Qu’est-ce que l’Audio 3D ?

L’Audio 3D (ou Son 3D) résulte de la capacité du système auditif humain à localiser les sons dans l’espace, et plus généralement sa capacité à analyser la structure acoustique de son environnement.

La perception spatiale du son nous permet d’appréhender les éléments clés suivants: la direction du son, le type de lieu (intérieur ou extérieur, petite ou grande pièce, matériau des murs et du sol , etc.), nombre de sources, discernement (nous comprenons parfaitement une personne parlant dans un environnement bruyant, même si plusieurs personnes sont en train de parler).

 
 
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Comment entendons-nous en 3D avec 2 oreilles?

Le système auditif humain utilise la combinaison de deux types d’informations pour localiser un son: The auditory system uses the combination of 2 types of information to localize a sound: les Indices Binauraux (Temps et Niveau) et les HRTF (Head Related Transfer Functions).

 

Indices Binauraux

Lorsqu’une source sonore est placé de manière excentrique, elle est plus proche d’une oreille que de l’autre. L’onde sonore atteint de ce fait plus tard et plus faiblement une des deux oreilles. La différence de perception temporelle et de niveau entre les deux oreilles donne une information de direction.
Ces indices binauraux sont appelés Différence Temporelle Inter-aurale (ITD) et Différence de Niveau Inter-aurale (ILD). Elles sont très importantes pour la localisation horizontale.

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HRTF

Avant d’atteindre l’entrée du canal auriculaire, une onde sonore provenant d’une certaine direction est transformée par les multiples réflexions sur notre corps, notre visage, et surtout, nos oreilles. Cette transformations, appelée HRTF (Head Related Transfer Function) est différente d’une personnes à l’autre pour chaque direction du son et a une signature spectrale spécifique pour chaque direction. Le cerveau a “appris” ces signatures avec le temps et lorsqu’il entend un son avec une signature spécifique, il peut déterminer sa direction. L’HRTF est très importantes pour la localisation verticale.

Bien sur, tous ces indices changent avec la direction de la tête. C’est pourquoi les mouvements de la tête sont si importants pour la perception de l’Audio 3D.

 

 

Synthèse Binaurale (aka VR Audio)

La synthèse binaurale est le processus de reproduction synthétique des sons (binaural audio), effectif à l’entrée du canal auriculaire avec les indices binaural et HRTF adéquats pour tromper le système auditif et lui donner l’impression que ces sons sont réels.
Tout comme les casques de réalité virtuelle qui trompent le système visuelle en montrant des images synthétiques aux yeux, les casques audio peuvent tromper le système auditif avec de l’audio binaural à l’entrée du canal auriculaire. Lorsque la synthèse binaurale est couplée à du head-tracking (suivi de la position de la tête), on parle de réalité virtuelle audio.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les formats audio utilisés pour la réalité virtuelle, cet article (en anglais) devrait vous intéresser.

 

Moteur VR Audio 3D Sound Labs

Notre équipe de R&D a développé une solution de VR Audio intégrant une synthèse binaurale avancée avec un suivi de la position de la tête, pour des performances exceptionnelles.

 

High Order Ambisonics

Le moteur VR Audio 3D Sound Labs traite le son dans le domaine des harmoniques sphériques, appelé High Order Ambisonic (HOA). Cette représentation mathématique puissante permet à notre moteur VR Audio d’être extrêmement rapide et fluide dans son traitement des mouvements de tête pour un rendu ultra immersif et réaliste de l’image sonore 3D.
Pour les développeurs, la nature évolutive du paradigme HOA amène également une facilité dans la gestion de la charge CPU pour un très grand nombre de sources sonores, la diversité de plateformes et la gestion de l’autonomie.

Head tracking à faible latence

Notre système auditif s’appuie énormément sur les petits et grands mouvements de la tête pour localiser les sons. Un suivi des mouvements de la tête avec une faible latence est absolument clé à un rendu Audio 3D efficace.
3D Sound Labs utilise les performances de son Moteur VR Audio High Order Ambisonics (HOA) et un module 9DOF de capture de mouvements pour fournir une solution de head tracking à faible latence.

Réverbération Spatialisée

Le moteur VR Audio de 3D Sound Labs intègre un modèle de “reproduction d’acoustique de pièce” qui permet de spatialiser les premières réflexions et de calculer une réverbération cohérente avec l’environnement acoustique.
Un traitement réaliste de la réverbération est indispensable à la bonne perception de l’Audio 3D. Les premières réflexions donnent une information supplémentaire sur la provenance du son ainsi que sa direction.
La réverbération résultante, qui dépend de l’environnement acoustique, doit être cohérente avec l’environnement visuel afin que auditeur vive une expérience extrêmement réaliste de “présence” dans la scène sonore.

 

Égalisation du casque

Un casque égalisé avec une réponse en fréquence plate est en mesure de reproduire les sons 3D plus naturellement et plus précisément. De ce fait, afin d’optimiser la perception Audio 3D avec le casque 3D Sound One, le moteur VR Audio 3D Sound Labs utilise une égalisation sur mesure lorsque ce casque est utilisé.

 

Individualisation des HRTF

Les HRTF dépendent de la forme de votre corps, et comme chaque individu est différent, un rendu Audio 3D parfait implique un jeu de HRTF différentes adaptées à la morphologie de chaque personne. Pour une bonne externalization et localisation verticale, le plus important à prendre en compte est le forme des oreilles!
L’équipe R&D de 3D Sound Labs travaille actuellement sur une manière totalement révolutionnaire de personnaliser vos HRTF dans une interface simple et efficace.
Nous sommes extrêmement impatients de vous montrer ce sur quoi nous travaillons.