Brevet FR2976759A1 — publié le 20121221

- 1 - Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine du traitement de signaux audio en vue de la création d'une ambiance acoustique améliorée, en particulier pour l'écoute au casque. Etat de la technique On connaît dans l'état de la technique la demande de brevet internationale WO/2006/024850 décrivant un procédé et un système de virtualisation de la restitution d'une séquence sonore. Selon cette solution connue, un auditeur peut écouter le son de haut-parleurs virtuels au moyen d'écouteurs avec un niveau de réalisme qui est difficile à distinguer de celui des haut-parleurs réels. Des ensembles de réponses impulsionnelles spatiales personnalisées (PRIR) sont acquis pour les sources sonores des haut-parleurs au moyen d'un nombre limité de positions de la tête de l'auditeur. Les réponses impulsionnelles spatiales personnalisées sont utilisées pour transformer un signal audio destiné aux haut-parleurs en une sortie virtualisée pour les écouteurs. En fondant la transformation sur la position de la tête de l'auditeur, le système peut ajuster la transformation de façon que les haut-parleurs virtuels semblent ne pas bouger lorsque l'auditeur bouge la tête. Inconvénient de l'état de la technique La solution proposée dans l'état de la technique n'est pas totalement satisfaisante car elle ne permet pas de personnaliser l'ambiance sonore de référence, ni de modifier le type d'ambiance sonore par rapport à un type de séquence à restituer. - 2 - Par ailleurs, la solution de l'art antérieur se traduit par une durée significative de la capture de l'empreinte sonore mettant en oeuvre des traitements informatiques lourds nécessitant des ressources de calcul importantes. De plus, cette solution connue ne permet pas de décomposer un signal stéreo en N canaux et ne prévoit pas la génération de canaux non existants au départ. Solution apportée par l'invention La présente invention vise à apporter une solution à ce problème. En particulier, le procédé objet de l'invention permet de transformer son 2D en son 3D soit à partir d'un fichier stéréo, soit à partir de fichiers multicanaux, pour générer un stéréo audio 3D par virtualisation, avec la possibilité de choisir un contexte sonore particulier. A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale un p Procédé de traitement d'un signal audio originel de N.x canaux, N étant supérieur à 1 et x étant supérieur ou égal à 0, comportant une étape traitement multicanal dudit signal audio d'entrée par une convolution multicanal avec une empreinte prédéfinie, ladite empreinte étant élaborée par la capture d'un son de référence par un ensemble d'enceintes disposés dans un espace de référence caractérisé en ce qu'il comporte une étape additionnelle de sélection d'au moins une empreinte parmi une pluralité d'empreintes préalablement élaborées dans des contextes sonores différents. Cette solution, basée sur un filtrage fréquentiel, différentiel entre canal gauche et canal droit pour former un canal central, et une différenciation de phases permet de créer à partir d'un signal stéréo une multitude de canaux stéréo où chaque enceinte virtuelle est un fichier stéréo. Elle permet d'appliquer une empreinte différente à chacun des canaux virtuels et de créer un nouveau fichier - 3 - audio final stéréo par recombinaison des canaux gardant l'empreinte 3D de chaque enceinte virtuelle. Avantageusement, le procédé selon l'invention comporte une étape de création d'une empreinte nouvelle par traitement d'au moins une empreinte préalablement élaborée. Selon une variante, le procédé comprend en outre une étape de recombinaison des N.x canaux ainsi traités pour produire un signal de sortie de M.y canaux, avec N.x différent de M.y, M étant supérieur à 1 et y supérieur ou égal à 0. Description détaillée d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention La présente invention sera décrite dans ce qui suit 15 de manière non limitative. Le procédé selon l'invention se décompose en une succession d'étapes : - Création de plusieurs séries d'empreintes sonores - Création d'une série d'empreintes virtualisée par combinaison d'une bibliothèque d'empreintes - Association des pistes du signal sonore originelle à la série d'empreintes virtualisée. 1 - Création de l'empreinte 30 Acquisition du signal La création d'une empreinte sonore consiste à disposer dans un environnement défini, par exemple une salle de concert, un hall, voire un espace naturel (une grotte, un 35 espace ouvert,...) un ensemble d'enceintes acoustiques organisées en NxM points sonores. Par exemple, une simple paire d'enceintes « droite-gauche », ou encore un ensemble 5.1 20 25 - 4 - ou 7.1 ou 11.1 d'enceintes restituant un signal sonore de référence de manière connue. On dispose un couple de microphones, par exemple une tête artificielle, ou des microphones de capture multidirectionnelle HRTF, captant la restitution des enceintes dans l'environnement considéré. Les signaux produits par le couple de microphone sont enregistrés après échantillonnage à une fréquence élevée par exemple 192 Khz, 24 bits. Cet enregistrement numérique permet de capter un 10 signal représentatif d'un environnement sonore donné. Cette étape n'est pas limitée à la capture d'un signal sonore produit par des enceintes. La capture peut également être réalisée à partir du signal produit par un 15 casque, qui est posé sur une tête artificielle. Cette variante permettra de recréer l'ambiance sonore d'un casque donné, lors de la restitution sur un autre casque. Calcul de l'empreinte 20 Ce signal fait ensuite l'objet d'un traitement consistant à appliquer un différentiel entre le signal de référence appliquée aux enceintes, numérisé dans les mêmes conditions, et le signal capté par les microphones. Ce 25 différentiel est réalisé par un calculateur recevant en entrée les fichiers .vaw ou audio respectivement du signal de référence appliqué à chacune des enceintes d'une part, et du signal capté d'autre part, pour produire un signal de type « IR - Impulse response » pour chacune des enceintes ayant 30 servie à générer le signal de référence. Ce traitement est appliqué à chacun des signaux d'entrée de chacune des enceintes capturées. - 5 - Ce traitement produit un ensemble de fichiers, correspondant chacun à l'empreinte d'une des enceintes dans l'environnement défini. Réalisation d'une famille d'empreintes L'étape susvisée est reproduite pour différents environnements sonores et/ou différentes implantations d'enceintes. On réalise pour chacun des nouveaux agencements une étape d'acquisition puis de traitement pour produire une nouvelle série d'empreintes représentative du nouvel environnement sonore. On construit ainsi une bibliothèque de séries 15 d'empreintes sonores représentatives d'environnements sonores déterminés et connus. Création d'un environnement virtuel. 20 La bibliothèque susvisée est utilisée pour produire une série nouvelle d'empreintes, représentative d'un environnement virtuel, par combinaison de plusieurs séries d'empreintes et addition des fichiers correspondant aux empreintes sélectionnées de façon à réduire les zones où 25 l'environnement sonore était dépourvue d'enceintes lors de l'étape d'acquisition susvisée. Cette étape de création d'un environnement virtuel permet d'améliorer la cohérence et la dynamique du son résultant de l'application à un enregistrement donné, 30 notamment par une meilleure occupation tridimensionnelle de l'espace sonore. Cela revient à utiliser un environnement simulé d'un très grand nombre d'enceintes. - 6 Le résultat de cette étape est une nouvelle empreinte de salle virtualisée, qui pourra être appliquée à une séquence sonore quelconque, afin d'en améliorer le rendu. Traitement d'une séquence sonore. On choisit ensuite une séquence audio connue, échantillonnée aux mêmes conditions de préférence. A défaut, on adapte l'empreinte virtualisée de 10 façon à réduire la fréquence et l'échantillonnage à ceux du signal audio à traiter. Le signal connu est par exemple un signal stéréo. Il fait l'objet d'un découpage fréquentiel et d'un découpage basé sur le déphasage entre signal droit et signal gauche. 15 A partir de ce signal, on extrait N pistes en appliquant à des combinaisons de ces découpages l'une des empreintes virtualisées. On peut ainsi produire un nombre variable de pistes, par combinaison du résultat des découpages, et application à 20 chacune des pistes l'une des empreintes, afin de créer NxM pistes, N et M n'étant pas nécessairement le nombre de voies utilisées lors de l'étape de création de l'empreinte. On peut par exemple générer un nombre de piste supérieur, pour une restitution plus dynamique, ou inférieure, par exemple pour 25 une restitution au casque. Le résultat de cette étape est une succession de signaux audio qui sont ensuite transformés dans un signal stéréo conventionnel pour être compatible avec une restitution sur un équipement standard. 30 Bien entendu, il est possible d'appliquer en outre des traitements tels que des rotations de phase du signal. L'étape de traitement d'une séquence sonore peut être réalisée en mode différée, pour produire des 35 enregistrements diffusables à un moment quelconque. - 7 - Elle peut également être réalisée en temps réel de façon à traiter un flux audio au moment de sa production. Cette variante est particulièrement adaptée à la transformation en temps réel d'un son acquis en streaming en un son enrichi audio pour une restitution avec une meilleure dynamique. Selon une variante d'utilisation, le traitement permet de produire un signal produisant une levée de doute d'un signal sonore central, que le cerveau humain peut « imaginer » par erreur à l'arrière alors qu'il s'agit d'un signal avant. Pour cela, on procède à un déplacement horizontal pour permettre un recalage du cerveau, puis un recentrage. Cette étape consiste à augmenter légèrement le niveau de présence d'une enceinte virtuelle avant centre. Cette étape est appliquée chaque fois que le signal audio est principalement centré, ce qui est souvent le cas pour la partie « voix » d'un enregistrement musical. On applique ce traitement d'augmentation de la présence de manière transitoire, de préférence lors de l'apparition d'une séquence audio centrée. REVENDICATIONS1 - Procédé de traitement d'un signal audio originel de N.x canaux, N étant supérieur à 1 et x étant supérieur ou égal à 0, comportant une étape traitement multicanal dudit signal audio d'entrée par une convolution multicanal avec une empreinte prédéfinie, ladite empreinte étant élaborée par la capture d'un son de référence par un ensemble d'enceintes disposés dans un espace de référence caractérisé en ce qu'il comporte une étape additionnelle de sélection d'au moins une empreinte parmi une pluralité d'empreintes préalablement élaborées dans des contextes sonores différents. 2 - Procédé de traitement d'un signal audio selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une étape de création d'une empreinte nouvelle par traitement d'au moins une empreinte préalablement élaborée. 3 - Procédé de traitement d'un signal audio selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit procédé comprend en outre une étape de recombinaison des N.x canaux ainsi traités pour produire un signal de sortie de M.y canaux, avec N.x différent de M.y, M étant supérieur à 1 et y supérieur ou égal à 0. 4 - Procédé de traitement d'un signal audio selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape consistant à augmenter transitoirement le niveau de présence d'une enceinte virtuelle avant centre lorsque le signal sonore est centré. -835