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RÉSUMÉ
La réverbération artificielle consiste à ajouter à un signal sonore un effet qui émule les phénomènes de réverbération acoustique d’un espace. Cette technique est une composante essentielle dans les domaines de la production audiovisuelle, de la réalité virtuelle, ou des jeux vidéo, puisqu’elle contribue à la création d'un espace sonore convaincant et immersif. Les procédés de réverbération artificielle s'appuient soit sur des simulations numériques qui visent à un résultat objectivement précis, soit sur des algorithmes qui émulent certains critères acoustiques pertinents d’un point de vue perceptif.
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Artificial reverberation consists of adding to a sound signal an effect that emulates the acoustical reverberation of a space. This technique is an essential component in the fields of audiovisual production, virtual reality, or video games, since it contributes to the creation of a convincing and immersive sound space. Artificial reverberators are based either on numerical simulations which aim for an objectively precise result, or on signal processing algorithms which emulate certain acoustic criteria considered to be relevant from a perceptual standpoint.
Auteur(s)
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Thibaut CARPENTIER : Ingénieur de recherche CNRS - STMS Lab (sciences et technologies de la musique et du son) – CNRS, IRCAM, Sorbonne Université Paris, France
INTRODUCTION
La réverbération artificielle consiste à ajouter à un signal sonore un effet qui émule les phénomènes de réverbération acoustique d’un espace. Cette pratique est apparue nécessaire dès les prémices de la musique enregistrée et diffusée ; en effet, les prises de son en studio et l’utilisation de microphones de proximité produisent des sons qui, dépourvus d’environnement acoustique, paraissent « secs » et non naturels. Aussi, de nombreuses techniques ont été développées pour produire un effet convaincant de réverbération artificielle. Dans le domaine de la production audiovisuelle (mixage de musique ou de films), l’utilisation de réverbération artificielle est devenue incontournable pour susciter une sensation d’acoustique perceptuellement « plausible » ou simplement pour créer un espace sonore « plaisant», voire un effet sans véritable souci de réalisme (par exemple : réverbération infinie) .
Les techniques de réverbération artificielle servent également dans les applications de réalité virtuelle, les jeux vidéo et les outils de modélisation architecturale pour simuler – avec plus ou moins de réalisme – des environnements acoustiques. On parle alors d’« acoustique virtuelle » ou d’« auralisation ». Ce terme est employé par analogie avec la visualisation ; il désigne les procédés qui visent à rendre audible, à partir de données mesurées ou modélisées, le champ sonore produit par une (ou des) source(s) dans un espace, en simulant l’expérience auditive en un point d’écoute [TE 5 914].
Dans l’article [BR 1 150] nous dressons un état de l’art des techniques permettant le contrôle spatial de sources virtuelles dans un environnement ; ici nous présentons les différentes approches pour produire des effets de réverbération artificielle. Ces deux composantes, étroitement liées, sont essentielles pour développer des applications convaincantes de spatialisation sonore.
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KEYWORDS
Delay networks | Geometrical Acoustics | Convolution | Auralization
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Approche par convolution (ou par échantillonnage)
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2. Approches électromécaniques
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Chambres d’écho
Dès les années 1920, des studios se sont équipés de chambres d’écho (echo chamber), salles réverbérantes dans lesquelles un signal sec est diffusé par un haut-parleur, puis ré-enregistré par des microphones. Le signal ainsi réverbéré (wet) est ensuite ajouté au signal sec (dry). Les caractéristiques de la chambre d’écho (généralement construite sans surfaces parallèles de sorte à éviter les ondes stationnaires et les phénomènes indésirables de flutter echo), les positions des microphones et du haut-parleur (généralement dans un coin, de sorte à exciter un grand nombre de modes) et l’ajout de tentures ou matériaux absorbants assurent un certain contrôle de la réverbération. Cette approche produit une réverbération naturelle, mais elle est coûteuse, encombrante et peu flexible.
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Réverbérateurs à ressorts et à plaques
Pour pallier ces inconvénients, différents dispositifs électromécaniques ont été conçus dans les années 1930 à 1980. Les réverbérateurs à ressorts (spring reverb) utilisent des transducteurs électromécaniques qui transforment un signal électrique entrant en une excitation vibratoire transmise à un ressort en hélice. À l’autre bout du ressort, un autre transducteur convertit les oscillations du ressort en un signal électrique « réverbéré » qui pourra être additionné au signal sec d’entrée. En fonction de ses caractéristiques (raideur, taille), chaque ressort produit une série d’échos d’amplitude décroissante. En combinant différents ressorts, en série ou en parallèle, il est possible de générer un profil d’échos similaire à l’empreinte acoustique d’un espace. La décroissance énergétique des échos peut être contrôlée par des mécanismes d’amortissement, par exemple en ajustant l’immersion des ressorts dans des bains d’huile.
Les réverbérateurs à plaque (plate reverb), apparus dans les années 1950, reposent sur un principe similaire : une fine plaque métallique est suspendue en tension dans un caisson ; elle est excitée ponctuellement par un actionneur électrodynamique proche de son centre et les vibrations induites sont captées par un ou...
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Approches électromécaniques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AHNERT (W.), FEISTEL (R.) - EARS Auralization Software. - In: Proc. of the 93rd Convention of the Audio Engineering Society (AES), San Francisco, CA, USA (1992).
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(4) - ASTLEY (R.J.) - Numerical Acoustical Modeling (Finite Element Modeling). - In: CROCKER (M.J.), éditeur, Handbook of Noise and Vibration Control, chapitre 7, p. 101-115. Wiley (2007).
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(5) - ATALLA (N.), SGARD (F.) - Finite Element and Boundary Methods in Structural Acoustics and Vibration. - Taylor & Francis (2015).
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(6) - BARRON (M.) - Auditorium...
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