chances pour que l'enregistrement soit en phase avec son objectif : mettre en avant les effets de spatialisation.