Locus Sonus Vitae - Tête Binaurale

Tête Binaurale

Comment construire une tête binaurale avec des matériaux disponibles, des oreilles imprimées en 3D, et pour un prix raisonnable.

Cette tête binaurale à été conçue dans le cadre du projet Locus Stream de Locus Sonus dans l'optique de proposer aux participants une solution complète pour assembler une streambox binaurale.
Elle a été pensée avec comme préoccupations principales la facilité de la réalisation avec des outils et des matériaux disponibles, la qualité de la captation sonore et la fidélité de l'effet binaural, et le coût global qui reste très en dessous des têtes disponibles sur le marché.

Ecoutez une tête similaire

La structure de la tête est faites en tuyaux d'évacuation en PVC, qu'on trouve facilement dans les magasins de bricolages. Les oreilles sont imprimées en 3D, et leur modèle a fait l'objet d'un développement spécifique pour reproduire les effets acoustiques d'une oreille anatomique.

Les microphones électret utilisés ici sont des Primo EM272,des capsules hi-fi qu'on retrouve dans du matériel très haute gamme, mais d'autres microphones peuvent êtres utilisés.
Pour utiliser une carte son équipée d'un préamplificateur et d'une alimentation fantôme, avec le Primo EM272 il est recommandé d'utiliser des cartes de polarisation conçue spécialement par Locus Sonus.
Il est recommandé d'utiliser du câble blindé stéréo de bonne qualité, ici nous utilisons du Cordial CMK22 Bk.

La distance inter-aurale (entre les deux oreilles) est sensiblement plus grande que sur une tête humaine: sur une tête humaine le son doit parcourir la rotondité de la face, ce qui prend un certain temps. Sur la tête en PVC, la distance entre les oreilles est augmentée pour compenser l'absence de rotondité, et obtenir un délais inter aurale de 730us.

Si la tête binaurale est utilisée avec une carte son type IQaudio codec zero, pour Raspberry Pi, la carte de polarisation n'est pas requise: la carte son fournie la tension de polarisation pour les deux voies. Il faut alors relier les deux microphones à un mini jack sétréo 3,5mm. Voir les détail plus loin sur cette page.

Il vous faudra:
-18cm de tube PVC de 63mm de diamètre
-2 raccord femelle-femelle pour tube PVC de 63mm de diamètre
-1 collier de descente PVC pour tube PVC de 63mm de diamètre
-Un morceau de mousse acoustique, ou matériau similaire
-Une paire d'oreilles imprimée en 3D
-Une paire de microphone électret Primo EM272
-2 mètres de câble stéréo blindé Cordial CMK22 Bk
-2 colliers de serrage en plastique

Et selon la carte son:
Carte son USB:
-2 connecteurs XLR male (recommandé: Neutrik, contacts dorés)
-2 cartes de polarisation spéciales

IQ-Audio:
-Un jack stéréo 3.5mm

Outils nécessaires:
-1 perceuse
-1 foret à métaux de 7 (ou du diamètre du câble utilisé)
-1 scie à métaux (pour couper le tube PVC)
-1 pistolet à colle
-1 tournevis
-1 pince coupante
-1 pince à dénuder
-1 fer à souder + soudure
-En option: 2 petites vis à bois, ou 2 goupilles pour un assemblage démontable du PVC)

C'est parti!

Premièrement, il nous faut un morceau de 18 cm de tube PVC de 63mm de diamètre.

On perce deux trous dans le tube avec le foret de 7mm pour y passer les câbles, en suivant ces dimensions.

Passons à l'assemblage des oreilles et des micros. Les Primo EM172 font 10mm de diamètre, et s'emboîtent normalement avec une légère friction dans leur logement. Selon la qualité d'impression et le diamètre de la buse il peut être nécessaire soit d'agrandir le trou à la lime, soit de mettre un petit point de colle chaude pour les maintenir en place.

Fixez ensuite les cartes électroniques de polarisation sur l'intérieur des oreilles avec le pistolet à colle, et soudez-les aux microphones en respectant la polarité. Pour cette étape vous pouvez utiliser du câble simple (non blindé).
Soudez ensuite environ 1m de câble blindé aux cartes électroniques, en respectant le code couleur: rouge-hot-2, bleu-cold-3, tresse-1-GND.
Voir la page Microphone Electret

On assemble ensuite les oreilles aux raccords PVC. Ici aussi il peut être requis d'utiliser le pistolet à colle pour les fixer.

Il est important d'insérer dans le tube un isolant phonique, comme de la mousse acoustique, qui limitera la perméabilité droite-gauche de la tête. Cet isolant peut un autre matériau, mais ne dois pas gêner l'assemblage suivant.
A répéter pour les deux oreilles.

Puis on assemble l'ensemble en passant les câbles dans les trous prévus à cet effet.
Pensez à placer deux colliers de serrage en plastique (type Colson ou Zip Tie) sur les câbles un peut avant les trous. Leur rôle et d'empêcher que, en tirant sur les câbles, on ne tire sur les soudures.
Attention à bien ajuster les deux oreilles dans le même axe, et à ce que les câbles sortent légèrement vers l'arrière.
Selon les raccord PVC, ils peuvent bien tenir… ou pas. On peut les fixer avec au pistolet à colle, ou avec des petites vis à bois ou des goupilles pour un montage démontable.

Il nous reste à fixer les connecteurs XLR à l'autre bout des câbles. Pensez à noter droite et gauche dessus, et à mettre en place le collier PVC.
Il se trouve que les pas de vis des collier PVC sont les mêmes que ceux utilisés pour les appareils photos. Ce collier de plomberie permet donc de fixer la tête binaurale à un pied photo standard.

Et notre tête binaurale est terminée.

Carte son IQaudoi codec zero:
Pour une utilisation avec une carte son qui fournir une tension de polarisation, comme l'IQ audio codec zéro, inutile d'utiliser des cartes de polarisation ; soudez un seul des deux conducteur du câble stéréo blindé sur les + microphones, par exemple le rouge pour la gauche et le bleu pour la droite, et la tresse sur le -.
Puis on rassemble les deux câbles en un à la sortie de la tête en reliant les tresse, le rouge sur le rouge et le bleu sur le bleu.
Et enfin soudez l'autre bout du câble à un jack stéréo 3,5mm selon le branchement stéréo classique (tip=gauche, ring=droite, sleeve=masse).

Le matériel nécessaire

On prépare les câble à souder au microphones

Soudez les câbles aux microphones en respectant la polarité et le code couleur

Insertion des microphones dans les oreilles

Insertion des oreilles dans les raccords PVC

Tout ça est sécurisé au pistolet à colle

A ce stade, assemblez la tête en passant les câbles par les trous prévus à cet effet.

Montage du câble en Y: rouge sur rouge, bleu sur bleu, et les toutes les tresses ensemble
Pensez à mettre de la gaine thermorétractable avant de souder.