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Son multicanal

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(Redirigé depuisSurround)
Le format multicanal 5.0, au centre en rouge lesweet spot.

Leson multicanal ousurround englobe une certaine quantité de formats qui se définissent par le nombre de pistes et le nombre de canaux ou voies de reproduction (HP ou famille de HP)[1],[2].

Le son englobe un éventail de techniques d'enregistrement, de mixage et de reproduction dit « surround » (« cerner », « encercler », « entourer », « environner »), c’est-à-dire, tout système de reproduction qui n'est ni monophonique ni stéréophonique.

Historique

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Le son multicanal a commencé avec trois haut-parleurs, puis 4, 5, 6, 7, 8… jusqu'aux éphémères 425 haut-parleurs deIannis Xenakis. Le son multicanal implique au moins la tentative d'un champ sonore (ouespace sonore ou encorechamp acoustique) horizontal, quant à sa diffusion, de 360°. Certains autres systèmes tentent de gérer la verticalité, le Dolby Atmos ayant fait son apparition dans les salles en 2013 et arrivant sur les amplificateurs domestiques en 2014.

Vers lesannées 1950, le compositeur allemandKarlheinz Stockhausen expérimente des compositions électroniques (Gesang der Jünglinge etKontakte (en)), celui-ci utilise des systèmes tournants etquadraphoniques avec l'aide de Herbert Eimert du studio Westdeutscher Rundfunk (WDR)[3].

En 1958 lePoème électronique pour bande magnétique d'Edgard Varèse, expérimente l'espace surround.

Iannis Xenakis explore également l'espace sonore avec 425 haut-parleurs utilisés pour déplacer le son dans l'espace. Il y a aussi de nombreux autres compositeurs d'avant-garde à la même époque qui ont créé des œuvres utilisant le son surround.

Fantasound

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Fantasound a été en1940 le premier procédé stéréophonique à trois canaux, développé par l'ingénieur du son William E. Garity et le mixeur John N. A. Hawkins pourWalt Disney en 1938-1940 pour le filmFantasia, qui sera le premier film commercial utilisant le son multicanal. Il a conduit à l'élaboration de ce qui est aujourd'hui connu comme le5.1.

Production et post-production de son multicanal

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Prise de son

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Il y a un distinguo sémantique à ne pas perdre de vue :

  • Quand la prise de son est destinée à la reproduction d'un évènement (par exemple musical), elle est appelée « captation » ; c’est-à-dire que l'« espace sonore » reste relativement le même à l'enregistrement et à la diffusion.
  • Lorsque cette même prise de son a pour mission d'accompagner l'image d'un film ou d'un évènement sportif (par exemple), elle est appelée « prise de son », destinée à manipulations d'espaces variant découlant du montage image et des changements d'axes apportés par les changements d'axes et de cadre. Ce qui induit de nouvelles problématiquespsychoacoustiques complexes.

L'enregistrement multicanal remet en question les techniques de prise de son classiques. Principalement, il doit prendre en compte l’espace sonore déployé autour du spectateur ou de l’auditeur; c’est pourquoi un système de prise de son 5.1 doit en capter les subtilités.

Comme à l'époque de la prise de son de musique classique, différentes écoles et systèmes s'affrontent; ceux-ci ne tiennent pas toujours compte des problématiques de mixage et de reproduction, lesquels possèdent chacun leurs propres contraintes.

Dans les années 2010, une multitude de systèmes se développent parallèlement à l’évolution des formats multicanal : MMAD, decca tree, OCT Surround, INA5, Soundfield, sphère Schoeps KFM360, carré Hamasaki, croix IRT, holophone H2pro, dpa S5, dpa 5100…

Mixage

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Ces formats rendent plus complexe le travail du mixage. Ils apportent des concepts à revisiter ou à innover autour des effets (outils de localisation, outils de spatialisation, gestion duLFE, traitement dynamique, downmixing, upmixing), des notions nouvelles autour du format (le bass management, la gestion de bus multiples) et des codages utilisés).

D'autre part, le mixage multicanal a ses subtilités de rapportspsychoacoustiques doit trouver une cohérence plausible entre le champ visuel déployé en frontal et le champ sonore qui s’installe tout autour de l’auditeur en gérant les principes de l’attention auditive. La réalisation artistique trouve de nouvelles possibilités d'expression dans cet espace qui peut être aussi apprivoisé par la radio (fictions, documentaires), la télévision, la musique…

Formats de mixage pour la diffusion et la restitution multicanal

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Musique

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Label distinctif des médias enregistrés en quadriphonie.
  • Laquadriphonie (ouquadraphonie) est inventée au début desannées 1970, c'est le premier format multicanal[4] proposé au grand public. Plusieurs systèmes concurrents s'affrontent. Ces systèmes ont été un échec commercial en raison de nombreux problèmes techniques, qui ont été résolus trop tard pour sauver la technologie de la catastrophe. Le format était plus cher que la stéréo standardHi-Fi. Il nécessitait aussi deux haut-parleurs supplémentaires ainsi que leurs amplificateurs, et a souffert de l'absence d'un format standard pour lesvinyles.
  • Musique en 5.1, curieusement, ce format n'a pas le succès escompté. Ce format ne peut être lu que sur un DVD-Audio, unSACD, ou un Blu Ray audio.

Cinéma et audiovisuel

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LCRS

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Format Dolby Surround analogique LCRS (4.1), le carré blanc indique une voie subwoofer ourenfort de basses facultative et minoritairement utilisée.

Le Dolby Stéréo est un format analogique. Quatre sources : gauche, centre, droite et arrière (surround) ou LCRS. En1975,Dolby présente ce système analogique dérivé de laquadriphonie mais adapté à la reproduction sonore au cinéma en optique[5].

Matricé, dit 4.2.4

  • 4 canaux au mixage: Left, Centre, Right, Surround (LCRS)
  • 2 matricés en deux pistes dites « left total, right total » (LtRt). Ces pistes recopiées (« report optique ») sur les deux pistes optiques analogiques de la copie dite « d'exploitation ».
  • 4 canaux d'écoute au cinéma, les deux pistes matricées (LtRt) sont dématricées en 4 voies de diffusion LCRS au moment de la projection.

En plus du matriçage, le Dolby SR analogique utilise un autre procédé de réduction du bruit (« NR », pour « Noise Reduction ») d'« enregistrement/lecture » qui permet d'améliorer significativement la dynamique (rapport signal/bruit, entre les sons les plus forts et les sons les plus faibles).

Ce format multicanal analogique est toujours, en principe, utilisé au cinéma pour la diffusion des copies 35 mm (« chimiques ») en salle. À la fois pour les cinémas pas encore équipés en numérique ainsi qu'en tant que format de secours en cas de panne du format numérique[6].

Dolby Surround MixerLeftRightCenterSurround
Left Total1{\displaystyle 1}0{\displaystyle 0}12{\displaystyle {\frac {1}{\sqrt {2}}}}j12{\displaystyle j{\frac {1}{\sqrt {2}}}}
Right Total0{\displaystyle 0}1{\displaystyle 1}12{\displaystyle {\frac {1}{\sqrt {2}}}}k12{\displaystyle k{\frac {1}{\sqrt {2}}}}

j = +90° phase-shift, k = -90° phase-shift

Mixage 5.1

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Format 5.1 :
Le carré au centre est le canal .1 dit LFE[7]
Les autres sont les L,C,R,Ls,Rs.

Le format 5.1 a été le premier format multicanal numérique au cinéma.Plusieurs systèmes de codage sont en concurrence, certains disparaîtront au fur et à mesure des évolutions et des circonstances. Les deux systèmes les plus répandus sont leDolby Digital et leDTS. Tous les systèmes utilisent la même configuration d'écoute.

Cinq enceintes entourent l'auditeur, accompagnées d’unsubwoofer (le .1) qui diffuse les fréquences graves. Les cinq enceintes doivent être sur le même plan horizontal et identiques. Le subwoofer, alimenté par le canalLFE, est disposé le plus couramment devant, proche de l'enceinte centrale, sa bande-passante doit rester inférieure à 120 hertz. La disposition des enceintes est défini par l'UIT-R BS 775-1.

Au-delà du mixage 5.1

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Format multicanal surround 6.1, les voies surround sont matricées LCR.
  • le5.1 normé aussi pour le home cinéma
  • le6.1 (5.1 plus une enceinte supplémentaire centrale à l'arrière pour le cinéma), ce format n'a pas eu le succès escompté, sans doute du fait de son surcoût de mise en œuvre ;
  • le7.1 de SonySDDS : cinq enceintes frontales et deux à l'arrière ; en voie d'abandon dans les années 2010 ;
  • le7.1 Dolby Surround : trois enceintes frontales, deux latérales et deux à l'arrière et un caisson de basse (depuis 2010), déployé dans de nombreuses salles de cinéma numérique ;
  • le7.2 Dolby Surround : trois enceintes frontales, deux latérales et deux à l'arrière et deux caissons de basse (materiel disponible au grand public depuis 2006 mais pas d'enregistrement dans le commerce) ;
  • le12.4 : uniquement pour l'Omnimax, mis en place en 1986 au cinéma de la Géode à Paris par les ingénieurs de Cabasse[8].

Mixage 3D, son immersif

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Système 10.2

Avec l'éclosion del'image 3D, une plus grande et meilleure gestion de l'« espace sonore » devient nécessaire. Une multitude de formats sonores apparaissent en devenir, notamment des formats gérant la verticalité.

Les formats suivants, destinés au cinéma numérique, prétendent ou tendent à gérer la verticalité de l'espace sonore :

  • leDolby Atmos, pour un son immersif en salle de cinéma
  • le formatAuro-3D, pour un son immersif en salle de cinéma, mais aussi pour le home-cinema
  • le (10.2 (en)), inventé par (Tomlinson Holman),
  • le 14.1 (développement en 2010) - face avant, L LC C RC R + en hauteur, Top L C R puis deux Top Surround L et R au plafond, Ls et Rs LR restant à leur place,
  • (22.2 (en)), format développé par la NHK pour accompagner le Super Hi-Vision, format supérieur à laHD1920x1080 pixels, Super Hi-Vision =7680x4320 pixels

Les techniques de codage qui accompagnent le 5.1 sont, pour le cinéma photochimique, leDolby Digital et leDTS pour le DVD vidéo, leDolby E et le Dolby Digital pour la TVHD (le Dolby E pour la production, Dolby Digital ou le He-AAC pour la diffusion vers les particuliers, ces formats permettant l'utilisation de metadonnées utiles pour le bon enchaînement des programmes sur une chaîne HD, une bonne gestion de la dynamique, des possibilités de downmix pour les compatibilités stéréo et mono). Le SACD et le DVD audio sont des supports prévus pour la musique en 5.1, mais on trouve de plus en plus fréquemment le DVD hybride (CD et DVD vidéo DTS ou Dolby Digital) moins coûteux à produire. Les supports HD DVD et Blu ray sont compatibles 5.1, mais sont prévus pour intégrer un son 7.1, accompagné des techniques Dolby Digital évoluées (Digital +, Digital true HD), DTS HD, DTS Master HD, PCM, DSD. On trouve des formats 5.1 compressés pour Internet notamment le mp3surround et le mpegsurround. Ils servent aujourd'hui notamment à la diffusion des radios HD 5.1.

Formats de supports et de transport

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Article détaillé :Format de fichiers audio.

Dolby E

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Le Dolby E n'est ni un format de mixage, ni un format de diffusion[9], c'est un format d'encodage ettransport du signal dit de contribution (exemple : entre la régie TV chargée de capter un opéra en direct installée près du site de l’évènement et la régie de diffusion de la chaîne de télévision qui diffuse le programme).

Article détaillé :Dolby E.

Métadonnées

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Article détaillé :Métadonnée (audio).

Pour l'audiovisuel, lesmétadonnées spécifiques sont toujours en voie avancée d'évolution et de normalisation[10].

  • L'Advanced Media Workflow Association, Inc. (AMWA)[11] continue depuis 2000 de développer les compatiblilités entre AAF (Meta Advened Audio Framework),MXF et leXML pour l'univers de l'audiovisuel et des plateformes internet (y compris leFlash d'Adobe Systems).

Domaines d'application

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Télévision, DVD et Blu Ray

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Le sport est notamment le facteur décisif qui a porté la télévision en haute définition avec un son5.1. Nombreuses sont les applications du son multicanal : la télévision haute définition, le cinéma, le film sur DVD vidéo et sur les nouveaux supportsHDDVD etBlu ray, le jeu vidéo (DVD,HDDVD,Blu ray), la musique et les concerts (SACD, DVD audio,DVD vidéo), la radio HD, leDAB, Internet…

Jeux vidéo

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Historiquement, au début dumultimédia, les jeux sont longtemps restés en mono, pour lessystèmes d'exploitation (OS), la piste sonore est secondaire, les premiers logiciels multimédias d'animation sont axés sur l'image, la synchronisation entre l'image et le son est encore problématique.

L'apparition du format multicanal a aussi été tardive (comparativement au cinéma), aux alentours de la fin des années 2000 toujours pour les mêmes raisons. La plupart des jeux vidéo sont en 5.1 (parfois en 7.1), à l’exception des consoles portables qui se contentent de la stéréo.

Salles de cinéma IMAX

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Article détaillé :IMAX (pour l'image seulement).

Le système sonore de l'IMAX possède au moins six canaux discrets dont un disposé au plafond. Il gère donc l'espace sonore vertical.

Un autre système de contrôle permet de piloter ou d'adapter le niveau de diffusion de chaque piste sonore permet d'optimiser et d'adapter la reproduction aux particularités acoustiques de chaque salle du circuit.

Salles de cinéma numérique

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La restitution sonore multicanal a accompagné le développement de la projection numérique en salle, avec le son 5.1, 7.1, Digital Imax, et plus récemment avec les débuts du son immersif Dolby Atmos.

Téléphones mobiles

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Pour un téléphone portable, l'alternative est l'écoute au casque utilisant des systèmes d'écoute comme l'ambisonie via la technologie HOA Higher Order Ambisonics de 3D Sound Labs ou[12] l'holophonie.

Problématique de la diffusion multicanal

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Le système d'écoute 5.1 est assez complexe à régler. Le niveau de travail préconisé est de 85 dBC SPL au cinéma et aux alentours de 79 dBC SPL pour lahaute définition. Chaque enceinte doit restituer le même niveau. Il est aussi nécessaire d’accorder les cinq enceintes en fréquence ainsi qu’harmoniser avec le local d'écoute qui crée des premières réflexions. Le bass management qui consiste à redéployer les basses fréquences des enceintes principales dans le subwoofer, nécessite un réglage, on peut le trouver à différents points de la chaîne (processeur de monitoring 5.1, console numérique, logiciel audio…).

Ce qui différencie principalement la reproduction multicanal au cinéma, à la télévision et pour le DVD c'est d'abord le niveau d'écoute :

  • La salle de cinéma est un endroit dédié qui s'apparente à unauditorium, le lieu est isolé et traité acoustiquement, le niveau sonore peut être élevé.
  • Pour le DVD et la télévision, l'environnement est urbain, les voisins empêchent d'avoir des niveaux d'écoute comparables à la salle de cinéma (le niveau de référence est de 85 dB SPL au cinéma, en appartement il sera aux alentours de 79 dB SPL). À la télévision, le niveau de diffusion est aussi réglementé en France par de nouvelles recommandations et normes d'intensité sonore (loudness) sous l'autorité duCSA en France.
  • Les caques audio ou systèmes permettant une spacialisation du son[13].

Image sonore multicanal

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Le 5.1 prétend à l'immersion du spectateur ou de l'auditeur, celui-ci ne regarde plus l'évènement à travers une fenêtre comme il en a pris l'habitude avec la stéréo, qui n'est pas un « format » naturel. En multicanal, l'auditeur « vit » l'évènement, entouré par le champ sonore grâce notamment aux enceintes arrières, presque comme s'il était dans la salle de concert ou en situation réelle.

Pour revivre réellement les conditions du concert ou de l'évènement sportif, il faudrait néanmoins apporter davantage de directions sonores que celles proposées par le 5.1. C'est pourquoi apparaissent dans les années 2010 des formats supérieurs comme le7.1, ou des formats qui apporte la notion de hauteur en ouvrant davantage l'image sonore : 10.2, le 22.2, ou encore la WFS

Lexique

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Définition de certains termes techniques :

Notes et références

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  1. ↑le format 5.0 signifie 5 pistes et 5 canaux, 5.1 signifie 5 pistes et 6 canaux de reproduction, le « .1 » (ou le .2) précise que ce canalLFE est en fait mélangé sur un ou plusieurs des 5 pistes pour être extrait à la reproduction. On peut dire que ces systèmes sont encodés mais ce terme est trop vague car il désigne plusieurs procédés, d'ailleurs pouvant être utilisés conjointement.
  2. ↑Le « sweet spot » est la zone d'écoute entre les haut-parleurs où l'auditeur entendra le mixage audio de la même façon que le mixeur
  3. ↑Stockhausen et le studio de musique électronique de la WDR à Cologne - SoNHoRS
  4. ↑appelé ultérieurement 4.0 (stéréo frontale + stéréo arrière - dérivé du format 70 mm)
  5. ↑(en)Dolby : The Formula for Film Sound Success - Site officiel de Dolby
  6. ↑Sur une copie de projection photochimique, il faut tenir compte de l'usure de la pellicule. Bien que très résistant au corrections d'erreur, le format Dolby Digital bascule automatiquement sur leSR optique analogique au-delà d'un certain taux d'erreurs mesurées de lecture, il retourne automatiquement en numérique quand il détecte que cela est redevenu possible.
  7. ↑(en)en:Low-frequency effect
  8. ↑la Géode et Cabasse
  9. ↑Le Dolby E peut s'apparenter à un format de diffusion, bien qu'il ne soit qu'une partie intermédiaire.
  10. ↑Dolby-volume
  11. ↑(en)Site de l'Advanced Media Workflow Association (AMWA)
  12. ↑(en) « 3D Sound Labs Announces the Availability of Ambisonics Solution for 360° VR Player / Virtual Reality Reporter », surVirtual Reality Reporter,(consulté le).
  13. ↑« [Test] Casque audio 3D Sound One : du son spatialisé, oui, mais du « bon » son ? », surKultureGeek.fr(consulté le).

Voir aussi

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Articles connexes

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Liens externes

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