Résumé
Cette thèse concerne la représentation de champ acoustique pour la restitution spatialisée sur haut-parleurs ou au casque, appliquée au domaine multimédia, dont la navigation 3D dans des scènes virtuelles sur Internet. Ce domaine allie la reproduction de champs sonores complexes préexistants (e.g. sous forme multi-canal) et les techniques de pan-pot 3D et d’effet de salle. La question de la représentation doit répondre à la variabilité de nombreux paramètres: débit de transmission, ressources de l'utilisateur, conditions d'écoute, matériels sonores et audio-visuels brassés, rendu interactif.
Nous approfondissons l'approche ambisonique, basée sur une décomposition du champ acoustique en harmoniques sphériques. Plus connue, sa forme restreinte au premier ordre réalise un encodage directionnel minimal du champ sonore (canaux WXYZ du B-format). Un décodage optimisé pour une écoute centrée ou bien étendue permet une restitution ``à géométrie variable" (dispositifs 2D ou 3D de haut-parleurs, ou casque via les techniques binaurales). Avec les composantes d'ordres supérieurs s’ajoute la notion de représentation ``à résolution variable".
Après un exposé approfondi de notions d’acoustique et de psychoacoustique, des stratégies de spatialisation (stéréo, surround, binaural, etc.) et des théories de localisation impliquées dans le décodage ambisonique, nous généralisons à tous les ordres tous les aspects d’Ambisonic, de l'encodage au décodage. Les formes de décodage originelles (Gerzon, Malham) sont généralisées en trois familles de solutions. Des évaluations objectives étayées par des écoutes informelles confirment l'apport des ordres supérieurs et des solutions optimisées, en termes de précision et de robustesse des images sonores. Implémenté parmi d’autres techniques de spatialisation (dont réverbération artificielle) au sein d’une interface temps-réel sur PC, Ambisonic a pu être appliqué avec succès à la manipulation et au mélange des sources (mono, multi-canal, B-format).
L’extension d’Ambisonic aux ordres supérieurs intéresse de nombreux domaines et devrait connaître un essor grâce aux recherches et projets en cours.
Mots-clés
Spatialisation - Son 3D - Surround - Multimédia - Navigation
3D - Ambisonic(s) - B-format - Théorie de la localisation
- Vecteur vélocité - Vecteur énergie – Décodage
psychoacoustique - Représentation de champ acoustique - Décomposition
en harmoniques sphériques - Echantillonnage directionnel - Scalabilité