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Article

1 - APPROCHES PERCEPTIVES : ILLUSION DES « SOURCES FANTÔMES »

  • 1.1 - Stéréophonie
  • 1.2 - Généralisation aux systèmes multicanaux

2 - RECONSTRUCTION DU CHAMP SONORE PHYSIQUE

3 - COMPARATIFS DES DIFFÉRENTS DISPOSITIFS ET INTÉGRATION EN RÉALITÉ VIRTUELLE

4 - BIBLIOTHÈQUES LOGICIELLES POUR LE RENDU SONORE SPATIAL

Article de référence | Réf : TE5912 v1

Bibliothèques logicielles pour le rendu sonore spatial
Restitution sonore spatiale - Dispositifs et interfaces

Auteur(s) : Nicolas TSINGOS, Olivier WARUSFEL

Date de publication : 10 févr. 2008

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Auteur(s)

  • Nicolas TSINGOS : Chargé de recherche, INRIA (Institut national de recherche en informatique et en automatique), équipe REVES (rendu et environnements virtuels sonorisés)

  • Olivier WARUSFEL : Chargé de recherche, IRCAM (Institut de recherche et coordination acoustique/musique)

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INTRODUCTION

Certaines techniques logicielles et des dispositifs matériels associés permettent de réaliser une restitution spatialisée du son pour les environnements virtuels. La spatialisation du son, c'est-à-dire la simulation des indices de localisation spatiale de notre audition pour des sources sonores virtuelles, est l'un des thèmes de recherche les plus actifs en acoustique à l'heure actuelle. Il faut dire que les applications grand public font légion : jeux vidéo, home cinéma, musique, que ce soit à la maison ou sur des dispositifs nomades. Dans les applications de réalité virtuelle, l'ajout de son spatialisé contribue également à renforcer la sensation d'immersion [1]. Ces technologies reposent toutes sur d'intenses recherches fondamentales sur la perception spatiale du son chez l'Homme [2]. Des ouvrages et travaux de références comme [3] [4] peuvent également être consultés pour plus de détails.

Les systèmes de restitution sonore spatiale vont, d'une manière générale, s'intéresser à reproduire aux oreilles d'un auditeur les indices de localisation appropriés pour une source sonore virtuelle en fonction de sa position souhaitée. On peut catégoriser ces systèmes en deux familles. La première série que l'on peut qualifier d'approches perceptives, repose sur le fait qu'un modèle simple de différence de niveau sonore ou de temps d'arrivée aux deux oreilles suffit à créer l'illusion de positionnement d'une source « fantôme » entre les positions physiques des haut-parleurs. Ce principe est en particulier à la base de la restitution stéréophonique classique mais peut être étendu à des ensembles de haut-parleurs plus complexes. La deuxième série d'approches vise à reconstruire de manière physiquement précise le champ acoustique au voisinage de l'auditeur. Dans cette catégorie, se distinguent les approches binaurales qui reconstituent le champ sonore en deux points (les oreilles de l'auditeur) et des approches plus globales, reproduisant le champ sonore correct dans toute une zone de l'espace. Chacune de ces approches a ses avantages et ses inconvénients en terme de ressources de calcul, complexité du dispositif et nombre d'auditeurs simultanés. Pour un complément d'information, on peut également se référer aux ouvrages [3] et [5]. Nous présentons également quelques exemples d'intégration de dispositifs de restitution spatiale du son dans des systèmes de réalité virtuelle immersifs. En particulier, nous dressons un comparatif des différentes approches et de leurs conditions d'utilisation optimale. Enfin, nous consacrons la dernière partie à un bref tour d'horizon des quelques librairies logicielles existantes permettant d'implémenter de telles techniques et bénéficiant pour certaines d'une accélération matérielle.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te5912


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4. Bibliothèques logicielles pour le rendu sonore spatial

Certaines des techniques de restitution sonore spatiale décrites ici sont implémentées dans diverses bibliothèques logicielles publiquement disponibles qui peuvent constituer un bon point de départ pour l'intégration de son spatialisé dans une application de réalité virtuelle. Ainsi, DirectSound, le composant audio de la librairie DirectX de Microsoft fournit un support pour la spatialisation du son sur enceintes ou au casque. L'intérêt de cette bibliothèque est l'accélération matérielle de ses fonctionnalités, supportée par une vaste majorité des cartes son (en particulier grand public). Les spécifications de la bibliothèque n'imposent toutefois pas d'algorithme prédéfini pour réaliser la spatialisation du son proprement dite, dont la qualité est donc dépendante du vendeur. De plus, cette bibliothèque est limitée à un unique type de plate-forme, MS Windows. Pour répondre à cette limitation, une alternative, OpenAL, a été développée principalement par le constructeur de cartes son Creative. OpenAL reprend et complète les fonctionnalités de DirectSound et propose une interface indépendante de la plate-forme et moins lourde à utiliser. Néanmoins, là encore, le support matériel est en pratique limité aux plates-formes MS Windows et aux cartes Creative qui reste le principal acteur de son développement. Ces deux bibliothèques sont disponibles gratuitement.

Il faut également noter que la plupart des cartes son grand public du marché supportent au niveau matériel le rendu d'effets environnementaux (occultations, réverbérations, etc.) à travers la norme IASIG 2.0, qui se base sur le système EAX créé par Creative. EAX, qui a évolué depuis plusieurs années, comprend également dans sa version 5.0 des effets modulaires et un meilleur traitement des occultations et transmissions mais n'est accéléré que sur les cartes Creative.

FMOD implémente également des fonctionnalités similaires aux précédentes mais offre un support logiciel optimisé et de bonne qualité sur les plates-formes ne disposant pas d'accélération matérielle, ce qui n'est pas le cas d'OpenAL ou DirectSound à l'heure actuelle. Cette bibliothèque est également disponible gratuitement pour des applications non commerciales.

Pour des applications immersives, intégrant un système de tracking par exemple, le centre de recherche NASA AMES propose également une bibliothèque logicielle de...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LARSSON (P.), VÄSTFJÄLL (D.), KLEINER (M.) -   Better presence and performance in virtual environments by improved binaural sound rendering  -  . Proceedings of the AES 22nd Intl. Conf. on virtual, synthetic and entertainment audio, Espoo, Finland, p. 31-38 (2002).

  • (2) - MOORE (B.C.) -   An introduction to the psychology of hearing  -  . Academic Press, 4e édition (1997).

  • (3) - BEGAULT (D.R.) -   3D Sound for Virtual Reality and Multimedia  -  . Academic Press Professional (1994).

  • (4) - BLAUERT (J.) -   Spatial Hearing : The Psychophysics of Human Sound Localization  -  . M.I.T. Press, Cambridge, MA (1983).

  • (5) - PACHET (F.), BRIOT (J.-P.), editors -   Informatique Musicale – du signal au signe musical  -  . Hermès Science (2004).

  • (6) -   Stereophonic Techniques – An anthology of reprinted articles on stereophonic techniques  -  ....

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