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Le son dans l'espace Part II:
Un peu de théorie



Pour que tout le monde puisse bien comprendre ce que l'on va faire par la suite, on va faire un bref rappel de théorie sur le son et sa perception dans l'espace.

Le son est une onde vibratoire. Ce qui veut dire que le son est une vibration de l'aire qui se propage de proche en proche. La fréquence de ces vibrations détermine si un son est aigu (fréquence élevée) ou grave (fréquence faible). L'amplitude de ces vibrations détermine la hauteur du son (le volume). Notre oreille capte ces vibrations et nous les interprétons. Un son n'existe pas si personne ne l'entend (comme les couleurs). Comme nous avons deux oreilles, nous pouvons percevoir le son dans l'espace en trois dimensions ( ou plutôt quatre avec le temps) tous comme nos deux yeux le font pour la vision. Nous pouvons reconnaître de quelle direction provient un son. Les sons dont la source émettrice est proche de nous ont un volume plus élevé que ceux dont la source est plus éloigné (l'aire atténue l'amplitude des ondes sonores). Mais d'autres effets entre en jeu.



1. L'effet Doppler

Vous avez sûrement remarqué que nous pouvons percevoir un même son de manière différente suivant la vitesse de déplacement et la position de sa source. Lorsque vous êtes au bord d'une route par exemple, les voitures qui se dirigent vers vous émettent un son "anormalement" aiguë qui devient "anormalement" grave lorsqu'elles vous dépassent. Ce phénomène est appelé l'effet Doppler.

Ce phénomène est lié au caractère ondulatoire du son et sa cause peut être aisément comprise. Si l'on garde l'exemple d'une voiture qui se déplace (vers l'avant), le moteur de celle si émet à la base le même son vers l'avant et vers l'arrière de la voiture. Mais du fait du déplacement du véhicule, le son émit vers l'arrière est dilaté et devient plus grave. Lorsque l'on a une fuite d'essence, les gouttes qui se déposent sur la route sont plus espacées suivant la vitesse à laquelle nous roulons. C'est à peu près la même chose pour le son. De même le son émit vers l'avant est compressé (la voiture rattrape presque le son qu'elle vient d'émettre).

Il ne faut surtout pas oublier que la personne qui entend un son peu aussi être en mouvement. Les sons qui lui parviennent dans le sens opposé au sens de son déplacement son compresser à l'entrer de son oreille, et inversement pour les sons provenant de l'autre sens. Les effets Doppler se cumulent donc.

doppler

DirectX Audio permet de gérer l'effet Doppler. Il s'occupe de tous les calcules. Les seuls choses qu'il a besoin qu'on lui dise c'est: Le vecteur vitesse et la position de la source sonore, le vecteur vitesse et la position de l'objet qui écoute (l'observateur). Si l'objet qui écoute n'est pas créé et configuré, il est considéré comme immobile au centre de l'axe orthonormé.



2. Le son directionnel

Le son peut être de deux types: omnidirectionnel ou directionnel. Le moteur d'une voiture émet un son omnidirectionnel. La voix humaine est un son directionnel. Il est donc parfois nécessaire de gérer cette propriété pour ajouter du réalisme à une scène.

Avec DirectX Audio, la direction de l'émission des sons est représenté par des cônes dont les sommets sont automatiquement placés à la position des sources émettrices.

cône

La hauteur passant par les sommets des cônes est confondue avec la direction des ondes sonores. L'angle au sommet du cône permet de diminuer ou d'accroître la directionnalité du son.

Chaques sons possèdent un cône interne et un cône externe. A l'intérieur du cône interne, le son a son volume au maximum. Entre les deux, le son est peu à peu atténué pour atteindre un volume sonore égale à celui de l'extrémité du cône externe. A l'extérieur du cône externe, le son est atténué de manière réaliste. Par défaut, ces deux cônes ont un angle de 360 degrés. Les cônes ne concernent que les sources sonores, pas les récepteurs.



3. L'orientation de l'observateur

Nos oreilles ont une orientation qui implique que les sons émis devant nous sont perçus avec un volume plus élevé que les sons émis derrière nous. De même pour les sons provenant du dessus et du dessous.

tête

Avec DirectX Audio, il est possible de changer l'orientation de la tête de l'observateur qui écoute le son.

Il faut alors définir l'orientation de deux vecteurs orthogonaux: Le vecteur face et le vecteur haut.



Conclusion:

Vous n'avez pas besoin d'être un génie pour passer à la partie III.




Version originale: Avril 2001
Dernière mise à jour: Juin 2002
Par Grégory Smialek
www.texel.fr.fm