Dolby Atmos, 360 Audio : comment l’audio spatial au casque se distingue de la stéréo

 

Avons-nous besoin, dans nos casques et écouteurs, d’un son plus spatial que celui qu’offre la stéréo depuis des décennies ? C’est ce que semblent penser Dolby et Sony, qui proposent les technologies Dolby Atmos et 360 Reality Audio. Reste qu’il n’est pas simple d’élaborer un son 3D convaincant avec des écouteurs ou un casque. Explications.

La diffusion spatiale du son est une problématique qui ne date pas d’hier. Lorsque la musique est enregistrée pour la première fois à la fin du XIXe siècle, elle l’est en monophonie. Tous les instruments et voix — qui sont autant de sources sonores — sont captés et mélangés dans un cornet, puis gravés sur un disque. Lors de la lecture, le son est diffusé par un unique pavillon, qui ne permet pas de retrouver la spatialisation originale de la musique. L’idée germe alors d’enregistrer le son sur deux pistes, pour le diffuser depuis deux sources distinctes. C’est le principe de la stéréophonie, qui trouve son application commerciale en 1958 avec les premiers disques vinyle stéréo, écoutés sur une paire d’enceintes acoustiques.

Qu’est-ce que l’audio spatial ?

Pour autant, donner l’illusion d’une scène sonore plus vaste, voire tridimensionnelle, avec un casque audio et en stéréo est possible. Pour cela, il faut modifier la phase du signal électrique envoyé au casque. Si vous possédez des enceintes acoustiques, peut-être avez vous déjà branché l’une d’elles à l’envers. Autrement dit, connecté la borne + de l’ampli à la borne – de l’enceinte et réciproquement. Ce faisant, vous inversez la phase du signal électrique et provoquez une rotation à 180° de celle-ci. C’est sans danger, mais la scène sonore est totalement bouleversée : les voix ne sont plus centrées, certains instruments s’éloignent, d’autres se rapprochent, voire passent derrière l’auditeur, avec à la clé des changements de tonalités désagréables.

Le signal transmis au casque est toujours stéréo, mais la scène est élargie, agrandie et approfondie virtuellement

C’est pourtant cette expérience qui a poussé les ingénieurs du son à théoriser qu’en ajustant finement la rotation de phase et en ne l’appliquant ponctuellement qu’à certaines plages de fréquences, on peut modifier la perception du placement d’un instrument dans l’espace lors d’une écoute au casque, et bien au-delà de ce que permet le mixage stéréo conventionnel. En studio, certains sons subissent un déphasage pendant le mixage, de manière à les positionner hors des limites habituelles du champ stéréo. Le signal transmis au casque est toujours stéréo, mais la scène est élargie, agrandie et approfondie virtuellement. La différence avec le mix stéréo traditionnel est frappante. C’est précisément ce que permettent les technologies Dolby Atmos — utilisée par Apple Music, Tidal ou Amazon Music HD — et Sony 360 Reality Audio, utilisée par Deezer et Tidal pour certains de leurs titres.

Quelles sont les limites de la stéréo ?

Aujourd’hui encore, l’intégralité des contenus musicaux que nous écoutons sont mixés en stéréo et leur restitution sur une paire d’enceintes est plutôt réaliste, en tout cas bien plus qu’avec un casque audio ou des écouteurs. En effet, avec des enceintes, les ondes sonores se propagent dans la pièce d’écoute et leurs multiples réflexions augmentent virtuellement le nombre de sources émissives, donnant ainsi un certain relief à la musique.

Ce résultat ne peut être obtenu naturellement avec un casque audio, en raison de la proximité des transducteurs avec les oreilles. En effet, le son ne peut se déployer dans l’espace et l’auditeur est contraint à une perception latéralisée et étriquée de la musique. Pour ne rien arranger, les techniques de prise de son et de mixage en studio visent une restitution avec des enceintes, et non un casque ou des écouteurs.

La tentation du son binaural

Vient alors l’idée d’utiliser une tête de mannequin équipée de microphones, afin de réaliser une prise de son exclusivement adaptée à l’écoute au casque. Cette technique, dite d’enregistrement binaural, est intéressante pour la captation d’un environnement sonore naturel, mais inapplicable à la production d’un album de musique. En studio comme en concert, les instruments et les voix sont captés séparément et avec des microphones de proximité, pour être modulés et mixés a posteriori sur un champ horizontal stéréo.

Mannequin à microphone binaural

Un mannequin pour la prise de son binaurale // Source : Neumann

Le principe même de cette prise de son au plus près de l’instrument, ou de la bouche, est en contradiction totale avec les microphones binauraux, qui doivent être positionnés là où se trouve l’auditeur. Le son binaural reste ainsi limité à des démonstrations techniques.

Qui prend en charge l’audio spatial ?

Le son spatial, c’est la grande spécialité des laboratoires Dolby depuis 50 ans. Dolby Surround, Dolby Digital, Dolby TrueHD, tous ces formats ont révolutionné la façon de travailler des studios de cinéma, ainsi que la manière d’écouter films, concerts et séries dans les cinémas et les salons.

Avec Dolby, c’est encore la révolution

En 2012, l’entreprise lance le Dolby Atmos, un format multicanal ‘orienté objet’, intégré initialement aux disques Blu-ray, puis aux programmes des plateformes de streaming comme Netflix, Prime Video, Disney+ ou HBO Max. Pour les ingénieurs du son en studio, c’est la révolution. Avec le Dolby Atmos, ils peuvent créer des objets sonores à partir des sons utiles à leur mixage multicanal, puis les positionner librement — voire leur attribuer un mouvement — au cœur d’une bulle centrée sur l’auditeur. Les coordonnées des objets sonores sont stockées dans des métadonnées intégrées au fichier audio, puis interprétées lors de sa lecture par un décodeur Dolby Atmos.

Le décodeur Dolby Atmos modifie la phase des « sons objets » des multiples canaux intégrés au fichier pour donner l’illusion d’une scène 3D en stéréo

Bien que cette technologie soit à l’origine conçue pour l’écoute avec des enceintes et un ampli home-cinéma, une écoute spatiale au casque est possible. Dans ce cas, le décodeur Dolby Atmos, intégré à l’application de lecture musicale, modifie la phase des « sons objets » des multiples canaux pour donner l’illusion d’une scène 3D en stéréo. Quant à l’écoute avec un ampli home-cinéma et des enceintes, c’est très différent, puisque les « sons objets » sont distribués sur les différentes enceintes, jusqu’à 11 selon l’installation, dont certaines peuvent être fixées au plafond. On a donc une immersion très forte et une localisation naturelle des instruments, voix et bruitages.

Sony sur les rangs pour concurrencer Dolby

Chez Sony, la technologie 360 Reality Audio est très similaire : lors du mixage, les sons peuvent être positionnés librement, dans une sphère centrée sur l’auditeur. Au moment du downmix en stéréo pour l’écoute au casque, certains sons sont déphasés pour donner l’impression d’une scène 3D.

Sony 360 Reality Audio

La technologie de spatialisation du son pour les casques audio Sony 360 Reality Audio est une alternative au Dolby Atmos // Source : Sony

Deezer et Tidal exploitent cette technologie et proposent des albums en son spatial 360 Reality Audio. Pour en profiter, il faut utiliser un smartphone, une application spécifique pour Deezer (360 by Deezer) ou l’app standard Tidal. Actuellement, aucun amplificateur hi-fi connecté ou home cinéma ne prend en charge les flux audio MPEG-H 3D utilisés par Sony.

Comment écouter de l’audio spatial ?

Aujourd’hui, de plus en plus de service de musique en streaming permettent de profiter de l’audio spatial, que ce soit en partenariat avec Dolby Atmos ou avec Sony 360 Reality Audio.

Apple Music

Apple s’est lancé sur ce type de formats en juin 2021. En collaboration avec Dolby, la firme propose désormais de nombreux titres au catalogue d’Apple Music disponibles en Dolby Atmos. Principal avantage de l’offre d’Apple, ces fichiers sont disponibles sans avoir besoin de passer par une offre premium.

Deezer

Deezer a été l’un des premiers services de streaming à proposer de l’audio spatial. C’est avec Sony que s’est associé le service de streaming de musique français. Pour profiter de ces fichiers, les utilisateurs doivent cependant souscrire nécessairement à l’offre Deezer HiFi, à 14,99 euros par mois, la version classique de l’abonnement n’étant pas suffisante. Par ailleurs, c’est une application différente qui est proposée : 360 by Deezer.

Tidal

Tidal est le seul service de musique en streaming à s’être associé avec les deux acteurs principaux du marché : Dolby et Sony. Il propose ainsi dans son catalogue à la fois des titres mixés en Dolby Atmos et des titres en 360 Reality Audio. Dans les deux cas, les utilisateurs doivent cependant souscrire à l’offre Tidal HiFi pour en profiter.

Amazon Music

Amazon a fait le choix de travailler avec Dolby pour son service Amazon Music HD. Le service propose donc divers titres mixés en Dolby Atmos. Par ailleurs, dans la foulée d’Apple Music, le service de streaming a annoncé que son offre Music HD fusionnait avec l’offre musicale classique. Il est donc possible d’en profiter à 9,99 euros par mois, sans surcoût.

Spotify, Qobuz et YouTube Music

Enfin, trois services de streaming sont encore limités à la simple stéréo. C’est le cas du leader du secteur, Spotify, qui ne propose pas encore d’offre d’audio spatial. Néanmoins, la firme a déjà annoncé travailler sur un service de musique en « qualité CD ». On peut donc imaginer l’arrivée de titres spatialisés dans le même temps.

De leur côté, le français Qobuz et l’américain YouTube Music restent eux aussi limités à de la simple stéréo, sans aucune annonce d’audio spatial de part et d’autre.

Les casques et écouteurs sont-ils adaptés à l’audio spatial ?

Si l’audio spatial a indubitablement un intérêt sur un système à plusieurs enceintes — où le mix des objets sonores va avoir prendre tout son sens — on peut se poser la question de la restitution au casque ou avec des écouteurs. En effet, un casque audio ne pourra par définition que restituer un son en stéréo, même s’il a été mixé en Dolby Atmos ou en 360 Reality Audio.

Mix spatial vs stéréo au casque

Comme expliqué plus haut, les rotations de phase utilisées pour créer le son spatial au casque provoquent inévitablement des changements de tonalité, ce qui a pour effet d’abîmer les timbres des voix et des instruments ciblés. Qui plus est, selon le casque utilisé — et sa courbe de réponse fréquentielle propre — ces changements de tonalité peuvent être exacerbés et rendre l’écoute pénible. En pratique, c’est très fréquent. Cela se vérifie en écoutant des titres remixés au format Dolby Atmos sur Apple Music.

Apple Music Dolby Atmos

Le catalogue de titres en son spatial chez Apple est plutôt bien fourni et comprend de vieux albums

Avec un MacBook Air et différents casques filaires, les titres en Dolby Atmos de la playlist « Conçu pour l’audio spatial » sonnent étrangement. La voix de The Weeknd dans Blinding Lights est lointaine, alors qu’elle est très présente dans le mixage stéréo original, au point qu’on peut se demander si l’intention de l’artiste est bien respectée. Même chose pour I Want You Back des Jackson 5. Sur des titres plus atmosphériques comme Bad Guy de Billie Eilish, le Dolby Atmos est plus convaincant, mais la restitution perd du nerf comparativement à la version stéréo, bien plus punchy. Dans tous les cas, la version stéréo classique de chaque titre est plus crédible et infiniment plus agréable à écouter.

Le son spatial au casque, est-ce finalement une bonne idée ?

Chacun se fera un avis après avoir écouté ces titres remixés en Dolby Atmos ou Sony 360 Reality Audio, car le plus grand changement n’est pas le déphasage/bricolage numérique pour booster la spatialisation des casques, mais bien que des albums produits il y a des décennies soient totalement remixés, peut-être aux antipodes des intentions de leurs auteurs — dont certains ne sont plus là pour donner leur avis.

Bref, les déçus pourront toujours régler leur app de musique en ligne pour préférer les versions originales en stéréo, qui procurent beaucoup de plaisir avec un bon casque ou des écouteurs performants. Le mieux est souvent l’ennemi du bien.

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