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

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

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 l’auditeur - Informations visuelles, cognitives - Effet de salle - Implantation des HRTF

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

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

Moyennage structurel des HRTF selon [Mellert71] Individu (a) 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 (b) Moyenne complexe de (a) et (b) réalignés sur l’axe des fréquences

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

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

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

Approche personnalisée : ajustement des HRTF aux caractéristiques de l’auditeur Principe : définir des fonctions spectrales formant une base de reconstruction des HRTF et relier les coefficients de pondé- ration gi aux caratéristiques morphologiques des individus.  Ajustement automatique si l’on a accès à une mesure des caratéristiques morphologiques de l’auditeur  Ajustement “manuel” des coefficients de pondération

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

Reconstruction à partir des fonctions élémentaires HRTF mesurée pour l’oreille gauche d’un seul sujet. Source à 30° d’azimut et 12° d’élévation Reconstruction avec une fonction élémentaire (insuffisant) Reconstruction avec les trois premières fonctions élémentaires (insuffisant) Reconstruction avec les cinq premières fonctions élémentaires (satisfaisant)

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

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

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 d’ondes décorrélés provenant de toutes les directions et uiformément distribués dans l’espace Cas général : tête utilisée pour l’enregistrement  tête de l’auditeur Avec EQ en champ diffus : Pour f < 5 kHz

Comparaison des modes d’EQ pour les auditeurs

Comparaison des modes d’EQ pour les casques

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

Composantes amplitude et phase d’une HRTF Phase globale - phase minimale

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

Les indices de localisation Indices monorauraux :

Estimation du retard interaural 1. Méthode par détection de seuil (Moller et al.) Avec : Rang de l’échantillon dont l’am- 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

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

Reproduction sur haut-parleurs (transaurale) Schéma d’écoute classique

Reproduction sur haut-parleurs (transaurale) Modélisation du schéma d’écoute classique avec

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

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

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