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Thèse Année : 2003

DILATATION ET TRANSPOSITION SOUS CONTRAINTES PERCEPTIVES DES SIGNAUX AUDIO : APPLICATION AU TRANSFERT CINEMA-VIDEO

Résumé

Coexistence of different formats for cinema (24 frames/s) and
video (25 frames/s) involves speeding up or slowing down the
soundtrack when converting from one format to another. This causes
a temporal modification of the sound signal, and therefore a
spectral modification with a change in timbre. Audiovisual
post-production studios have to compensate this effect by an
appropriate sound transformation.

The aim of this work is to propose to the audiovisual industry a
system which allows the counteraction of timbre modification
caused by a change in the playback rate. This system consists of a
processing algorithm and a machine on which it is implemented. The
algorithm is designed to respect sound quality and multichannel
compatibility constraints. The machine, named HARMO, is designed
for this purpose by the company GENESIS. It is based on digital
signal processors and has to respect real-time constraints. The
commercial aspect of the project is linked to economic and timing
constraints.

A state of the art based on a quasi-exhaustive bibliography leads
to an original classification of existing time-stretching and
pitch-shifting methods. Well-known time-domain and
frequency-domain methods are studied, and time-frequency methods
are introduced. This classification allows the creation of several
innovative methods:

. two time-frequency methods using an analysis technique adapted to the human ear,

. two coupled methods using advantages of both time-
and frequency-domain methods,

. a method which proposes an improvement of time-domain methods.

Algorithms are evaluated using a bank of test sounds specially
designed to highlight characteristic artifacts. The time-domain
approach is selected and optimized thanks to criteria based on
normalized autocorrelation and detection of transients. This
algorithm is integrated into a software designed for multichannel
real-time running, and implemented on the HARMO hardware.
La coexistence de deux formats : cinéma à 24 images/s et vidéo à
25 images/s, implique l'accélération ou le ralentissement de la
bande-son lors du transfert d'un format vers l'autre. Ceci
provoque une modification temporelle du signal sonore, et par
conséquent une modification spectrale avec altération du timbre.
Les studios de post-production audiovisuelle souhaitent compenser
cet effet par l'application d'une transformation sonore adéquate.

L'objectif de ce travail est de fournir à l'industrie
audiovisuelle un système permettant de pallier la modification de
timbre engendrée par le changement de vitesse de lecture. Ce
système se compose d'une part d'un algorithme de traitement et
d'autre part d'une machine sur lequel il est implanté.
L'algorithme est conçu et développé pour répondre aux contraintes
liées à la qualité sonore et à la compatibilité multicanal. La
machine, baptisée HARMO, est conçue spécifiquement par la société
GENESIS sur la base de processeurs de signaux numériques, et doit
répondre à la contrainte de temps-réel. Cet aspect "valorisation"
conduit à intégrer dans le projet les contraintes de coût et de
délai de réalisation.

Un état de l'art basé sur une bibliographie quasi-exhaustive
aboutit à une classification originale des méthodes de dilatation
et de transposition existantes. Ceci nous amène à distinguer et à
étudier les méthodes classiques temporelles et fréquentielles, et
à introduire les méthodes temps-fréquence. Cette classification
est à la base de plusieurs méthodes innovantes :

1. deux méthodes temps-fréquence dont l'analyse est adaptée à l'audition,

2. deux méthodes couplées qui associent les avantages des méthodes temporelles et fréquentielles,

3. une méthode temporelle basée sur une amélioration des méthodes existantes.

Les algorithmes sont évalués grâce à une banque de sons-test
spécifiquement élaborée pour mettre en évidence les défauts
caractéristiques des algorithmes. Notre choix final s'est porté
sur l'approche temporelle, que nous optimisons par l'adjonction de
critères de segmentation basés sur l'autocorrélation normalisée et
la détection de transitoires. Cet algorithme s'intègre dans un
logiciel qui a été structuré pour un fonctionnement temps-réel et
multicanal sur le système HARMO.
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Dates et versions

tel-00003363 , version 1 (11-09-2003)
tel-00003363 , version 2 (16-09-2003)
tel-00003363 , version 3 (17-02-2007)
tel-00003363 , version 4 (20-02-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00003363 , version 4

Citer

Grégory Pallone. DILATATION ET TRANSPOSITION SOUS CONTRAINTES PERCEPTIVES DES SIGNAUX AUDIO : APPLICATION AU TRANSFERT CINEMA-VIDEO. Modélisation et simulation. Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00003363v4⟩
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