Restitution sonore spatiale - Dispositifs et interfaces

Certaines techniques logicielles et des dispositifs matériels associés permettent de réaliser une restitution spatialisée du son pour les environnements virtuels. La spatialisation du son, c'est-à-dire la simulation des indices de localisation spatiale de notre audition pour des sources sonores virtuelles, est l'un des thèmes de recherche les plus actifs en acoustique à l'heure actuelle. Il faut dire que les applications grand public font légion : jeux vidéo, home cinéma, musique, que ce soit à la maison ou sur des dispositifs nomades. Dans les applications de réalité virtuelle, l'ajout de son spatialisé contribue également à renforcer la sensation d'immersion [1]. Ces technologies reposent toutes sur d'intenses recherches fondamentales sur la perception spatiale du son chez l'Homme [2]. Des ouvrages et travaux de références comme [3] [4] peuvent également être consultés pour plus de détails.

Les systèmes de restitution sonore spatiale vont, d'une manière générale, s'intéresser à reproduire aux oreilles d'un auditeur les indices de localisation appropriés pour une source sonore virtuelle en fonction de sa position souhaitée. On peut catégoriser ces systèmes en deux familles. La première série que l'on peut qualifier d'approches perceptives, repose sur le fait qu'un modèle simple de différence de niveau sonore ou de temps d'arrivée aux deux oreilles suffit à créer l'illusion de positionnement d'une source « fantôme » entre les positions physiques des haut-parleurs. Ce principe est en particulier à la base de la restitution stéréophonique classique mais peut être étendu à des ensembles de haut-parleurs plus complexes. La deuxième série d'approches vise à reconstruire de manière physiquement précise le champ acoustique au voisinage de l'auditeur. Dans cette catégorie, se distinguent les approches binaurales qui reconstituent le champ sonore en deux points (les oreilles de l'auditeur) et des approches plus globales, reproduisant le champ sonore correct dans toute une zone de l'espace. Chacune de ces approches a ses avantages et ses inconvénients en terme de ressources de calcul, complexité du dispositif et nombre d'auditeurs simultanés. Pour un complément d'information, on peut également se référer aux ouvrages [3] et [5]. Nous présentons également quelques exemples d'intégration de dispositifs de restitution spatiale du son dans des systèmes de réalité virtuelle immersifs. En particulier, nous dressons un comparatif des différentes approches et de leurs conditions d'utilisation optimale. Enfin, nous consacrons la dernière partie à un bref tour d'horizon des quelques librairies logicielles existantes permettant d'implémenter de telles techniques et bénéficiant pour certaines d'une accélération matérielle.