Brevet FR2212695A1 — publié le 19740726

La présente invention a pour objet un montage pour l'abaissement du niveau d'un mélange de signaux sonores dont les composantes de fréquence élevée sont amplifiées progressivement et en fonction de la fréquence, au fur et à mesure que le niveau des si gnslrx diminue, pour titre ensuite transmis ou enregistrés au moyen de dispositifs appropriés. Les moyens indiqués dans la définition du type de montage correspondent à ceux du procédé Dolby bien connu qui est décrit, au moyen de schémas de montages,.par exemple dans le brevet alle mnnd 2.035.479. Âvec les montages décrits et connus, les parties de fréquence élevée d'un mélange de signaux sonores à transmettre ou à enregistrer sont amplifiées progressivement au fur et à mesure que le niveau du signal diminue, puis sont de nouveau diminuées d'une manière appropriée avant la reproduction et sont ainsi mis en relief par rapport au niveau des parasites (souffle) des éléments de transmission disposés entre les dispositifs correspondants du système Dolby. Grace à ce procédé, on obtient, à la reproduction, un plus grand recul de l'apparition des tensions perturbatrices ( ou tensions de souffle) par rapport à ce qui a lieu avec un mélange de signaux sonores non traité d'aprbs le procédé Dolby0 Dans le système Dolby 3, la compression et l'expansion ont lieu uniformément pour des parties de signaux sitldes au-dessus dlune fréquence basse qui est généralement située vers 200 Hz.Dans le système Dolby-3, le dispositif nécessaire à l'expansion des si- gnaux consiste en un montage relativement compliqué comprenant un grand nombre d'éléments, ou composants, électroniques, consistant généralement en un transistor à effet de champ (FET) et plusieurs autres transistors, indépendamment de diodes, de résistances et de condensateurs0 Le bat de l'invention est de procurer un montage du type défini plus haut, montage au moyen duquel le niveau d'un mélange de signaux Sonores comprimé au moyen d'un dispositif Dolby B peut etre abaissé, en fonction de la fréquence,- avant la reproduction, ce qui rend possible une reproduction sonore ayant une bonne ressemblance avec l'image sonore originale. Conformément à l'invention, ce problème est résolu au moyen d'un filtre grace auquel l'amplification moyenne du niveaux, ampli- fication qui est fonction de la fréquence et qui a lieu avant la tranamission ou l'enregistrement, peut étre reproduite d'une manière sensiblement réciproque. Le grand avantage du montage conforme à l'invention est que l'abaissement du niveau amplifié d'un mélange de signaux sonores fldolbyliséfl (traité d'après le système Dolby) peut btre obtenu sans moyens électroniques compliqués et coûteux avec sensiblement la méme qualité de reproduction que celle procurée par l'utilisation des montages originaux du système Dolby B. Comme amplification moyenne du niveau, on considèrera la plage d'amplification comprise à peu près entre les courbes de compression de 20 d3 et 30 dB (système Dolby B) au-dessus de la fré quence. La courbe amplitude-fréquence du filtre conforme à 4'in- vention commence, conformément à la courbe d'expansion de 25 dB (système Dolby B), à environ 200 Hz et a sensiblement la mime al- lure dans la plage des fréquences plus élevées. Le filtre selon l'invention ayant des caractéristiques appropriées et avantageusement agencé sous la forme d'un filtre RC (résistance-capacité), est opportunément monté immédiatement en amont de l'amplificateur basse fréquence du dispositif de reproduction et engendre dans le mélange de signaux sonores, pour les parties de fréquence supérieures à la fréquence basse sus-visée, une chute de la courbe amplitude-fréquence, décelée empiriquement à l'audition lors de la reproduction d'un choix représentatif d'éléments de musique.Lors de la reproduction par l'intermédiaire d'un dispositif d'expansion du type Dolby 3, l'image sonore a été comparée, au aours d'auditions devant plusieurs professionnels indépendants les uns des autres, avec l'image sonore des mêmes compositions, mais obtenue par l'intermédiaire du du filtre conforme à l'invention. Le montage conforme à l'invention est ( pour autant que l'on utilise le système Dolby B) utilisable dans les radio-récepteurs et les téléviseurs d'une manière tout aussi avantageuse que dans les magnétophones, les appareils à cassettes (enregistreurs à cas settes),les amplificateurs BF, les amplificateurs d'audition, le contre de fabrication et dans la règle principale d'installations d'écoute de supports d'enregistrement tels que disques sono- res, vidéodisques et cassettes à bande sonore et à bande vidéo. En comparaison avec le dispositif d'expansion du type Dolby 3, le filtre conforme à l'invention et ne fonctionnant pas en fonction du niveau, on a pu obtenir, d'une manière imprévue, une bonne concordance de l'image sonore reproduite avec, d'une part, l'image sonore fournie par un dispositif d'expansion Dolby B et, d'autre part, l'image sonore originale. La raison de la bonne con cordance que l'on a été surpris de trouver peut être vue dans le fait que les amplitudes courantes des sons enregistrés ou reproduits d'une manière usuelle s'écartent généralement peu les unes des autres. Dans un autre agencement du montage conforme à l'invention, il est possible d'utiliser sélectivement plusieurs filtres ayant des propriétés de transmission différentes mais analogies, en vue d'obtenir une image sonore optimale meme avec des sons caractérisés par des amplitudes assez nettement différentes les unes des autres (par exemple dans la musique classique et la musique pop). D'autres particularités des montages conformes à l'invention sont décrites ci-après et représentées à titre d'exemples sur le dessin annexé, sur lequel la fig. 1 représente la courbe amplitude-fréquence du montage selon l'invention, comparée à la courbe amplitude-fréquence d'un montage Dolby B et d'un cran de tonalité. la fig. 3 représente un montage de filtre, à deux canaux selon l'invention, montage destiné à etre utilisé avec un appareil à cassettes (enregistreur à cassettes) ou avec un appareil à bande magnétique professionnel; la fig. 4 représente un montage à deux filtres; la fig. 2 représente un dispositif de mesure pour déterminer le gain du recul de la tension perturbatflce; la fig. 5 est un schéma des montages de filtres avec un appareil à cassettes (enregistreur à cassettes) et un dispositif d'écoute; la fig. 6 représente un montage suivant la figure 5 dans le cas d'un récepteur; la fig. 7, enfin, représente un montage, par exemple dans une installation d'audition de supports de signaux acoustiques. Sur la figure 1 - a représente l'enregistrement - 25 dB, b représente la reproduction - 25 dB, c représente l'action du filtre de reproduction, d représente l'allure d'un écran pour fréquences élevées. Sur le diagramme de la figure 1, on a représenté des courbes amplitude-fréquence qui ont éto relevées dans chacun des montages utilisés. Les niveaux de départ sont indiqués en décibels (dB) et les fréquences sont représentées en hertz (Hz). Les courbes de compression, dessinées en trait mince, d'un montage Dolby B sont représentées pour des niveaux d'origine 0, -10, -20 , -25 et -30 dB.La courbe -25 dB est désignée par a Pour les courbes de compression -10, -20, -25 et -30 dB, on a représenté en pointillé mince les courbes d'expansion correspondantes. La courbe d'expansion correspondant à la courbe -25 dB est désignée par bo Une courbe c , correspondant à la courbe -25 dB Dolby B, apparaît à environ 130 Hz et comme légèrement au-dessous de la courbe b à laquelle elle est parallèle jusqu'à environ 3 kHz. Âu-dessus de 3 kHz, la courbe b monte légèrement vers les fréquences élevées, tandis que la courbe c reste rectiligne, correspondant à un niveau constant, jusqu'à la fréquence 20 kHi. La courbe c est un exemple de courbe amplitude-fréquence issue de la courbe d'affaiblissementbdeniveau des montages à filtre RC décrits. Pour la comparaison, on a représenté au moyen de la courbe d l'allure de la fréquence (courbe amplitude-fréquence) d'un régulateur usuel de sons élevés. L'affaiblissement de niveau représenté par la courbe d ne commence à s'écarter des courbes b et c qu'à partir de 800 Hz, s'abaisse ensuite légèrement jusqu'à 2 kHz et, de là, descend constamment de l'octave 6 dB0 L'allure de la courbe d montre qu'un dispositif de réglage usuel pour les fréquences acoustiques élevées ntest absolument pas en mesure de reproduire la courbe b. La courbe c a été relevée empiriquement à l'oreille. Le gain en recul de la tension parasite a été déterminé au moyen d'un dispositif de mesure suivant la figure -2. Dir cette figure, on a désigné par 1 une source de tension génératrice de bruit, par 2 un filtre conforme à la fig. 3, par 3 un commutateur, par 4 un filtre à courbe de fréquences audibles et par 5 un voltmètre conforme à la norme allemande 45405 DISo La source de tensLon parasite (tension de souffle) 1 peut être une cassette à bande sonore prémagnétisée, vierge de signaux enregistrés. le filtre à courbe de fréquence acoustique 4 met en évidence les parties de tension parasite correspondant aux fréquences individuelles auxquelles est sen- sible l'oreille humaine et achemine les niveaux, proportionnellement à leur amplitude, à l'instrument de mesure 50 La ligne 6 partant d'un point situé entre les éléments 1 et 2 achemine le niveau, servant de repère, vers l'entrée du filtre 2, au filtre 4 et à l'instrument Sa Cet agencement permet de déterminer d'une manière exacte, par une technique de mesure, le gain du recul de la tension parasite à travers le filtre 2. Sur la fig.3, on a représenté un filtre à deux voies 7. Â l'entrée E, 15 signal à reproduire qui, après avoir traversé le filtre 7, apparaîts à la sortie À, est, suivant la position du commutateur 8, soit non modifié (pour des signaux non comprimés au préalable), soit modifié suivant la courbe amplitude-fréquence du filtre courbe c sur la fig. 1 (lorsqu'a eu lieu une compression préalable au moyen de montages Dolby B). Les valeurs, déterminées par comparaison à l'oreille, des éléments du filtre 7 sont ind;- quées ci-sprès.Pour cela, il est tenu compte des premières valeurs pour un appareil à cassette (enregistreur) usuel ayant une sortie de résistance ohmique moyenne et amplificateur connecté à la suite, conformément au montage suivant la figure 5, ies valeurs entre parenthèses 'appliquant à un appareil à bande magnétique de studio (appareil professionnel) avec sortie de faible résistance ohmique. Dans le système de filtre, il s'agit d'un filtre RC, quoique l'on puisse, en principe, également utiliser d'autres montages de filtres connus, par exemple des éléments LC appropriés. B1' R'1 = 10 kîl( 1 k # ), C1 , C'1 = 27 n F (0;27/ccP) et R2 , R'2' = 8,2 k Q( 820 Q ). Les tolérances des éléments utilisés se trouvent dans les limites usuelles de 5 pour cent ( 5K) . On peut aussi envisager. d'obtenir la caractéristique de transmission linéaire du filtre 2 par d'autres éléments électrotechniques appropriés.Par ailleurs, il peut y avoir avantage, suivant la nature des caractéristiques musicales, par exemple musique tlasflique ou musique Pop, de prévoir deux ou un plus grand nombre de filtres 2', 2" , ayant des caractéristiques de transmission différentes mais analogùes, ainsi que cela est représenté sur la fig. 4, filtres qui peuvent présenter, par exemple, la courbe dleTpan- sion - 30 dB ( pour le filtre 2") pour la musique classique, et la courbe de compression-expansion - 20 d B (fig.l) (pour le filtre 2') pour la musique Pop. En principe, il est possible de donner à des filtres appropriés des caractéristiques pour toute la plage comprise entre les courbes -30 dB et - 20 dB ( voir la zone hachurée sur la fig. 1) Pour le cas où l'on a prévu deux filtres, par exemple les filtres 2' et 2" de la figure 4, ou un plus grand nombre de filtres, il y a avantage à prévoir, entre les filtres et les appareils d'audition 13, un commutateur 14. Dans les cas où une cassette enregistrée avec un autre dispositif antidistorsion prévu par exemple pour une bande au bioxyde de chrome doit dtre reproduite sur un appareil à correction de distorsion prévu pour une bande à oxyde de fer, l'écart de correction de distorsion qui en résulte peut avantageusement dtre compensé dans la courbe amplitude-fréquence de reproduction, par des caractéristiques appropriées données aux filtres. La fig0 5 représente un schéma-blocs d'un appareil à cassettes (enregistreur) avec filtre 2 intercalé entre le dispositif correcteur de distorsion 16 et une installation amplificateur-haut parléur réglable. Le dispositif amplificateur-haut-parleur comprend un volume-contr81e 15, un amplificateur 10 et le haut-parleur 11. Le montage du filtre 2 peut titre conforme au schéma de la figure 3 et agencé de la manière représentée sur la figure 4. I1 peut etre, soit incorporé à l'appareil (enregistreur), soit etre intégré au dispositif amplificateur. Sur la figure 6, le filtre 2 est représenté schématiquement dans un radio récepteur ou un téléviseur. Dans cet appareil, ledit filtre est avantageusement disposé entre un démodulateur 9 et l'amplificateur formé des blocs 10 et 1l. La nécessité d'un tel filtre dans ces récepteurs suppose naturellement, que les niveaux des pro ductions sonores ont été atténuées avant 1'8mission, plus exacte- ment avant le modulateur HF de l'émetteur, au moyen d'un dispositif compresseur Dolby B.Pour une période transitoire, au cours de laquelle les programmes ne sont diffusés qu'après avoir été mis sous une forme "dolbyliséen, un interrupteur 8 (fig. 3) est recommandé, car, avec des signaux non eompriméa, un filtre 2 ou des fil- tres 2', 2" provoqueraient, lors de la reproduction, des corrections linéaires indésirables de l'image sonore.Ce qui vient d'être dit en dernier lieu s'applique à tous les exemples de montage décrits ou encore à décrire0 Sur la fig. 7, on a représenté un dispositif de contrtle,par exemple dans un appareil pour l'audition de supports d'enregistre- ments sonores, par exemple des cassettes à bande sonore, muni de filtres 2 ou 2' et 2" . Dans cet agencement, 12 peut titre un appareil à cassettes, (enregistreur) ou un appareil principal, suivant que l'on désire un contrôle de fabrication ou un contrtle de régie principale. Le filtre 2 est chaque fois relié à la sortie de reproduction de l'appareil 12, et il est suivi d'un dispositif d'écoute formé des éléments 10 et 11 déjà mentionnés à plusieurs reprises. Le gain du recul ae la tension parasite, gain mesuré avec le dispositif représenté sur la figure 2, était de UA/UE = 6,7 dB avec l'utilisation de cassettes à bandes à l'oxyde de fer ou au bioxyde de chrome utilisées comme sources de tension parasite. I1 est vrai qu'avec un dispositif d'expansion original du type Dolby B, on peut atteindre des valeurs allant Jusqu'a 10 dB, mais les mesures obtenues à plusieurs reprises avec un montage à filtre montrent que, en raison de sa simplicité, le filtre 2 permet d'obtenir un gain considérable en déparasitage. On peut ainsi obtenir un gain de déparasitage plus élevé avec un filtre modifié,par exemple le filtre 2" sur la figure 4. En principe le filtre doit Qtre monté en amont de la-partie BF de l'appareil considéré. Dans tous les exemples de réalisation décrits ci-dessus,on n' a pas - mentionné les moyens ntayant aucune importance sur le plan de l'invention. - ItEVENDICATIOmS 1.- Montage pour abaisser le niveau d'un mélange de signaux sonores, dont les parties de fréquence élevée sont amplifiées progressivement et en fonction de la fréquence, lorsque le niveau du signal décroît, puis transmises ou enregistrées au moyen de dispositifs de transmission ou d'enregistrement appropriés, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un filtre grâce Z'élébation moyenne du niveau du mélange de signaux sonores, élé- vation ayant lieu en fonction de la fréquence et avant la transmission ou l'enregistrement peut être reproduite d'une manière sensiblement réciproque. 2.- Montage selon la revendication 1,dans lequel le filtre est un filtre RC 3.- Montage selon la revendication 2, dans le cas de l'enregistrement des signaux, dans lequel il est prévu au moins deux filtres RC présentant des caractéristiques de transmission différentes et pouvant etre mis arbitrairement en circuit, 4.- Appareil-récepteur pour un mélange de signaux sonores, dont les parties de fréquence élevée sont amplifiées progressivement dans ltémetteur, avant l'émission, en fonction de lafréquen- ce, lorsque le niveau du signal décroit, puis transmis ensuite, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un filtre par l'intermédiaire duquel 1 'élévation moyenne du mélange de signaux sonores, élévation effectuée avant ltémission, en fonction de la fréquence, peut entre reproduite d'une manière sensiblement réciproque, lequel filtre est intercalé entre ltétage démodulateur et 1' étage amplificateur final de l'appareil récepteur. 5.- Appareil pour la reproduction d'un mélange de signaux sonores emmagasiné sur un support d'enregistrement et dont les parties de fréquence élevée sont amplifiées progressivement avant ltenregistrement, en fonction de la fréquence, lorsque le niveau du signal diminue, puis enregistrés sur le support d'enregistrement,ca- ractérisé par le fait qu'il comprend un montage pour abaisser le niveau du mélange de signaux sonores à reproduire, lequel montage consiste en au moins un filtre gracie auquel l'augmentation moyenne, fonction de la fréquence et précédant l'enregistrement, du niveau du mélange de signaux sonores enregistré et reproduit peut entre reproduite d'une manière sensiblement réciproque, ce filtre étant intercalé entre l'étage antidistorsion de 1 'appareil de reproduction et un ensemble amplificateur-haut-parleur. 6.- Appareil pour la reproduction d'un mélange de signaux sonores emmagasinés sur un support d'enregistrement, pour le con trtle de la qualité sonore du mélange de signaux sonores enre bistrés dont les parties de fréquence élevée sont amplifiées en fonction de la fréquence, lorsque le niveau du signal décroît, puis enregistrées, caractérisé par le fait qu'il comprend un montage pour abaisser le niveau du mélange de signaux sonores à reproduire, lequel montage consiste en au moins un filtre grace suquel l'augmentation moyenne, fonction de la fréquence et précédant l'enregistrement, du mélange de signaux sonores enregis- tr6s peut être reproduite d'une manière sensiblement réciproque, ce filtre étant intercalé entre un appareil de reproduction du support d'enregistrement et un ensemble amplificateur-hautparleur.