Comment la technologie actuelle permet elle d'accéder à un rendu tridimensionnel réaliste?

1. Comment la technologie actuelle permet elle d'accéder à un rendu tridimensionnel réaliste? Maxime Hubert Gabriel Synnaeve

2. Introduction historique : • 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.

3. Evolution des ventes de lecteurs 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

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

5. Annexe 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 Décibels :

6. Choix d’orientation :Le DOLBY DIGITAL au cinéma, exemple de rendu tridimensionnel du son

7. Comparatif de quelques formats parmi les plus utilisés

8. Caractéristiques : • Introduit en 1992 avec Batman Returns • Très utilisé de nos jours pour le cinéma, les DVD, les jeux vidéos et certaines applications multimédias. • Système 5.1 basé sur l’algorithme de compression perceptif AC3 développé par Dolby Laboratories (facteur de compression de 12:1) • Stocké directement sur la pellicule de 35mm, entre les perforations servant à l’entraînement. Les pistes numériques sont en plus des pistes Dolby SR pour une compatibilité maximale. • 40 000 salles équipées de décodeur Dolby Digital de par le monde. • 6 000 films encodés en Dolby Digital

9. Capture du son :Oreille interne

10. Capture du son :Spacialisation Mesuré avec des impulsions de 100 ms de bruit blanc, le flou de localisation dans le plan horizontal est de : - 8° pour une source directement devant l'auditeur; - 20° pour une source vis-à-vis les oreilles; - 11° pour une source directement derrière l'auditeur. Varie de façon graduelle et continue. Dépend de la fréquence. Maximum autour d'un son à 2000Khz. Loi du Premier Front Acoustique : si l'écart entre les deux sons est inférieur à 37ms, notre oreille ne distinguera pas les deux directions et interprétera celle de la seconde comme étant celle de la première.

11. Capture du son :capture C = microphones cardioïdes (à zones de capture restreintes) Les micros C ont tous le même centre de gravité. (4) C1 + C2 + C3 + C4 = W (5) C1 + C2 - C3 - C4 = X (6) C1 - C2 + C3 - C4 = Y (7) C1 - C2 - C3 + C4 = Z Il en existe différentes variantes suivant la fréquence voulue, l’époque, le format … Ici ce sont des micros SoundField

12. Conversion analogique-numérique La conversion analogique dépend principalement de deux paramètre qui sont : • La résolution de numérisation. Elle dépend du nombre de bits du convertisseur. Plus elle est élevée et meilleur est le signal converti. • La fréquence d’échantillonnage. C’est-à-dire le nombre de changement par unité de temps de valeur en sortie du CAN.

13. TP BTS électronique Echantillonage d’un signal sinusoïdal.

15. Loi de Fourrier • Toute fonction peut être décomposée en plusieurs signaux sinusoïdaux. • La précision dépend du nombre de signaux utilisés. • Un exemple JAVA

17. 22 kHz 44 kHz 66 kHz blocages Fe-fmin Fmin Fe+fmin Fe-fMax fMax fréquence

18. 22 kHz 44 kHz 66 kHz blocages Fe-fmin Fmin Fe+fmin Fe-fMax fMax fréquence

19. Théorème de Shanon • Pour éviter le recouvrement il faut : • fe-fMax > fMax ou fe/2 > fmax-ε oufe/2 < fmax+ε  Lors d’un échantillonage, on doit au minimum avoir fMax < fe/2.

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

23. Réalisation • Nous avons procédé au montage suivant

24. Voici quelques Photos

26. Résultats • Nous avons imprimé 3 courbes à 3 fréquences différentes pour montrer le fonctionnement du bloqueur et illustrer le théorème de Shanon. À 2 Khz

27. À 12Khz À 20Khz

28. Compression • Algorithme d’encodage perceptif AC3 (Audio Coding 3) • Facteur de compression de 12:1 • Les données sont stockées sous forme de « blocs » de donnée qui sont eux même constitués de différents blocs. A une fréquence d’échantillonnage de 48kHz, un bloc contient 5,3ms de son. Structure d’une trame de données AC3

29. Stockage Non DolbyDigital Dolby Digital

30. Lecture des données Un lecteur de son Dolby Digital… …et son schéma optique simplifié

31. Décodage et conversion numérique-analogique Le décodage est assuré par une puce interne au système de lecture DD. Les valeurs numériques sont converties en valeurs analogiques à une fréquence de 48kHz, un dispositif bloqueur ou interpolateur est utilisé pour résoudre les problèmes des crêtes et des bruits de numérisation (paliers). Un filtre passe-bas peut être utilisé pour lisser le signal numérique. Cependant, une autre technique permet d’avoir de meilleurs résultats : l’oversampling, ou suréchantillonnage.

32. Amplification Un préamplificateur DD 5.1 THX Yamaha Schéma illustrant la bi-amplification

33. Equalisers Les équalisers servent à corriger certains défauts acoustiques de la pièce en diminuant ou en accentuant certaines bandes de fréquence comme l’illustre l’image ci-contre d’un équaliser logiciel. Certains équalisers numériques ont des fonctions de réglage automatique.

34. Placement des enceintes au cinéma

35. Placement des enceintes chez soi 1 pré-amplification intégrée au lecteur DVD. 2 l’ampli / équalizer / décodeur. 3 l’ensemble acoustique.

36. Etude d’un son tridimensionnel sur 5.1 canaux : Déplacement d’une balle devant le spectateur dans le film The Matrix

38. Trajectoire de la balle

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

40. Conclusion des TPE