Comment fonctionne l’image stéréo en audio?

Son binaural

Le panorama stéréo (ou image stéréo) est l’illusion d’espace que nous percevons comme existant entre les hauts-parleurs gauche et droit. Lorsqu’on parle d’image stéréo, on parle soit pour l’ensemble du mixage, soit pour un instrument pris individuellement (un kit de batterie par exemple).

Un mixage audio professionnel requiert une approche réfléchie en terme de placement et d’image stéréo. Outre son bon équilibre entre droite et gauche, celle-ci peut être aussi exploitée à des fins plus créatives: 

  • Pour maintenir l’intérêt en faisant varier la largeur stéréo pour différentes parties du morceau;
  • Pour véhiculer une certaine ambiance: une musique relaxante ou chill out aura une image stéréo plus large et moins focus que pour une musique plus stimulante. Ou encore, une batterie à l’image stéréo large sonnera plus naturelle qu’une batterie très recentrée (mais au ressenti plus puissant).

 On serait tenter de croire que l’image stéréo ne dépend que de la position des instruments plus ou moins à droite ou à gauche par rapport au centre (le panoramique ou Panning, “Pan”). Mais la stéréo implique des concepts légèrement plus complexes comme on va le voir dans cet article et les suivants.

Image stéréo et son binaural

Tourner un potard de panoramique vers la droite ou la gauche est assez facile à exécuter. Mais tu dois être conscient que ce geste est en fait contre-nature! En faisant un panning tout à droite, on réduit tout simplement le volume dans le canal de gauche. Mais peux-tu penser vraiment à quel moment tu entends quelque chose d’une seule oreille?

Les seuls exemples d’un tel cas, c’est quand quelqu’un chuchote ou qu’un moustique vole juste à côté d’une de tes oreilles. En fait, il faut une chose vraiment silencieuse et très proche d’une oreille pour l’entendre vraiment d’un seul côté!

Mais naturellement, tout son nous parvient dans une oreille, plus une copie retardée du même son dans l’autre oreille. On voit déjà que cette idée de retard aura une très grande influence sur l’image stéréo. Et qu’un “panning” complètement d’un côté est tout sauf naturel!

Rappel sur la localisation du son par le cerveau

Le terme “binaural” vient du fait que l’on utilise nos deux oreilles pour entendre le son provenant d’un endroit précis.

Notre cerveau se sert en effet des différences entre le son arrivant à l’oreille gauche de celui arrivant à l’oreille droite afin de déterminer la localisation de la source sonore (voir cet article où j’avais déjà abordé le sujet à propos de la perception du son dans l’espace).

Par exemple, si la source sonore émet à notre droite, notre tête absorbe et réfléchit une partie de l’énergie sonore voyageant vers l’oreille gauche. Cela implique des différences entre l’oreille droite et gauche suivant trois paramètres:

  • l’intensité: le son sera plus fort à l’oreille droite par rapport à l’oreille gauche.
  • le temps (ou la phase): comme le son se déplace à une certaine vitesse, il arrive légèrement plus en retard à l’oreille gauche.
  • les hautes fréquences: comme ces dernières ne sont pas propices à la diffraction, elles ne vont pas contourner notre tête comme les basses fréquences. Ainsi, moins de contenu hautes fréquences atteindra l’oreille gauche.
localisation du son dans sa largeur stéréo par le cerveau
Le son arrivant de la droite du sujet aura des différences en intensité, temps et fréquences entre l'oreille droite et gauche

L'effet binaural par l'écoute au casque

Afin de simuler les différences binaurales qui se produisent dans la nature, on peut utiliser une tête factice avec des microphones placés à chacune des oreilles ou utiliser un ordinateur pour effectuer les calculs à la place (c’est ainsi que les effets 3D sont mis en œuvre).

Par la suite, en écoutant l’enregistrement binaural à travers un casque, le son est retranscrit avec un bon sens de localisation. On a la possibilité d’avoir des sons apparaissant comme venant de tout autour de nous, y compris les côtés, derrière et même de haut en bas. En fait, les différences entre deux sons distincts (droite et gauche), identiques à celles impliquées dans la nature, trompent notre cerveau.

tête artificielle Neumann micro stéréo binaural
Tête artificielle (Neumann) qui est en fait un micro stéréo binaural, simulant nos propres oreilles.

Démonstration dans l’extrait audio suivant du procédé binaural prévu pour être écouté au casque. Au casque, on entend les congas se déplacer autour de la tête de droite à gauche. Sur des enceintes, l’effet sera seulement d’entendre les congas de droite à gauche. (plugin Sennheiser Ambeo Orbit):

La perception stéréo entre deux enceintes

L’utilisation de deux haut-parleurs en lieu et place d’un casque limite donc notre capacité à obtenir la même écoute en binaural!

Pour que la simulation soit parfaite, il faudrait en effet que le son de chaque haut-parleur n’atteigne chacun qu’une seule oreille (la gauche pour le HP de gauche et la droite pour le HP de droite).

Du Mono au Stéréo

Or, comme on l’a vu, le son de chaque haut-parleur arrive également à l’oreille la plus éloignée et le fait légèrement plus tard, tout en étant plus silencieux et avec des fréquences moins élevées. Dans la nature, la seule et unique configuration pour que le son atteigne les deux oreilles en même temps, à la même amplitude et avec le même contenu en fréquence serait le son d’une source centrale devant l’auditeur parcourant un chemin égal. C’est la définition du son en Mono.

Rappelle-toi ici de la définition et de l’écoute entre un son Mono (même contenu dans les HP droit et gauche) et un son Stéréo (contenu différent entre HP droit et Gauche).

Source virtuelle et centre fantôme

Dans une configuration stéréo avec deux haut-parleurs, en plus du contenu différent entre droite et gauche, le son arrive donc tardivement à l’une des deux oreilles. Ceci a pour effet de “flouer” l’image sonore perçue. Là où une source sonore enregistrée qui était positionnée vers la droite (source réelle) peut très bien se “retrouver” vers la gauche dans une restitution en stéréo de l’enregistrement. La source devient alors virtuelle.

De même, pour créer une image centrale à partir de deux enceintes (sans véritable haut-parleur central), il faut qu’elles émettent le même son. Cette image centrale virtuelle est connue sous le nom de centre fantôme.

Chaque studio surround permet de démontrer cet effet de “brouillage” sonore en comparant le son émis uniquement par l’enceinte centrale (véritable centre) et celui émis à niveau égal à la fois par les enceintes gauche et droite (centre fantôme). Le manque de focus de ces dernières peut être assez surprenant, en particulier dans les studios surround mal réglés.

Le "sweet spot" d'écoute en stéréo

Sweet spot pour la largeur stéréo

La meilleure perception stéréo est ressentie lorsqu’un auditeur est assis sur le plan central entre une paire d’enceintes correctement configurée. S’asseoir dans une telle position est une condition requise pour tout ingénieur du mixage: c’est ce qu’on appelle le “sweet spot” (l’emplacement idéal d’écoute).

Mais bien sûr, la plupart des gens écoutent de la musique dans des conditions beaucoup moins idéales. Bien qu’une partie des informations stéréo soit conservée hors du point idéal, une grande partie est perdue, en particulier lorsque tu t’éloignes du plan central.

Conclusion

Par la suite, on verra que traiter la largeur stéréo dépend donc de facteurs comme l’intensité (le panoramique d’un côté est bien le fait de diminuer le volume de l’autre côté), le temps (delay), ou encore la fréquence (EQ).

Tu dois considérer toutes ces dimensions pour créer l’image stéréo la plus large possible. Penser à une dimension sans considérer les autres ne permet pas de créer l’image stéréo dans son intégralité.

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