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Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"
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LeChacal619
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Message : #1
Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"

Bonjour,

Je désire m'attaquer à la courbe cible SPL à viser dans le cas d'une écoute stéréo classique, avec deux hauts parleurs situés en face. En effet, voici une schématisation des signaux transmis d'une unique source frontale vers nos oreilles :



Et voici les signaux transmis par deux sources positionnées en configuration stéréo classique vers nos oreilles :



L'oreille gauche (et identiquement pour l'oreille droite) perçoit le signal des deux sources, qui atteint notre tête avec deux angles distincts et avec un certain décalage temporel. La différence d'angle implique, à cause de la fonction de transfert liée à notre tête (HRTF = Head Related Transfer Function), une réponse d'impulsion distincte et donc une tonalité différente pour les deux sources. A cela s'ajoute un décalage temporel car la distance des deux sources à la même oreille est légèrement distincte. Je cherche donc à corriger le signal reçu dans ce contexte afin de se rapprocher du signal que percevrait l'oreille pour une source située en face, comme c'est généralement le cas dans un concert...

Pour ma part, l'angle est d'environ +/-24° d'azimut pour chaque enceinte : les enceintes sont écartées entre elles de 2.3 mètres (ce qui correspond sur le schéma à W=1.15 m.) et le milieu des enceintes se trouve à 2.6 mètres du point d'écoute (ce qui correspond sur le schéma à L=2.6 m.).

Dans ma démarche, j'ai tout d'abord télécharger une API permettant de lire les fichiers au format .sofa sous matlab : https://github.com/TWOEARS/SOFA
Après ajout du dossier "API_MO" dans le path de Matlab, je me suis procuré un fichier .sofa de mesures HRTF ici : https://github.com/sfstoolbox/data/tree/master/HRTFs
Ensuite, j'ai ouvert ce fichier sous Matlab est j'ai exporté 6 réponses d'impulsion en format .wav :

  • LE_LS et LE_LR (resp. pour Left Ear Left Source et Left Ear Right Source), resp. la réponse d'impulsion de l'oreille gauche pour une source située 24° à gauche et la réponse d'impulsion de l'oreille gauche pour une source située 24° à droite,
  • RE_LS et RE_LR,
  • LE_FS et RE_FS (resp. pour Left Ear Front Source et Right Ear Front Source), resp. la réponse d'impulsion de chaque oreille pour une source située en face (azimut 0°).

J'ai ensuite importé ces impulsions sous REW, je les ai alignées temporellement une par une sur le premier gros pic visible sur une échelle en amplitude linéaire.
J'ai ensuite calculé le délai pour une tête normale. En m'aidant de ce document https://courses.washington.edu/psy333/le...9_Day2.pdf page 8, j'ai déduis que pour une tête normale, la distance entre les deux oreilles était de l'ordre de 20cm, car 0.2/343 = 5.8E-4 secondes soit 0.58 ms, ce qui correspond à ce qui est donné dans l'article pour une source de côté.

J'ai ensuite calculé pour ma configuration, avec cette largeur de tête, le délai des différents signaux. Puisque les enceintes sont situées à 2.6 mètres en face et que je suis à 1.15 mètres de chacune latéralement, l'oreille gauche est à 1.05 mètre latéralement de la source gauche, et l'oreille droite à 1.35 mètres latéralement de cette même source (1.05+0.2 mètre de largeur de tête). En utilisant Pythagore on obtient les distances des signaux :

  • distance(LE_LS) = RACINE(2,6^2+1.05^2)
  • distance(RE_LS) = RACINE(2,6^2+1.25^2)

Soit une différence de distance d'environ 0.0809 m, ce qui correspond à un délai de 0.236 msec. Le problème étant symétrique, le délai entre LR_LS et LR_RS est identique. J'ai alors retardé manuellement les impulsions RE_LS et LE_RS de cette valeur 0.236msec afin d'obtenir ce décalage temporel avec LE_LS et RE_RS.

J'ai sommé les signaux LE_LS et LE_RS pour obtenir l'impulsion LE_LRS reçue par l'oreille gauche lorsque les sources gauche et droite envoient un même signal. J'ai fais de même pour les signaux RE_RS et LE_RS pour obtenir RE_LRS.

Si on suppose la tête symétrique, les signaux reçus par les oreilles gauche et droite sont censés être relativement similaires. Partant de cette hypothèse, j'ai alors calculé la moyenne vectorielle LRE_FS = vector average(LE_FS, RE_FS) : c'est mon impulsion qui va me servir de référence.

Pour la même raison, j'ai calculé la moyenne vectorielle des réponses d'impulsions de deux sources disposées en stéréo pour chaque oreille : LRE_LRS = vector average(LE_LRS, RE_LRS).

Enfin, j'ai calculé la courbe cible qu'il faudrait atteindre pour reproduire, dans les conditions d'écoute stéréo qui sont les miennes, un SPL identique à celui d'une source venant de face : target_curve = LRE_FS / LRE_LRS.

J'ai obtenu ceci :


Pour avoir quelque chose d'un peu plus "robuste" et tolérant, j'ai lissé à 1 octave la courbe cible et appliqué un fenêtrage de 6 cycles :


J'ai alors ajouté une égalisation paramétrique de +7dB à 1900Hz avec une BW de 1 octave dans la correction de mon système, le résultat me semble être bien meilleur à l'écoute. Ma pièce étant très "morte" (RT60 de 160 à 170ms pour 100m^3 de volume), cette courbe cible me permet de retrouver la sonorité d'une pièce plus vivante, mais sans les inconvénients de la réverbération que je déteste par dessus tout. Après une écoute plus prolongée, j'ai fini par modifier la courbe cible :



En bleu, la courbe cible calculée par la méthode ci-dessus, lissée à 1/2 octave.
En vert, la courbe cible qui me convient à l'écoute, avec notamment une bosse à 1900Hz à peine un peu moins prononcée, et surtout un gain important dans le bas du spectre.

J'aimerai savoir si vous trouvez une amélioration à utiliser une courbe cible similaire chez vous ? Je pense que si votre pièce est plus réverbérante, vous pourriez essayer une courbe cible intermédiaire en modérant l'amplitude de la bosse, par exemple entre +2 et +4dB à 1900Hz au lieu de +5 ou +6dB.

PS: si l'azimut des sources est trop différent, je veux bien vous calculer votre propre courbe cible en appliquant la même méthode pour voir si elle diffère beaucoup ou pas de la mienne.

Les fichiers au format .mdat.

Cdlt,
Jean

Ce message a été modifié le: 24/09/2018 18:28:26 par LeChacal619.

24/09/2018 04:36:10
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Message : #2
RE: Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"

LeChacal619 a écrit :
J'aimerai savoir si vous trouvez une amélioration à utiliser une courbe cible similaire chez vous ?


Définir un haut-parleur neutre comme ayant une réponse en fréquence uniforme dans le spectre audible semble raisonnable. Cependant, dans tout environnement d'écoute normal, la réflexion et l'absorption vont dégrader la réponse. La tentation est grande d'un coup de baguette magique de générer une courbe cible qui tient compte de l'ensemble. Mais les problèmes sont de diverses natures, tout d'abord un micro n'entend pas comme un humain. Ensuite le trajet du signal et le trajet du signal compensé étant confondu certaines corrections sont impossible.

Pour ma part je préfère une source neutre et calibrée en chambre sourde et de travailler l'acoustique de ma pièce. De résultats intéressants ont été testé dans une école utilisait une installation séparée pour la génération du signal et une installation pour la génération d'un signal de correction.

Il reste cependant une microscopique marge d'amélioration lorsque que j'utilise une source calibrée dans une acoustique normée le tout linéarisé.

Au final moins t'as besoin de corrections, mieux le système fonctionne subjectivement....

PFB


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24/09/2018 07:27:29
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Message : #3
RE: Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"

Bonjour,

Je passerai tout les points de désaccords sinon on en a pour 10 pages de discussion interminable. Juste pour ça :

PFB a écrit :
Au final moins t'as besoin de corrections, mieux le système fonctionne subjectivement....


Ce n'est pas le cas chez moi, ni chez d'autres visiblement puisque dans le cas d'une écoute en configuration stéréo, tout le monde considère qu'il faut un minimum de réverbération pour faire "vivre" la musique, ce qui n'a pour moi aucun sens. Deuxième point, avec un système hi-fi en configuration home-cinéma 5.1 on se passe de cette réverbération qui vient entâchée le signal : les RT60 recommandés sont bien plus faibles, proche de 0, et le son est très, très, largement meilleur que celui reproduit avec 2 hauts parleurs en configuration stéréo : posons nous les bonnes questions.

Cdlt,
Jean

Ce message a été modifié le: 24/09/2018 09:08:19 par LeChacal619.

24/09/2018 09:06:59
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Message : #4
RE: Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"

Citation :
Au final moins t'as besoin de corrections, mieux le système fonctionne subjectivement....


Entièrement d'accord. La correction électronique n'est pas là pour corriger les parois du local. Et son usage inconsidéré tue le son.
Mais on peut utiliser des EQs de faible valeur toujours négatives pour peaufiner.

J'applique cette courbe dans mon local au TR de 0.30 pour écoute à 3/3.5m.

   

Ce message a été modifié le: 24/09/2018 09:18:03 par GG14.

24/09/2018 09:11:59
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Message : #5
RE: Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"

Après une écoute à fort niveau sonore, j'ai juste la courbe cible dans mon local d'écoute : l'équilibre tonal me semble largement meilleur ainsi, mais j'ai été obligé de boosté énormément les grâves (j'utilisais +3dB à +4dB auparavant, je suis passé à +7dB voire +8dB) pour atteindre une sensation presque réaliste à présent :


En vert la courbe "objective" calculée, en rouge la courbe "subjective" que j'apprécie le mieux (pour l'instant). Les courbes sont lissées à 1/2 octave.

Cdlt,
Jean

Ce message a été modifié le: 24/09/2018 10:32:28 par LeChacal619.

24/09/2018 09:59:58
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Message : #6
RE: Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"

LeChacal619 a écrit :
posons nous les bonnes questions.


J'ai dû travailler EIG département d'acoustique appliquée il y a une vingtaine d'année sur la correction de système audio. Aucune étude n'a débouché sur une application commerciale, c'est dire le flop. Par contre ce qui a été clair à cette époque c'est un qu'un système corrigé dans une acoustique normée avec un micro adapté à l'acoustique est beaucoup plus robuste subjectivement qu'une correction dans une acoustique inconnue avec les mêmes moyens de mesure.

J'ai assisté à des essais subjectifs ou la courbe cible déviait de 16db sans que personne (60 personnes) ne bronche une oreille. Paradoxalement j'ai vu bondir des auditeurs lorsque la course cible déviait de 0,15dB. Garantir dans sa cuisine une mesure dans les +/3dB sur une bande téléphonique c'est hyper sport, la courbe cible finalement ressemble subjectivement à de la brume.

Je pense qu'en rajoutant +7dB à xxxxHz, tout va sonner un peu pareil, pour ma part je préfère les nuances.

PFB


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Ce message a été modifié le: 24/09/2018 11:15:10 par PFB.

24/09/2018 11:14:28
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Message : #7
RE: Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"

PFB a écrit :
J'ai assisté à des essais subjectifs ou la courbe cible déviait de 16db sans que personne (60 personnes) ne bronche une oreille. Paradoxalement j'ai vu bondir des auditeurs lorsque la course cible déviait de 0,15dB.


Ce commentaire me plaît énormément et je suis totalement d'accord avec cela : on a un trop gros "ego" par la pression sociale que l'on se met entre tous, à chercher à obtenir un niveau SPL parfaitement linéaire ou parfaitement cohérent avec une courbe cible arbitrairement choisie. Si les autres sont capables de discerner un changement de 0.15dB sur leur courbe, je dois pouvoir le faire aussi... et c'est un cercle vicieux qui ne cesse jamais, avant que l'on admette de tout remettre en question, quel que soit l'opinion d'autrui. Ce n'est pas la première fois que tout le monde aurait faux...

Citation :
Garantir dans sa cuisine une mesure dans les +/3dB sur une bande téléphonique c'est hyper sport, la courbe cible finalement ressemble subjectivement à de la brume.


De mes expériences, avec une pièce fortement amortie, ce n'est pas le SPL brut qu'il faut linéariser, mais le pic d'énergie. Pour cela, j'effectue à présent 5 mesures espacées horizontalement et fenêtrées à 5 cycles chacune, j'applique un moyennage vectoriel dans le domaine fréquentiel ("vector average" dans "all spl" sur REW) pour isoler le pic d'énergie (champ direct) cohérent avec un changement de position. La mesure est plus robuste et la répétabibilité est améliorée (variance diminuée). Une correction sur cette base améliore déjà énormément les choses...

Citation :
Je pense qu'en rajoutant +7dB à xxxxHz, tout va sonner un peu pareil, pour ma part je préfère les nuances.


Plutôt que de le penser, pourquoi ne pas le vérifier en ajoutant un paramétrique à +5dB à 1900hz sur 1 octave comme je l'ai fais ? Ca ne mange vraiment pas beaucoup de pain je vous l'assure. Je constate un meilleur équilibre sur différentes musiques et, au contraire, davantage de nuances....

Cdlt,
Jean

Ce message a été modifié le: 24/09/2018 11:31:06 par LeChacal619.

24/09/2018 11:28:59
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Message : #8
RE: Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"

GG14 a écrit :
Mais on peut utiliser des EQs de faible valeur toujours négatives pour peaufiner.


Bonjour,
De mon point de vu, simplement diminuer le niveau global en entrée de traitement de la même valeur que la correction positive appliquée permet de peaufiner encore un peu plus (en utilisant des corrections positive en plus des négatives) et surtout avec une autre "vision" plus symétrique du traitement du signal. Le tout en restant dans les cordes d'un point vu électrique et distorsions. C'est par ailleurs ce que l'on fait (entre autre) en studio lors du mixage puis du mastering.

Salutation

Rémy

24/09/2018 12:24:41
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Message : #9
RE: Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"

Le Relais Sonore a écrit :

GG14 a écrit :
Mais on peut utiliser des EQs de faible valeur toujours négatives pour peaufiner.


Bonjour,
De mon point de vu, simplement diminuer le niveau global en entrée de traitement de la même valeur que la correction positive appliquée permet de peaufiner encore un peu plus (en utilisant des corrections positive en plus des négatives) et surtout avec une autre "vision" plus symétrique du traitement du signal. Le tout en restant dans les cordes d'un point vu électrique et distorsions. C'est par ailleurs ce que l'on fait (entre autre) en studio lors du mixage puis du mastering.

Salutation

Rémy


Entièrement d'accord avec Rémy. Se limiter à des corrections toujours négatives est un non sens.

Cdlt,
Jean

24/09/2018 14:46:08
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Message : #10
RE: Courbe cible d'une reproduction sonore en configuration "stéréo"

J'ai mis à jour le post initial pour expliquer un peu mieux la démarche.

Cdlt,
Jean

24/09/2018 14:50:26
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