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WO2017032946A1 - Procédé de mesure de filtres phrtf d'un auditeur, cabine pour la mise en oeuvre du procédé, et procédés permettant d'aboutir à la restitution d'une bande sonore multicanal personnalisée - Google Patents

Procédé de mesure de filtres phrtf d'un auditeur, cabine pour la mise en oeuvre du procédé, et procédés permettant d'aboutir à la restitution d'une bande sonore multicanal personnalisée Download PDF

Info

Publication number
WO2017032946A1
WO2017032946A1 PCT/FR2016/052103 FR2016052103W WO2017032946A1 WO 2017032946 A1 WO2017032946 A1 WO 2017032946A1 FR 2016052103 W FR2016052103 W FR 2016052103W WO 2017032946 A1 WO2017032946 A1 WO 2017032946A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filters
phrtf
signal
loudspeakers
listener
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2016/052103
Other languages
English (en)
Inventor
Sacha SEMERIA
Michel Feret
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Immersive Personalized Sound
Original Assignee
Immersive Personalized Sound
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Immersive Personalized Sound filed Critical Immersive Personalized Sound
Publication of WO2017032946A1 publication Critical patent/WO2017032946A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/55—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired
    • H04R25/552—Binaural
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/82—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
    • E04B1/8218—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only soundproof enclosures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
    • H04S1/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution
    • H04S1/005—For headphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00—Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/01—Multi-channel, i.e. more than two input channels, sound reproduction with two speakers wherein the multi-channel information is substantially preserved
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/01—Enhancing the perception of the sound image or of the spatial distribution using head related transfer functions [HRTF's] or equivalents thereof, e.g. interaural time difference [ITD] or interaural level difference [ILD]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/302—Electronic adaptation of stereophonic sound system to listener position or orientation
    • H04S7/303—Tracking of listener position or orientation
    • H04S7/304—For headphones

Definitions

  • An individual therefore himself causes a certain number of propagation disturbances of the sound wave that he will receive according to his own morphological characteristics. It is these disturbances that make it possible to locate the source of emission, the source, the nature, and the associated object of a sound in space.
  • Each individual therefore has, for each of his ears, a unique transfer function (that is to say a single filter) which defines the set of disturbances. This unique filter is called "HRTF" (for "Head Related Transfer Function").
  • the present invention also relates to a method of storing the filters in a persistent memory, online or local (in the terminal or directly in the headset)
  • the frequency response resulting from the diffusion perceived at the level of the microphones is measured simultaneously for each ear, and characterized by comparing the difference between the acoustic signal emitted by the loudspeakers and that received by the two microphones.
  • two PHRTF filters are generated per ear and by diffusion speaker, ie at least 10 PHRTF filters for at least 5 loudspeakers.
  • the invention also relates to a cabin for implementing the method according to the invention, characterized in that it encloses said closed volume in an acoustically and acoustically isolated manner with respect to the external environment and in that said cabin is substantially a rectangular parallelepiped whose height is greater than the width, and has walls allowing an attenuation level of the external sound environment between 40dB and 50dB.
  • the cabin can be removable or fixed.
  • the cabin measures 2100x1800x2400 (hx 1 x L) (in mm).
  • the method comprises:
  • - left binaural signal (sum (convolution (channel i signal, left hrtf)) + (LFe-13dB signal));
  • the PHRTF filters are combined with specific acoustic transformation filters that can be in particular acoustic characteristics of a concert hall, or predefined effects: opera, rock, classical, music, etc.
  • the invention also relates to a method of restitution in a mobile device of the personalized soundtrack, modified by the transformation method according to the invention, characterized in that the individualisation of the original soundtrack is performed in a computer server before distribution of the multimedia content in a mobile terminal of the listener.
  • it is a virtual reality headset.
  • it is a device for the hearing impaired.
  • Figure 1 illustrates the arrangement of the speakers in an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 8 illustrates a rendering method according to an exemplary embodiment of the invention
  • Figure 12 illustrates a method of restitution according to another embodiment of the invention
  • the listener (1) is placed in the center of the cabin and placed at least 5 loudspeakers (HP) at the periphery of a circle of about 2m radius.
  • Three loudspeakers are positioned in front of the listener (substantially facing him): one strictly opposite him and one on each side positioned at an angle of about 30 °.
  • the cabin comprises an acoustic window (2) in front of the listener so that the operator (3) can be visible to the listener (1).
  • An acoustic door (5) is located behind the listener (1), opposite the acoustic glass (2).
  • the measuring system (7) is located outside the cabin (6) and is placed close to the operator (3).
  • the listener (1) carries microphones (8).
  • Figure 6 is an example of time and frequency representation of different individual PHRTF filters.
  • the overall result of the entire measurement is a set of left and right filters depending on each speaker position, ie for a 5.0 signal, 10 individual PHRTF filters: lg, ld, 2g, 2d, 3g, 3d, 4g, 4d , 5g, 5g.
  • a convolution algorithm known to those skilled in the art, is used to transform the at least 5 sound signals from the loudspeakers to two sound signals for both. headphones speakers.
  • An example of the transformation is given in Figure 7, in the case of a configuration in 5.1 (6 separate audio channels and non-matrixed). The algorithm above thus allows to customize a multichannel soundtrack according to the specific morphological characteristics of each listener.
  • the present invention also relates to a method of restitution in the helmet of the soundtrack adapted to the individual by calculating, in the helmet itself, the resulting soundtrack.
  • the convolution is calculated in the helmet, which implies that the helmet has the ability to integrate the electronic device for this purpose. This imposes design constraints.
  • the electronic device must integrate directly on the cable (like the currently existing remotes). This has the consequence that this method and system works with all headphones capable of directly receiving a digital signal (in this case a dematriate 5.1 digital audio signal).
  • the individual PHRTF filters are stored in the computer server containing the original media content.
  • the personalized soundtrack is produced in this server at the moment when the listener wishes to access the content for immediate listening ("streaming") or for storage in his terminal (PC or mobile device).
  • the terminal (nomadic or not) receives the individualized soundtrack, stores it locally if necessary and sends it as it is, without further manipulation to the listener's headphones.
  • Variant 2 The individualisation of the tape are original is performed in the mobile terminal of the listener. See diagram shown in Figure 10.
  • the individual PHRTF filters are stored in the listener's terminal after a prior download procedure. Note that the same terminal can store several individual PHRTF filters corresponding to different listeners. The choice of the right PHRTF filters will then be done by a software offering this selection through an appropriate human-machine interface.
  • the computer server containing the original media content distributes the same original content to all listeners.
  • the convolution takes place in the terminal.
  • the headset receives an analog signal (which represents the original soundtrack individualized for the listener), and there is no new constraint on the headset. This has the consequence that this method and system work with all existing helmets.
  • Variation 3 The individualisation of the band are original is performed in a dongle connected to a nomadic equipment or not the listener. See diagram shown in Figure 11.
  • the individual PHRTF filters are stored in a "wireless" dongle that includes a connector (USB for example) that allows it to connect to an external port of the terminal, and paired or not with the listener's headphones.
  • a connector USB for example
  • USB universal adapter
  • the terminal (nomadic or not) sends to its external port, the original soundtrack, which is personalized in real time by the dongle "wireless", which sends the personalized soundtrack to the headphone of the listener.
  • the "wireless" dongle contains both the individual PHRTF filters, the electronics needed to execute the convolution algorithm.
  • the "wireless" dongle can also connect to any digital 5.1 audio broadcast source (unregistered).
  • the server and the terminal have no information about the customization of the original soundtrack and therefore make no difference between a listener (and his headphones) that uses the individual PHRTF filters and a listener who uses the original soundtrack.
  • the system for broadcasting the original soundtracks does not require any modification or adaptation and can therefore be used in a completely transparent manner for "standard” users and users using the method described here.
  • the convolution takes place in the "wireless” dongle and sends to the headphones an analog signal either by wire connection or by "wireless” connection, which contains the original individual soundtrack for the listener.
  • This version therefore works for "wireless” headphones able to connect according to "wireless” standards, but also those that have dual wireless and “wireless” connectivity. This has the consequence that this method and system work with all existing "wireless” headsets.
  • the individualization of the original soundtrack is performed in hearing aids connected to a terminal that reads multimedia content (smartphone, tablet, TV, decoder, etc.), replacing the audio headset.
  • multimedia content smart phone, tablet, TV, decoder, etc.
  • the connection is often, but not necessarily, wireless.
  • the sound reproduction method related to this variant is illustrated in Figure 12.
  • the individual PHRTF filters are stored in the listener's prostheses after a prior loading procedure.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above by way of example; but it extends to other variants, depending on the number of speakers for the reproduction of the number of audio streams generated, without limitation (5.0, 5.1, 5.2, 7.1, 10.2, 11.1, Atmos ).
  • the present invention is compatible with all mono, stereo, quadraphonic broadcast formats.
  • the present invention is not limited to the distribution system of the multimedia content including the soundtrack.
  • the invention is completely compatible with CD, Blu-Ray, streaming or internet distribution formats. Satellite or cable or "Video on Demand” (VOD), “Near Video on Demand” (NVOD) or Television on Demand.
  • VOD Video on Demand
  • NVOD Near Video on Demand
  • the present invention is also completely compatible with compression algorithms used for storage or broadcasting of multimedia content.
  • the nomadic device comprising the electronic device is chosen from the non-exhaustive list of: telephones, tablet computers, laptops, or other device for storing music, films, video, games, audiovisual or multimedia contents.
  • the invention also covers all the embodiments and all the applications which will be directly accessible to the person skilled in the art upon reading the present application, and of his own knowledge.

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  • Stereophonic System (AREA)

Abstract

L'invention réside dans la mise au point d'un procédé de mesure de filtres PHRTF («Personalized Head Response Transfert Function»), d'un auditeur et son application dans un dispositif nomade ou pas permettant la restitution de bande son multicanal dans un casque. Le procédé de mesure est mis en œuvre dans un volume clos, traité acoustiquement et isolé phoniquement, et comportant au moins 5 haut- parleurs, diffusant un signal acoustique, tous dirigés exactement vers la tête de l'auditeur qui est muni d'un transducteur électro-acoustiques(de type microphone) par oreille, et en ce que l'on enregistre par cesmicrophones les paramètres permettant de calculer les filtres PHRTF. Le procédé est caractérisé en ce qu'il est purement et uniquement acoustique. Les filtres PHRTF sont implémentés et utilisés dans une application, soit dans un serveur, un terminal, un dongle ou directement dans un casque de l'auditeur par application de l'algorithme de convolution. Le résultat est une bande son individualisée restituant un effet de spatialisation à 360°.

Description

Procédé de mesure de filtres PHRTF d'un auditeur, cabine pour la mise en œuvre du procédé, et procédés permettant d'aboutir à la restitution d'une bande sonore multicanal personnalisée Secteur technique de l'invention :
La présente invention concerne le secteur technique de la mesure du comportement acoustique d'un individu dans un environnement sonore afin d'intégrer ses particularités morphologiques uniques dans un procédé de traitement du son notamment pour une écoute personnalisée nomade, notamment au casque.
Chaque individu est unique et perçoit des sons de manière modifiée selon ses caractéristiques morphologiques (forme de la tête, forme du pavillon des oreilles, conduit auditif, texture de la peau, nature des cheveux, etc.). Un son ne sera donc pas perçu de manière identique par deux individus différents. Un individu placé dans un champ sonore perçoit en trois dimensions les différentes sources d'une scène sonore avec leurs informations de position, de niveau sonore, d'étendue, de distance et de déplacement.
Un individu provoque donc lui-même un certain nombre de perturbations de propagation de l'onde sonore qu'il va recevoir selon ses propres caractéristiques morphologiques. Ce sont ces perturbations qui permettent de localiser la source d'émission, la provenance, la nature, et l'objet associé d'un son dans l'espace. Chaque individu possède donc, pour chacune de ses oreilles, une fonction de transfert unique (c'est-à-dire un filtre unique) qui définit l'ensemble des perturbations. Ce filtre unique est appelé « HRTF » (pour « Head Related Transfer Function », Fonction de Transfert Liée à la Tête).
Pour évaluer les filtres HRTF d'un individu, on fait déplacer angulairement (suivant un angle azimutal et un angle d'élévation) un haut-parleur tout autour du centre de la tête, en disposant un microphone de mesure à l'intérieur de chaque pavillon des deux oreilles. Les microphones mesurent les perturbations des ondes sonores qu'émet le haut-parleur dans les différentes directions de propagation. Les mesures effectuées permettant d'obtenir les filtres HRTF de cet individu. Les nouvelles techniques, notamment écoute binaurale (relatif à l'écoute avec deux oreilles), permettent d'apporter des informations sonores supplémentaires par rapport à la stéréophonie, notamment beaucoup plus d'informations de perception spatiale. Là où les particularités morphologiques des individus n'ont que peu d'importance dans la stéréophonie (si on envoie les mêmes signaux sonores à plusieurs individus, ceux-ci ne percevront que de très légères modifications car le son stéréophonique n'envoie que certaines informations spatiales, celles qui sont frontales), le rendu spatial obtenu grâce aux mesures des filtres HRTF est beaucoup plus important, et ce de manière audible, lors d'une l'écoute binaurale).
Pour profiter d'une meilleure reproduction d'un champ sonore spatial, il est nécessaire, soit de placer l'individu au centre du champ sonore (pour qu'il puisse identifier d'où provient chaque son différent) en utilisant un grand nombre de haut- parleurs pour recréer un environnement à 360°; soit, par l'intermédiaire d'une écoute binaurale, d'utiliser des filtres HRTF qui permettent aux haut-parleurs placés au niveau des oreilles (généralement un casque) d'envoyer des ondes sonores modifiées qui donneront à l'individu cette sensation de spatialisation. Art antérieur :
On connaît depuis de nombreuses années, les systèmes home-cinéma qui, en plaçant des haut-parleurs à différents endroits d'une pièce, permettent de créer une certaine reproduction spatiale du son. Ces systèmes ne sont évidemment pas nomades (minimum deux haut-parleurs, plus un amplificateur). Les systèmes home-cinéma généralement adoptés sont pourvus de 6 haut-parleurs qui permettent de reproduire la sensation d'un champ sonore à 360° puisque dans cette configuration 2 HP sont placés à l'arrière. Dans les versions plus modernes des systèmes home-cinéma à 8, 10 ou 12 haut-parleurs, le rendu est amélioré ; et évidemment plus on place de hauts-parleurs, plus le rendu s'approche celui d'un rendu réel à 360°. Le problème est évidement le coût, un système home cinéma à 6 ou 10 haut-parleur est relativement cher, et en outre nécessite d'être disposé dans une pièce et donc occupe beaucoup de place. Ces dispositifs home-cinéma ne sont de plus pas nomades. Le fonctionnement général d'un système home cinéma est d'enregistrer des pistes sonores différentes qui chacune seront renvoyées vers le haut-parleur correspondant en prenant en compte la position d'écoute centrale de l'individu (communément appelé « sweet spot »).
Jusqu'à présent, les techniques de reproduction au casque se faisaient uniquement sur 2 canaux en stéréophonie (reproduction sonore visant à recréer l'illusion d'un espace sonore. Cela est habituellement réalisé à l'aide de deux canaux (gauche et droit) diffusés par au moins deux transducteurs (haut-parleurs ou écouteurs)).
Les nouvelles techniques actuelles d'écoute binaurale, permettent d'apporter des informations sonores supplémentaires par rapport à la stéréophonie en permettant de reproduire les champs sonores diffusés notamment par des systèmes home-cinéma, en ce qui concerne les informations de perception spatiale et cela prend des proportions nettement plus importantes avec des filtres HRTF.
L'intérêt d'une écoute binaurale spatialisée est qu'elle permet de diffuser un champ sonore à 360° (préalablement enregistré) et de le retranscrire vers au moins deux haut-parleurs en utilisant la technique de la mesure du filtre HRTF.
L'inconvénient majeur de cette technologie est qu'elle est standardisée : les systèmes de rendu sonore spatiaux opèrent sur la base d'un ensemble de filtres binauraux « standards », issus d'une mesure acoustique sur un buste artificiel ou encore un ou plusieurs utilisateurs de morphologie standard. Comme indiqué plus haut, les indices acoustiques perceptifs de localisation ne sont pas du tout généraux pour tous les auditeurs mais bien très spécifiques et par conséquent uniques pour chaque individu, ce qui entraîne un certain nombre d'erreurs de localisation, notamment une augmentation des confusions à l'arrière. Ainsi, les systèmes de rendu sonores basés sur des filtres binauraux standards ne sont pas fiables pour une majorité d'auditeurs. Comme indiqué, une autre possibilité pour recréer la spatialisation est de mesurer les filtres HRTF uniques d'un individu et d'utiliser ces filtres pour traiter les ondes sonores de manière à ce que les données de spatialisation puissent être reproduites à partir uniquement de deux haut-parleurs placés au niveau des oreilles. Ainsi, on prend en compte la déformation sonore unique de chaque individu plutôt qu'une déformation standard.
Le problème est que le procédé de mesure des filtres HRTF individuels (pour chaque oreille) est extrêmement fastidieux et dure plusieurs heures. L'individu doit rester immobile pendant cette durée et doit supporter un casque équipé de transducteurs électroacoustiques pour chaque oreille.
On connaît le brevet France Telecom N° FR 03 02467 qui permet de simuler les filtres HRTF unique d'un individu en limitant grandement le temps d'immobilisation de l'individu lors de la mesure. Ce brevet sort de l'approche acoustique-acoustique en proposant un procédé qui utilise des photos de la tête de l'individu. Après la prise de photos, un logiciel va calculer le filtre HRTF en fonction de paramètres intégrés au logiciel d'analyse de morphologie. Les filtres HRTF ne sont donc pas directement mesurés mais estimés algorithmiquement à partir de ces photos. Par la suite, les informations sont transmises à un serveur qui va modifier les données multicanal diffusées en tenant compte des filtres HRTF pour les envoyer vers au moins deux haut- parleurs. Cette solution présente des inconvénients très importants :
- ne pas être fidèle à la réalité acoustique (estimation mathématique à partir de photos), et
- d'omettre certaines caractéristiques perturbant le champ acoustique (éléments non- visibles, zones d'ombre, nature des cheveux, texture de la peau notamment).
La qualité du rendu ne peut absolument pas égaler le rendu de la prise de mesure acoustique - acoustique. La mesure se fait donc au détriment de sa qualité. On connaît également des dispositifs de type home-cinéma qui sont capables d'envoyer le son multicanal vers un casque. L'individu a alors l'impression d'avoir un rendu spatialisé dans un casque. Ces dispositifs présentent les inconvénients suivants :
- absolument pas nomade : le casque ne peut fonctionner correctement uniquement à proximité de l'installation home cinéma qui a servi à la mesure des filtres
HRTF.
- aucune personnalisation en fonction du filtre HRTF individuel. Quel que soit l'individu qui utilise le casque, le son en sortie du casque sera le même. D'une manière générale, beaucoup de systèmes traitent le son avant sa fixation sur le support (CD, DVD, Blu-Ray, serveurs, etc) sur différents canaux 5.1, 7.1 ou stéréophonique et l'auditeur ne pourra pas agir pour adapter ce son à ses propres paramètres auditifs. Problème technique posé :
Il existe donc un réel besoin pour un procédé de réalisation rapide des mesures des filtres HRTF uniques pour un individu qui soit réalisée de manière uniquement acoustique pour être totalement fidèle à la réalité de la diffusion acoustique, ainsi que pour un procédé permettant d'utiliser ces filtres à destination d'appareils nomades (casques), le tout pour restituer un effet de spatialisation à 360° équivalent à celui rendu par un système de multidiffusion à enceintes.
Comme indiqué plus haut, pour une reproduction spatiale, on utilise actuellement plusieurs canaux (et donc plusieurs haut-parleurs qui sont naturellement inadaptés à une reproduction au casque, donc non nomade). Pour une reproduction au casque il est donc nécessaire de définir et de caractériser le comportement de nos oreilles soumises à un stimuli auditif suivant des directions différentes dit « à 360° » puisque c'est une configuration utilisée avec plusieurs haut-parleurs (6,8,12...) pour reproduire des bandes sons de contenus audiovisuels dans ces mêmes formats (5.1,7.1, ...).
Résumé de l'invention L'invention réside dans l'obtention de filtres HRTF personnalisés pour une spatialisation à 360° du son au casque par synthèse binaurale, désignés ici par PHRTF (« Personalized Head Response Transfert Function », « Fonction de Transfert Liée à la Tête Personnalisée »).
Cette restitution est optimisée et individualisée en prenant compte les caractéristiques morphologiques de chaque individu.
La présente invention concerne également un procédé de stockage des filtres dans une mémoire persistante, en ligne ou locale (dans le terminal ou directement dans le casque d'écoute)
La présente invention concerne également un procédé de restitution dans le casque de la bande son adaptée à l'individu par calcul, dans le casque lui-même, de la bande son résultante.
L'invention concerne un procédé de mesure de filtres PHRTF personnalisés d'un auditeur (« Personalized Head Response Transfert Function »), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- une étape de diffusion d'un signal acoustique par au moins 5 haut- parleurs tous dirigés au point focal d'un volume clos traité acoustiquement et isolé phoniquement de l'ambiance sonore extérieure audit volume, ledit point focal étant situé au centre volumique dudit volume clos ;
- une étape de mesure simultanée pour chaque oreille d'une tête d'un auditeur placée audit point focal dudit volume clos de la réponse fréquentielle résultant de la diffusion, à l'aide d'un microphone par oreille ; et
- une étape de génération d'un ensemble de filtres PHRTF personnalisés pour ledit auditeur par un système numérique à partir desdites mesures; et où :
- ledit procédé est effectué sans prise de photographie de la tête de l'auditeur. Selon un mode particulier de réalisation, chaque haut-parleur diffuse un signal acoustique de niveau constant ou fréquentiellement pondéré selon un balayage fréquentiel continu de 20000 Hz à 20 Hz au minimum et suivant au moins 5 angles définis par la position des haut-parleurs.
Selon un mode particulier de réalisation, à chaque diffusion d'un signal acoustique, on mesure simultanément pour chaque oreille la réponse fréquentielle résultant de la diffusion qui est perçue au niveau des microphones, et caractérisé en ce que l'on compare la différence entre le signal acoustique émis par les haut-parleur et celui reçu par les deux microphones.
Selon un mode particulier de réalisation, on génère, à partir des mesures, deux filtres PHRTF par oreille et par haut-parleur de diffusion soit au minimum 10 filtres PHRTF pour au moins 5 haut-parleurs.
L'invention concerne également une cabine pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, caractérisée en ce que qu'elle enferme ledit volume clos de manière traitée acoustiquement et isolée phoniquement par rapport à l'ambiance extérieure et en ce que ladite cabine est sensiblement un parallélépipède rectangle dont la hauteur est supérieure à la largeur, et présente des parois permettant un niveau d'atténuation de l'ambiance sonore extérieure se situant entre 40dB et 50dB.
Selon un mode particulier de réalisation, on place un minimum de 5 haut- parleurs pour effectuer les mesures acoustiques.
Selon un mode particulier de réalisation, la cabine peut être démontable ou fixe.
Selon un mode particulier de réalisation, la cabine mesure 2100x1800x2400 (h x 1 x L) (en mm).
L'invention concerne également un procédé de transformation d'au moins 5 signaux sonores issus de 5 haut-parleurs vers 2 haut-parleurs d'écoute en utilisant les filtres PHRTF mesurés selon le procédé de l'invention, caractérisée en ce qu'il utilise un algorithme de convolution.
Selon un mode particulier de réalisation, le procédé comprend :
- une étape d'application pour chaque signal hors LFE et pour chaque oreille du filtre PHRTF mesuré correspondant ;
- une étape d'injection dans chaque signal final droit et gauche du signal du LFE atténué de 13dB soit pour chaque signal de chaque canal:
- signal binaural gauche = (somme(convolution (signal canal i, hrtf_gauche))+(Signal LFe- 13dB)) ;
- signal binaural droit = (somme(convolution(signal_canal_i, hrtf droit)) + (Signal LFE-13dB)).
Selon un mode particulier de réalisation, on combine les filtres PHRTF avec des filtres spécifiques de transformation acoustique pouvant être notamment des caractéristiques acoustiques d'une salle de concert, ou des effets prédéfinis : opéra, rock, classique, musique, etc
L'invention concerne également un procédé de stockage dans une mémoire persistante, en ligne ou locale (serveur, PC ou autres) des filtres PHRTF obtenus selon le procédé de mesure selon l'invention, caractérisé en ce que le stockage s'effectue dans un serveur, ou de manière alternative dans une mémoire générique dans un terminal ou dans l'appareil nomade, ou dans un dongle connecté au terminal, ou dans une carte SD ou micro-SD.
L'invention concerne également un procédé de restitution dans un appareil nomade de la bande son personnalisée, modifiée par le procédé de transformation selon l'invention caractérisé en ce que l'individualisation de la bande son originale est effectuée directement dans le casque de l'auditeur.
L'invention concerne également un procédé de restitution dans un appareil nomade de la bande son personnalisée, modifiée par le procédé de transformation selon l'invention caractérisé en ce que l'individualisation de la bande son originale est effectuée dans un serveur informatique avant distribution du contenu multimédia dans un terminal mobile de l'auditeur.
L'invention concerne également un procédé de restitution dans un appareil nomade de la bande son personnalisée, modifiée par le procédé de transformation selon l'invention caractérisé en ce que l'individualisation de la bande sont originale est effectuée dans un terminal mobile de l'auditeur.
L'invention concerne également un procédé de restitution dans un appareil nomade de la bande son personnalisée, modifiée par le procédé de transformation selon l'invention caractérisé en ce que l'individualisation de la bande sont originale est effectuée dans un dongle relié à un équipement de l'auditeur.
L'invention concerne également un appareil nomade caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux haut-parleurs d'écoute d'une bande son et un dispositif électronique permettant :
- le stockage des filtres PHRTF obtenus selon l'invention;
- la transformation et autres filtres selon l'invention via les filtres PHRTF des signaux sonores issus d'au moins 5 haut-parleurs vers 2 haut-parleurs d'écoute ; et
- la restitution de la bande son individualisée.
Appareil nomade selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un casque, notamment de type à deux haut-parleurs, un appliqué à chaque oreille.
Selon un mode particulier de réalisation, il s'agit d'un casque de réalité virtuelle.
Selon un mode particulier de réalisation, il s'agit d'un dispositif pour malentendants.
Selon un mode particulier de réalisation, il s'agit d'un téléphone, d'une tablette informatique, d'un ordinateur portable ou autre dispositif de stockage de musique, films, vidéo, pouvant être relié à un casque. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :
la figure 1 illustre la disposition des haut-parleurs dans un exemple de réalisation de l'invention ;
la figure 2 illustre la disposition des haut-parleurs dans un autre exemple de réalisation de l'invention ;
la figure 3 illustre la disposition des haut-parleurs dans un autre exemple de réalisation de l'invention ;
la figure 4 illustre la cabine dans un exemple de réalisation de l'invention ; la figure 5 illustre la représentation fréquentielle des filtres PHRTF dans un exemple de réalisation de l'invention ;
la figure 6 illustre un exemple de représentation temporelle et fréquentielle des filtres PHRTF ;
la figure 7 illustre un exemple de transformation d'une bande son multicanal par des filtres PHRTF ;
la figure 8 illustre un procédé de restitution selon un exemple de réalisation de l'invention ;
la figure 9 illustre un procédé de restitution selon un autre exemple de réalisation de l'invention ;
la figure 10 illustre un procédé de restitution selon un autre exemple de réalisation de l'invention ;
la figure 11 illustre un procédé de restitution selon un autre exemple de réalisation de l'invention ;
la figure 12 illustre un procédé de restitution selon un autre exemple de réalisation de l'invention ;
la figure 13 illustre un procédé de restitution selon un autre exemple de réalisation de l'invention.
Solution Technique L'invention réside donc dans la mise au point d'un procédé de mesure de filtres PHRTF d'un auditeur, caractérisé en ce que ledit procédé est mis en œuvre dans un volume clos, traité acoustiquement et isolé phoniquement de l'ambiance sonore extérieure audit volume, et ledit volume clos comporte au moins 5 haut-parleurs (sans caisson de basse), diffusant un signal acoustique, tous dirigés au point focal ou point de convergence situé en son centre volumique, à l'endroit exact où se trouve la tête de l'auditeur qui est muni d'un transducteur électro-acoustique permettant la réception de signaux acoustiques (de type microphone, ou autre appareil d'enregistrement) par oreille, et en ce que l'on enregistre et/ou transfère à partir de ces microphones, vers un enregistreur distant comme un PC, ou autre système numérique, les paramètres permettant de calculer les filtres PHRTF, et caractérisé en ce qu'il est effectué sans prise de photographie de la tête de l'auditeur
Le procédé de mesure des filtres individuel PHRTF se fait dans une cabine spécialement créée pour être la plus cohérente possible acoustiquement. Seule la déformation sonore liée à l'individu doit exister.
Le volume clos est de manière préféré une cabine qui est sensiblement un parallélépipède rectangle dont la hauteur doit être supérieure à la largeur de manière à correspondre aux caractéristiques définies selon la Norme ITU R-BS775 1 et 2 (recommandations concernant le système de son stéréophonique multicanal avec ou sans image associée), et devra également présenter une isolation acoustique permettant d'atténuer les sons venant de l'extérieur pour ne pas fausser la mesure. Le niveau d'atténuation minimum convenable et communément accepté doit se situer entre 40 dB et 50 dB.
Par « cabine », on désigne ici une enceinte fermée sur toutes ses faces et dont la fonction est de contenir ledit volume clos et d'en assurer l'isolation phonique et le traitement acoustique, ce qui implique le choix de matériaux évidents pour l'homme du métier. Naturellement d'autres formes de cabines pourront être envisagées. Celle-ci peut être démontable ou fixe. De manière totalement préférée, dans le cas d'une cabine démontable celle-ci mesure 2400x1800x2100 (en mm) afin de se rapprocher des normes définies dans le document ITU R-BS775 1. Pour effectuer les mesures dans la cabine, on place au minimum 5 haut-parleurs
(nécessaire pour une diffusion sonore 5.0). Naturellement, il est possible de prévoir plus de haut-parleurs si souhaité : 6 pour diffusion en 6.0, 7 pour diffusion en 7.0.
On ne place pas de caisson de basse (dédié à la reproduction des « effets graves »), car la longueur d'onde des fréquences graves est trop grande pour pouvoir être pertinente dans la mesure d'un filtre PHRTF, et donc inutilisable dans une cabine de mesure. La disposition des haut-parleurs se fait selon la Norme ITU R-BS775 1 comme illustré dans les Figures 1 à 3. Dans ces figures schématiques en vue de dessus, on place l'auditeur (1) au centre de la cabine et on place au minimum 5 haut-parleurs (HP) en périphérie d'un cercle d'environ 2m de rayon. Trois haut-parleurs sont positionnés en avant de l'auditeur (sensiblement face à lui) : un strictement en face de lui et un de chaque côté positionné à un angle d'environ 30°. Les deux haut-parleurs arrière (par rapport à l'auditeur) sont positionnés à un angle d'environ 120° par rapport au haut-parleur en face de l'auditeur. Dans les versions présentées en Figures 2 et 3, les positions des 3 haut-parleurs avant restent rigoureusement identiques. En version 6.0 on ajoute un haut-parleur à 180° par rapport à celui en face de l'auditeur (Figure 2). En version 7.0, la position des haut- parleurs est modifiée : deux haut-parleurs situés en arrière à gauche respectivement présentant un angle d'environ 100° et 140° par rapport au haut-parleur en face (1) de l'auditeur ; deux haut-parleurs situés en arrière à droite respectivement présentant un angle d'environ 100° et 140° par rapport au haut-parleur en face (1) de l'auditeur. L'auditeur porte deux microphones (un par oreille) qui sont étalonnés pour effectuer des mesures précises.
Selon un mode de réalisation préférée de la cabine (6) (Figure 4), la cabine comporte une vitre acoustique (2) en face de l'auditeur pour que l'opérateur (3) puisse être visible de l'auditeur (1). Une porte acoustique (5) est située derrière l'auditeur (1) , à l'opposé de la vitre acoustique (2).
Le système de mesure (7) se situe en dehors de la cabine (6) et est placée à proximité de l'opérateur (3). L'auditeur (1) porte de microphones (8).
Les parois à l'intérieur de la cabine sont conçues de manière à atténuer de manière suffisante les réflexions parasitant la localisation en provenance des parois des sons issus des haut-parleurs. Cela permet également d'atténuer « l'effet de salle » (ou effet cocktail) et ainsi d'éviter une modification trop importante de la diffusion des signaux de mesure.
La cabine est équipée d'une acoustique composée de matériaux acoustiques placés de manière à respecter les règles de l'acoustique de conception de cabine audio selon les dispositions indiquées ci-dessus. Par exemple les premières réflexions seront atténuées par le placement de diffuseurs latéraux et supérieurs (supprimer l'effet de fusion), quant aux fréquences stationnaires graves dans les angles qui provoquent une augmentation l'énergie acoustique indésirable dans ces fréquences, elles seront atténuées par des absorbeurs positionnés dans les angles frontaux, arrières et latéraux supérieurs.
Cela permet une mesure du filtre individuel PHRTF « non-modifiée » par la cabine elle-même. La cabine spécifiée ci-dessus peut être remplacée par une cabine plus petite, n'englobant que la tête et les épaules de l'auditeur. Ses dimensions internes peuvent être, par exemple, les dimensions suivantes : 900 mm de longueur, 810 mm de largeur et 675 mm de hauteur ou des multiples de ces dimensions. Elle comprend des haut-parleurs positionnés de manière similaire au positionnements décrits pour la grande cabine et disposant de réglages similaires. Le volume réel est plus petit que celui de la cabine spécifiée ci-dessus. Pour compenser cette perte de volume réel, la technologie WFS (Wave Field Synthesis en anglais) est utilisée pour modifier l'acoustique de la cabine de façon à reproduire des ondes sonores identiques à celles produites dans le modèle de cabine de plus grandes dimensions.
Dès lors que l'auditeur est installé et que les microphones de mesure sont positionnés dans ses conduits auditifs, la mesure peut commencer. Chaque enceinte diffuse un signal acoustique de niveau constant ou fréquentiellement pondéré selon un balayage fréquentiel continu de 20 000 Hz à 20 Hz au minimum et suivant au moins 5 angles différents dont 2 au minimum à l'arrière de l'individu (qui correspondent aux 5 positions de la Figure 1).
A chaque diffusion, on mesure simultanément pour chaque oreille la réponse fréquentielle résultante de la diffusion qui est perçue au niveau des microphones. On obtient alors au moins dix mesures (deux par oreille et par enceinte de diffusion) de perturbations acoustiques directement sur l'individu.
On génère, à partir de ces mesures, les nombres de filtres correspondant à l'individu (deux par oreille et par enceinte de diffusion). Dans le cas de 5 haut-parleurs, on obtiendra donc 10 filtres PHRTF individuels.
Pour chacun des signaux diffusés on obtient donc par différence entre le signal émis (connu) et le signal mesuré (perturbation) un filtre PHRTF unique et individuel qui est l'exacte traduction de la déformation acoustique produite par l'individu dans l'espace de diffusion.
La figure 5 est un exemple de représentation fréquentielle des filtres PHRTF individuel pour l'oreille gauche et pour l'oreille droite.
La figure 6 est un exemple de représentation temporelle et fréquentielle de différents filtres PHRTF individuels. La résultante globale de toute la mesure est un ensemble de filtres gauches et droits en fonction de chaque position d'enceinte, soit pour un signal 5.0, 10 filtres PHRTF individuels : lg, ld, 2g, 2d, 3g, 3d, 4g, 4d, 5g, 5g.
Avec comme convention:
l=hp gauche,
2=hp droit,
3=hp central,
4=hp arrière gauche,
5=hp arrière droit.
Puis g=fïltre pour l'oreille gauche et d=fïltre pour l'oreille droite.
La reproduction d'un signal sonore 5.1 (6 canaux audio discrets) comporte donc 6 signaux. Il faut donc appliquer pour chaque signal hors LFE (« effets basses fréquences ») et pour chaque oreille le filtre PHRTF mesuré correspondant et réinjecter dans chaque signal final droit et gauche le signal du LFE (atténué de lOdB conformément aux préconisations de réglage des home-cinéma, permettant ainsi de préserver dans le signal final un niveau de graves confortable (atténué de 3 dB supplémentaires pour conserver le niveau global équivalent) soit :
Pour chaque signal de chaque canal:
signal binaural gauche = (somme(convolution (signal canal i, hrtf_gauche))+(Signal LFe- 13db))
signal binaural droit = (somme(convolution(signal_canal_i, hrtf droit)) + (Signal LFE-13db))
Une fois qu'on obtient l'ensemble des mesures PHRTF pour un individu, on utilise un algorithme de convolution, connu par l'homme du métier, pour transformer les au moins 5 signaux sonores des haut-parleurs vers deux signaux sonores pour les deux haut-parleurs du casque. Un exemple de la transformation est donné en Figure 7, dans le cas d'une configuration en 5.1 (6 canaux audio séparés et non-matricés). L'algorithme ci-dessus permet donc de personnaliser une bande son multicanal en fonction des caractéristiques morphologiques spécifiques de chaque auditeur.
Il est possible de combiner les filtres PHRTF individuels avec des filtres spécifiques à une salle de concert donnée, comme par exemple, l'opéra de Paris (Bastille ou Garnier) ou le MET à New York. Dans cas, les filtres PHRTF individuels de l'auditeur sont corrigés par addition (positive ou négative, avec un degré de correction adaptable selon l'influence que l'on veut donner à l'acoustique de la salle désirée sur la bande son finale. II est aussi possible de combiner les filtres PHRTF individuels avec des effets prédéfinis tels que ceux déjà présents dans les systèmes de home cinéma classique (par exemple : film, football, standard, opéra, musique...). L'algorithme de correction est le même que celui décrit ci-dessus. Dans les deux cas, l'algorithme de convolution reste identique, puisqu'il applique un jeu unique de filtres PHRTF individuels à la bande son originale.
La présente invention concerne également un procédé de stockage des filtres PHRTF dans une mémoire persistante, en ligne ou locale (dans le terminal ou directement dans le casque d'écoute)
Le stockage des filtres PHRTF peut se faire dans un serveur contenant une base de filtres PHRTF pour, par exemple, les clients d'un service de distribution de contenus audiovisuels.
Alternativement, le stockage des filtres PHRTF peut aussi se faire dans une mémoire générique dans le terminal ou dans le casque ou dans un dongle connecté au terminal, capable de stocker ces filtres de façon persistante mais effaçable et réinscriptible ou tout autre mémoire de stockage semi-permanent (par exemple, une mémoire flash ou une carte micro-SD). Ceci permet de déporter la génération de la bande son personnalisée au niveau de l'auditeur et donc de n'envoyer vers les auditeurs que la bande son originale, ce qui simplifie grandement la mise en œuvre côté serveur.
La présente invention concerne également un procédé de Restitution dans le casque de la bande son adaptée à l'individu par calcul, dans le casque lui-même, de la bande son résultante.
Le traitement, par application de l'algorithme décrit ci-dessus, des données sonores tridimensionnelles se fait suivant les différents scénarii décrit ci-après.
La mesure de la perturbation est utilisée pour adapter pour chaque individu n'importe quelle bande son originale unique (dans les formats 1.0, 2.0, 4.0, 5.0, 5.1, 6.1, 7.1 et au-delà). Cette adaptation se fait en temps réel par de l'électronique en gardant comme donnée d'entrée, la même bande son originale pour tous les utilisateurs.
La présente invention concerne également un procédé de restitution dans le casque de la bande son adaptée à l'individu par calcul, dans le casque lui-même, de la bande son résultante.
Il existe plusieurs possibilités d'utilisation des filtres PHRTF individuels pour l'application vers un casque.
Le mode d'implémentation préféré mis au point selon la présente invention est l'individualisation de la bande son originale est effectuée directement dans le casque de l'auditeur. Cf. schéma montré en Figure 8. Le serveur informatique contenant le contenu multimédia originel distribue le même contenu originel à tous les auditeurs. Le terminal (nomade ou pas) de l'auditeur reçoit la bande son originelle du serveur, la stocke éventuellement localement et l'envoie au casque de l'auditeur quand celui-ci souhaite accéder au contenu. Le terminal ne modifie pas la bande son originale.
Les filtres PHRTF individuels sont stockés dans le casque de l'auditeur et c'est cet équipement qui calcule, en temps réel, la bande son personnalisée, avant diffusion dans les hauts parleurs du casque. Les filtres PHRTF individuels peuvent être stockés comme dans un terminal, dans une mémoire permanente fixe ou amovible du type carte SD ou micro-SD ( ré-inscriptible ou pas) avec un slot spécifique, accessible de l'extérieur par l'auditeur. Ce slot permet donc de personnaliser le casque pour chaque auditeur, en sélectionnant les bons filtres PHRTFs stokés dans le casque ou en insérant la carte mémoire amovible contenant les bons filtres.
La convolution est calculée dans le casque, ce qui implique que le casque ait la capacité d'intégrer le dispositif électronique à cet effet. Ceci impose des contraintes de dimensionnement. Pour les oreillettes intra-auriculaires, le dispositif électronique devra s'intégrer directement sur le câble (à l'image des télécommandes actuellement existantes). Ceci a pour conséquence que ce procédé et système fonctionne avec tous les casques capables de recevoir directement un signal numérique (en l'occurrence un signal audio numérique 5.1 dématricé).
D'autres modes d'implémentation possibles sont décrits ci-après :
Variante 1 : L'individualisation de la bande son originale est effectuée dans un serveur informatique avant distribution du contenu multimédia dans le terminal. Cf. schéma montré en Figure 9.
Dans ce mode, les filtres PHRTF individuels sont stockés dans le serveur informatique contenant le contenu multimédia originel. La bande son personnalisée est produite dans ce serveur au moment où l'auditeur souhaite accéder au contenu pour écoute immédiate (« streaming ») ou pour stockage dans son terminal (PC ou appareil nomade). Le terminal (nomade ou pas) reçoit la bande son individualisée, la stocke localement si nécessaire et l'envoie telle quelle, sans autre manipulation au casque de l'auditeur.
La convolution a lieu dans le serveur, le terminal reçoit un signal numérique qui est converti en analogique dans le lecteur et envoyé tel quel au casque. Le casque reçoit donc ce signal analogique (qui représente la bande son originale individualisée pour l'auditeur), et il n'y a aucune contrainte nouvelle sur le casque. Ceci a pour conséquence que ce procédé et système fonctionnent avec tous les casques existants.
Variante 2 : l'individualisation de la bande sont originale est effectuée dans le terminal mobile de l'auditeur. Cf. schéma montré en Figure 10. Dans cette version, les filtres PHRTF individuels sont stockés dans le terminal de l'auditeur après une procédure de téléchargement préalable. Notons qu'un même terminal peut stocker plusieurs filtres PHRTF individuels correspondants à différents auditeurs. Le choix des bons filtres PHRTF se fera alors par un logiciel offrant cette sélection au travers d'une interface homme-machine appropriée.
Le serveur informatique contenant le contenu multimédia originel distribue le même contenu originel à tous les auditeurs.
Le terminal (nomade ou pas) calcule la bande son personnalisée directement dans le lecteur au moment où l'auditeur souhaite accéder au contenu, puis envoie la bande son personnalisée au casque de l'auditeur.
La convolution a lieu dans le terminal. De même que dans la version 1 ci-dessus, le casque reçoit un signal analogique (qui représente la bande son originale individualisée pour l'auditeur), et il n'y a aucune contrainte nouvelle sur le casque. Ceci a pour conséquence que ce procédé et système fonctionnent avec tous les casques existants. Variante 3 : l'individualisation de la bande sont originale est effectuée dans un dongle relié à un équipement nomade ou pas de l'auditeur. Cf. schéma montré en Figure 11.
Cette variante est une alternative à la variante 2. Le serveur informatique contenant le contenu multimédia originel distribue le même contenu originel à tous les auditeurs. Le terminal de l'auditeur reçoit la bande son originelle du serveur, et la stocke éventuellement localement.
Les filtres PHRTF individuels sont stockés dans un dongle « wireless » (sans fil) qui comporte avec un connecteur (USB par exemple) qui lui permet de se connecter à un port externe du terminal, et appairé ou pas au casque de l'auditeur . Dans le casque soit via une connexion filaire (type une sortie audio analogique) ou via une connexion sans fil (type Bluetooth, ou wi-fî).
Le terminal (nomade ou pas) envoie à son port externe, la bande son originale, qui est personnalisée en temps réel par le dongle « wireless », qui envoie donc la bande son personnalisée au casque de l'auditeur. Le dongle « wireless » contient à la fois les filtres PHRTF individuels, l'électronique nécessaire à l'exécution de l'algorithme de convolution.
Notons que le dongle « wireless » peut également se connecter à n'importe quelle source de diffusion sonore 5.1 numérique (dé-matricée).
Le serveur et le terminal n'ont aucune information sur la personnalisation de la bande son originelle et ne font donc aucune différence entre un auditeur (et son casque) qui utilise les filtres PHRTF individuels et un auditeur qui utilise la bande son originelle. Le système de diffusion des bandes sons originelles ne requière aucune modification ou adaptation et peut donc servir, de manière totalement transparente, des utilisateurs « standards » et des utilisateurs utilisant le procédé décrit ici. La convolution a lieu dans le dongle « wireless » et envoie au casque un signal analogique soit par connexion fïlaire, soit par connexion « wireless », signal qui contient la bande son originale individualisée pour l'auditeur. Cette version fonctionne donc pour des casques « wireless » capables de se connecter suivant les normes « wireless », mais également ceux qui possèdent la double connectique fïlaire et « wireless ». Ceci a pour conséquence que ce procédé et système fonctionnent avec tous les casques « wireless » existants.
Variante 4 : Cette variante est une application aux jeux video et à la réalité virtuelle, qui font appel à des casques spécifiques (couvrant les yeux pour montrer l'espace du jeu ou de l'environnement de l'application de VR). Dans ce cas, la bande son peut provenir d'une source locale au terminal qui reçoit des informations de serveurs en ligne dans le cas où le monde virtuel est partagé avec d'autres joueurs ou utilisateurs. Le son est ou peut être un son « reconstitué » en temps réel en fonction des actions prises par les utilisateurs (par exemple, les bruits de coups de feu, lorsqu'un joueur tire). L'algorithme de convolution s'applique sur le son reconstitué, par application du filtre HRTF de l'utilisateur porteur du casque. La personnalisation peut se faire dans le terminal (PC, console de jeux), comme décrit dans la variante 2 et dans la Figure 9, ou dans le casque lui-même, comme décrit en Figure 8.
Variante 5 :
L'individualisation de la bande son originale est effectuée dans des prothèses auditives connectées à un terminal qui lit un contenu multimédia (smartphone, tablette, TV, décodeur, etc.), en remplacement du casque audio. La connexion est souvent, mais pas obligatoirement, sans fil. Le procédé de restitution sonore lié à cette variante est illustré Figure 12.
Dans cette variante, les filtres PHRTF individuels sont stockés dans les prothèses de l'auditeur après une procédure de chargement préalable.
Ils sont appliqués au son entrant par le même algorithme de convolution que dans les autres terminaux listés dans ce document. La convolution est appliquée avant la correction auditive habituelle pour l'usager des prothèses. Variante 6 : Cette variante est similaire aux variantes 2 et 5 ci-dessus : les filtres sont stockés dans le terminal, et la personnalisation se fait aussi dans le terminal. Le son personnalisé est envoyé aux prothèses auditives qui le diffusent tel quel, sans opération supplémentaire. Le procédé de restitution sonore lié à cette variante est illustré Figure 13.
Variante 7 : Cette variante vise à supprimer le besoin de mesure préalable et donc la nécessité de la cabine de mesure. En lieu et place du filtre PHRTF de l'auditeur, le terminal embarque un certain nombre de filtres mesurés sur d'autres personnes dont les morphologies diffèrent et couvrent, a priori, un large spectre des morphologies humaines. Dans cette variante, l'application logicielle présente dans le terminal permet à l'utilisateur de choisir le filtre qui correspond le mieux à son écoute. Ce choix peut être définitif et permanent, ou pas, c'est-à-dire que l'utilisateur peut choisir d'autres filtres ultérieurement. Bien entendu, il est aussi possible d'inclure le filtre personnel de l'auditeur plus tard, lorsque la mesure aura été réalisée.
Naturellement, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple ; mais elle s'étend à d'autres variantes, en fonction du nombre d'enceintes de restitution du nombre de flux audio générés, sans limitation (5.0, 5.1, 5.2, 7.1, 10.2, 11.1, Atmos...). La présente invention est compatible avec tous les formats de diffusion mono, stéréo, quadriphoniques.
La présente invention concerne également l'adaptation d'un format de diffusion sonore vers un autre - comme le mp3 « surround » ou le HEAAC (« High-Effîciency Advanced Audio Coding »), qui ne sont pas diffusables dans un casque. Le procédé selon la présente invention est capable de transformer les bandes sons issues de chacun de ces formats (dans la mesure où ils sont décodés au préalable) pour les rendre diffusables au casque et ceci de manière totalement personnalisée.
La présente invention ne se limite pas non plus au système de distribution du contenu multimédia incluant la bande son. L'invention est complètement compatible avec les formats CD, Blu-Ray, de « streaming » par internet ou de distribution par satellite ou câble ou encore de « Video on Demand » (VOD), de « Near Video on Demand » (NVOD) ou encore de Télévision à la demande.
La présente invention est aussi complètement compatible avec les algorithmes de compression utilisés pour le stockage ou la diffusion du contenu multimédia.
La présente invention est aussi compatible avec toutes les technologies de protection du contenu, système de DRM ou accès conditionnel (tels que Viacces, Nagra, Irdeto, Conax ou encore NDS/Cisco)
Le procédé fonctionne avec tous les casques existants dans les versions 1, 2 et 3.
L'appareil nomade comportant le dispositif électronique est choisi parmi la liste non exhaustive des : téléphones, tablettes informatiques, ordinateurs portables, ou autres dispositif de stockage de musique, films, vidéo, jeux, contenus audiovisuel ou multimédia.
Il s'adapte aussi aux 3 types de casques existants : fermés, semi-ouverts, intra- auriculaire et serre-tête.
L'invention couvre également tous les modes de réalisation et toutes les applications qui seront directement accessibles à l'homme de métier à la lecture de la présente demande, et de ses connaissances propres.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de mesure de filtres PHRTF personnalisés d'un auditeur (« Personalized Head Response Transfert Function »), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- une étape de diffusion d'un signal acoustique par au moins 5 haut- parleurs tous dirigés au point focal d'un volume clos traité acoustiquement et isolé phoniquement de l'ambiance sonore extérieure audit volume, ledit point focal étant situé au centre volumique dudit volume clos ;
- une étape de mesure simultanée pour chaque oreille d'une tête d'un auditeur placée audit point focal dudit volume clos de la réponse fréquentielle résultant de la diffusion, à l'aide d'un microphone par oreille ; et
- une étape de génération d'un ensemble de filtres PHRTF personnalisés pour ledit auditeur par un système numérique à partir desdites mesures; et où :
- ledit procédé est effectué sans prise de photographie de la tête de l'auditeur.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce chaque haut-parleur diffuse un signal acoustique de niveau constant ou fréquentiellement pondéré selon un balayage fréquentiel continu de 20000 Hz à 20 Hz au minimum et suivant au moins 5 angles définis par la position des haut-parleurs.
Procédé selon l'un quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, à chaque diffusion d'un signal acoustique, on mesure simultanément pour chaque oreille la réponse fréquentielle résultant de la diffusion qui est perçue au niveau des microphones, et caractérisé en ce que l'on compare la différence entre le signal acoustique émis par les haut-parleur et celui reçu par les deux microphones. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que on génère, à partir des mesures, deux filtres PHRTF par oreille et par haut- parleur de diffusion soit au minimum 10 filtres PHRTF pour au moins 5 haut- parleurs.
Cabine pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que qu'elle enferme ledit volume clos, de manière traitée acoustiquement et isolée phoniquement par rapport à l'ambiance extérieure et en ce que ladite cabine est sensiblement un parallélépipède rectangle dont la hauteur est supérieure à la largeur, et présente des parois permettant un niveau d'atténuation de l'ambiance sonore extérieure se situant entre 40dB et 50dB.
Cabine selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'on place un minimum de 5 haut-parleurs pour effectuer les mesures acoustiques.
Cabine selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce qu'elle peut être démontable ou fixe.
Cabine selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle mesure 2100x1800x2400 (h x 1 x L) (en mm).
Procédé de transformation d'au moins 5 signaux sonores issus de 5 haut- parleurs vers 2 haut-parleurs d'écoute en utilisant les filtres PHRTF mesurés selon le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'il utilise un algorithme de convolution.
10. Procédé de transformation selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comprend :
- une étape d'application pour chaque signal hors LFE et pour chaque oreille du filtre PHRTF mesuré correspondant ; - une étape d'injection dans chaque signal final droit et gauche du signal du LFE atténué de 13dB soit pour chaque signal de chaque canal:
- signal binaural gauche = (somme(convolution (signal canal i, hrtf_gauche))+(Signal LFe-13dB)) ;
- signal binaural droit = (somme(convolution(signal_canal_i, hrtf droit))
+ (Signal LFE-13dB)).
11. Procédé de transformation selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'on combine les filtres PHRTF avec des filtres spécifiques de transformation acoustique pouvant être notamment des caractéristiques acoustiques d'une salle de concert, ou des effets prédéfinis : opéra, rock, classique, musique, etc
12. Procédé de stockage dans une mémoire persistante, en ligne ou locale (serveur, PC ou autres) des filtres PHRTF obtenus selon le procédé de mesure selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le stockage s'effectue dans un serveur, ou de manière alternative dans une mémoire générique dans un terminal ou dans l'appareil nomade, ou dans un dongle connecté au terminal, ou dans une carte SD ou micro-SD.
13. Procédé de restitution dans un appareil nomade de la bande son personnalisée, modifiée par le procédé de transformation selon l'une des revendications 9 à 11 caractérisé en ce que l'individualisation de la bande son originale est effectuée directement dans le casque de l'auditeur.
14. Procédé de restitution dans un appareil nomade de la bande son personnalisée, modifiée par le procédé de transformation des revendications 9 à 11 caractérisé en ce que l'individualisation de la bande son originale est effectuée dans un serveur informatique avant distribution du contenu multimédia dans un terminal mobile de l'auditeur.
15. Procédé de restitution dans un appareil nomade de la bande son personnalisée, modifiée par le procédé de transformation des revendications 9 à 11 caractérisé en ce que l'individualisation de la bande sont originale est effectuée dans un terminal mobile de l'auditeur.
16. Procédé de restitution dans un appareil nomade de la bande son personnalisée, modifiée par le procédé de transformation des revendications 9 à 11 caractérisé en ce que l'individualisation de la bande sont originale est effectuée dans un dongle relié à un équipement de l'auditeur.
17. Appareil nomade caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux haut- parleurs d'écoute d'une bande son et un dispositif électronique permettant :
- le stockage des filtres PHRTF obtenus selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ;
- la transformation et autres filtres selon les revendications 9 à 11 via les filtres PHRTF des signaux sonores issus d'au moins 5 haut-parleurs vers 2 haut-parleurs d'écoute ; et
- la restitution de la bande son individualisée.
18. Appareil nomade selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un casque, notamment de type à deux haut-parleurs, un appliqué à chaque oreille.
19. Appareil nomade selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un casque de réalité virtuelle. 20. Appareil nomade selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un dispositif pour malentendants.
21. Appareil nomade selon la revendication 17 caractérisé en ce qu'il s'agit d'un téléphone, d'une tablette informatique, d'un ordinateur portable ou autre dispositif de stockage de musique, films, vidéo, pouvant être relié à un casque.
PCT/FR2016/052103 2015-08-21 2016-08-19 Procédé de mesure de filtres phrtf d'un auditeur, cabine pour la mise en oeuvre du procédé, et procédés permettant d'aboutir à la restitution d'une bande sonore multicanal personnalisée Ceased WO2017032946A1 (fr)

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PCT/FR2016/052103 Ceased WO2017032946A1 (fr) 2015-08-21 2016-08-19 Procédé de mesure de filtres phrtf d'un auditeur, cabine pour la mise en oeuvre du procédé, et procédés permettant d'aboutir à la restitution d'une bande sonore multicanal personnalisée

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