Wavelet-based spatial audio framework : from ambisonics to wavelets: a novel approach to spatial audio

Abstract

Ambisonics is a complete theory for spatial audio whose building blocks are the spherical harmonics. Some of the drawbacks of low order Ambisonics, like poor source directivity and small sweet-spot, are directly related to the properties of spherical harmonics. In this thesis we illustrate a novel spatial audio framework similar in spirit to Ambisonics that replaces the spherical harmonics by an alternative set of functions with compact support: the spherical wavelets. We develop a complete audio chain from encoding to decoding, using discrete spherical wavelets built on a multiresolution mesh. We show how the wavelet family and the decoding matrices to loudspeakers can be generated via numerical optimization. In particular, we present a decoding algorithm optimizing acoustic and psychoacoustic parameters that can generate decoding matrices to irregular layouts for both Ambisonics and the new wavelet format. This audio workflow is directly compared with Ambisonics.

Ambisonics és una teoria completa d’àudio espacial construïda a partir dels harmònics esfèrics. Alguns dels inconvenients d'Ambisonics de baix ordre, com ara una localització pobra i una àrea petita d’escolta òptima, estan directament relacionats amb les propietats dels harmònics esfèrics. En aquesta tesi presentem un nou formalisme d’àudio espacial basat en Ambisonics substituint però els harmònics esfèrics per les ondetes esfèriques. Desenvolupem una cadena d’àudio completa, des de la codificació fins a la descodificació, a través de l'ús de ondetes discretes construïdes en una malla de multirresolució. Mostrem com es pot generar la família de ondetes i les matrius de descodificació a altaveus mitjançant una optimització numèrica. Presentem un algorisme de descodificació que pot generar matrius de descodificació a conjunts irregulars d'altaveus tant per a Ambisonics com per al nou format basat en ondetes. Finalment, comparem aquest nou formalisme d’àudio amb Ambisonics.