Comment la technologie Comment la technologie actuelle actuelle permetpermet elle elle d'accéderd'accéder à un rendu à un rendu

tridimensionnel réaliste?tridimensionnel réaliste?

Maxime Maxime HubertHubertGabriel Gabriel

SynnaeveSynnaeve

Première diffusion sur 2 canaux en 1935 avec Napoléon Bonaparte.

Première diffusion sur 5 canaux en 1940 avec le film Fantasia de Walt-Disney.

Ces deux premiers films multicanaux ressemblèrent plus à des prototypes qu’à un système commercialisé. Il faudra ensuite attendre les années 80 pour le développement de systèmes multicanaux au cinéma et dans les foyers. Vinrent ensuite les systèmes en grand développement actuellement, c’est-à-dire, le Dolby Digital 5.1 en 1992 (The Batman Return), le DTS en 1992 et le SDDS quelques années plus tard.

Introduction historique :Introduction historique :

Evolution des ventes de Evolution des ventes de lecteurs DVD de 1999 à 2001lecteurs DVD de 1999 à 2001

300 000 en 1999

850 000 en 2000

1.5million de lecteurs DVD ont été vendu en France en 2001

La notation utiliséeLa notation utilisée

Un format de son se note sous la forme X.X. Le Un format de son se note sous la forme X.X. Le premier x correspond au nombre de canaux premier x correspond au nombre de canaux satellitaires qui varie de 2 à 5, et le deuxième ne satellitaires qui varie de 2 à 5, et le deuxième ne peut être qu'un 1 ou un 0 selon la présence ou non peut être qu'un 1 ou un 0 selon la présence ou non d'un canal basse fréquence. Le format stéréo d'un canal basse fréquence. Le format stéréo classique est donc noté 2.0 et le format Dolby Digital classique est donc noté 2.0 et le format Dolby Digital utilisé dans la plupart des salles de cinéma est un utilisé dans la plupart des salles de cinéma est un format 5.1. Cependant, il est important de faire format 5.1. Cependant, il est important de faire attention à la différenciation entre le nombre de attention à la différenciation entre le nombre de canaux et le nombre d’enceintes, même si sur un canaux et le nombre d’enceintes, même si sur un système courant de home-cinema, les enceintes sont système courant de home-cinema, les enceintes sont au nombre de 6.au nombre de 6.

Annexe sur le décibelAnnexe sur le décibel

Aussi surprenant que cela puisse paraître, lorsque l’on double la puissance électrique d’un appareil producteur de son, la différence est à peine perceptible !Pour le démontrer, une très simple expérience peut être faite, celle d’alimenter un haut-parleur par un GBF avec une tension précise et une fréquence audible, puis de doubler la tension d’alimentation (multiplier par racine carré de 2).

En Bel : En Bel : En Décibels En Décibels ::

Choix d’orientation :Choix d’orientation :

Le DOLBY DIGITAL au Le DOLBY DIGITAL au cinéma, exemple de rendu cinéma, exemple de rendu

tridimensionnel du sontridimensionnel du son

Comparatif de quelques Comparatif de quelques formats parmi les plus utilisésformats parmi les plus utilisés

Dénomination Dénomination NumériqueNumérique CanauxCanaux UtilisationUtilisation

Dolby Stereo Dolby Stereo SurrondSurrond

NonNon 22 K7 audio / VHSK7 audio / VHS

Dolby SurroundDolby Surround NonNon 33

Dolby Pro Logic IIDolby Pro Logic II NonNon 5.15.1 Home-cinémaHome-cinéma

Dolby SRDDolby SRD OuiOui 5.15.1 Cinéma, Home-Cinéma, Home-cinéma, DVD, cinéma, DVD, jeux videosjeux videos

Dolby EXDolby EX OuiOui 7.17.1 CinémaCinéma

DTSDTS OuiOui 5.15.1 Cinéma, DVD Cinéma, DVD audio / videoaudio / video

EAXEAX OuiOui 5.15.1 Jeux video, Jeux video, multimediamultimedia

SDDSSDDS OuiOui 7.17.1 CinémaCinéma

Caractéristiques :Caractéristiques :

Introduit en 1992 avec Introduit en 1992 avec Batman ReturnsBatman Returns Très utilisé de nos jours pour le cinéma, les DVD, les Très utilisé de nos jours pour le cinéma, les DVD, les

jeux vidéos et certaines applications multimédias.jeux vidéos et certaines applications multimédias. Système 5.1 basé sur l’algorithme de compression Système 5.1 basé sur l’algorithme de compression

perceptif AC3 développé par Dolby Laboratories perceptif AC3 développé par Dolby Laboratories (facteur de compression de 12:1)(facteur de compression de 12:1)

Stocké directement sur la pellicule de 35mm, entre Stocké directement sur la pellicule de 35mm, entre les perforations servant à l’entraînement. Les pistes les perforations servant à l’entraînement. Les pistes numériques sont en plus des pistes Dolby SR pour numériques sont en plus des pistes Dolby SR pour une compatibilité maximale.une compatibilité maximale.

40 000 salles équipées de décodeur Dolby Digital de 40 000 salles équipées de décodeur Dolby Digital de par le monde.par le monde.

6 000 films encodés en Dolby Digital6 000 films encodés en Dolby Digital

Capture du son :Capture du son :Oreille interneOreille interne

Capture du son :Capture du son :SpacialisationSpacialisation

Mesuré avec des impulsions de Mesuré avec des impulsions de 100 ms de bruit blanc, le flou de 100 ms de bruit blanc, le flou de localisation dans le plan horizontal est localisation dans le plan horizontal est de :de :

- 8° pour une source - 8° pour une source directement devant l'auditeur;directement devant l'auditeur;

- 20° pour une source vis-à-vis - 20° pour une source vis-à-vis les oreilles;les oreilles;

- 11° pour une source - 11° pour une source directement derrière l'auditeur.directement derrière l'auditeur.

Varie de façon graduelle et Varie de façon graduelle et continue. Dépend de la fréquence. continue. Dépend de la fréquence. Maximum autour d'un son à 2000Khz.Maximum autour d'un son à 2000Khz.

Loi du Premier Front Acoustique Loi du Premier Front Acoustique : si l'écart entre les deux sons est : si l'écart entre les deux sons est inférieur à 37ms, notre oreille ne inférieur à 37ms, notre oreille ne distinguera pas les deux directions et distinguera pas les deux directions et interprétera celle de la seconde comme interprétera celle de la seconde comme étant celle de la première.étant celle de la première.

Capture du son :Capture du son :capturecapture

C = microphones cardioïdes (à zones de C = microphones cardioïdes (à zones de capture restreintes)capture restreintes)Les micros C ont tous le même centre de Les micros C ont tous le même centre de gravité.gravité.(4) C1 + C2 + C3 + C4 = W (4) C1 + C2 + C3 + C4 = W (5) C1 + C2 - C3 - C4 = X (5) C1 + C2 - C3 - C4 = X (6) C1 - C2 + C3 - C4 = Y (6) C1 - C2 + C3 - C4 = Y (7) C1 - C2 - C3 + C4 = Z(7) C1 - C2 - C3 + C4 = Z

Il en existe différentes Il en existe différentes variantes suivant la variantes suivant la fréquence voulue, l’époque, fréquence voulue, l’époque, le format … Ici ce sont des le format … Ici ce sont des micros SoundFieldmicros SoundField

Conversion analogique-Conversion analogique-numériquenumérique

La conversion analogique dépend La conversion analogique dépend principalement de deux principalement de deux paramètre qui sont :paramètre qui sont :

La résolution de numérisation. La résolution de numérisation. Elle dépend du nombre de bits Elle dépend du nombre de bits du convertisseur. Plus elle est du convertisseur. Plus elle est élevée et meilleur est le signal élevée et meilleur est le signal converti.converti.

La fréquence La fréquence d’échantillonnage. C’est-à-dire d’échantillonnage. C’est-à-dire le nombre de changement par le nombre de changement par unité de temps de valeur en unité de temps de valeur en sortie du CAN.sortie du CAN.

TP BTS électroniqueTP BTS électronique

Echantillonage d’un signal Echantillonage d’un signal sinusoïdal.sinusoïdal.

Loi de FourrierLoi de Fourrier

Toute fonction peut être décomposée Toute fonction peut être décomposée en plusieurs signaux sinusoïdaux.en plusieurs signaux sinusoïdaux.

La précision dépend du nombre de La précision dépend du nombre de signaux utilisés.signaux utilisés.

Un exemple JAVAUn exemple JAVA

22 k

Hz

44 k

Hz

66 k

Hz

blo

cag

es

fréquence

fMax

Fe-

fMax

Fe-

fmin

Fm

in

Fe+

fmi

n

22 k

Hz

44 k

Hz

66 k

Hz

blo

cag

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Fe-

fMax

Fe-

fmin

Fm

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Fe+

fmi

n

Théorème de ShanonThéorème de Shanon

Pour éviter le recouvrement il faut : Pour éviter le recouvrement il faut : fe-fMax > fMax ou fe-fMax > fMax ou

fe/2 > fmax-fe/2 > fmax-εε ou oufe/2 < fmax+fe/2 < fmax+εε

Lors d’un échantillonage, on doit au Lors d’un échantillonage, on doit au minimum avoir fMax < fe/2.minimum avoir fMax < fe/2.

On voit dans ce cas que le signal est très décalé et la qualité sonore en sera altéré.

RéalisationRéalisation Nous avons procédé au montage suivantNous avons procédé au montage suivant

Voici quelques PhotosVoici quelques Photos

RésultatsRésultats Nous avons imprimé 3 courbes à 3 fréquences Nous avons imprimé 3 courbes à 3 fréquences

différentes pour montrer le fonctionnement du différentes pour montrer le fonctionnement du bloqueur et illustrer le théorème de Shanon.bloqueur et illustrer le théorème de Shanon.

À 2 KhzÀ 2 Khz

À 12KhzÀ 12Khz

À 20KhzÀ 20Khz

Compression

Algorithme d’encodage perceptif AC3 (Audio Algorithme d’encodage perceptif AC3 (Audio Coding 3)Coding 3)

Facteur de compression de 12:1Facteur de compression de 12:1 Les données sont stockées sous forme de « blocs » Les données sont stockées sous forme de « blocs »

de donnée qui sont eux même constitués de de donnée qui sont eux même constitués de différents blocs. A une fréquence d’échantillonnage différents blocs. A une fréquence d’échantillonnage de 48kHz, un bloc contient 5,3ms de son.de 48kHz, un bloc contient 5,3ms de son.

Structure d’une trame de données AC3

StockageStockageNon DolbyDigitalNon DolbyDigital

Dolby Dolby DigitalDigital

Lecture des donnéesLecture des données

…et son schéma optique simplifié

Un lecteur de son Dolby Digital…

Décodage et conversion Décodage et conversion numérique-analogiquenumérique-analogique

Le décodage est assuré par Le décodage est assuré par une puce interne au système de lecture une puce interne au système de lecture DD.DD.

Les valeurs numériques sont Les valeurs numériques sont converties en valeurs analogiques à une converties en valeurs analogiques à une fréquence de 48kHz, un dispositif fréquence de 48kHz, un dispositif bloqueur ou interpolateur est utilisé bloqueur ou interpolateur est utilisé pour résoudre les problèmes des crêtes pour résoudre les problèmes des crêtes et des bruits de numérisation (paliers). et des bruits de numérisation (paliers). Un filtre passe-bas peut être utilisé pour Un filtre passe-bas peut être utilisé pour lisser le signal numérique. Cependant, lisser le signal numérique. Cependant, une autre technique permet d’avoir de une autre technique permet d’avoir de meilleurs résultats : l’meilleurs résultats : l’oversampling, oversampling, ouou suréchantillonnage.suréchantillonnage.

AmplificationAmplification

Un Un préamplificateur préamplificateur DD 5.1 THX DD 5.1 THX YamahaYamaha

Schéma Schéma illustrant la bi-illustrant la bi-

amplificationamplification

EqualisersEqualisers

Les équalisers Les équalisers servent à corriger certains défauts servent à corriger certains défauts acoustiques de la pièce en diminuant ou en accentuant acoustiques de la pièce en diminuant ou en accentuant certaines bandes de fréquence comme l’illustre l’image ci-certaines bandes de fréquence comme l’illustre l’image ci-contre d’un équaliser logiciel.contre d’un équaliser logiciel.

Certains équalisers numériques ont des fonctions de Certains équalisers numériques ont des fonctions de réglage automatique.réglage automatique.

Placement des enceintes au Placement des enceintes au cinémacinéma

Placement des enceintes chez Placement des enceintes chez soisoi

1 pré-amplification intégrée 1 pré-amplification intégrée au lecteur DVD.au lecteur DVD.

2 l’ampli / équalizer / 2 l’ampli / équalizer / décodeur.décodeur.

3 l’ensemble acoustique.3 l’ensemble acoustique.

Etude d’un son tridimensionnel sur 5.1

canaux :

Déplacement d’une balle devant le spectateur

dans le film The Matrix

Trajectoire de la balle

Conclusion sur le Dolby Conclusion sur le Dolby DigitalDigital

Les deux éléments systèmes 7.1 des deux standards : Les deux éléments systèmes 7.1 des deux standards : Dolby Digital EX (décodeur SA10) et DTS ES.Dolby Digital EX (décodeur SA10) et DTS ES.

Conclusion des TPEConclusion des TPE