Tout organisme vivant est en interaction constante avec son environnement. Ces interactions lui permettent de se déplacer ou de réagir vis-à-vis des stimulations du monde extérieur. Nous ne connaissons notre propre environnement tout comme notre propre corps qu’à travers nos organes sensoriels. En effet, les fonctions sensorielles permettent à l’individu de recueillir les informations sur le milieu extérieur et sur le milieu interne. Du point de vue physiologique, les sens sont des organes de la perception. Il est généralement établi que l’homme possède cinq sens, (l’œil est l’organe de la vue, l’oreille est l’organe de l’ouïe, la langue est l’organe du goût, le nez est l’organe de l’odorat, la peau est l’organe du toucher).

En fait, nombreuses situations de la vie impliquent l’exploitation de différents sens. Par exemple, lors de la lecture d’un livre, nous pouvons sans déplacer notre regard saisir le téléphone qui sonne à côté de nous, pourvu que ce dernier soit à porter de nos mains. Ce qu’il y a de plus intéressant dans cette situation est lié au fait que nous sommes en mesure de localiser le téléphone grâce au retour sonore (la sonnerie) sans exploiter la vision. Ceci, est, en effet, dû au retour binaural qui peut se résumer par la différence de temps d’arriver du son à nos deux oreilles et l’ombre acoustique du son sur notre torse [Batteau, 1967, Batteau, 1968].

C’est ainsi que depuis notre enfance, nous avons appris à déceler avec plus ou moins de précision la direction d’un son par le biais du retour binaural. Ce faisant, par leur capacité omnidirectionnelle, nos oreilles nous permettent de superviser notre environnement au-delà de notre champ de vision (sur 360 degrés). Comme le dit le proverbe, nos oreilles nous indiquent où regarder. D’ailleurs, il a été montré que lorsque privés du retour sonore, les gens se sentent plus observateurs qu’acteurs d’une action bien qu’ils l’aient eux-mêmes réalisés [Murray, Arnold & Thornton, 2000, 610]. C’est pour de telles raisons que l’on a intégré le rendu sonore binaural dans les environnements virtuels afin de les rendre plus immersifs.

Depuis quelques années, nous constatons en effet une popularité croissante pour l’usage des rendus sonores binauraux dans les environnements virtuels. Par cette intégration, lors de l’interaction avec les objets virtuels, le retour sonore associé aux interactions vient renforcer et compléter les informations visuelles. On parle alors de rendus multi-sensoriels (vision-audio) car plusieurs sens sont mis à contribution au profit de l’interaction.

La vue et l’ouïe sont les sens les plus exploités chez l’être humain. Ils interviennent dans la perception et l’interaction avec l’environnement. Dans ce cadre, plusieurs recherches sont effectuées. Parmi eux, nous nous intéressons principalement aux recherches qui ont porté sur le développement d’application qui exploite essentiellement un rendu sonore comme principal moyen d’interaction. Ce chapitre a pour but de montrer ce qui a été fait dans des travaux antérieurs et ce que les recherches ont rapporté dans le domaine du son pour les applications interactives. Ainsi, nous citons des exemples d’utilisation de son.

LE SON 3D

Dans cette section, nous définissons le son 3D et rappeler les indices permettant la localisation auditive. Nous présentons ensuite certains facteurs pouvant influencer notre perception de l’espace.

Le terme ‘son 3D’ est apparu avec de nombreuses techniques de synthèse et de reproduction de la dimension spatiale du son. Ce dernier est utilisé comme un moyen de simulation et augmente le sens de présence de l’utilisateur dans un environnement virtuel [Hendrix et Barfield, 1995].

Le son 3D est un domaine qui traite de la stimulation des propriétés spatiales des sources sonores, telles que la direction, la profondeur et la réverbération.  Ce concept est issu du domaine de l’électromagnétisme pour indiquer la direction d’un champ magnétique. Elle se compose de l’azimut et de l’élévation. L’azimut est l’angle constitué entre la position de la source sonore et celle de l’auditeur dans le plan horizontal. L’élévation est l’angle formé par la position de la source sonore et le plan horizontal. Ainsi, l’azimut correspond à la direction latérale de la source et l’élévation correspond à sa hauteur. La profondeur se réfère à la distance entre la source et l’auditeur. L’information de profondeur est déterminée principalement par l’auditeur en fonction de l’intensité captée et des différences inter-aurales.

La réverbération se réfère à la résonance acoustique due aux surfaces environnantes. Cette résonance dépend de plusieurs facteurs tels que les propriétés acoustiques de l’environnement et ses composants, la position de la source sonore et celle de l’auditeur.

Plusieurs procédés permettent de créer du son 3D. Parmi les plus populaires il est a noté l’ambisonique [Gerzon, 1985], le wavefield synthesis [berkhout et al, 1993] et la synthèse binaural [Begault, 1994].

LA LOCALISATION AUDITIVE

Les indices de la localisation spatiale présentés ici sont ceux de la perception dite «passive », c’est-à-dire sans mouvement de l’auditeur. Bien que cela ne soit pas représentatif d’une expérience auditive naturelle, une telle contrainte est indispensable pour l’étude rigoureuse des capacités de l’humain à percevoir les sons dans l’espace. Il y a aussi la perception dite « active » pour laquelle l’auditeur peut orienter sa tête ou mettre son corps en mouvement. Nous allons dans ce qui suit rappeler les principaux indices acoustiques de localisation permettant d’expliquer l’extraction d’informations spatiales par le système auditif.

LES INDICES BINAURAUX

[Rayleigh, 1907] a réalisé un mécanisme de perception qui est sans doute le mécanisme de localisation le mieux connu. Nous pensons que le système auditif sonore est localisé d’une manière similaire au système visuel. Cette théorie « duplex théorie » se base sur la différence de position entre nos deux oreilles pour expliquer la localisation dans le plan horizontal. Ainsi, la captation par les deux oreilles d’une même onde sonore donne lieu à des indices dits « binauraux » .