Le Dolby Surround, le “faux” son multicanal

Avant l’avènement du Dolby Digital et des codecs avec une vraie séparation entre les canaux (les formats multicanaux discrets), une technologie permettait tout de même d’obtenir un résultat « comme au cinéma » : le Dolby Surround. Utilisé à la télévision, dans les LaserDisc et même dans les VHS, il offrait un résultat assez convaincant, même s’il simulait les canaux. Et depuis la version 3, VLC décode le Dolby Surround.

TL;DR : Le Dolby Surround simule le canal arrière et la voie centrale et VLC peut le décoder. Mais un décodeur hardware reste plus efficace.

D’abord, avant la technique, un peu d’histoire. Au commencement, il y avait le Dolby Stereo, au cinéma. Il date du milieu des années septante et a été utilisé notamment par Star Wars à sa sortie. Ce format audio permet d’ajouter un canal surround (à l’arrière) et une voie centrale dans un flux stéréo. L’avantage de la technologie vient de sa mise en oeuvre : on peut lire du Dolby Stéréo sur une installation classique, elle nécessite uniquement un décodeur et des haut-parleur. Le format arrive assez vite dans le grand public, sous le nom Dolby Surround, puis Dolby Pro Logic et Dolby Pro Logic II. Dans l’absolu, il n’y a pas de différences sur l’encodage de l’audio, mais plus sur les capacités de décodage. Le Dolby Surround peut être vu comme un format 4.0 (un canal central, deux canaux frontaux en stéréo, un canal arrière).

Le logo Dolby Surround

Mais comment ça fonctionne ?

Je vais schématiser un peu pour rendre ça compréhensible. Je ne suis pas ingénieur du son, donc je dis peut-être des bêtises (donc corrigez-moi), mais j’ai essayé de vulgariser un peu ça.

La voie centrale est obtenue en mixant les canaux gauche et droit. Les fréquences communes aux deux canaux sont reproduites sur la voie centrale (quand elle existe, ce n’est pas nécessairement le cas). Dans une configuration moderne, avec l’enceinte centrale, le son vient vraiment du centre. Dans une configuration plus ancienne (sans l’enceinte), le mixage implique que son semble venir du centre. Dans les deux cas, c’est assez efficace, même si l’enceinte centrale ne se limite pas aux voix, contrairement au technologies plus modernes comme le Dolby Digital ou le DTS (enfin, plus moderne… elles ont plus de 25 ans tout de même).

Pour le canal surround (la voie arrière), le fonctionnement est plus compliqué. Lors de l’encodage, les sons qui proviennent de l’arrière sont déphasés (généralement +90° à gauche et -90° à droite, même si en pratique on peut simplement déphaser les deux de 180°). Au décodage, le canal surround est obtenu en soustrayant les canaux gauches et droit. De cette façon, on annule la voie centrale et la différence entre les deux canaux est envoyée (en mono) dans l’enceinte arrière. Dans les systèmes anciens (avant le Dolby Pro Logic II), l’enceinte arrière a une bande passante limitée : 100 Hz à 7 kHz. De même, le niveau sonore est 3 dB sous celui des enceintes frontales. Le déphasage de 90° est surtout là pour obtenir un semblant de mouvement quand le son passe de l’avant à l’arrière et éviter que la voie centrale et le canal surround s’annulent (c’est expliqué dans ce document).

Il existe différents algorithmes pour le décodage, et un appareil compatible Dolby Pro Logic II peut par exemple offrir un résultat plus efficace, avec notamment un semblant de stéréo sur les canaux surround et des basses avec un filtre passe-bas, mais dans l’ensemble la technologie n’a pas vraiment évolué au niveau de l’encodage.

Les défauts du Dolby Surround

Le principal défaut, c’est ce qu’on appelle le crosstalk, des sons qui apparaissent sur des canaux dans lesquelles ils ne devraient pas se trouver. C’est aussi un des avantages de la norme en réalité. Le codage permet d’obtenir une bonne approximation de surround sur une installation stéréo (la voie centrale simulée au centre, la voie arrière déphasé qui s’entend tout de même de façon diffuse) et de fonctionner sur une installation mono. Reste que le positionnement demeure peu précis dans la réalité, même si les évolutions du matériel de décodage améliorent les choses.

L’autre défaut, c’est que si vous essayez de décoder de l’audio classique (sans Dolby Surround) sur un système Dolby Surround, vous obtiendrez surtout des artefacts sonores, spécialement sur les enceintes arrières. Dans les années 80 et 90, il fallait activer manuellement le Dolby Surround pour éviter ce problème. Dans les DVD, du moins avec une bande son en Dolby Digital, il y a une petite amélioration sur ce point : un flag permet d’indiquer au décodeur quand un flux Dolby Digital (AC3) stéréo contient du Dolby Surround. Un décodeur correct devrait donc activer le Dolby Surround uniquement en présence de Dolby Surround. Sur un LaserDisc ou une VHS, forcément, l’activation manuelle reste la seule solution.

Le décodage du Dolby Surround

Dans un contexte Home Cinema, décoder du Dolby Surround n’est pas vraiment un problème. La majorité des amplis 5.1 (et plus) peut décoder le Dolby Surround à la demande. Dans un contexte informatique, c’est plus compliqué. Quand j’ai commencé à rédiger ce sujet, c’était assez simple : quelques lecteurs propriétaires décodaient correctement le Dolby Surround (Power DVD par exemple) mais c’était le désert dans les solutions ouvertes. En dehors de MythTV (assez compliqués à utiliser), rien ne fonctionnait vraiment. VLC (2.2.x) proposait bien une option, mais elle ne fonctionnait pas.

Pour mes tests, j’ai d’abord commencé avec une carte son externe en FireWire qui intègre un décodeur Dolby Pro Logic II matériel (la FireWave), avec un résultat plutôt efficace. Une fois la technologie manuellement activée avec l’application fournie (qui ne fonctionne pas sur un macOS 64 bits), le rendu est assez correct. Tant la voie centrale que le canal surround sont séparés assez proprement et le positionnement est assez audible avec un casque audio 5.0. L’avantage de la solution, c’est que ça fonctionne avec toutes les sources informatiques : il suffit d’utiliser la carte comme sortie audio principale. Bien évidemment, tout ce qui ne contient pas du Dolby Surround donne un résultat bizarre si vous activez le décodage.

La carte son FireWire de Griffin décode le Dolby Surround (enfin, le Pro Logic II)

Ensuite, j’ai testé pour vérifier avec VLC 3 (3.0.3). Et contrairement à la version 2.2.6, ça fonctionne. Attention, il faut une carte son 5.1 configurée correctement (une Sound Blaster X-Fi dans mon cas) et il faut forcer le Dolby Surround (Préférences -> Audio -> Forcer la détection Dolby Surround sur Oui). Enfin, plus exactement, il faut effectuer la manipulation pour le faire sur un fichier classique (une vidéo issue d’un LaserDisc par exemple) mais normalement pas sur un DVD qui contient un flux Dolby Digital 2.0 avec du Dolby Surround (et le bon flag).

L’option dans VLC

Bien évidemment, la solution VLC ne peut pas vraiment se faire en temps réel avec un LaserDisc : c’est surtout utile pour un rip. A noter que cette page propose une méthode qui permet de séparer les canaux manuellement à partir d’un fichier stéréo pour ensuite reconstruire un fichier avec un encodage discret (AC3, DTS, AAC, etc.). C’est amusant, mais ça reste assez vain dans l’absolu : le Dolby Surround n’a pas été pensé pour séparer réellement les canaux. Cette solution n’a d’intérêt que pour écouter du Dolby Surround sur un périphérique qui supporte plusieurs canaux mais pas le Dolby Surround (c’est plutôt rare).

Si vous voulez tester le décodage, vous pouvez ouvrir cette vidéo YouTube dans VLC. C’est une vidéo de test pour le Chace Surround Stereo, une technologie qui utilise la même matrice que le Dolby Surround (je reparlerais des concurrents du Dolby Surround un jour). Ça permet de bien entendre la séparation des canaux, même si c’est évidemment assez artificiel : dans la réalité, on se retrouve rarement avec quelque chose qui sort de la voie centrale et rien sur les autres (même chose avec le canal surround).

Pour terminer, un petit truc : le concept de base du Dolby Surround a été réutilisé en Dolby Digital et en DTS avec les variantes 6.1. Le Dolby Digital EX et le DTS ES Matrix utilisent en effet une seconde enceinte centrale (à l’arrière) et sa partie audio provient du flux des canaux surround, déphasés comme en Dolby Surround.