Courbe cible reproduction stéréo

[LeChacal619]

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

[LeChacal619]

Après une écoute à fort niveau sonore, j'ai ajusté la courbe cible dans mon local d'écoute : l'équilibre tonal me semble largement meilleur ainsi, mais j'ai été obligé de booster 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

[Franz]

Ben oui, dans une pièce de dimensions "moyennes" et à niveau d'écoute "normal", la courbe doit être très largement descendante, avec effectivement (moi aussi) un niveau de 6/8dB supérieur dans le grave par rapport au medium aigu, qui doit aussi être plutôt descendant.
cf. courbes de Fletcher & Munson...plus le niveau sonore d'écoute sera élevé, et moins le niveau relatif de grave devra être aussi élevé : la courbe idéale devrait ressembler à un V à bas niveau, et plutôt a un palier un peu plus aplati avec toujours un seuil plus élevé dans le grave à haut niveau.

En revanche, la bosse relative chez toi vers 2KHz est peut être due à un excés d'amortissement dans les aigus ou medium/aigu ? Ca devrait plutôt être idéalement en pente douce régulière, sans cette bosse...

J'ai quand même l'impression que tu utilises une usine à gaz pour arriver à tes fins, même si le résultat est excellent...

[LeChacal619]

(09-24-2018, 10:48 AM)Franz a écrit : Ben oui, dans une pièce de dimensions "moyennes" et à niveau d'écoute "normal", la courbe doit être très largement descendante, avec effectivement (moi aussi) un niveau de 6/8dB supérieur dans le grave par rapport au medium aigu, qui doit aussi être plutôt descendant.

Avec une courbe de ce style, je perd énormément en détail, mon système sonne comme "mort". Vous me direz que c'est la pièce qui est trop amortie, je vous dirai que c'est la configuration d'écoute qui n'est pas adapté et donc la courbe cible. Voilà pourquoi je cherche à la corriger

Citation :cf. courbes de Fletcher & Munson...plus le niveau sonore d'écoute sera élevé, et moins le niveau relatif de grave devra être aussi élevé : la courbe idéale devrait ressembler à un V à bas niveau, et plutôt a un palier un peu plus aplati avec toujours un seuil plus élevé dans le grave à haut niveau.

Je constate l'inverse en pratique : plus je monte le niveau, mieux mon oreille est capable d'encaisser le grâve. Par contre, les aigus, non, ils augmentent davantage en comparaison. Je ne crois pas à une compression thermique ou à une non linéarité aussi grande de mon ampli de puissance, mais why not. En tout cas, pour l'instant j'écarte cette hypothèse.

Citation :En revanche, la bosse relative chez toi vers 2KHz est peut être due à un excés d'amortissement dans les aigus ou medium/aigu ? Ca devrait plutôt être idéalement en pente douce régulière, sans cette bosse...

Je suis une bille pour reconnaître quelle fréquence est trop élevée ou trop faible en amplitude. La seule chose que je sais, c'est quand ça sonne mieux ou moins bien. Contrairement aux approches usuelles, qui consistent à faire écouter des courbes cibles ajustées au pif de manière empirique depuis 30 ans (courbe JBL, courbe Harman standard, pas standard, etc., allant d'une pente de 3dB à 9dB et commençant un coup à 100Hz, un coup à 1khz, un coup à 2.5Khz.... un coup entièrement descendante....), j'ai souhaité utilisé cette approche pragmatique pour savoir quelle partie du spectre ajuster. Après ajustement, une écoute semble confirmer la validité de cette approche. Ce que j'ai cherché à faire, c'est reproduire le SPL au niveau des oreilles équivalent à celui perçu par une source frontale, ni plus ni moins.

Citation :J'ai quand même l'impression que tu utilises une usine à gaz pour arriver à tes fins, même si le résultat est excellent...

Le résultat n'est satisfaisant que sur le papier, je ne suis pas certain que mon système convienne à d'autres à l'écoute, en tout cas pas avant de leur avoir fait testé.

Comme vous le dites, il est difficile d'évaluer subjectivement la qualité d'un système : peut être que corriger une courbe cible à 7dB d'écart par rapport à ce qu'elle devrait l'être, et ce sur plusieurs octaves, est une piste pour homogénéiser la qualité subjective des différents systèmes ?

Cdlt,
Jean

[LeChacal619]

Mise à jour du message initial pour une meilleure explication de la démarche.

Cdlt,
Jean

[LeChacal619]

Bonjour,

En cherchant des ressources sur la correction que je tente d'appliquer sur mon système j'ai trouvé ceci, qui corroborre parfaitement ce que j'ai calculé avec une perte d'énergie a 1.9khz environ :

https://www.google.com/amp/s/www.dirac.c...amp?source=

Et c'est d'autant plus cool que c'est Dirac qui a fait cette étude :-)

[LeChacal619]

J'ai trouve ce papier qui parle du probleme de l'image fantome centrale en reproduction stereophonique, qui tente d'expliquer pourquoi la coloration n'est pas critique et la plupart du temps inapercue et qui donne des solutions pour corriger le probleme.

https://www.sfxmachine.com/docs/FixingTh...Center.pdf

Avec un modele de tete spherique, le premier et plus important trou du au filtrage en peigne est situe vers 2000hz et confirme mon analyse. La solution de decoloration par egalisation de la reponse en frequence est soit disant difficilement applicable en raisant d'un sweet spot extremement sensible mais aucun detail n'est fourni. Une solution par decorrelation de phase des signaux est proposee, mais elle apporte malgre tout son lot d'inconvenients.

Lorsque je rentrerai de mon voyage, je tenterai donc d'evaluer la sensibilite de la solution d'egalisation de la reponse en frequence pour un deplacement de quelques dizaines de centimetres autour du sweetspot, avant de jeter cette solution a la poubelle.

[pda0]

Bonjour Jean,

Ces papiers sont intéressants et ils ont été surement lus par le concepteur de RePhase car il prévoit une option "pano" qui crée exactement ce qui est décrit sur white paper de ton post ci-dessus, en faisant varier la phase au dessus de 2000Hz afin qu'elles se croisent entre droite et gauche pour réduire l'effet de peigne.

J'ai essayé chez moi mais je n'ai pas été convaincu de la supériorité de cette méthode mais je n'exclurais pas qu'elle puisse marcher chez toi car ta pièce est vraiment très amortie et le phénomène de peigne est d'autant plus sensible que la réverbération est faible et donc ne "remplit" pas les "trous".

Par contre, je doute que ta méthode qui consiste à "booster" la zone de 2000Hz puisse résoudre le problème. L'effet de peigne ne se produit que lorsque le signal est identique à droite et à gauche (donc qui crée le centre fantôme) mais lors que ça n'est pas le cas, le signal est reproduit correctement et donc si tu mets un EQ positif à 2000Hz, tu vas colorer la réponse la plupart du temps.
La bonne option est donc bien dans la gestion de la phase car celle-ci n'aura pas d'effet sur l'amplitude du signal sur chaque voie indépendamment mais réduira bien l'effet de peigne lorsque le signal sera identique à droite et à gauche.

Cela étant, je pense que le mieux serait quand même de laisser plus de réverbération et donc de monter ton RT60 au dessus de 0.2s voire 0.25s.

Ci-dessous le mode "pano" sur RePhase:

[LeChacal619]

Bonjour,

Oui je pense que Pano a lu ces papiers. J'avais deja essaye la methode de Pano : elle ne m'a pas du tout convaincue, ce pourquoi j'ai cherche a resoudre le probleme autrement. Le filtrage en peigne n'en est pas un avec une reponse HRTF realiste, en tout cas mes calculs montrent qu'il ne faut pas eliminer ce filtrage en peigne, s'il existe, pour corriger la source fantome centrale afin qu'elle corresponde a une "veritable" (physiquement presente) source centrale.

Cdlt,
Jean

[Tonipe]

Bonjour

J'ai essayé une solution "soft", dans le but de vérifier si ce type de solution avait un intérêt.
J'ai mis F=1900 Hz, Q=1.0, Att=+1.5 dB.
Ecoute avec et sans.
Nous seulement je garde la solution, mais je lance une mise au point à l'écoute pour trouver les bonnes valeurs à prendre chez moi.
J'en ai pour 15 jours, avec un ou deux essais chaque soir.

Si vous regardez l'installation de mes enceintes, elles sont beaucoup plus écartées que ce qui est conseillé.
Je ne mettrai pas les enceintes devant les fenêtres, ni devant la télé. Je n'ai pas le choix.
La petite égalisation met plus de message au centre, ce qui est appréciable chez moi.



Cordialement, Dominique