Brevet FR2166239A1 — publié le 19730817

Description d'une méthode d'enregistrement et de reproduction sonore nouvelle, dite "multiphonie 2 voies", telles les 2 voies du disque stéréophonique actuel. Cette méthode a son origine dans le fait que chacune de ces 2 voies - droite et gauche - transmet le son en provenance de 2 canaux: avant et arrière, ou "direct" et "retard". L'objet de l'invention est la description de cette technique nouvelle, ainsi que la description des modifications à apporter à certains procédés utilisés dans l'élaboration des disques ou bandes magnétiques, ou dans l'emploi de ceux-gi pour la restitution des sons. Le procédé "multiphonie 2 voies" nécessite une technique particulière d'enregistrement. La reproduction est faite à l'aide de 3, 4 ou davantage de haut-parleurs. Des considérations relatives aux signaux: phase, retard, dynamique, établissement dans le temps, etc., et à la physiologie de l'audition, justifient cette technique. Pour la généralisation de ce procédé, certaines valeurs devront être unifiées - de la même façon que les courbes de gravure ont été unifiées. Le signal "retard", caractéristique du procédé, contenu dans chacune des 2 voies droite et gauche apportera - outre le message musical -, des informations de position. Celles-ci seront d'autant plus aisément saisies qu'une première disposition caractéristique de la "multiphonie 2 voies sera adoptée: le montage "phase tournante". Le montage "Phase tournante". Ce montage est décrit ici dans le cas de 4 haut-parleurs. Bien entendu, chacun des haut-parleurs numérotés de I à 4 dans le sens trigonométrique positif, peut être remplacé par un ensemble contenant plusieurs haut-parleurs, directionnels ou non, ou tout autre transducteur. Se reporter au schéma. Supposons un signal sonore défini par son amplitude A et sa pul sationw . Le signal est sinusoïdal etw = 2 t/T, ou T est la période et t le temps, variable. Supposons que chacun des 4 haut-parleurs rayonne, en son origi qne un tel signal, mais avec un déphasage des/2 entre haut-parleurs consécutifs. Nous faisons les remarques suivantes: - la masse d'air comprise entre les haut-parleurs est, pour les grandes longueurs d'onde ( son grave ) ébranlée"en bloc". Cette disposition permet un rendement élevé et une qualité du son qui ne peuvent être atteinttde façon simple par d'autres procédés. - l'effet non directionnel est très accusé: les faibles déplacements de la tête sont sans effet quant à la réception: l'oreille se trouve dans des conditions telles qu'elle saisira la plus petite information directive appréciable dés qu'elle se présentera. Supposons maintenant les haut-parleurs I et 2 reliés à la voie droite d'un amplificateur stéréophonique, les haut-parleurs 3 et 4 reliés à la voie gauche. Dans le cas où les 2 canaux donnent le même signal, la condition du montage "phase tournante" sera réalisée si les déphasages appropriés sont appliqués ( et si les intensités de rayonnement de chacun des haut-parleurs sont identiques ). Pratiquement, tous les avantages du procédé seront obtenus lorsque le montage "phase tournante sera réalisé pour les fréquences du spectre grave seulement, jusqu'à 300 HZ. Dans ce cas, notons que les haut-parleurs I et 3, recevant le signal direct , sont en opposition de phase. Les haut-parleurs 2 et 4 recoivent un signal déphasé des/2 par rapport, respectivement, aux haut-parleurs I et 3. Pratiquement, le déphasage sera crée par un moyen électronique si chaque haut-parleur est alimenté par un amplificateâr. Dans le cas contraire, il pourra être crée simplement par un transformateur. Effets directionnels. Nous reprenons la disposition des 4 haut-parleurs du schéma joint. Les haut-parleurs I et 2 reçoivent la voie droite, les hautparleurs 3 et 4 reçoivent la voie gauche. Nous appellons signaux "retard" les signaux parvenant aux haut-parleurs 2 et 4: comme précédemment, ils sont déphasés des/2 par rapport aux signaux directs I et 3, qui sont eux mêmes en opposition de phase ( connections inversées). L'effet de profondeur, caractéristique du procédé "multiphonie "2 voies", est rendu possible par les différences existant à la lecture entre les 2 canaux - "direct" et "retard" d'une même voie. Ces différences sont appréciées par l'oreille de façon autre que par une mesure objective. Le procédé "multiphonie 2 voies" met a' profit les observations faites en physiologie de l'audition: - la localisation d'une source dans l'espace dépend principalement de la courte période pendant laquelle le son s'établit. - pendant le court moment qui suit immédiatement le début de la saisie d'une information importante par l'oreille ( son nouveau en position, hauteur, intensité ...) l'oreille n'est pas capable de saisir une autre information. La différence entre les 2 canaux d'une même voie - droite ou gauche - existe tout d'abord lors de la prise de son: Le canal "direct" provient du micro situé à proximité des sources sonores ( micro de proximité ). Le canal "retard" provient du micro situé plus loin ( micro d'ambiance ). Le son en provenance du micro "direct" est porté sans transformation ( outre la correction amplitude/fréquence propre au systême employé) sur la bande magnétique ou le disque. Le son en provenance du micro d'ambiance: son "retard", va subir les modifications suivantes: I- un retard par rapport au son du micro "direct" de telle sorte que, à la lecture, le montage "phase tournante" soit obtenu ( déphasage de I/4 de période dans le grave 2- une certaine transformation T qui, sans modifier la courbe de réponse, ou en la modifiant le moins possible, va: a- augmenter le temps pendant lequel le son s'établit ( introduction d'une constante de temps: impossibilité de rayonner immédiatement à son niveau un signal sinusoïdal intense qui vient de naître. b- comprimer la dynamique ( diminuer le rapport entre le son le plus fort et le son le plus faible ). c- privilégier les cycles répétitifs au détriment des bruits aléatoires. d- pour la création d'effets: retard supplémentaire, écho, réverbération, modification de la courbe de réponse, etc. Le son "direct" et le son "retard" ainsi transformé sont ajoutés pour constituer la voie droite - ou la voie gauche - du disque ou de la bande stéréophonique. Le phonocapteur, ou les têtes magnétiques, liront ainsi: - d'une part les sons "somme droite", - d'autre part les sons somme gauche". I1 est essentiel de noter que le son naturel ( ou plutôt son support ) ayant subi une transformation T et jugé sensiblement modifié par celle-çi semblera très peu altéré après avoir subi une nouvelle transformation T . On peut dire encore que 2 transformations T donneront, à ltécoute, a peu près le même résultat qu'une seule de ces transformations. A la lecture. a - Haut-parleurs 1 et 3: son "direct" Les sons "somme droite" et "somme gauche" sont émis sans transformations par les haut-parleurs "directs" I et 3. Le son "retard", émis par les autres haut-parleurs, s'établit après le son "direct" qui est, relativement, d'autant plus intense qu'il reproduit une variation rapide de niveau sonore ( cela: en raison de la transformation T ).Aussi, la clarté des attaques n'est pas altérée, le repérage en position droite/gauche des instruments conserve sa précision. Sur le disque - ou la bande magnétique - l'addition son "di direct" + spn "retard" sera faite dans un rapport tel que l'intensité moyenne des soz"direct" soit un peu inférieure à l'intensité moyenne des sons "retard". b - Haut-parleurs 2 et 4 : son "retard". Les sons "somme droite" et "somme gauche" subissent une transformation analogue à la transformation T de l'enregistrement, puis sont émis par les haut-parleurs 2 et 4. Dans une version plus simple cette transformation pourra se réduire à une intégration suivie d'une différenciation, avec addition d'un retard constant de 0,4 mS env., retard correspondant à I/4 de période à 500 HZ, fréquence inférieure de la zone de maximum de sensibilité de l'oreille. Les signaux "retard "ainsi émis sont peu différents des sons constituant le canal "retard" de l'enregistrement, car la transformation appliquée à la lecture accentue encore la différence d'intensité entre les sons "direct" et "retard" contenus dans la meme voie au profit des sons "retard". De cette façon, les canaux "retard" donneront: - des informations de position en fonction: de la position des haut-parleurs. du retard - ou de l'avance supplémentaire - par rapport à la position "phase tournante" - des signaux émis par ces haut-part leurs. Ainsi seront restitués avec vérité: impression de salle, écho, réverbération. - des informations complémentaires sur le timbre, avec la possi bilité d'adopter une courbe de correction de fréquence différente de celle des haut-parleurs "direct" pour compenser la différence des niveaux à l'enregistrement et à la rep)roduction, ou pour créer des effets. Parmi ceux-ci, l'un des plus simples consistera à accentuer la réponse dans le grave des signaux "retard" et a placer, a proximité des micros correspondant aux canaux "retard" les instruments ou les sources - rayonnant surtout dans le grave. Notons que la transformation T, ou l'intégration-différenciation, sont à peu près sans effet audible sur la qualité des signaux du spectre grave, ce qui est à l'avantage du procédé. Quelques remarques. Le traitement appliqué au signal "retard" devra être normalisé avant toute extension commerciale du procédé. Les meilleurs résultats seront obtenus lorsque tous les signaux seront peu différent: -. et souvent tout à fait semblables dans le registre grave ( comme c'est le cas actuellement pour la stéréophonie compatible ). Autant que possible, la situation des micros devra reproduire la situation des haut-parleurs; toutefois, l'opposition de phase entre haut-parleurs I et 3 pourra être réalisée simplement à l'enregistrement en plaçant les micros dos à dos. ( à une distance qui devra être faible par rapport à la longueur d'onde des sonsgrabes transmis:.env. 20 cm Le même principe peut s'appliquer à la mise au point d'un sys tême à 3 haut-parleurs - ou à plus de 4 haut-parleurs. Dans le cas de 3 haut-parleurs, le déphasage entre les signaux sera de 2/3 n , angle égal à celui fait entre les axes des hautparleurs. Le même haut-parleur émettra la somme des 2 canaux "retard" Pour plus de 4 haut-parleurs: les conditions d'enregistrement restent identiques à celles précédemment décrites. Le déphasage entre signaux est de (2/+n . Même dans ce cas, 2 amplificateurs seulement peuvent être utilisés: chaque haut-parleur alimentant celui qui le suit, c'est à dire celui dont le signal est retardé de 2 /N par rapport à lui ( dans le montage "phase tournante").Entre haut-par= leurs consécutifs se trouve la cellule de transformation T; afin de compenser la perte de viveau, les haut-parleurs "retard" peuvent avoir une impédance de plus en plus faible à mesure qu'ils s'éloignent du haut-parleur "direct". Notion d'espace. Le positionnement des sources dans l'espace peut être obtenu avec ce procédé avec 4 haut-parleurs au minimum. La répartition des haut-parleurs est alors, par exemple, la suivante: Voie droite Voie gauche Canal haut: "retard" canal haut: "direct" canal bas : "direct" canal bas : " retard" La compatibilité avec les équipements actuels est totale: - les disques ou bandes magnétiques réalisés selon ce nouveau procédé peuvent être lus sans inconvénient par les appareils monophoniques ou stéréophoniques actuels, et leur prix de revient ne sera pas supérieur aux disques et bandes actuels. - inversement, les chaînes de reproduction sonore réalisées en application de ce procédé "multiphonie "2 voies" n'apporteront qutu ne amélioration de la qualité de reproduction des disques et bandes magnétiques actuels REVENDICATIONS I- Disposition des haut-parleurs dont les axes font entre eux un angle comparable à la différence de phase des signaux leur parvenant: disposition dite de "phase tournante" selon schéma joint dans le cas de 4 haut-parleurs. 2- Pour l'élaboration des disques - ou des bandes magnétiques addition, pour une même voie droite ou gauche, de 2 canaux: - canal "direct", sans transformation spécifique. - canal "retard", dont le son a subi des transformations mineures: atténuation des attaques, partie ou totalité des transformations appellées précédemment T, retard. En général, le canal "direct" parviendra d'un micro de proximité, le canal "retard" d'un micro d'ambiance. 3- A la lecture: Le procédé de discrimination entre canaux. - la somme des 2 canaux "direct" et "retard" est lue s-ans transformation spécifique; dans les haut-parleurs "direct", elle reproduit un son semblable, à l'écoute, au son qui est parvenu au canal "direct" de l'enregistrement. - la même somme des 2 canaux "direct" et "retard" parvient aux haut-parleurs "retard" après avoir subi totalité ou partie des transformations appellées T. A l'écoute, le son a une légère réverbération, la sécheresse des attaques est un peu atténuée; impression d'entendre une source plus éloignée. Les haut-parleurs "retard" complétent le message sonore et situent plus précisément sa source. 4- A la lecture, la simultanéité des revendications I et 3, qui donne toute sa valeur au procédé: les haut-parleurs "retard" situent la source dans le plan - suivant l'axe du haut-parleur- mais aussi en profondeur, grâce à la différence de phase avec la phase 0 ( phase de référence lorsque, pour un signal du registre grave, la disposition de "phase tournante" est réalisée).