Brevet FR2908586A1 — publié le 20080516

-1- Dispositif de conversion d'un signal audio stéréo en un signal audio muiticanal. Les lieux de divertissement ont développé des systèmes de restitution audio multi canaux pour offrir aux spectateurs des effets sonores autour de soi. Les systèmes de restitution grand public ont suivi cette évolution pour reproduire à domicile les mêmes effets. Les systèmes de restitution multicanaux sont aujourd'hui appelés home cinéma ou systèmes surround . Cependant, la majorité des sources sonores sont au format stéréo et la diffusion de ces sources sur des systèmes de reproduction multicanaux demande leur conversion du format stéréo au format multicanal. Cette conversion doit procurer les résultats suivants : - Discrimination des sources frontales pour alimenter les hauts parleurs de face du système de restitution. - Extraction des éléments d'enveloppement latéral pour alimenter les haut-parleurs arrière du système de restitution. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à discriminer les sources frontales et par complémentarité à fournir les éléments latéraux. La figure 1 de l'annexe 1 représente le dispositif selon l'invention. Le signal stéréo se présente à un connecteur d'entrée (1) qui est relié à une paire de haut-parleurs amplifiés (2). Les haut-parleurs amplifiés couvrent le spectre audible et sont disposés dans une salle anéchoïque (3) de dimension suffisante pour que les ondes captées au centre de la salle soient considérées comme progressives selon le modèle de l'acoustique linéaire dans la bande de fréquence considérée. La bande de fréquence considérée est celle du spectre audible. Chaque haut-parleur est fixé à un support mobile pouvant être déplacé sur un rail circulaire (4). Les câbles assurant la connexion des 2908586 -2- haut-parleurs permettent leur positionnement en tout point du rail circulaire. Les supports mobiles sont équipés d'une motorisation qui permet un positionnement dynamique des haut-parleurs sur le rail. 5 Placé au centre du dispositif, un microphone (5) capte les ondes acoustiques en pression et en gradient de pression. Les signaux captés par le microphone sont employés à une analyse intensimétrique c'est à dire une analyse des flux d'énergie acoustique au point de 10 captation. A l'aide des données acoustiques numérisées de pression et de gradient de pression, un calculateur électronique (6) établit la densité locale d'énergie et l'intensité acoustique au centre du dispositif selon l'invention. L'analyse intensimétrique fait partie des 15 connaissances scientifiques publiées (cf. Audio Engineering Society 119th convention Paper n 6548, New-York 2005, Antoine Hurtado et Jean-Dominique Polack). La figure 1 de l'annexe 2 représente les flux locaux d'énergie au point considéré (1). Pour chaque fréquence, 20 l'intensité instantanée (2) décrit une ellipse (3) et en parcourt deux fois la circonférence par période. De cette trajectoire spécifique découlent les grandeurs de l'intensité active (4) et de l'intensité réactive (5). L'intensité active représente la propagation énergétique 25 moyenne et donc la direction de provenance d'une source dominante lorsqu'il y en a une et, ramenée à la densité locale d'énergie et à la célérité de propagation, elle précise la présence de cette éventuelle source dominante. 30 Le document n 6548 référencé ci dessus décrit en détail l'emploi de ces grandeurs dans la modélisation des flux énergétiques et la construction d'une distribution angulaire de l'énergie. La figure 1 de l'annexe 3 représente cette distribution angulaire de 35 l'énergie. La distribution angulaire de l'énergie est 2908586 -3- une fonction F de l'angle azimutal (a) qui quantifie l'intensité relative du flux d'énergie en fonction d'une direction de provenance spatiale. F(a) est, dans le plan azimutal, une fonction scalaire de l'angle autour du 5 point d'audition (Annexe 3 Figure 1 Index 1). La distribution angulaire de l'énergie F(a) est projetée sur la loi panoramique du système de restitution. La figure 2 en annexe 3 représente la loi panoramique d'un système multicanal. La loi panoramique 10 d'un système multicanal indique les zones respectives de couverture angulaire pour chaque haut-parleur d'un point de vue énergétique. Le positionnement virtuel d'une source autour de l'auditeur est obtenu en appliquant le gain correspondant la valeur de la loi panoramique 15 pour cette direction et pour chaque haut parleur. Le système de restitution simule ainsi la provenance de la source perçue par l'auditeur, on obtient alors ce que l'on appelle une image fantôme. La zone de couverture angulaire est donnée pour chaque haut-parleur d'indice i 20 par une fonction Gi de l'angle azimutal (a). La figure 2 en annexe 3 présente la loi panoramique du système majoritairement répandu : 5 haut-parleurs disposés autour de l'auditeur selon les recommandations de l'UIT (Union Internationale des Telecommunications UIT-R 25 BS.775-1), cependant, soulignons que la distribution angulaire de l'énergie F(a) est indépendante du système de restitution et peut être appliquée à tout système ou projetée sur toute loi panoramique G,(a). Projeter la distribution angulaire de l'énergie F(a) 30 sur une loi panoramique G1(a), consiste à sommer le produit point à point de la valeur scalaire de chaque fonction, pour obtenir un coefficient ai (Annexe 3, équation 1). Cette opération est effectuée dans le domaine fréquence. La fraction spectrale du signal 35 correspondant à chaque haut--parleur est ainsi extraite 2908586 -4- du signal original pour isoler les sources dominantes du signal stéréo à travers les flux d'énergie correspondants à leur spectre. 5 Les variables d'ajustement du dispositif sont: - Le positionnement des haut-parleurs autour du point d'audition. Celui-ci permet d'ajuster l'axe de provenance (Annexe 2 Figure 1 Index 6) et l'angle d'ouverture des ondes acoustiques stéréo (Annexe 2 10 Figure 1 Index 7). Le triangle équilatéral stéréo se compose théoriquement d'un axe frontal et d'un angle d'ouverture de soixante degrés, cependant, l'ajustement de la position des haut-parleurs permet d'augmenter ou de diminuer la discrimination panoramique ainsi que de 15 modifier l'axe de provenance relative de la source stéréo autour de l'auditeur. - La loi panoramique du système de restitution peut être pondérée par une fraction qui sera commune à chaque haut-parleur. La pondération de la projection 20 panoramique permet de conserver une partie monophonique dans les canaux du signal multicanal et renforcer ainsi l'unité spectrale des canaux entre eux. Le traitement intensimétrique est particulièrement destiné à la discrimination des sources frontales 25 dominantes du mélange stéréo et à leur affectation aux haut-parleurs de face du système multicanal. Le signal multicanal obtenu se présente sur un connecteur de sortie (Annexe 1 Figure 1 Index 7). Le dispositif selon l'invention fournit par 30 complémentarité les éléments latéraux du signal. Il peut être employé seul ou bien de façon combinée avec les procédés élémentaires. REVENDICATIONS 1) Dispositif de conversion d'un signal audio stéréo en un signal audio multicanal caractérisé en ce qu'il analyse le champ acoustique dans la zone du point d'audition stéréo. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il effectue une analyse des flux énergétiques acoustiques au point d'audition stéréo. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce qu'il dispose d'un projecteur panoramique. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il autorise l'ajustement de l'angle d'ouverture des sources stéréo. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est réalisé sous forme logicielle.