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Décodeur ambisonics pour le format B

Nous présentons ici les décodeurs que nous avons implémentés dans le Spatialisateur. Tous les décodeurs sont prévus pour recevoir des signaux au format B (équation(8)). Ces signaux étant, soit issus d'une prise de son soundfield, soit calculés à l'aide d'un des codeurs implémentés dans le Spatialisateur : Pan a3 pour les versions horizontales, et Pan a4 pour les versions en trois dimensions. Les décodeurs sont implémentés sous forme de modules Out, l'argument dépendant du décodeur souhaité. Ainsi, le module Out 3a5 décode le format B horizontal (3 canaux) pour une configuration à 5 haut-parleurs (pentagone).

Décodeur rectangulaire (Out 3a4)

Ce décodeur est adapté pour toutes les configurations de haut-parleurs rectangulaires (cf. figure 1). La formule de décodage en basse fréquence est la suivante :

  equation197

avec :

displaymath636

Ce décodeur génère les lois de panpot présentées à la figure 3. En remplaçant les valeurs de W, X, et Y dans l'équation (9) on obtient :

displaymath637

ainsi, l'amplitude d'alimentation maximum d'un haut-parleur a lieu lorsque l'angle de panpot est égal à tex2html_wrap_inline648 . Pour le cas de notre figure, le maximum d'amplitude pour le haut-parleur placé à 30 degrés à lieu quand l'angle de panpot est de 60 degrés. On remarque également sur cette figure la conséquence directe du théorème des décodeurs pour haut-parleurs opposés par paire ; à savoir que lorsqu'un haut-parleur est à son maximum d'amplitude , le haut-parleur opposé est lui à son minimum, donc déphasé de tex2html_wrap_inline650 .

   figure214
Figure 3: Loi de panpot en basses fréquences pour les quatre haut-parleurs d'une configuration rectangulaire. L'angle entre les deux haut-parleurs frontaux étant de 60 degrés ( tex2html_wrap_inline462 ). tex2html_wrap_inline464 , tex2html_wrap_inline466 , tex2html_wrap_inline468 , tex2html_wrap_inline470 .

Nous ne présenterons pas les résultats pour l'angle de localisation puisque par construction, il correspond à l'angle de panpot en basse et haute fréquences, ni la norme du vecteur vitesse (velocity magnitude) puisque qu'elle vaut 1 pour toutes les directions. Pour maximiser la norme du vecteur d'intensité, il est nécessaire de modifier les amplitudes respectives des signaux W et X et Y. Les coefficients d'amplification des shelf filters permettant de maximiser tex2html_wrap_inline472 sont les suivants :

tabular220

ces coefficients assurent d'autre part de garder un niveau d'énergie constant entre les hautes fréquences et les basses fréquences :

displaymath638

La figure 4 présente la norme du vecteur d'énergie tex2html_wrap_inline472 .

   figure225
Figure 4: Norme du vecteur d'énergie ( tex2html_wrap_inline472 ) pour une configuration rectangulaire. L'angle entre les deux haut parleurs frontaux étant de 60 degrés.

Il est intéressant de noter que, alors que pour une configuration carrée, cette quantité vaut invariablement tex2html_wrap_inline680 pour tous les angles de panpot, ici, elle varie dans des proportions non négligeables donnant lieu à une précision maximale de la localisation à 0 et à 180 degrés.

Décodeurs polygonaux (Out 3a5, 3a6, 3a7, 3a8)

Ces décodeurs sont adaptés pour les configurations pentagonales, hexagonales, heptagonales, et octogonales. La formule de décodage pour un polygone à N cotés en basse fréquence est la suivante :

  equation233

avec :

displaymath686

Ce décodeur génère les lois de panpot présentées à la figure 5 (pour un pentagone). En remplaçant les valeurs de W, X, et Y dans l'équation (9) on obtient :

displaymath687

Ici, contrairement aux décodeurs rectangulaires, l'amplitude maximale d'alimentation d'un haut parleur a lieu lorsque l'angle de panpot est égal à l'angle du haut-parleur ( tex2html_wrap_inline698 ). Comme pour les décodeurs rectangulaires, pour les angles de panpot correspondant à une position de la source opposée par rapport à celle du haut-parleur, l'alimentation du haut-parleur se fait en opposition de phase.

   figure249
Figure 5: Loi de panpot en basse fréquences pour les cinq haut-parleurs d'une configuration pentagonale. tex2html_wrap_inline464 , tex2html_wrap_inline466 , tex2html_wrap_inline468 , tex2html_wrap_inline470 , tex2html_wrap_inline482 .

Comme pour le décodeur rectangulaire, le principe même de construction des décodeurs polygonaux nous assure l'égalité de l'angle de panpot et des angles de localisation pour les théories basse et haute fréquence, ainsi qu'une localisation parfaite en basse fréquence ( tex2html_wrap_inline504 ). Le seul paramètre restant à optimiser est donc la précision de localisation pour les hautes fréquences ( tex2html_wrap_inline472 ). Cette optimisation s'obtient comme précédemment en amplifiant W au détriment de X et Y. les coefficients d'amplification des shelf filters sont les mêmes que pour les décodeurs rectangulaires :

tabular220

Avec ces coefficients, tex2html_wrap_inline472 passe de 0.666 à 0.707. La figure 6 présente ce résultat pour une configuration hexagonale. On remarque que comme pour le carré la qualité de localisation est ici indépendante de l'angle de panpot (re = 1/sqrt2).

   figure261
Figure 6: Norme du vecteur d'énergie ( tex2html_wrap_inline472 ) pour une configuration hexagonale.

On obtient donc une qualité de localisation indépendante de l'angle de panpot ce qui aurait tendance à rendre les haut-parleurs moins présents.


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Philippe Derogis
Wed Jul 16 16:07:36 MET DST 1997