Techniques d’enregistrement binaural

L’enregistrement binaural consiste à reproduire et enregistrer la manière dont le son arrive jusqu’à nos tympans. Les microphones étant placés dans le conduit auditif, proche du tympan, l’enregistrement sera l’exacte copie du son provenant jusque dans nos oreilles. Lorsque l’enregistrement est écouté avec un casque, l’immersion est totale et nous avons la sensation de vivre pleinement la situation enregistrée.

Cet article explique pourquoi un enregistrement binaural donne une sensation d’immersion bien plus grande qu’une captation traditionnelle et comment on la réalise.

La forme de notre tête impacte le son

Nous exprimons l’influence physique de la tête par la fonction de transfert liée à la tête ou HRTF (Head-Related Transfer Function). Cette fonction de transfert exprime comment la tête, les oreilles (et aussi le torse) affectent la transmission d’un signal acoustique d’une source sonore aux tympans. La taille et la forme de la tête, la taille et la forme des oreilles ainsi que la distance entre les oreilles contribuent à un filtrage du signal acoustique avant qu’il n’atteigne les tympans.

onde sonore et emplacement de la tête

L’onde sonore est perçue différemment en fonction de notre position dans l’espace

Lorsque le son vient de face, devant une personne, l’influence est symétrique, ce qui signifie que le son impacte de la même manière aux deux oreilles. Cependant, dès que le son se déplace sur l’un des côtés, le son devient différent en fonction de l’oreille qu’il atteint. Le niveau, la réponse en fréquence et le temps d’arrivée diffèrent. Le côté de la tête le plus proche de la source sonore crée une réflexion qui provoque une augmentation des moyennes fréquences (mediums). De l’autre côté de la tête, un effet de masque se produit dans la même gamme de fréquences.

Les courbes HRTF sont totalement dépendantes de la morphologie de chaque individu, et donc différentes et uniques à chacun. Ainsi, les enregistrements binauraux sonnent mieux s’ils sont enregistrés à l’aide de votre propre HRTF, lorsque vous avez vous même réalisé l’enregistrement. Cependant, en général, tout le monde ressent un enveloppement et une immersion beaucoup plus élevé du son environnant, même si ce ne sont pas nos courbes HRTF. L’enregistrement binaural a donc de nombreux avantages.

Le casque binaural permet de placer les microphones au plus près des tympans de celui qui réalise l’enregistrement

De nombreuses recherches ont été effectuées sur le son binaural au cours des 30 dernières années. Aujourd’hui les concepts sont connus et maitrisés.

Dans la figure suivante, vous pouvez voir deux ensembles de courbes (HRTF). Chaque courbe représente une moyenne sur de nombreux sujets. Les courbes de gauche sont mesurées avec un conduit auditif ouvert. Les courbes à droite montrent les HRTF de sujets ayant un conduit auditif fermé.

Courbes HRTF DPA microphones Audio2 enregistrement binaural

Courbes HRTF d’une tête humaine, canal auditif ouvert et fermé / Provenance des sons : devant, coté , arrière

L’utilisation d’un casque binaural est très proche du HRTF mesuré avec un conduit auditif fermé (à droite).

Séquence vidéo enregistrée en binaural réalisée par Lidwine Ho (project manager 3D Sound):

-> Casque audio très fortement conseillé

Article rédigé par Lidwine Ho sur le sujet de l’enregistrement binaural (LIEN).

Extraits sonores de la pièce: Good for Nothing

Cette pièce a été développée par des étudiants de l’École nationale danoise des arts du spectacle. Nanna-Karina Schleimann a créé la conception sonore et les compositions musicales.

Dans la pièce, le public se déplace parmi les acteurs. Tout l’espace du théâtre fonctionne comme la scène et des «incidents» mineurs se produisent ici et là. Nanna a choisi d’utiliser des microphones binauraux avec plusieurs acteurs et de retransmettre le son au public en utilisant des casques audio. De cette façon, le public participe intimement à la pièce.

La musique a été jouée et mixée en direct sur scène lors des représentations. Les extraits sonores sont des enregistrements tirés directement d’une performance.

 «GFN Alex» : un acteur parle ; un autre acteur écoute (portant les microphones binauraux). Au cours de cette scène, ils ont tous deux mis leur tête dans une boîte en carton. Le public a désormais également l’expérience d’être dans cette boîte.

 «Composition» : Composition / effets sonores pour une scène.

 «Pose Paranoia» : Composition / effets sonores pour une scène.

Le son binaural sur des enceintes

Un enregistrement binaural est conçu pour être écouté avec un casque. Si le son enregistré en binaural est retransmis par des haut-parleurs, une correction est nécessaire. La correction est essentiellement un HRTF inversé. Comme le HRTF change avec la direction, il est compliqué de concevoir cette fonction inversée. Cependant, un simple filtre se rapproche de la correction idéale. La fonction du filtre est de recréer l’équilibre timbral pour correspondre au timbre du son reproduit dans les écouteurs.

enregistrement binaural courbes de réponse eq enceinte

Courbe de filtre pour retranscrire des enregistrements binauraux pour la lecture sur haut-parleur.

La courbe de filtre affichée est créée  avec un égaliseur paramétrique Adobe Audition. La plupart des égaliseurs paramétriques peuvent créer une courbe comme celle-ci – ou en être très proche.

Paramètres :

480 Hz Low shelf, gain = +2 dB

4 kHz, gain = -11 dB, Q = 1

8 kHz, gain = +8 dB, Q = 2

Master = 0 dB

Ainsi, lorsque vous voulez diffuser un enregistrement binaural sur des haut-parleurs, ajoutez simplement cette égalisation aux deux canaux.

Les HRTF sont individuelles et propres à chacun, de sorte que vous devrez peut-être utiliser d’autres compensations de filtre que celle illustrée ci-dessus.

La courbe ci-dessous est enregistrée dans un espace très réverbérant donc le champ sonore est plutôt diffus. La source sonore est un bruit rose reproduit par un haut-parleur. Un microphone omnidirectionnel (DPA 4060) enregistre le son diffus à un moment donné pendant une minute. Ensuite, le microphone omnidirectionnel est remplacé par une personne portant un DPA 4560 (casque binaural DPA) et le son est enregistré (sur deux canaux) pendant une minute. Une analyse FFT (Transformation de Fourrier) est réalisée. Les spectres gauche et droit de l’enregistrement au casque binaural sont moyennés. Les données spectrales mesurées du microphone omnidirectionnel sont ensuite soustraites des données spectrales moyennes de l’enregistrement binaural. La courbe montre, plus ou moins, l’effet et l’impact de la tête (en fréquence) sur le son dans un champ sonore diffus.

Mettre le casque sur une autre personne donnera un résultat légèrement différent.

Impacte des courbes HRTF sur le son DPA Microphones Audio2

Applications binaurales

Il existe de nombreuses applications, où la technique binaurale peut offrir de nouvelles expériences sonores intéressantes :

Podcast

Parler ou interviewer tout en portant le casque binaural, ajoute une dimension complètement nouvelle à un podcast. L’auditeur fera l’expérience du monde environnant du point de vue (acoustique) du podcasteur. Les discussions de groupe fourniront une résolution spatiale et une intelligibilité beaucoup plus grandes que d’autres techniques.

Enregistrement d’ambiances

Les sounds designers recherchent toujours des sons passionnants. Dans les situations où l’acte d’enregistrement doit être discret, (le microphone ne doit pas être vu), une solution de casque binaural peut être utilisée. Une fois enregistré, vous pouvez corriger le son avec un EQ pour correspondre à un projet par exemple.

L’enregistrement binaural est le plus proche de la réalité – permettant de retranscrire ce que les oreilles entendent réellement.

Enregistrement mains libres

Que diriez-vous d’enregistrer en dansant au défilé du carnaval brésilien ? Ou enregistrer la cascade de Gullfoss en Islande tout en ressentant la puissance de l’eau qui tombe autour de vous? Ces types d’enregistrements orientés vers l’action sont faciles à faire avec un casque binaural. Il permet aux utilisateurs de capturer un son réaliste dans pratiquement toutes les situations et discrètement.

Analyser les paysages sonores

D’un point de vue scientifique, les paysages sonores des villes, rues, parcs, terrains de jeux, marchés, etc. font l’objet d’une analyse. Dans un contexte environnemental, le paysage sonore nous aide à comprendre l’écologie acoustique d’un lieu. Nous pouvons commencer à comprendre comment les sons interagissent les uns avec les autres. L’application de techniques binaurales peut apporter une dimension émotionnelle à ces types d’analyses.

Son pour le jeu video

La plupart des joueurs portent des casques, ce qui en fait l’application parfaite pour les enregistrements binauraux. Les enregistrements de scènes réelles réalisés de cette manière sont mélangés dans le mixage final, offrant une expérience auditives très réaliste avec un casque audio.

Son pour AR / VR

Le son pour la réalité virtuelle et la réalité augmentée est basé sur l’audio binaural. Le son est capté en utilisant votre tête comme support pour le casque ou en plaçant le casque sur un mannequin ou une tête artificielle.

Pièces de théâtre comprenant des récits binauraux

Le théâtre moderne cherche à présenter des pièces à un public de plusieurs façons, impliquant parfois de nouvelles technologies. De plus en plus d’écouteurs, d’appareils mobiles, de Bluetooth, de Wi-Fi, de capture de mouvement, de systèmes audio 3D, etc. s’installent dans les théâtres pour offrir des expériences améliorées au public.

En équipant les acteurs avec des casques binauraux et le public avec des écouteurs, vous transportez l’expérience du public directement sur la scène. De nouvelles dimensions sont ajoutées et cela peut devenir une expérience très intime.

Documentation des systèmes de diffusion

Les concepteurs sonores, les ingénieurs du son et les ingénieurs système peuvent bénéficier de la documentation des performances d’un système à l’aide d’enregistrements binauraux. En utilisant de la musique de référence (ou du bruit rose) sur votre système de diffusion, un utilisateur peut se déplacer d’une position à une autre, en commentant la position et l’expérience tout en enregistrant la session.

Cela offre la possibilité d’évaluer les performances d’un système audio sur différents sites.

Évaluation acoustique des salles de concert et de la musique live

Comme pour tester la conception sonore d’un lieu, les événements qui s’y déroulent peuvent être enregistrés en binaural. Encore une fois, écouter différentes positions dans une salle ou dans un stade peut fournir des extraits sonores pour évaluer et améliorer l’événement.

Enregistrement d’un groupe de musique

Les musiciens peuvent enregistrer le groupe pour avoir une idée très précise de la sensation d’ensemble, de votre performance et de votre position dans le mix.

Expériences psycho-acoustiques

Dans la recherche psycho-acoustique, l’application des techniques binaurales est assez courante. Les enregistrements binauraux peuvent fournir beaucoup plus de détails que d’autres techniques.

Conception de casques audio

Des comparaisons de casques audio peuvent être faites en utilisant les microphones binauraux sous les coussins de casque. Ainsi il est possible de connaitre précisément la réponse en fréquence d’un casque audio

Le micro-casque binaural 4560 CORE DPA

Le microphone binaural CORE 4560 CORE est composé d’une paire de microphones miniatures omnidirectionnels CORE 4060 fixés sur des tours d’oreilles en silicone souple (identique au micro serre-tête DPA 4266). Les deux micros miniatures 4060 CORE sont sélectionnés pour que la sensibilité soit de ± 1,5 dB. L’armature souple est confortable, discrète, ergonomique et s’adapte à toutes les morphologies. Les bonnettes fournies assurent un excellent maintien, sécurisent la position des microphones dans l’oreille et atténuent le bruit du vent.

Casque binaural DPA Microphones 4560

Casque binaural DPA Microphones 4560

Pour des utilisations scientifiques, il est courant d’étalonner les microphones utilisés dans le casque binaural. La procédure la plus simple consiste à utiliser un calibrateur acoustique qui produit une fréquence et un SPL connus, généralement 1000 Hz / 94 dB SPL. Ou utilisez un pistonphone (généralement 250 Hz / 114 dB SPL).

Un insert spécial qui s’adapte à tous les calibrateurs avec une ouverture de 1 pouce est disponible auprès de DPA: Calibrateur DWA4060 pour 4060 (microphone utilisé dans le casque binaural DPA 4560 CORE )

Si vous n’avez pas de calibrateur, il est possible de disposer les microphones les uns à côté des autres devant un haut-parleur et d’utiliser un bruit à bande étroite pour calibrer les microphones.

 

 

Enregistrements haute résolution avec interface audio numérique MMA-A

DPA propose un outil spécial pour vos enregistrements binauraux, l’interface audio numérique DPA MMA-A. Connectez le 4560 via les connecteurs MicroDot du MMA-A. (Si le microphone avec une bague blanche est à votre oreille gauche, connectez le connecteur blanc au «I» du MMA-A – qui est le canal gauche d’un signal stéréo).

Connectez ensuite l’interface à un iPhone. Dans l’App Store, téléchargez l’application «DPA MMA-A». Une fois installée, dans la section MODE, choisissez STÉRÉO. Si vous enregistrez à l’extérieur, vous pouvez activer le FILTRE coupe-bas (s’active sur les deux canaux en mode STÉRÉO).

Casque binaural DPA 4560 et interface DPA MMA-A

Interface audio-numérique DPA MMA-A et l’iPhone

Utilisez votre logiciel d’enregistrement stéréo préféré sur l’iPhone. Le MMA-A accepte jusqu’à 24 bits / 96 kHz d’enregistrement. Vous préférerez peut-être utiliser un périphérique d’enregistrement USB, comme votre ordinateur portable. Le MMA-A prend également en charge cette solution.