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PCT/FR2017/050743
PROCEDE DE DIFFUSION SONORE PRENANT EN COMPTE LES
PARTICULARITES INDIVIDUELLES
Domaine de l'invention
La présente invention concerne le domaine des
équipements de salles de spectacles, et notamment de salles de
cinéma ou de théâtre, ou encore de cinéma à domicile, dans un
lieu dédié ou dans un salon ou une pièce d'habitation ( home
cinéma en anglais) et plus particulièrement les équipements
de diffusion sonore 3D et 4D kinesthésiques.
Dans de telles espaces collectifs ou privés, la
partie électro-acoustique est très importante pour la maîtrise
de la reproduction du son. Elle est dénommée Chaîne B dans la
normalisation internationale ISO 2969:2015.
L'installation des points de diffusion dans la
salle correspond généralement aux systèmes numériques dits
5.1. avec 3 voies principales d'écran, et 2 voies d'ambiance
dans la salle et un canal spécialisé dans les très basses
fréquences placé derrière l'écran. Ce choix a été fait afin
d'offrir la meilleure répartition possible du son dans la
salle, mais aussi pour permettre l'usage d'effets sonores plus
ou moins spectaculaires. Le canal de renfort de basse (20 à
80/100 Hz) qui ne reproduit que les sons les plus graves
participe beaucoup au spectaculaire. Ces vibrations qui se
propagent très facilement sont en plus ressenties par tout le
corps et non plus par la seule oreille.
Une autre solution de type 6.1, connues sous les
noms commerciaux de surround EX ou DTS-ES, constitue une
variante de cette disposition. Les voies d'ambiance se
répartissent alors en 3 canaux : Gauche, Droite et Arrière.
Les voies d'écran ne changent pas.
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Le niveau d'écoute est identique dans les
auditoriums de mixage et dans les salles. Il correspond
généralement à un niveau de référence de 78 à 85 décibels
suivant la configuration et la taille de la salle ou du lieu
d'écoute. Il ne doit pas varier d'un film à l'autre. Car les
niveaux sonores de chaque scène sont déterminés au mixage en
fonction des effets et des sensations désirées en référence à
ce niveau d'écoute. Une variation de ce niveau altérerait non
seulement les intentions artistiques en modifiant la dynamique
générale du film, mais il altérerait aussi le confort d'écoute
en devenant parfois trop faible ou dangereusement trop fort.
Ces solutions ne tiennent aucun compte des
particularités auditives individuelles. Devant la gêne
procurée par certains films très sur-mixés (avec un
dépassement de la référence de 85 décibels), les exploitants
ont été amenés à baisser arbitrairement le niveau d'écoute. Le
niveau de référence n'est donc plus respecté. Cela pénalise
préjudiciablement les autres films et dénature le travail
réalisé lors de la post-production du son.
Tous les réglages de la chaîne B - réponse en
fréquence et niveau d'écoute - se font via le processeur
cinéma installé dans la salle, ou par l'amplificateur audio-
vidéo, sans prise en compte des spécificités individuelles des
spectateurs.
Une alternative consiste à équiper la salle de
fauteuil intégrant des haut-parleurs pour individualiser la
diffusion.
Etat de la technique
Afin de remédier à ce problème de diffusion
collective, on a aussi proposé d'équiper les fauteuils de
systèmes de diffusion individuels. La demande de brevet
internationale W02010028483 décrit par exemple un appui-tête
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ambiophonique muni de plusieurs haut-parleurs permettant de
reproduire une expérience sonore ambiophonique. L'appui-tête
comprend une portion centrale munie d'au moins un haut-
parleurs, une première portion latérale munie d'au moins
un haut-parleur, et une deuxième portion latérale muni d'au
moins un haut-parleur. Les portions latérales sont disposées
de chaque côté de la portion centrale et s'étendent
généralement substantiellement perpendiculairement vers
le haut par rapport à la portion centrale. L'appui-tête est
configuré pour être connecté à une source de signaux audio
pouvant générer plusieurs signaux audio différents.
On connaît aussi dans l'état de la technique la
demande de brevet US20100320819.
Ce document concerne un fauteuil de relaxation
comportant des transducteurs pour transmettre des vibrations
au corps d'un utilisateur dans le but de fournir des stimuli
vibratoires ou auditifs en vue d'un traitement du système
nerveux. Il est précisé que ces séances de neurostimulation et
de relaxation peuvent être pratiquées pendant que
l'utilisateur écoute de la musique ou joue à un jeu vidéo, le
son étant bien sur transmis par des moyens autres que les
excitateurs vibratoires intégrés dans le fauteuil.
L'objet de ce document de l'art antérieur ne
concerne pas le domaine de l'invention mais un domaine très
différent qui est celui de la neuro-relaxation par application
de vibrations.
Inconvénients de l'art antérieur
Les solutions de l'art antérieur ne sont pas
satisfaisantes. La diffusion collective ne permet pas de
prendre en compte les particularités auditives individuelles.
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Dans les solutions de fauteuils équipés de
diffuseurs sonores individuels, le problème reste le même car
la source sonore est commune à tous les fauteuils et ne
permettent pas de prendre en compte les spécificités auditives
du spectateur.
Pour cette raison, les salles de spectacles font
l'objet de critiques récurrentes de la part des spectateurs,
insatisfaits de la qualité de la diffusion sonore : volume
trop élevé, niveau sonore excessif, qualité du son perçue
insuffisante, déséquilibre entre le niveau des dialogues et le
niveau du fond sonore ou de la musique. La plupart des
innovations porte sur de nouvelles expériences sonores, sur la
spatialisation des sons, etc. mais ne résolvent pas les motifs
de base d'insatisfaction.
Solution apportée par l'invention
Afin de remédier à ces inconvénients, la présente
invention concerne selon son acception la plus générale un
système de diffusion sonore dans un espace collectif équipé
d'une pluralité de fauteuils individuels équipé chacun d'un
moyen de diffusion sonore relié à une source commune,
caractérisé en ce que chacun desdits moyens de diffusion
comprend un circuit de correction spécifique muni d'un
processeur et d'un moyen de communication avec un équipement
individuel, pour lire un fichier de configuration enregistré
dans l'équipement individuel de l'utilisateur du fauteuil
correspondant.
Ce fichier de configuration peut notamment être
constitué par un audiogramme numérique, par exemple sous forme
de signal de réponse impulsionnelle.
Selon une variante, ledit audiogramme numérique est
enregistré sur une ressource distante (cloud, serveur,...), le
fauteuil étant associé à des moyens pour télécharger le
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fichier correspondant en fonction d'information de
personnalisation du spectateur s'installant dans le fauteuil.
Avantageusement, lesdites fichiers de configuration
sont enregistré sur un support distant, le fauteuil comportant
des moyens de communication avec ledit support en fonction
d'informations de personnalisation de l'utilisateur.
Selon une autre variante, ledit moyen de
communication est de type Communication dans un champ proche
(NFC).
Selon une autre variante, chacun desdits fauteuils
comporte un écran d'affichage pour la visualisation d'un code
d'appariement avec l'équipement individuel de l'utilisateur
correspondant.
Selon une troisième variante, chacun desdits
fauteuils comporte un connecteur de communication avec
l'équipement individuel de l'utilisateur correspondant.
Selon un mode de mise en uvre particulier, le
système comporte en outre un serveur pour l'enregistrement
desdits fichiers de configuration et le calcul d'une
information d'attribution des fauteuils individuels en
fonction des différents fichiers de configuration enregistrés.
Avantageusement, il comporte en outre un serveur
pour l'enregistrement desdits fichiers de configuration et la
commande d'une pluralité de fauteuils installés dans une zone
de l'espace collectif par un fichier de configuration commun
calculé en fonction des différents fichiers de configuration
individuels des utilisateurs de ladite zone.
Selon un mode de mise en uvre particulier, ledit
fichier de configuration commun est calculé en fonction des
différents fichiers de configuration individuels des
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utilisateurs de ladite zone et en fonction d'un deuxième type
de paramètre individuel.
Selon une variante, ledit fichier de configuration
comprend des paramètres de filtrage spectral.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit
fichier de configuration est constitué par une réponse
impulsionnelle et en ce que chacun desdits fauteuils comporte
un filtre à réponse impulsionnelle.
De préférence, les fauteuils sont équipés de haut-
parleurs directionnels, avec une directivité variable pour
permettre une adaptation au spectateur installé dans le
fauteuil.
Selon un mode de mise en uvre particulier, lesdits
haut-parleurs directionnels sont constitués de lignes sonores,
à directivité contrôlée par un système asservi par des
capteurs de position et de conformation du spectateur.
Description détaillée d'un exemple non limitatif de
réalisation de l'invention
La présente invention sera mieux comprise à la
lecture de la description qui suit, se référant à la figure
unique :
La figure 1 représente un exemple de réalisation
d'un système selon l'invention. La salle de spectacle est
équipée d'une série de fauteuil 1 à 6.
Chaque fauteuil est équipé de haut-parleurs 12 à 15
directifs diffusant le son vers l'utilisateur installé dans le
fauteuil.
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Chaque fauteuil est par ailleurs équipé d'un
détecteur de présence commandant l'interruption de la
diffusion par les haut-parleurs qui l'équipent en l'absence
d'utilisateur installé dans le fauteuil.
Les fauteuils 1 à 6 sont par ailleurs équipés d'un
circuit électronique 11 à 61 comprenant un récepteur
radiofréquence, par exemple Bluetooth permettant de
communiquer avec un équipement de l'utilisateur, par exemple
un téléphone cellulaire. Le fauteuil comprend dans l'exemple
décrit un afficheur 16 permettant la visualisation d'un code
d'appariement avec le téléphone cellulaire de l'utilisateur
installé dans le fauteuil correspondant.
Lorsque la liaison est établie, une application
télécharge un fichier de configuration personnel de
l'utilisateur, commandant un filtre électronique pilotant la
diffusion du son par les haut-parleurs 12 à 15 du fauteuil
considéré.
Ce fichier de configuration est par exemple
constitué par un fichier XML dans lequel sont enregistrés les
paramètres de filtrage spectrale adaptés à l'utilisateur, qui
sont téléchargés lors de l'installation de l'utilisateur dans
un fauteuil.
Ce fichier peut aussi être constitué par un
audiogramme préparé par exemple par un audioprothésiste et
enregistré ou télétransmis à l'utilisateur.
Ce fichier est exploité par le circuit 21 pour
commander un égaliseur multi bandes et définir une réponse
individuel adaptant le son diffusés par les haut-parleurs du
fauteuil dans lequel est installé l'utilisateur.
Le fichier de configuration peut également être un
fichier de type WAV correspondant à l'enregistrement d'un
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réponse impulsionnelle, qui est ensuite exploité par un
circuit de convolution qui multiplie le signal téléchargé par
l'utilisateur du fauteuil avec le signal sonore collectif
diffusé à tous les fauteuils 1 à 6 par l'exploitant de la
salle.
Le fauteuil 1 à 6 peut aussi comporter un
connecteur pour le raccordement d'une tablette ou d'un
téléphone cellulaire, permettant d'une part le transfert du
fichier de configuration et d'autre par sa recharge
électrique.
Le fichier de configuration peut, selon une
alternative, être transmis préalablement à un serveur
distribuant les fichiers aux fauteuils des utilisateurs
concernés afin de permettre des regroupements dans une même
zone d'utilisateurs dont les fichiers sont similaires. Ces
fichiers peuvent aussi être enregistrés par l'utilisateur dans
le Cloud.
Dans ce cas, la diffusion peut être identique pour
les fauteuils de la zone considérée, par exemple avec une
égalisation calculée par agrégation des configurations
individuelles des utilisateurs regroupés dans la même zone.
Cette agréation peut être pondérée par un paramètre
additionnel, par exemple une valeur numérique représentative
de la fidélité de l'utilisateur, en fonction de la fréquence
de fréquentation de la salle ou encore de la catégorie de prix
payé.
Selon une autre variante, les haut-parleurs
destinés à l'utilisateur d'un fauteuil 1 sont intégrés pour
une partie d'entre eux dans le fauteuil adjacent 3 afin de
renforcer la spatialisation sonore. Dans ce cas, les haut-
parleurs du fauteuil adjacent 3 sont commandés par le circuit
électronique 11 du fauteuil 1 de l'utilisateur, et le fichier
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de configuration transmis par ce dernier vers le circuit 31 du
fauteuil 3.
Le fauteuil peut également prévoir des moyens
d'acquisition d'informations sur la morphologie de
l'utilisateur, par exemple sa taille, afin de commander la
spatialisation de la diffusion du fauteuil dans lequel
s'installe l'utilisateur.
Les fauteuils 1 à 6 sont selon une variante des
fauteuils coques comportant dans la partie dorsale et latérale
des barres de sons ou lignes acoustiques (line array en
anglais), de préférence directives avec une directivité
contrôlée pour définir un lobe de diffusion à faible
ouverture.
Les lignes acoustiques sont constituées d'un réseau
d'enceintes acoustiques à une seule dimension ("en ligne"),
permettant la diffusion du son avec une directivité contrôlée
par la phase et l'amplitude du signal appliqué à chacun des
diffuseurs. Pour l'application à l'invention, la ligne
acoustique présente une dimension comprise entre 15 et 40
centimètres, de préférence de l'ordre de 20 centimètres et est
équipé de micro-transducteurs dont la section est comprise
entre 0,5 et 2 centimètres.
Le fauteuil 6 à l'avant du fauteuil 4 de
l'utilisateur comporte des lignes acoustiques orientées vers
le fauteuil 4 de l'utilisateur. Le dos du fauteuil 6 peut
aussi comporter une caméra pour reconnaître la position de la
tête de l'utilisateur du fauteuil 4 de la rangée suivante,
afin de commander l'orientation et la directivité des
diffuseurs sonores de manière optimale, en fonction de la
taille et de la position de la tête de l'utilisateur du
fauteuil 4 placé derrière le fauteuil 6 équipé de cette
caméra.
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La caméra peut également être constitué par une
caméra disposée près de l'écran, par exemple d'un écran de
salon.
L'accoudoir avant du fauteuil peut comporter chacun
une ligne acoustique dirigée dynamiquement vers l'oreille de
spectateur. La commande de l'orientation de chacune des lignes
acoustique peut être pilotée par une caméra analysant la
position de l'utilisateur du fauteuil.
Chaque utilisateur reçoit le signal sonore
provenant de 6 à 14 lignes acoustiques :
- deux à trois lignes acoustiques latérales, droite
et gauche et éventuellement centre, placées dans l'appui-tête
du fauteuil de l'utilisateur
- deux à quatre lignes acoustiques, placées dans
l'accoudoir du fauteuil, droite et gauche, placées à
l'intérieur du fauteuil de l'utilisateur
- deux à quatre lignes acoustiques avant, droite et
gauche et éventuellement centre, placées à l'arrière du
fauteuil disposé devant celui de l'utilisateur.
Optionnellement, l'assise du fauteuil peut
comporter quatre lignes acoustiques additionnelles disposées
dans le sens avant-arrière, de part et d'autre d'une ligne
médiane pour produire les effets sol , tels que le bruit
d'une rivière pour des scènes de franchissement d'un pont.
Cette variante permet d'apporter au spectateur une
expérience sonore tridimensionnelle riche et proche de lui,
tout en adaptant cette expérience sonore à ses spécificités
sensorielles, dans une salle de spectacle publique ou privée
recevant plusieurs spectateurs présentant des profils
sensoriels différents.
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Chaque fauteuil peut en outre être équipé d'un
caisson de basse, également piloté par le fichier de
configuration, afin de permettre un réglage individuel de ce
paramètre pour lequel il y a une forte variabilité de la
perception en fonction de l'utilisateur et qui procure un
effet kinesthésique. Ce paramètre peut ainsi être adapté à la
perception de chaque utilisateur, à partir du signal distribué
par un équipement central, et du fichier de configuration
personnel de l'utilisateur occupant le fauteuil.
Le fauteuil peut également comporter un repose-
pieds dans lequel un vibreur est incorporé, pour reproduire
des effets kinesthésiques particulièrement perceptibles par
l'utilisateur.
Le paramétrage des fauteuils d'une zone d'écoute,
peut prendre en compte les informations personnelles de chaque
utilisateur, avec une pondération des fichiers de
configuration en fonction de paramètres tel que la fréquence
de passage de chacun des utilisateurs, ou du prix payé.
Un calculateur procède à un calcul d'agrégation de
profils des voisins pour une zone de l'espace avec un
encadrement de la variation de la dynamique.
Variante de réalisation
Selon une variante de réalisation le système de
diffusion comporte en outre une ou plusieurs caméras pour
l'acquisition de la morphologie crânienne des personnes
présentes et le calcul automatique, pour chacune des personnes
identifiée, de données caractérisant les transformations
apportées à l'onde sonore par le corps d'un auditeur.
Ces données HRTF((Head related transfer function)
sont ensuite transmises à l'équipement du fauteuil
correspondant pour recréer un environnement sonore
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tridimensionnel avec des haut-parleurs à partir d'un signal
binaural commun à tous les fauteuils et l'application d'un
procédé binaural en fonction des données HRTF.
L'analyse d'image permet d'extraire les visages et
de déterminer pour l'occupant de chaque fauteuil individuel le
type de morphologie crânienne par la caractérisation de
paramètre tel que la distance entre les oreilles,
l'orientation de l'axe interaural, la différence interaurale
de niveau (ILD) déterminée en fonction de la morphologie du
visage qui agit comme un obstacle masquant et diffractant.
Ces paramètres permettent ensuite de calculer, pour
chaque fauteuil, une fonction de transfert HRTF (Head Related
Transfer Functions) qui permet de personnaliser le signal
audio délivré par le moyen de diffusion sonore (12 à 15) de
chacun des fauteuils, selon la technique transaurale qui
permet de restituer un environnement sonore spatialisé avec
des enceintes en utilisant un signal binaural.
Le procédé met en jeu différents filtrages destinés
à annuler les chemins croisés tout en préservant le timbre de
l'enregistrement.
Les acquisitions concernant le HRTF sont traitées
via des techniques de machine learning automatisées,
permettant de déduire des profils type générant des
algorithmes simples et peu gourmands en puissance de calcul.
