Analysis and synthesis of sound fields

Analyse et synthèse de champs sonores

Mathieu Guillaume (1)

1 LTCI - Laboratoire Traitement et Communication de l'Information

The main goal of this PhD thesis is to reproduce as accurately as possible a sound field recorded by a microphone array with a loudspeaker array. To achieve this goal, we have made a complete study of harmonic and integral sound field representations. Then, we propose new sound field analysis and synthesis algorithms, which use the plane wave representation. The proposed analysis uses a beamforming algorithm which gives an analytical solution to the problem of the minimization of spatial aliasing. The optimization of the microphone array geometry is also discussed. The synthesis algorithm is a flexible multichannel equalization algorithm that reduces traditional artifacts such as pre-echo and post-echos. Finally, the efficiency of our approach for analysis and synthesis is demonstrated through simulations and validated by manipulations.

Cette thèse a pour objectif de reproduire au mieux un champ sonore enregistré par une antenne de microphones au moyen d'un réseau de sources secondaires. Pour y parvenir, nous avons dans un premier temps réalisé une étude approfondie des représentations harmoniques et intégrales des champs sonores. Dans un deuxième temps, nous avons mis au point des algorithmes qui utilisent la représentation du champ sonore en ondes planes pour effectuer l'analyse et la synthèse.L'algorithme d'analyse proposé est un algorithme de formation de voies donnant une solution analytique au problème de la minimisation du repliement. Le problème de l'optimisation de la géométrie de l'antenne est aussi abordé. L'algorithme utilisé pour la synthèse est un algorithme flexible pour l'égalisation dans un contexte multicanal, qui permet de réduire les artefacts des méthodes traditionnelles, tels que le pré-écho et le post-écho. Finalement, l'efficacité de ces algorithmes d'analyse et de synthèse est démontrée par des simulations et validée par des manipulations.

Mots clés: Microphone array; Loudspeaker array; Green's function theory; Kirchhoff integral; generalized Fourier transforms; generalized Fourier series; Harmonic decompositions; Beamforming; Spherical harmonics; Cylindrical harmonics; Plane waves; Multichannel equalization; Nonuniform sampling

Mots clés: Antenne de microphones; Antenne de haut-parleurs; fonction de Green; intégrale de Kirchhoff; transformées de Fourier généralisées; séries de Fourier généralisées; Décomposition sharmoniques; Formation de voies; Harmoniques sphériques; Harmoniques cylindriques; Ondes planes; égalisation multicanale; échantillonnage non uniforme

Mathieu Guillaume. Analysis and synthesis of sound fields. domain_other. Télécom ParisTech, 2006. English. ⟨NNT : 2006 E 029⟩. ⟨pastel-00002383⟩