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Les techniques binaurales. Enregistrement binaural (depuis les années 70)

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1 Les techniques binaurales. Enregistrement binaural (depuis les années 70)

2 . Synthèse binaurale (depuis les années 70) Micro omni : captation du timbre Filtrage déduit de la différence entre limpulsion et le signal capté par la tête Impulsion filtrée par les données morphologiques Compensation des effets du casque (courbe de réponse, etc…)

3 Facteurs influençant la fidélité de la reproduction binaurale - Variations interindividuelles - Egalisation des transducteurs de mesure et de reproduction - Perception de la localisation des sources réelles - Suivi de la position de la tête des lauditeur - Informations visuelles, cognitives - Effet de salle - Implantation des HRTF

4 Etude des variations inter- individuelles des HRTF Hrtf en magnitude de différents sujets

5 Moyennage linéaire des HRTF Courbes originales W1 et W2 Moyenne linéaire complexe Moyenne linéaire phase/amplitude Moyenne structurelle de Platte Différents procédés de moyennage des courbes W1 et W2

6 Moyennage structurel des HRTF selon [Mellert71] Moyenne complexe ( c ) de modèles de HRTF obtenus pour une même incidence et pour 2 individus différents (a) et (b) Figure extraite de [Genuit84] Individu (a) Individu (b) Moyenne complexe de (a) et (b) réalignés sur laxe des fréquences

7 Moyennage structurel selon [Platte79] Moyenne de Mellert Moyenne de Platte HRTF originale Figure extraite de [Genuit84]

8 Moyennage morphologique selon [Genuit 86] Principes : - Détermination de caractéristiques morphologiques jouant un rôle dans la localisation des sources so- nores - Modélisation de chacune de ces caratéristiques - Moyennage des paramètes des modèles - Mise en série des modèles moyens HRTF moyennes

9 Moyennage morphologique selon [Genuit 86] Eléments de mesure retenus pour la définition des paramètres morphologiques

10 Approche personnalisée : ajustement des HRTF aux caractéristiques de lauditeur Principe : définir des fonctions spectrales formant une base de reconstruction des HRTF et relier les coefficients de pondé- ration g i aux caratéristiques morphologiques des individus. Ajustement automatique si lon a accès à une mesure des caratéristiques morphologiques de lauditeur Ajustement manuel des coefficients de pondération

11 Analyse en compo- santes principales des HRTF [Kisler92] Les cinq fonctions de base extraites dune analyse des composantes principales des HRTF sur les deux oreilles de 10 sujets, pour 256 positions de source sonore

12 Reconstruction à partir des fonctions élémentaires HRTF mesurée pour loreille gauche dun seul sujet. Source à 30° dazimut et 12° délévation Reconstruction avec une fonction élémentaire (insuffisant) Reconstruction avec les trois premières fonctions élémentaires (insuffisant) Reconstruction avec les cinq premières fonctions élémentaires (satisfaisant)

13 Equalisation des transducteurs : Equalisation non-découplée Séance de mesures / enregistrementSéance découte Mesures / enregistrement binaural Mesures du casque BIR*M HPIR*M BIR%HPIR BIR = Binaural Impulse Response HPIR = HeadPhones Impulse Response BIR%HPIR = BIR pondéré par la compensation des effets du casque

14 Equalisation découplée Mesures Ecoute BIR*M1 REF*M1 BIR%REF REF*M2 HPIR*M2 BIR%HPIR Mesure/enregistrement binaural Mesure binaurale en champ de référence Mesure des effets du casque Mesure binaurale en champ de référence Casque pré-équalisé HPIR = REF

15 Compatibilité des enregistrements pour les différents auditeurs Deux types de champs de référence sont proposés par les fabricants: 1. Champ libre : une seule onde plane généralement en incidence frontale 2. Champ diffus : fronts dondes décorrélés provenant de toutes les directions et uiformément distribués dans lespace Cas général : tête utilisée pour lenregistrement tête de lauditeur Avec EQ en champ diffus :Pour f < 5 kHz

16 Comparaison des modes dEQ pour les auditeurs

17 Comparaison des modes dEQ pour les casques

18 Tête artificielle HMSII - élévation 0° - résol. Fréq. = 1/2 ton - pas en azimut = 5° Sans égalisationAvec égalisation Suppression de la bosse à 3000 Hz

19 Composantes amplitude et phase dune HRTF Phase globale - phase minimale

20 Les indices de localisation Indices interauraux : Interaural Time Difference et Interaural Level Difference

21 Les indices de localisation Indices monorauraux :

22 Estimation du retard interaural 1. Méthode par détection de seuil (Moller et al.) Avec : Rang de léchantillon dont lam- plitude atteint 10% de la valeur maximum 2. Méthode par corrélation en sous-bandes (Wightman et al.) Avec : Réponse impusionnelle filtrée par la bande critique n°i

23 Estimation du retard interaural 3. Méthode par approximation linéaire (Jot et al.) Avec : Excès de phase

24 Reproduction sur haut-parleurs (transaurale) Schéma découte classique

25 Reproduction sur haut-parleurs (transaurale) Modélisation du schéma découte classique avec

26 Reproduction sur haut-parleurs (transaurale) Matriçage des signaux Soit x le signal binaural que nous voulons appliquer aux oreilles de lauditeur : Où est la matrice inverse de H avec :

27 Reproduction sur haut-parleurs (transaurale) Matriçage des signaux En considérant que la tête de lauditeur est symétrique on a : On obtient donc :

28 Reproduction sur haut-parleurs (transaurale) Décomposition des algorithmes Décomposition pour un seul canal (gauche) dans une configuration découte stéréo traditionnelle (triangle équilatéral) 6 HRTF dont 4 réductibles sur 2 génériques 3 retards dont 2 réductibles sur 1 générique Total : 4 HRTF et 2 retards pour un canal


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