Auteur Sujet: Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"  (Lu 498 fois)

LeChacal619

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Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« le: septembre 24, 2018, 03:34:22 am »
Bonjour,

Je désire m'attaquer à la courbe cible SPL à viser dans le cas d'une écoute stéréo classique, avec deux hauts parleurs situés en face. En effet, voici une schématisation des signaux transmis d'une unique source frontale vers nos oreilles :



Et voici les signaux transmis par deux sources positionnées en configuration stéréo classique vers nos oreilles :



L'oreille gauche (et identiquement pour l'oreille droite) perçoit le signal des deux sources, qui atteint notre tête avec deux angles distincts et avec un certain décalage temporel. La différence d'angle implique, à cause de la fonction de transfert liée à notre tête (HRTF = Head Related Transfer Function), une réponse d'impulsion distincte et donc une tonalité différente pour les deux sources. A cela s'ajoute un décalage temporel car la distance des deux sources à la même oreille est légèrement distincte. Je cherche donc à corriger le signal reçu dans ce contexte afin de se rapprocher du signal que percevrait l'oreille pour une source située en face, comme c'est généralement le cas dans un concert...

Pour ma part, l'angle est d'environ +/-24° d'azimut pour chaque enceinte : les enceintes sont écartées entre elles de 2.3 mètres (ce qui correspond sur le schéma à W=1.15 m.) et le milieu des enceintes se trouve à 2.6 mètres du point d'écoute (ce qui correspond sur le schéma à L=2.6 m.).

Dans ma démarche, j'ai tout d'abord télécharger une API permettant de lire les fichiers au format .sofa sous matlab : https://github.com/TWOEARS/SOFA
Après ajout du dossier "API_MO" dans le path de Matlab, je me suis procuré un fichier .sofa de mesures HRTF ici : https://github.com/sfstoolbox/data/tree/master/HRTFs
Ensuite, j'ai ouvert ce fichier sous Matlab est j'ai exporté 6 réponses d'impulsion en format .wav :

  • LE_LS et LE_LR (resp. pour Left Ear Left Source et Left Ear Right Source), resp. la réponse d'impulsion de l'oreille gauche pour une source située 24° à gauche et la réponse d'impulsion de l'oreille gauche pour une source située 24° à droite,
  • RE_LS et RE_LR,
  • LE_FS et RE_FS (resp. pour Left Ear Front Source et Right Ear Front Source), resp. la réponse d'impulsion de chaque oreille pour une source située en face (azimut 0°).

J'ai ensuite importé ces impulsions sous REW, je les ai alignées temporellement une par une sur le premier gros pic visible sur une échelle en amplitude linéaire.
J'ai ensuite calculé le délai pour une tête normale. En m'aidant de ce document https://courses.washington.edu/psy333/lecture_pdfs/Week9_Day2.pdf page 8, j'ai déduis que pour une tête normale, la distance entre les deux oreilles était de l'ordre de 20cm, car 0.2/343 = 5.8E-4 secondes soit 0.58 ms, ce qui correspond à ce qui est donné dans l'article pour une source de côté.

J'ai ensuite calculé pour ma configuration, avec cette largeur de tête, le délai des différents signaux. Puisque les enceintes sont situées à 2.6 mètres en face et que je suis à 1.15 mètres de chacune latéralement, l'oreille gauche est à 1.05 mètre latéralement de la source gauche, et l'oreille droite à 1.35 mètres latéralement de cette même source (1.05+0.2 mètre de largeur de tête). En utilisant Pythagore on obtient les distances des signaux :

  • distance(LE_LS) = RACINE(2,6^2+1.05^2)
  • distance(RE_LS) = RACINE(2,6^2+1.25^2)

Soit une différence de distance d'environ 0.0809 m, ce qui correspond à un délai de 0.236 msec. Le problème étant symétrique, le délai entre LR_LS et LR_RS est identique. J'ai alors retardé manuellement les impulsions RE_LS et LE_RS de cette valeur 0.236msec afin d'obtenir ce décalage temporel avec LE_LS et RE_RS.

J'ai sommé les signaux LE_LS et LE_RS pour obtenir l'impulsion LE_LRS reçue par l'oreille gauche lorsque les sources gauche et droite envoient un même signal. J'ai fais de même pour les signaux RE_RS et LE_RS pour obtenir RE_LRS.

Si on suppose la tête symétrique, les signaux reçus par les oreilles gauche et droite sont censés être relativement similaires. Partant de cette hypothèse, j'ai alors calculé la moyenne vectorielle LRE_FS = vector average(LE_FS, RE_FS) : c'est mon impulsion qui va me servir de référence.

Pour la même raison, j'ai calculé la moyenne vectorielle des réponses d'impulsions de deux sources disposées en stéréo pour chaque oreille : LRE_LRS = vector average(LE_LRS, RE_LRS).

Enfin, j'ai calculé la courbe cible qu'il faudrait atteindre pour reproduire, dans les conditions d'écoute stéréo qui sont les miennes, un SPL identique à celui d'une source venant de face : target_curve = LRE_FS / LRE_LRS.

J'ai obtenu ceci :


Pour avoir quelque chose d'un peu plus "robuste" et tolérant, j'ai lissé à 1 octave la courbe cible et appliqué un fenêtrage de 6 cycles :


J'ai alors ajouté une égalisation paramétrique de +7dB à 1900Hz avec une BW de 1 octave dans la correction de mon système, le résultat me semble être bien meilleur à l'écoute. Ma pièce étant très "morte" (RT60 de 160 à 170ms pour 100m^3 de volume), cette courbe cible me permet de retrouver la sonorité d'une pièce plus vivante, mais sans les inconvénients de la réverbération que je déteste par dessus tout. Après une écoute plus prolongée, j'ai fini par modifier la courbe cible :



En bleu, la courbe cible calculée par la méthode ci-dessus, lissée à 1/2 octave.
En vert, la courbe cible qui me convient à l'écoute, avec notamment une bosse à 1900Hz à peine un peu moins prononcée, et surtout un gain important dans le bas du spectre.

J'aimerai savoir si vous trouvez une amélioration à utiliser une courbe cible similaire chez vous ? Je pense que si votre pièce est plus réverbérante, vous pourriez essayer une courbe cible intermédiaire en modérant l'amplitude de la bosse, par exemple entre +2 et +4dB à 1900Hz au lieu de +5 ou +6dB.

PS: si l'azimut des sources est trop différent, je veux bien vous calculer votre propre courbe cible en appliquant la même méthode pour voir si elle diffère beaucoup ou pas de la mienne.

Les fichiers au format .mdat.

Cdlt,
Jean
« Modifié: septembre 24, 2018, 17:38:29 pm par LeChacal619 »

LeChacal619

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #1 le: septembre 24, 2018, 09:30:40 am »
Après une écoute à fort niveau sonore, j'ai ajusté la courbe cible dans mon local d'écoute : l'équilibre tonal me semble largement meilleur ainsi, mais j'ai été obligé de booster énormément les grâves (j'utilisais +3dB à +4dB auparavant, je suis passé à +7dB voire +8dB) pour atteindre une sensation presque réaliste à présent :


En vert la courbe "objective" calculée, en rouge la courbe "subjective" que j'apprécie le mieux (pour l'instant). Les courbes cibles sont lissées à 1/2 octave.

Cdlt,
Jean
« Modifié: septembre 24, 2018, 09:32:55 am par LeChacal619 »

LeChacal619

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #2 le: septembre 24, 2018, 13:40:30 pm »
J'ai modifié le premier message pour expliquer un peu mieux la méthode et le pourquoi. J'ai aussi intégré une comparaison de la courbe obtenue objectivement et la courbe obtenue subjectivement (à l'écoute).

Cdlt,
Jean

Tonipe

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #3 le: septembre 24, 2018, 16:54:09 pm »
Bonjour

Lorsque je suis au concert, les violons sont à gauche, les contrebasses à droite, et mes oreilles entendent les choses comme sur votre schéma.
Je faits l'hypothèse que le preneur de son fait les choses comme il faut, et donc qu'il n'est pas gênant d'avoir le décalage que vous indiquez.

Cordialement, Dominique

LeChacal619

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #4 le: septembre 24, 2018, 17:36:49 pm »
Bonjour Dominique,

Je ne suis pas certain que le preneur de son fasse la correction comme il faut. Si la correction n'est pas faite lors du mastering : un instrument parfaitement localisé à la place de l'enceinte est parfaitement reproduit avec ce placement d'enceintes stéréo, mais un instrument ou une voix placé au centre n'est pas correctement reproduit. Pour qu'il le soit il faudrait une véritable source sonore au centre : en écoute stéréo nous avons une "source fantôme" qui résulte de la combinaison des sources G et D. Le problème est donc absent dans un enregistrement 5.1 bien fait, et je suis certain que les gens qui ont des systèmes 5.1 de bonne qualité voient sans contre mesure cette différence.... Je corriges donc ce qui est au centre, ce qui est sur le côté est légèrement empiré.

J'ai constaté un CD sur lequel cette correction en écoute stéréo semble être faite, mais c'est tout pour l'instant : tout les autres enregistrements que j'ai écouté aujourd'hui sonnent bien mieux avec la correction légèrement modérée que j'ai fait. Evidemment, ma pièce a une atténuation très faible : dans une pièce au RT60 plus élevé, la correction n'est probablement pas pertinente, ou devrait être beaucoup plus faible.

Cdlt,
Jean
« Modifié: septembre 24, 2018, 17:42:57 pm par LeChacal619 »

Tonipe

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #5 le: septembre 24, 2018, 18:09:59 pm »
J'avais certainement mal lu votre message.
Je vais calculer mon cas, pour voir ce qu'il convient de faire. Puis j'essayerai en pratique.

Cordialement, Dominique

xnwrx

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #6 le: septembre 24, 2018, 19:27:33 pm »
Bonjour,
je vois que Ambiophonics et Moyenne complexe vous font réfléchir :p
L'idée est bonne : faire en sorte que la réponse recombinée sur chaque oreille de nos deux enceintes stéréo soit identique à celle d'une unique source centrée. Ambiophonics va plus loin en utilisant aussi la phase afin de limiter le signal perçu par l'oreille opposée à la direction source et reproduire une écoute binaurale avec des enceintes. Dans les deux cas, ce n'est pas un enregistrement stéréo qu'il faut, mais un enregistrement binaural.

LeChacal619

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #7 le: septembre 26, 2018, 16:02:40 pm »
Bonjour,

En général un enregistrement stéréo est réalisé à partir d'enregistrements mono si je ne me trompe (par exemple un micro sur chaque caisse de batterie, sur la trompette, etc.). Dans tout les cas, il ne FAUT pas un enregistrement binaural : les enregistrements binauraux ne sont intéressants que pour une écoute par source sonore disposée près du tympan. Dans le cas d'une source éloignée du corps, le signal subi a nouveau un filtrage HRTF alors qu'il est déjà présent dans l'enregistrement, ce qui fait que cet enregistrement n'est pas adapté pour ce type de reproduction.

Pour l'écoute stéréo, on peut croire ou non que la correction que je propose est réalisée au niveau du mastering. Mais dans tout les cas un enregistrement surround remixé en stéréo devrait bénéficier de ma courbe cible, car la correction ne peut pas et ne doit pas être faite dans l'enregistrement. En effet, avec un enregistrement 5.1, les sons du centre sont reproduits par la source du milieu et donc il n'y a pas de raison de corriger le problème au niveau du mastering.

Pour l'ambiophonics, effectivement la solution différe : elle cherche a améliorer la spatialisation en limitant linteraural crosstalk, donc le signal reçu par chaque oreille par le haut parleur opposé. Cette correction affecte forcément le timbre au centre car il n'est pas physiquement possible d'obtenir un timbe correct au centre et sur les côtés simultanément. Voilà peut-être pourquoi j'utilise aussi une correction plus faible que celle prévue par la courbe objective que j'ai calculé ?

Cdt,
Jean
« Modifié: septembre 26, 2018, 16:04:49 pm par LeChacal619 »

Tonipe

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #8 le: septembre 26, 2018, 18:43:31 pm »
Bonjour

Si j'ai un peu compris, votre courbe cible ne dépend que de la différence de longueur entre les enceintes et les oreilles.
Ne peux-on pas avoir la correction type pour différente longueur ?
Vous avez +7 dB à 1900 Hz pour une différence de 8 cm.
Quelle est la correction pour d'autres différences ?

Et si j'ai mal compris, je relirai votre texte...

Cordialement, Dominique

xnwrx

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #9 le: septembre 26, 2018, 19:35:40 pm »
La solution pour une vraie spatialisation, juste et correcte contrairement à la stéréo qui est artificielle est incorrecte :
Une prise de son par une ligne de micros longue de 2 mètres avec une dizaine de micros disposée horizontalement et placée à la place du spectateur, enregistrement multivoies en mono. Puis traitement différé de formation de voie large bande pour créer les N voies directionnelles couvrant le secteur angulaire recherché (disons 60°). Restitution par une line array large bande disposée horizontalement, où chaque HP est l'une des voies. Par exemple 8 HP pour 8 secteurs angulaires. Un caisson de grave peut être utilisé sous les 100 Hz.
Il n'y a pas de trucage, pas de feinte, ce qui est restitué est exactement ce qui est perçu spatialement au point d'enregistrement.
Aujourd'hui avec les systèmes multi-voies HC, la baisse des prix, ce devrait être le seul moyen de captation/restitution fidèle.
Y a matière à déposer un brevet.

dexter59

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #10 le: septembre 26, 2018, 19:40:14 pm »
C'est une bien bonne idée ça tiens !

On peux imaginer cette solution avec un caisson de grave sous la rangée d'HP en prime.

landbourne

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #11 le: septembre 26, 2018, 19:48:18 pm »
Bonsoir,
ça aurait pu être ça: www.forumcabasse.org/wiki/Brochure_Pentaphonie

 Yves

xnwrx

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Re : Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #12 le: septembre 26, 2018, 19:55:00 pm »
Bonsoir,
ça aurait pu être ça: www.forumcabasse.org/wiki/Brochure_Pentaphonie

 Yves

Ladifférence avecle Pentaphone de Cabasse, c'est que eux ne font pas de formation de voies et imposent des enceintes et un placement spécifique. C'est une stéréo à 5 canaux (si j'ai bien lu). Avec la formation de voies, ça n'a plus rien à voir avec la stéréo. chaque HP reproduit un secteur angulaire tel que la formation de voies l'a isolé, avec des recouvrements (inévitables), il n'y a aucun effet de peigne spatial et une réelle localisation continue de n'importe quelle source spatiale (dans le plan horizontal et en profondeur).
En plus ça réconcilierait le HC et la HIFI puisque tout autant pertinent et juste pour l'un comme pour l'autre, et les gens sont maintenant habitués aux enceintes horizontales avec les barres de son qui fleurissent partout.
« Modifié: septembre 26, 2018, 19:59:50 pm par xnwrx »

landbourne

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Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #13 le: septembre 26, 2018, 20:07:51 pm »
 Explication de Philippe Muller un ancien de chez Cabasse

"Il faut surtout des supports présentant des enregistrements suivant ce procédé. Or le procédé a disparu en tant que système exploité sur support de diffusion musicale.
Le Direct Sound Field — qui me paraît proche des procédés employés déjà par Fine en est sans doute le successeur"

Le DSR est bien le descendant de la Pentaphonie. En fait, ce dispositif (la pentaphonie) suit des règles assez précises (surrounds à 180° et base stéréo à 60° donc écartement moitié des surrounds). Le DSR propose un écartement constant entre toutes les enceintes, le long d'un arc de cercle alors que la pentaphonie propose un écart constant mais après projection sur le diamètre du cercle.

Il s'agit d'une nuance importante.

La démo du salon HF était de type pentaphonique mais on y passait des prises de son penta ou DSR et tout se passait finalement assez bien.
Read more at http://www.homecinema-fr.com/forum/general-haute-fidelite/des-nouvelles-de-la-pentaphonie-t29797018.html#szcywWdl2mD4dJzG.99

Le principe de la "pentaphonie" a commencé au milieu des années cinquantes, on peut donc penser que depuis il y a eu des avancées pour la reproduction de la musique. La pentaphonie a été abandonné.
De toutes façon ce sont les fournisseurs de supports qui décideront de l'avenir de tous les procédés de reproduction du son.

 Yves

LeChacal619

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Re : Re : Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
« Réponse #14 le: septembre 27, 2018, 04:21:48 am »
Si j'ai un peu compris, votre courbe cible ne dépend que de la différence de longueur entre les enceintes et les oreilles.
Ne peux-on pas avoir la correction type pour différente longueur ?
Vous avez +7 dB à 1900 Hz pour une différence de 8 cm.
Quelle est la correction pour d'autres différences ?

Et si j'ai mal compris, je relirai votre texte...

La correction depend de l'angle d'incidence des enceintes par rapport a la tete (influe sur le filtre HRTF) et du delai d'une source aux deux oreilles, delai qui depend du placement des enceintes, mais je pense qu'on peut approximer ce delai pour un angle donne. Donc a minima il faudrait l'angle des enceintes par rapport a la tete.

Cdlt,
Jean
« Modifié: septembre 27, 2018, 04:23:38 am par LeChacal619 »