Individualisation des indices spectraux pour la synthèse binaurale : recherche et exploitation des similarités inter-individuelles pour l’adaptation ou la reconstruction de HRTF

Le travail de these qui est rapporte dans le present document a porte sur le probleme de l'individualisation des HRTF pour la synthese binaurale. Les HRTF sont les filtres lineaires, chacun associe a une direction de l'espace, qui portent en eux l'expression de tous les indices physiques de localisation necessaires pour une perception de l'espace par le systeme auditif. La synthese binaurale utilise avantageusement ces filtres pour sculpter les signaux a presenter aux tympans de l'auditeur, afin de lui procurer l'illusion d'une scene sonore realiste. Les HRTF etant tres liees a la morphologie de la tete et des pavillons, la spatialisation n'est correctement assuree que si ces filtres sont bien adaptes a l'auditeur. Cependant, la mesure exhaustive des HRTF est couteuse et inconfortable, et il s'agit donc de developper des moyens alternatifs pour les obtenir : c'est le probleme de l'individualisation. On se focalise sur les indices spectraux de la localisation auditive, c'est-a-dire les colorations du spectre a dependance directionnelle, qui constituent la part des HRTF la plus complexe et la plus variable d'un individu a l'autre. Le constat fondateur de nos investigations est le suivant: bien que les HRTF presentent des caracteristiques intrinsequement individuelles, on peut degager des evolutions spatiofrequentielles de leur spectre d'amplitude, communes d'un individu a l'autre, mais susceptibles d'etre masquees par deux sources importantes de variabilite, que sont la taille et l'orientation des pavillons. Nous proposons des outils permettant de depasser ces differences apparentes, afin de se focaliser sur ce qui est vraiment specifique a chaque individu. Deux solutions techniques d'individualisation des HRTF sont developpees en utilisant avantageusement la diversite des comportements offerte par les HRTF d'une base de donnees. La premiere solution proposee permet d'adapter, pour un nouvel auditeur, les HRTF d'un autre individu issues d'une base de donnees, en leur appliquant des transformations guidees par une comparaison morphologique entre les pavillons des deux sujets. Les hypotheses de travail et les outils proposes pour mettre en oeuvre la technique sont valides objectivement grâce aux donnees recueillies sur 6 sujets, et on montre que la methode d'adaptation proposee depasse les performances de l'etat de l'art. La seconde solution permet de reconstruire les HRTF d'un nouvel auditeur pour une direction quelconque de l'espace a partir d'un nombre reduit de HRTF individuelles mesurees. La technique proposee est basee sur une base de donnees constituee des HRTF mesurees finement sur une centaine de sujets, a partir desquelles on genere des prototypes. La reconstruction des HRTF repose sur un processus de reconnaissance de formes entre les HRTF individuelles mesurees et ces prototypes. Une validation objective montre que, selon differents criteres, les performances de reconstruction de la technique proposee depassent celles de l'etat de l'art. Ces resultats sont confirmes par une evaluation subjective, menee selon un protocole novateur en synthese binaurale dynamique.