Limites des systèmes stéréo en sonorisation
La stéréophonie est un système de reproduction multicanal à 2 canaux (gauche et droite).
Chaque canal privilégie une oreille de telle sorte que, dans le cas de haut-parleurs, ces derniers sont à égale distance de l’auditeur (équidistants) et sont écartés d’un angle de 60° par rapport à lui.
Il s’agit d’un standard “de facto” proposant le meilleur compromis dans la majorité des situations et une référence technique.
Le triplet haut-parleurs et auditeur forme un triangle équilatéral et la position de l’auditeur est appelée “sweet spot”.
Le sweet spot est la position idéale d’écoute associée à un système de diffusion.
Dans ces conditions, la différence de niveau d’envoi (appelé panoramique) d’un signal dans chacun des haut-parleurs produira l’illusion d’une source sonore située entre ces derniers (image fantôme).
Une scène sonore peut être fidèlement reproduite telle une image photographique.
Sweet-spot : Le point faible de la stéréo
Par conséquent, la localisation des sons (distribution des sources dites fantômes entre les haut-parleurs gauche et droit) dans les systèmes stéréo n’est valable que lorsque les auditeurs sont assis au centre du public (au sweet spot) ; un inconvénient majeur (Figure suivante).
Malheureusement, si ces conditions ne sont pas respectées, la scène sonore sera au mieux déformée (l’auditeur reste au centre mais s’avance modérément ou recule) et au pire, tronquée et concentrée sur un des deux haut-parleurs (le plus proche de l’auditeur par effet de précédence sonore lorsque celui-ci s’écarte de l’axe central).
A l’échelle d’une salle de spectacle, seules quelques places rempliront des conditions optimales : loi du tout ou rien identifiant les bonnes et les mauvaises places.
Quand la stéréo finit par être… mono
Trop contraignantes, les ingénieur.e.s du son, devant garantir l’équité entre tous les spectateurs d’une part, et respecter l’information artistique d’autre part, sont souvent conduit.e.s à envoyer les signaux quasiment aux mêmes niveaux dans les deux haut-parleurs : sources centrées, mixage quasi mono sur chacun des haut-parleurs.
En pratique, il est possible d’ajouter un haut-parleur central et/ou un réseau de haut-parleurs en bord de scène (front fill) afin de (re)latéraliser modérément les sources dans le mixage stéréo principal et de couvrir des zones de l’auditoire jusqu’alors exclues.
Mais ces circuits de diffusions supplémentaires restent des sommations monos dans la majorité des situations.
Consequences du phenomene de “masquage frequentiel”
In fine, cette convergence très forte vers le mixage mono n’est pas sans conséquences sur le mélange de signaux ayant des bandes de fréquences communes et donc susceptibles de se masquer entre elles du point de vue de l’auditeur.
Ce phénomène psychoacoustique est appelé masquage fréquentiel.
Afin d’y remédier, le filtrage et le traitement de la dynamique (compresseurs…) par exemple, peuvent conduire à des modifications radicales des sons originaux afin de garantir la perception de la même information par toutes et tous, peu importe la position dans la salle.
Certes l’information est préservée mais sa crédibilité ou son réalisme perceptif est très largement remise en cause.
L’équitée perceptive est en contradiction avec la fidélité de la restitution.
Les avantages de la spatialisation
La sonorisation spatiale offre plusieurs avantages, selon la technique utilisée.
Corrélation visuelle
La spatialisation sonore permet une forte corrélation audiovisuelle. Avec les systèmes de sonorisation traditionnels, il n’est pas possible de restituer une localisation, une provenance précise des sons à moins que les auditeurs soient au centre de la salle. Par conséquent, le public percevra le son de l’interprète dans la direction du haut-parleur le plus proche, avec un énorme effet de délocalisation. Les algorithmes de spatialisation et de reproduction du champ sonore tels que la synthèse par front d’onde (WFS, Wave Field Synthesis) permettent à chacun de percevoir le son comme provenant de la bonne direction : la position de l’interprète. La reproduction du champ sonore contribue au confort dans l’écoute : les auditeurs sont plus concentrés sur le contenu artistique du spectacle, moins fatigués et moins distraits.
Possibilités artistiques
Un tel système offre de nombreuses possibilités de création, permettant de donner aux spectacles une expérience beaucoup plus convaincante, tangible et immersive.
Les haut-parleurs principaux répartis au-dessus de la scène permettent une localisation précise et crédible des sons, tandis que les haut-parleurs externes, à l’extrémité de la ligne principale prolongent la scène sonore. Une couverture ainsi étendue permet la projection de sons hors scène et d’ajouter une sensation d’immersion plus forte, même sans haut-parleurs surround.
Enfin, l’utilisation d’enceintes surround sur les côtés, à l’arrière et au plafond des salles, permettra de créer un véritable environnement immersif : une extension réaliste de la scène sonore en trois dimensions.
Expérience audio améliorée
Grâce aux caractéristiques fondamentales de leurs algorithmes et contrairement aux systèmes stéréo traditionnels, les systèmes de spatialisation améliorent la qualité de restitution tout en étendant de façon homogène la zone d’écoute :
- Réduction du masquage fréquentiel lié à la sommation de signaux ayant un contenu spectral en commun sur un ou deux canaux (en mono ou en stéréo). La spatialisation (distribution contrôlée du son sur un nombre supérieur de canaux) réduit l’utilisation d’outils de correction tels que l’égalisation ou la compression.
- La quasi-totalité des auditeurs localise les sons à leurs positions souhaitées. La scène sonore est quasiment la même pour toutes et tous peu importe le point d’écoute. Le message artistique n’est presque plus altéré par notre position dans la salle contrairement aux systèmes stéréo qui ne privilégient que la zone centrale d’une salle de spectacle.
Reproduire le champ acoustique : la solution, le confort, un outil de creation
Plutôt que de projeter un mélange de plusieurs sources sonores sur un nombre parfois très limité et fortement contraint de haut-parleurs (quasi mono), sommes-nous capables de reproduire chacune de ces sources comme si elles rayonnaient naturellement ?
Peut-on imaginer (re)produire une source sonore inexistante (fantôme) sur scène ou en salle comme si elle rayonnait devant, autour ou avec nous ?
Aujourd’hui, il est possible de se soustraire aux contraintes évoquées précédemment grâce aux technologies de projections multicanales d’une part, et de reconstruction du champ acoustique d’autre part (WFS et ambisonie).
De plus, s’il est enfin possible de reconstruire des ondes acoustiques quasiment identiques à celles émises par des sources (WFS), c’est alors tout un champ acoustique environnant (ambisonie) telle que notre cerveau le connaît que nous sommes en mesure de composer, et ce, quasiment indépendamment de la position d’écoute.
Aussi, les compromis techniques coûteux (dégradation de la fidélité) dès lors écartés, le discours, l’histoire, l’intention artistique et culturelle se raccordent plus encore avec ceux qui les portent (auteurs, compositeurs, interprètes et même spectateurs) :
- L’information transmise est confortablement perçue et interprété : l’intelligibilité est au cœur de notre attention.
- L’écoute plus que la simple sensation auditive se raccorde à notre perception visuelle : j’écoute ce que je regarde et inversement.
- L’imaginaire est contrôlé par les artistes parce que l’immersion sonique et sonore est possible et quasiment totale.
Pour spatialiser, c’est-à-dire écrire et décrire un espace sonore, nous pourrons distinguer :
- La spatialisation par projection sonore et donc par matriçage des niveaux (panoramiques d’amplitude et knn) : techniques (algorithmes) de positionnement des sources dans l’espace en fonction du système de diffusion et de la distribution de ses haut-parleurs.
- La spatialisation par reproduction du champ acoustique : synthèse par front d’onde (WFS, Wave Field Synthesis) et ambisonie (HOA, High Order Ambisonic) qui étendent et homogénéisent la zone d’écoute.
- Les technologies de virtualisation du champ acoustique : les diffusions binaurale et transaurale qui virtualisent un espace sonore pour une écoute individuelle avec deux canaux.
