Brevet FR2638311A1 — publié le 19900427

L'invention concerne un procédé électroacoustique de pré- sentation de signaux audio pour l'audition stéréophonique à effet de direction selon le procédé de reproduction et de transmission binaurales. Avec les procédés de reproduction actuellement usuels à deux ou davantage de voies, l'écoute directive précise n'est pas possible sans ambiguïtés; l'auditeur confond régulièrement les directions d'o proviennent Les sons. Par le brevet AT-345 363, on connait un dispositif auto- risant une transmission électroacoustique des sons, qui est uni- forme et en même temps fidèle quant à la direction et La distance, dans un grand local ou un espace libre, avec sonorisation d'une vaste scène et d'un grand auditoire, LequeL est réparti sur un angle solide relativement grand autour de La scène, dispositif qui comporte plusieurs haut-parleurs qui se trouvent au moins en partie à des distances différentes de La source sonore et des auditeurs. Dans ce but, afin que tous Les auditeurs soient bien desservis sans que La perception de la direction et de La distance soient faussées et pour produire un effet stéréophonique accru, un ou plusieurs microphones et/ou autres sources de signaux sont coordonnés chaque fois à des zones de sources sonores - limitées dans l'espace - de la scène et sont connectés à travers un ou plusieurs éléments de retard et deux ou davantage de circuits de sommation exempts de réactions à deux ou davantage de haut-parleurs ou groupes de haut- parleurs et/ou à d'autres haut-parleurs répartis dans L'espace, dans une coordination temporelle telle que, pour toutes Les places d'auditeurs, le son, pour Les mêmes fractions d'amplitude, prove- nant du groupe de haut-parLeurs ou du haut-parleur situé Le plus près de La Lignere Liant La place d'auditeur et La zone de source coordonnée à la source sonore, atteint L'auditeur en question plus tôt que le son provenant des autres groupes de haut-parLeurs ou des autres haut-parleurs, mais plus tard que Le son original. L'effet ainsi obtenu est essentielLement basé sur La loi du premier front d'onde, selon Laquelle la direction est perçue d'après L'événement sonore arrivant Le plus tôt au point d'écoute. Un procédé qui laisse seulement percevoir à un auditeur le lieu d'événements sonores situé devant lui, a été proposé par J. Blauert dans les demandes de brevets allemands DE-OS 17 62 727 et 19 65 632; selon ce procédé, pour créer des sensations audi- tives suivant des directions désirées, des fractions du signal des- tiné à l'auditeur sont présentées de façon renforçée dans certaines tranches de fréquences, que l'on appelle Les bandes déterminant la direction, par rapport aux autres, l'effet pouvant être amplifié ou atténué en réalisant, en plus ou à La place des tranches de fré- quences présentées de façon renforçée, un décalage dans le temps de ces fractions de signal par rapport à d'autres fractions de signal. Les tranches de fréquences déterminantes de l'écoute par le devant vont de 150 Hz à 600 Hz, de 2 kHz à 6,5 kHz et de 16 kHz à 20 kHz. Ce procédé assure effectivement une certaine sûreté dans l'écoute par le devant, mais il a l'inconvénient qu'il n'est pas tenu compte de structures fines de l'oule humaine, ce qui contribue également à des déformations de timbre en beaucoup de cas. Les causes en sont les caractéristiques individuelles du pavillon de l'oreille et de la tête, caractéristiques qui, en pareil cas, ne sont pas adaptées aux bandes déterminant la direction. - Par la demande de brevet allemand DE-OS 20 23 377, on connait également un procédé, de même qu'un dispositif pour sa mise en oeuvre, pour la reproduction stéréophonique de signaux sonores au moyen de haut-parleurs. Ce procédé assure le rayonnement des signaux sonores - enregistrés tels qu'ils sont entendus effective- ment à l'aide d'une tête artificielle - dans un local de reproduc- tion, par des haut-parleurs, de manière que l'impression que les sons arrivent de tous les côtés et la localisation directionnelle exacte correspondent, dans une partie déterminée du local d'écoute, à celles obtenues dans un environnement déterminé du local d'enre- gistrement. Cela demande la mise en place d'au moins deux paires de haut-parleurs aux angles adjacents à la base de deux triangles iso- cèles dont les sommets se touchent et dont les bases sont paral- lèles. Les signaux des microphones des têtes artificielles sont envoyés à ce système de haut-parleurs de manière qu'une voie de transmission soit rayonnée chaque fois par deux haut-parleurs situés diagonalement l'un en face de l'autre, des éléments de transmission insérés provoquant un déphasage d'au moins 180 entre les signaux rayonnés et tenant également compte, suivant la posi- tion angulaire mutuelle des haut-parleurs des diagonales, d'un niveau sonore correspondant à l'occultation ou masquage sonore variable produit par la tête et qui est fonction de la fréquence. Les signaux diagonaux arrivant au point de rencontre des triangles, c'està-dire au point d'écoute, sont mutuellement retardés d'un intervalle de temps At, le retard à choisir pour une disposition déterminée des hautparleurs devant être calculé selon la formule suivante: At = 0,22 le + sinl2 [ms]. Dans la pratique, les angles sous lesquels les axes de chaque fois deux haut-parleurs se rencontrent correspondront pour e1 à 660 et i pour e2 à 104 , ce qui donne un temps de retard At de 0,3 ms. Les procédés mentionnés sont, ou bien complexes et coû- teux, ou tout au moins limités à une application déterminée. Ils restent surtout imparfaits, dans leur application pratique, si l'auditoire doit pouvoir détecter distinctement et de façon précise la direction dans laquelle se trouve effectivement le site des évé- nements sonores. Afin que cette incertitude dans l'écoute directive ne se produise plus pour l'auditeur dans la reproduction et la transmission des sons, la présente invention vise par conséquent à créer un procédé électroacoustique de présentation de signaux audio pour l'audition stéréophonique à effet de direction selon le pro- cédé de reproduction et de transmission binaurales, procédé qui permette, par les moyens les plus simples, une écoute directive (à effet de direction) nette, sans la moindre déformation de timbre. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que, en vue de la perception nette de la direction d'un événe- ment sonore dirigé vers un auditeur, on présente, en plus du signal primaire produit, un second signal, retardé dans le temps, par une source sonore située à l'opposé de la source sonore primaire sur la ligne reliant la source sonore primaire à l'auditeur, second signal 26383 11 dont le temps de retard par rapport au signal primaire est plus grand que ne le demande la localisation auditive globale, mais reste plus petit que le temps de retard nécessaire à la perception du premier échos. L'invention est basée sur L'observation qu'à l'audition d'un événement sonore, sa direction est indiquée spontanément et sans erreur lorsqu'il se produit un renvoi depuis la direction opposée et suivant la ligne reliant le site de l'événement sonore et l'auditeur, ce renvoi devant arriver au point d'écoute à l'inté- rieur du retard précité. Il faut en même temps que le renvoi ait lieu nettement en dehors du temps nécessaire à la localisation auditive globale ou localisation somme. Dans la reproduction sté- réophonique, la signification particulière de la localisation somme provient de ce que l'auditeur perçoit un lieu d'événement d'écoute qui dépend de l'emplacement de deux sources sonores et des signaux rayonnés par elles. Si les différences de niveau et de temps des signaux arrivant au point d'écoute sont faibles, l'ouie interprète les signaux résultants des oreilles comme si L'événement provenait d'une unique source sonore appelée source sonore fant6me - située dans la zone comprise entre les deux sources sonores réelles. Le retard pour les deux signaux stéréo ne doit pas dépasser 1 ms par exemple. Lorsque, conformément à l'invention, un tel signal pri- maire est présenté de façon retardée comme un renvoi ou réflexion, l'événement d'écoute gagne en étendue spatiale suivant le retard. Cependant, torsqu'on choisit le retard si grand qu'il se produit distinctement un deuxième événement d'écoute, ce qui sera nettement le cas, en règle générale, pour des temps de retard supérieurs à ms, l'auditeur perçoit l'écho. Pour que Le renvoi contribue à la détermination précise de la direction, son retard doit absolument être compris dans les limites de temps indiquées et sa direction, à partir de laquelle il est présenté, doit être contraire à la direc- tion de la ligne reliant la source sonore primaire à l'auditeur. Les fonctions de transmission de l'oreille externe, correspondant aux directions d'incidence variables du son, ont une importance particulière pour l'événement d'écoute perçu par l'auditeur. La reconnaissance de la direction effective est possible seulement si 2638 3 1 1 les deux oreilles perçoivent d'une part directement le son dirigé vers l'auditeur par les fonctions de transmission de l'oreille externe correspondant à la direction d'incidence du son et si, d'autre part, les deux oreilles perçoivent un premier écho par les fonctions de transmission de l'oreille externe correspondant à la direction opposée à celle de la ligne reliant la source sonore à l'auditeur. Les renvois et les échos atteignant l'oreille en prove- nance d'autres directions que celle mentionnée, sont évalués par des fonctions de transmission de l'oreille externe qui correspon- dent auxdites directions et conduisent à une perception stéréo- phonique accrue. Bien qu'un seul renvoi à partir de la direction opposée garantisse l'écoute directive fidèle, il produirait d'importantes déformations du timbre de l'événement d'écoute. Il faut par conséquent d'autres signaux sonores, atteignant l'auditeur surtout en provenance de directions latérales et dont le retard est plus important que celui du premier renvoi, pour obtenir la percep- tion stéréophonique et éviter la déformation de timbre. Donc, dans des locaux clos à parois réfléchissantes, l'audition naturelle habituelle sera conservée; dans des locaux à faible réflexion, le procédé selon l'invention assurera la perception nette de la direc- tion suivant laquelle l'événement sonore arrive chez l'auditeur, mais la tonalité de l'événement d'écoute sera perçue de façon faussée par rapport à la perception natureLLe. Pour cette raison, le procédéE selon l'invention peut également être essentiel dans la simulation de directions d'incidence de sons, ou de la direction d'un endroit constituant une source sonore, parce que l'appariement adéquat de fonctions de transmission mutuellement correspondantes de l'oreille externe permet à l'auditeur de reconnaître certaines directions prédéterminées. En vue du soutien de la perception directive fidèLe de sources sonores dans de grands locaux, surtout de sources sonores changeant de place sur des scènes ou devant un auditoire, il con- vient de placer plusieurs sources sonores derrière l'auditoire et de les alimenter avec le signal audio à travers un dispositif de commande de manière que, si possible pour chaque place d'auditeur, la condition nécessaire à l'écoute du premier renvoi soit satis- faite, condition selon laquelle le signal retardé par rapport au signal primaire arrive à la place o se trouve l'auditeur, avec le retard adéquat, à partir de la direction contraire à celle de la ligne reliant la source sonore primaire à l'auditeur. Dans une application pratique de L'invention, le procédé de transmission sera mis en oeuvre en utilisant des haut-parleurs pour présenter à l'auditeur le signal primaire et Le signal retardé nécessaires à la perception nette de la direction. La présentation à l'aide de haut-parleurs est toujours applicable de façon avanta- geuse lorsque la sonorisation d'un auditoire est effectuée exclusi- vement ou pour améliorer les conditions de transmission au moyen d'une installation de haut-parleurs. Ceci est vrai pour toutes les sortes de sonorisations, aussi bien à l'extérieur que dans des locaux clos, comme par exemple dans des salles de conférences et de spectacles, des théâtres, des locaux de présentation de films, des salles de concert, et ainsi de suite. Le point important est que, conformément à l'invention, au moyen d'appareils électroacoustiques et de dispositifs de retard adéquats, un second signal retardé dans le temps soit présenté, en plus du signal primaire, par une source sonore située à l'opposé de la ligne reliant la source sonore pri- maire à l'auditeur. Enfin, le procédé selon l'invention est utilisable aussi dans des pièces d'habitation pour la reproduction stéréophonique. Selon une autre application pratique de l'invention, le signal primaire et le signal retardé, nécessaires à la perception nette de la direction, sont présentés à l'auditeur par un casque d'écoute. Lors de l'écoute d'informations sonores enregistrées sur des supports, par exemple lors de l'écoute de musique, pièces radiophoniques, littérature parlée et ainsi de suite, que L'on trouve principalement sur des disques et des bandes magnétiques, mais aussi lors de l'écoute directe de diffusions radiophoniques en stéréo, l'écoute par un casque est très souvent préférée à celle par haut-parleurs. Le procédé selon L'invention est particulière- ment avantageux dans de tels cas parce qu'iL permet à L'auditeur une coordination directionnelle nette de ce qu'il entend, ce qui 2638 311 contribue considérablement.à augmenter le plaisir et la sélectivité de l'écoute. L'invention sera ci-après décrite plus en détail en réfé- rence au dessin annexé, sur lequel la figure I montre le principe de l'invention et la figure 2 illustre le fonctionnement général pour un local clos. Sur la figure 1, on peut voir le principe de l'invention, selon lequel un signal audio 4 est présenté à un auditeur H depuis le côté gauche, par exemple par un haut-parleur L1, signal que l'auditeur perçoit par les deux oreilles. Pour que la direction d'o vient le signal soit perçue nettement, l'auditeur doit rece- voir, en plus de ce signal primaire, un second signal 5, ayant le retard dans le temps décrit dans ce qui précède, d'une source sonore située à l'opposé de la source sonore primaire, par exemple du haut-parleur L2. Une zone angulaire, désignée par t sur la figure 1 et s'étendant sur environ 50 des deux côtés du plan médian 6, est particulièrement importante pour la mise en oeuvre de l'invention. Dans l'application pratique, une personne P qui chante ou parle sur une scène par exemple, comme on peut le voir sur la figure 2, pourra être localisée acoustiquement de façon distincte, par le fait que le même signal 5' est présenté avec le retard tem- porel nécessaire à partir de la direction opposée à celle de la ligne 4' reliant le point P de production du son et l'auditeur H'. Cependant, ce signal doit être perçu par l'auditeur H' avant que les premières réflexions des parois 1, 2 et 3 ne l'atteignent, afin qu'il n'y ait pas d'interversion de la direction. REVENDICATION Procédé électroacoustique de présentation de signaux audio pour l'audition stéréophonique à effet de direction seLon le procédé de reproduction et de transmission binaurales, caractérisé en ce que, en vue de la perception nette de la direction d'un évé- nement sonore dirigé vers un auditeur, on présente, en plus du signal primaire produit, un second signal, retardé dans le temps, par une source sonore (L2) située à l'opposé de La source sonore primaire (L1) sur la ligne reliant la source sonore primaire à l'auditeur (H), second signal dont. le temps de retard par rapport au signal primaire est plus grand que ne le demande la localisation auditive globale, mais reste plus petit que le temps de retard nécessaire à la perception du premier écho.