Design et calage du système d&b Soundscape 

Design et calage du système d&b Soundscape 

Design et calage du système d&b Soundscape 

avril 2022Reportage Son

Interview

SONO : Quels étaient les éléments initiaux du projet et les souhaits de la salle ?

Mathieu Delquignies – d&b France : L’étude a été réalisée en 2019, avant la construction du bâtiment, donc sur plans. Nous avons récupéré les CADs au format DWG produits par la maîtrise d’œuvre. Ceux-ci ont été importés dans Sketchup, pour mettre en volume 3D les éléments importants (scène, murs, structures d’accroche, zones d’audience…) puis, grâce au plug-in ArrayCalc Exchange, exportés au format Venue (*.dbacv).

Les discussions avec les futurs exploitants nous ont permis de poser les bases du cahier des charges, notamment le SPL et la balance tonale attendus, avec la volonté de proposer un système capable de diffuser des sons à 360° autour du public et les contraintes de hauteur, clearance visuelle et de projection vidéo.

Comme tout projet d&b, le design est réalisé dans notre logiciel de planification ArrayCalc. Il suffit d’activer les advanced features Soundscape et Audio Networking pour le projet pour avoir accès à ces fonctions spécifiques.

Une fois la Venue importée, nous avons commencé à tester les hypothèses grâce au simulateur. Comme d’habitude, nous avons d’abord placé un système principal et essayé de couvrir la majorité de la salle. Les contraintes de hauteur nous ont amenés à utiliser des systèmes A-Series, avec un plan de rappel, plutôt qu’un plan de line array Y-Series ou V-Series. Ces choix de nombre d’enceintes par cluster, les angulations entre ses éléments, se font comme d’habitude en simulant afin d’avoir une réponse en fréquence et un SPL homogène sur un maximum de surface d’audience.

SONO : Quels sont les paramètres qui ont guidé le choix du nombre d’enceintes ?

M.D. : Le nombre de points nécessaires pour une spatialisation correcte est proportionnel à la distance d’écoute : plus on est près des enceintes, plus il faudra être dense. Pour se donner un ordre d’idée, si les enceintes sont arrangées en ligne droite, avec une ouverture horizontale de 90°, on trouve un espacement approximatif de 70 % de la distance d’écoute. Ici, sur 22 m d’ouverture, à une hauteur de 7 m, on a utilisé 7 points espacés de 3,55 m. Si l’ouverture est plus importante que 90°, on pourra espacer un peu plus, de même si les enceintes sont sur un arc convergent. À l’inverse, si elles ouvrent moins ou sont disposées selon un arc divergent, il faudra être plus dense. C’est à ce moment que les simulations Soundscape entrent en jeu et permettent d’affiner le design.

Elles offrent deux types d’informations : le SPL pour vérifier la couverture, mais cette fois les niveaux et délais de toutes les enceintes sont calculés en fonction de la position de l’objet et de l’algorithme de mixage objet En-Scene. On place donc l’objet virtuel en différents endroits, choisis suivant l’objectif scénographique (veut-on entendre uniquement des objets placés sur scène ? Légèrement en surlargeur ? Ou également autour du public ?), et on vérifie que celui-ci soit entendu uniformément.

On peut également simuler la direction d’où sera entendu l’objet. Cela se visualise de deux manières : des flèches indiquent la direction perçue à plusieurs points d’audience, et une échelle colorée indique l’écart de celle-ci par rapport à la vraie position. Vert signifie très peu de distorsion (<30°), rouge au contraire une localisation erronée (>60°entre direction perçue et direction voulue). Cela aide vraiment à optimiser et justifier le design, par exemple tourner une enceinte, en rajouter… avec le nouveau critère qualitatif qui est l’extension du fameux Democracy for listeners de d&b appliqué à la localisation des sources. Dans les zones en vert, on perçoit avec les oreilles l’artiste à l’endroit où on le voit.

Simulation objet au centre sur scène en Soundscape :

Comparaison avec un système stéréo, objet toujours au centre sur scène :

 

Simulation objet latéral sur scène :

Objet placé en surround :

On voit ici par exemple que la perception sur la zone du petit balcon au fond à cour n’est pas cohérente : il n’y a pas d’enceintes surround sur cette zone. C’est un compromis assumé et prévu.

De même, en latéral, certaines zones apparaissent en jaune : on aurait pu améliorer encore la perception pour les auditeurs les plus proches des murs, en augmentant la densité donc le nombre d’enceintes et de canaux d’amplification. Les algorithmes En-Scene et la machine sont capables de gérer des front-fills et des rappels de surrounds. Encore une fois, il s’agit toujours de trouver le meilleur compromis.

Comment ce principe de simulation fonctionne-t-il ?

 M D. : C’est une grande première de simuler des phénomènes psychoacoustiques, et on s’appuie pour l’instant sur deux modèles scientifiques : précédence et binaural.

Le premier modèle « précédence » est heuristique, c’est-à-dire développé à partir d’observations lors d’expériences auditives simples. Il combine la loi du premier front d’onde [1], l’effet Haas [2] et la localisation sommée (images fantôme). Simple et efficace, il ne prend en compte que les propriétés physiques de base (géométrie, intensité sonore, temps de propagation), et peut échouer dans des scénarios complexes où la localisation pourrait varier de manière significative en fonction d’aspects comme la fréquence, l’enveloppe temporelle, etc.

Le second modèle, « binaural », modélise les phénomènes de localisation d’après l’appareil auditif humain avec un traitement du signal avancé et des HRTF. Basé sur les publications de M. Dietz, S.-D. Ewert, V. Hohmann [3] et Wierstorf [4], ce modèle complexe qui peut offrir plus de détails (la longueur de la flèche indique un étalement de la réponse impulsionnelle du système, donc plus ou moins de certitude sur la localisation).

Simulation main seul (sans front-fills ni rappels) :

Simulation avec système complet, mains avec front-fills, out-fills, delay lines :

De même, sur scène, on voit que la localisation n’est pas cohérente en l’absence d’enceintes dédiées. Il est possible et très intéressant en musique classique ou électronique où l’artiste spatialise lui-même par exemple de proposer un système Soundscape également sur scène pour les musiciens, mais cela nécessiterait des enceintes et canaux supplémentaires. Ce n’était pas dans le cahier des charges de ce projet qui utilise des wedges traditionnels.

 Peux-tu nous décrire la configuration des subs ? 

M. D. : Il a été proposé une ligne de V-Subs cardioïdes accrochés, ce qui permet deux modes d’exploitation suivant la configuration du projet et du DS100 : en mode Sub Groups, la spatialisation se fait dans les subs comme dans les tops. L’inconvénient étant le moindre SPL (un seul sub peut jouer si l’objet est très proche de celui-ci, et il rayonne sphériquement en cardioïde). En mode Sub Array, la matrice produit un downmix mono, et la ligne entière reproduit ce signal. On a alors les avantages de portée et d’uniformité d’une ligne source, la sommation SPL de tous les caissons, et la possibilité de courber cette ligne avec des délais pour créer un arc sub virtuel.

Un point central d’infra couplé au sol en J-Sub parfait la bande passante et la sensation d’impact. Il est alimenté par un down mix mono du DS100.

Une fois le système en place, comment procède-t-on au calage ?

M D. : Comme d’habitude dans le workflow d&b, l’essentiel du calage se fait dans le simulateur off line, et se transfère en un clic Recall ArrayCalc Snapshot dans les amplificateurs. Le déploiement est donc extrêmement rapide. En effet, dans les simulations, tous les paramètres de réglages (gains, délais, filtres, ArrayProcessing, etc.) sont pris en compte, et on peut donc optimiser le système tranquillement avant le jour J. Le patch Dante est préparé et exporté d’ArrayCalc pour être ouvert comme un preset dans le Dante Controller : en quelques minutes, on est prêts au « line & system check » et à jouer sur le système.

L’algorithme En-Scene ne privilégie aucune position d’écoute, il reste donc à caler comme d’habitude les compromis liés à différentes élévations des enceintes, en fonction d’une position dans la profondeur : mains vs front-fills, et subs accrochés vs subs posés.

 

Les délais éventuels sont appliqués dans les DSP des amplis : là encore, on ne change pas les habitudes, de même pour les réglages d’égalisation, balance tonale, d’ArrayProcessing, etc.

Si l’exploitation est exclusivement en full Soundscape, c’est tout ce qu’il y a à faire.

Souvent, dans le cadre d’une installation fixe comme ici, on prévoit l’utilisation en mode dégradé, c’est-à-dire que l’on peut passer les objets en mode Delay Tight, Delay Off, voire en Mix to Matrix avec une option stéréo + front-fills mono typiquement. Cela nécessite de régler les délais d’alignement des fronts et rappels « à l’ancienne » : un paramètre spécifique Function Group Delay est prévu pour cela dans le DS100, qui sera utilisé automatiquement ou non en fonction du mode de la matrice.

Les derniers paramètres ajustés à l’écoute sont ceux d’En-Space, le simulateur d’acoustique par convolution, où on va régler le rear level qui modifie la distribution d’énergie du main par rapport aux surrounds, et le pre delay factor qui permet de mettre à l’échelle la salle simulée par rapport à la taille de l’espace de reproduction.

Mathieu, merci beaucoup pour ces éléments et à bientôt pour une autre aventure Soundscape.

[1 : Cremer (1948) et Wallach et al. (1949)], [2 : Haas, 1951] [3 : ” Auditory model based direction estimation of concurrent speakers from binaural signals ” 2011], [4 : Perceptual Assessment of Sound Field Synthesis, 2014]

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