Résumé : La synthèse de champs sonores est un domaine de recherche actif trouvant de nombreuses
applications musicales, multimédias ou encore industrielles. Dans ce dernier cas, la re-
construction précise du champ sonore est souhaitée, ce qui implique de répondre à un
certains nombre de questionnements scientifiques. À l’aide de réseaux de microphones et
de haut-parleurs, la captation, la synthèse et la reconstruction précise de champs sonores
sont théoriquement possibles. Seulement, pour des applications pratiques, la disposition
des haut-parleurs et l’influence acoustique du lieu de restitution sont des facteurs cruciaux
à prendre en compte pour s’assurer de la bonne reconstruction du champ sonore.
Dans ce contexte, cette thèse de doctorat propose des méthodes et des techniques pour la
captation, la transformation et la reconstruction précise de champs sonores en trois dimen-
sions en se basant sur la méthode ambisonique d’ordre élevé. Une configuration sphérique
pour le réseau de microphones et de haut-parleurs est proposée. Elle suit un maillage de
Lebedev à cinquante points qui permet la captation et la reconstruction du champ sonore
jusqu’à l’ordre 5 avec le formalisme ambisonique. Les limitations de cette approche, tel le
repliement spatial, sont étudiés en détails. De plus, une opération de transformation du
champ sonore est présentée. Elle est établie dans le domaine des harmoniques sphériques
et permet d’effectuer un filtrage directionnel avant le décodage pour privilégier certaines
directions dans le champ sonore, suivant une fonction de directivité choisie. Pour la re-
construction, une approche originale, également établie dans le domaine des harmoniques
sphériques, permet de prendre en compte l’influence acoustique du lieu de restitution,
ainsi que les défauts du système de restitution. Ce traitement permet alors d’adapter la
synthèse de champs sonores au lieu de restitution, en conservant le formalisme théorique
établi en champ libre. Finalement, une validation expérimentale des méthodes et des tech-
niques développées au cours de la thèse est faite. Dans ce contexte, une suite logicielle de
synthèse et traitement en temps-réel des champs sonore est développée. / Abstract : Sound field synthesis is an active research domain with various musical, multimedia or
industrial applications. In the latter case, the accurate reconstruction of the sound field is
targeted, which involves answering several scientific questions. Using arrays of microphones
and loudspeakers, the capture, synthesis and accurate reconstruction of sound fields are
theoretically possible. However, for practical applications, the arrangement of the loud-
speakers and the acoustic influence of the restitution room are critical factors to consider
in order to ensure the accurate reconstruction of the sound field.
In this context, this thesis proposes methods and techniques for the capture, transforma-
tions and accurate reconstruction of sound fields in three dimensions based on the Higher
Order Ambisonics (HOA) method. A spherical configuration for the array of microphones
and loudspeakers is proposed. It follows a fifty-node Lebedev grid that enables the capture
and reconstruction of the sound field up to order 5 with HOA formalism. The limitations
of this approach, such as the spatial aliasing, are studied in detail. A transformation op-
eration of the sound field is also proposed. The formulation is established in the spherical
harmonics domain and enables a directional filtering on the sound field prior to the decod-
ing step. For the reconstruction of the sound field, an original approach, also established
in the spherical harmonics domain, can take into account the acoustic influence of the
restitution room and the defects of the playback system. This treatment then adapts the
synthesis of sound fields to the restitution room, maintaining the theoretical formalism
established in free field. Finally, an experimental validation of methods and techniques
developed in the thesis is made. In this context, a digital signal processing toolkit is de-
veloped. It process in real-time the microphones, ambisonics, and loudspeaker signals for
the sound field capture, transformations, and decoding.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usherbrooke.ca/oai:savoirs.usherbrooke.ca:11143/9888 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Lecomte, Pierre |
| Contributors | Berry, Alain, Garcia, Alexandre |
| Publisher | Université de Sherbrooke |
| Source Sets | Université de Sherbrooke |
| Language | French, English |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse |
| Rights | © Pierre Lecomte, Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les Mêmes Conditions 2.5 Canada, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ca/ |
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