A real-time encoding tool for Higher Order Ambisonics

Abstract

This report presents the study of the spatial audio method called Higher Order Ambisonics,together with its physical and operational principles. In order to understand what is spatial audio, the human sound localization techniques are explained, and the di erent systems intended to create a sense of directionality are analyzed and evaluated. The traditional methods like stereo or surround are reviewed, as well as spatial audio techniques, such as channel-based binaural and VBAP (panning) systems, and the channel-independent methods WFS and Ambisonics, which are based on the sound eld reconstruction. First Order Ambisonics is an encoding method developed mainly by Michael A. Gerzon in the 1970s, based on the premise that the sound eld can be represented as a superposition of plane waves. Higher Order Ambisonics, developed in the 1990s, extends this approach using more channels, meaning an improvement of the directionality and accuracy in the area where the sound- eld is reproduced. As an application of HOA spatialization, a 3D composition with point and extended sources is done by using a third order encoder. This encoder is designed and implementedwith the goal of placing and moving sounds in all directions in space. For itsdevelopment the programming language Pure Data has been used and a graphical interface is created to control the di erent sources of the developed composition.

Este trabajo presenta el estudio del método de audio espacial llamado Ambisonics de Orden Superior, sus principios físicos y de funcionamiento. Con el fin de entender qué es el audio espacial se explicar an las técnicas de los humanos de localización sonora, y los diferentes sistemas destinados a crear un sentido de direccionalidad se analizarán y evaluarán. Se presentan los métodos tradicionales como estéreo o surround, así como las técnicas de audio espacial, entre los cuales están los sistemas binaurales basados en canal y VBAP (panning), y los métodos independientes de canal WFS y Ambisonics, basados en la reconstrucción del campo de sonido. Ambisonics de primer orden es un m etodo de codificación desarrollado por Michael A. Gerzon en los años 70, basado en la premisa de que el campo sonoro puede representarse como una superposición de ondas planas. Ambisonics de Orden Superior, desarrollado en los 90, extiende este enfoque al uso de m as canales, lo que significa una mejora de la direccionalidad y una precisión en el área donde el campo sonoro es reproducido. Como aplicación de esta técnica, se realiza una composición 3D con fuentes puntuales y extendidas usando un codificador de tercer orden. Este codificador es diseñado e implementado con el objetivo de permitir posicionar y mover sonidos en todas direcciones en/nel espacio. Para su desarrollo se ha usado el lenguaje de programación Pure Data, con el que se crea una interfaz gráfica para controlar las diferentes fuentes de la composición desarrollada.