Conception et r

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Conception et réalisation d'un microphone 3D
ambisoniquejjcaas, 26/10/2003

• Sébastien Moreau, Jérôme Daniel
• Laboratoire DIH/IPS, France Télécom RD Lannion
• sebastien.moreau_at_francetelecom.com

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 1st Higher Order Ambisonics propriétés
intrinsèques de la représentation

• Décomposition en harmoniques sphériques série
  de Fourier-Bessel

• Champ sonore représenté par les coefficients Bmns
• ? pression et dérivées spatiales dordres
  successifs m
• autour dun point de référence point de vue
  de lauditeur
• ? expr. fréqu. des signaux ambisoniques (W, X, Y,
  etc.)

• Qualité de lapproximation quand lordre est
  restreint
• Connaissance des Bmns jusquà un ordre limité
  (m?M)
• Résolution angulaire ? expansion radiale
  longueur donde

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Prise de son ambisonique

• Systèmes antérieurs, restreints à lordre 1
• Capture de la pression et de la vélocité ? (W, X,
  Y, Z)
• Micro  SoundField  recomposition des
  directivités omni- et bi-directives par
  combinaison de cardioïdes
• Généralisation de la prise de son 3D ordres
  supérieurs
• Principe déchantillonnage spatial du champ
  ambisonique
• Extraction des composantes ambisoniques du champ
• Méthode de projection
• Méthode de la pseudo-inverse
• Egalisation de chaque composante en fonction de
  la directivité des microphones
• Études et prototypes récents MeyerElko 2002,
  Laborie et al 2003, DanielMoreau 2003, etc.

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Prise de son ambisonique Limitations physiques
et compromis

• Erreur destimation en haute-fréquence
• Espacement entre capsules ? aliasing spatial
  au-delà dune certaine fréquence
• Repliement du spectre harmonique sphérique
• (Solution 1 augmenter le nombre de capsules ?
  coûteux!)
• Solution 2 diminuer le rayon du dispositif pour
  repousser la fréquence daliasing spatial
• Problème destimation en basse-fréquence
• Estimation de dérivées spatiales
• pour des longueurs donde grandes // dimension
  du réseau de micros
• donc daprès de petites différences (entre
  signaux captés) quil faut amplifier
• ? forte amplification du bruit des capteurs et de
  lerreur destimation
• (surtout pour les ordres élevés)
• Solution augmenter le rayon du dispositif
• Compromis à résoudre
• Entre BF et HF
• Sur le rayon du dispositif microphonique
• ou bien augmenter le nombre de capsules

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Prise de son ambisonique prototype d'ordre 4
Matriçage
Le matriçage permet d'obtenir les
signaux ambisonique indépendamment de la position
des micros sur la sphère
w xy
p1p2 p32
32 signaux microphoniques p1, p2, , p32
32
Menc .
25
25 signaux ambisoniques non égalisés
Matrice d'encodage
Egalisation (sphère de rayon 2.6 cm)
L'égalisation permet d'obtenir les signaux
ambisoniques indépendamment de la fréquence et
du rayon de la sphère microphonique
Amplitude de l'égalisation (dB) pour les modes 0,
1, 2, 3 et 4 en fonction de la fréquence (Hz)
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Prise de son ambisonique prototype d'ordre 4

• En pratique, on associe cette égalisation avec la
  compensation de champ proche des hp de
  restitution
• L'égalisation reste trop forte en basse fréquence
  pour les ordres élevés
• Solution relâcher l'effort d'estimation en
  basse fréquence pour les ordres élevés

Amplitude de l'égalisation du micro ambisonique
(dB) pour les modes 0, 1, 2, 3 et 4 en fonction
de la fréquence (Hz)
Rayon de la sphère 2.6 cm

Amplitude de la compensation de champ proche (dB)
pour les modes 0, 1, 2, 3 et 4 en fonction de la
fréquence (Hz)
Egalisation résultante, appliquées après
matriçage des 32 signaux microphoniques
Distance de référence des hp 1 m