Brevet FR2365926A1 — publié le 19780421

La présente invention concerne des systèmes de reproduction du son, et plus particulièrement des systèmes haut-parleurs du type ayant un moyen pour modifier mécaniquement leur réponse en fréquence. Deux systèmes populaires de haut-parleurs sont le système à suspension d'air et le système à orifice accordé. Les performances de reproduction du son de ces deux systèmes sont considérablement différentes ltune de l'autre dans la région des fréquences inférieures au Hertz. Dans cette région de fréquences, le système à suspension d'air a une faible efficacité mais une caractéristique peu profonde de diminution à basse fréquence, permettant ainsi une réponse en fréquence sensible à des fréquences inférieures même-à 50 Hz. Par ailleurs, le système à orifice accordé a une crête relative de sa réponse à une fréquence à proximité de 100 Hz, mais une caractéristique raide de diminution à basse fréquence. Les détails de la forme du système à suspension d'air et du système à orifice accordé ont une importance critique. A la base, chaque système a une enceinte étanche à l'air avec un haut-parleur, pour convertir un signal électrique en son , et qui est monté dans une ouverture de la paroi avant de l'enceinte. La surface avant du haut-parleur dirige le son vers l'espace entourant l'enceinte, tandis que sa surface arrière dirige le son vers l'intérieur de l'enceinte. Une caractéristique distinctive du système à suspension d'air est que enceinte forme une étanchéité à l'air sensiblement parfaite à l'intérieur de l'enceinte. Un autre caractéristique distinctive est que lton utilise un hautparleur très souple. Un tel haut-parleur a des surfaces vibrantes qui présentent un déplacement d'amplitude relativement important en réponse à un signal électrique donné. Cela abaisse la fréquence de résonance du système et procure une réponse étendue à basse fréquence. De façon type, les joints de l'enceinte sont vissés et collés solidement, et l'onutilise d jairtsen en feutre ou en caoutchouc pour sceller le haut- parleur et tout panneau amovible. La caractéristique distinctive du système à orifice accordé est la mise en place d'un orifice, ayant une aire en section transversale précise, dans le panneau avant de l'enceinte. De plus, certains systèmes à orifice accordé ont des gaines d'une aire en section transversale et d'une longueur précises, qui s'étendent jusqu l'intérieur de l'enceinte à partir de l'emplacement de l'orifice. L'orifice permet aux ondes sonores émises par la surface arrière du haut-parleur de sortir de l'intérieur de l'enceinte. Les ondes sonores sortantes, qui ont une fréquence inférieure à environ 150 Hz sont sensiblement en phase avec les ondes sonores émises par la surface avant du haut-parleur et, par conséquent, cela augmente la réponse effective du système dans cette région de fréquences. Malgré les différences importantes de forme entre le système à suspension d'air et le système à orifice accordé, tous deux peuvent, dans des circonstances appropriées, donner des résultats plaisants pour la plupart des utilisateurs. Le son qui est réellement entendu par l'auditeur est sensiblement affecté par les caractéristiques acoustiques de la pièce dans laquelle est placé le système haut-parleur. Comme, en un moment ou un autre, un système haut-parleur peut être utilisé dans un certain nombre de pièces, ayant chacune un effet différent sur le son réellement entendu par l'utilisa ter, une seule forme de système haut-parleur n'offrira pas nécessairement à un utilisateur, une performance uniformément plaisante. En conséquence, il est nécessaire de trouver un système haut-parleurqyant une réponse en fréquence réglable, en particulier sur la région de fréquences inférieure à 150 Hz, qui est une région critique en termes de la satisfaction de l'auditeur. Certaines tentatives selon l'art antérieur pour résoudre cette nécessité d'un réglage d'une réponse en fréquence, comprenaient l'utilisation de volets ou obturateurs pour bloquer les orifices des enceintes de haut-parleurs à orifice. De tels systèmes, bien que généralement satisfaisants, n'ont pas offert des performances optimales, et ne sont généralement pas acceptés par des auditeurs ayant l'oreille fine. Cela est dû principalement à l'incapacité de ces systèmes de résister aux fortes vibrations de l'environnement. Les vibrations du son produités par les haut-parleurs ont tendance à forcer 1 'obturateur ou volet à branler et par conséquent à interférer avec le son reproduit. Un inconvénient supplémentaire des systèmes utilisant des volets est qu'ils sont incapables de produire une étanchéité à l'air suffisante pour faciliter la reproduction du son d'un système à sus pension d'air réel. On notera à la lecture de ce qui précède qu'un système haut-parleur ayant une réponse en fréquence mécaniquement réglable est nécessaire, et en particulier un système offrant une reproduction plaisante du son équivalente soit à un système à suspension d'air ou à un système à orifice accordé, tout en évitant les effets gênants des vibrations créées par le son reproduit. LSbrésente invention remplit cette nécessité. La présente invention réside dans un système hautparleur qui a une réponse en fréquence réglable mécaniquement, permettant le choix d'une caractéristique de reproduction du son, qui est équivalente à celle d'un système à suspension d'air étudié de façon optimale ou d'un système à orifice accordé étudié de façon optimale. De plus, le système haut-parleur est étudié pour offrir une performance complète quel que soit le niveau de vibrations crée par le son reproduit. Plus particulièrement, un système haut-parleur construit selon la présente invention, comprend un-e enceinte étanche à l'air classique ayant des parois supérieure, inférieure, avant, arrière etatérales, jointes solidement les unes aux autres pour former un intérieur étanche à l'air. Un hautparleur très souple classique est monté dans la paroi avant de l'enceinte, et l'enceinte et le haut-parleur peuvent fonctionner comme un système à suspension d'air. L'enceinte comprend un moyen définissant un orifice accordé à travers la paroi avant, ainsi l'enceinte ete haut-parleur peuvent fonctionner comme un système à orifice accordé. Le système haut-parleur comprend de plus un moyen formant bouchon pouvant être sélectivement inséré dans l'ou- verture de l'orifice accordé pour sceller sensiblement l'intérieur de l'enceinte, ainsi le système haut-parleur peut sélectivement être converti en système à suspension d'air ou en système à orifice accordé. On obtient une plus grande flexibilité dans le choix d'une caractéristique de réponse en fréquence appropriée, en offrant, à l'utilisateur, une gamme de moyens formant bouchons, chacun permettant une quantité différente de communication d'air entre l'espace entourant l'enceinte et l'intérieur de cette dernière. On notera à la lecture de ce qui précède que la présente invention représente une avance importante dans la forme d'un système haut-parleur. En particulier, elle procure un système haut-parleur ayant la capacité de reproduire un son qui est plaisant pour presque tous les utilisateurs d'équipements de reproduction audio fréquences. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à l'aide de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective du système haut-parleur, avec l'ensemble formant bouchon d'amortissement inséré dans l'orifice; - la figure 2 est une vue en coupe, l'ensemble formant bouchon d'amortissement étant enlevé de l'orifice; - la figure 3 est une vue en coupe faite suivant la ligne 3-3 de la figure 1; et - la figure 4 est une représentation graphique de la réponse en fréquence du système haut-parleur avec le bouchon d'amortissement enlevé (courbe en pointillés) et le bouchon d'amortissement. inséré (courbe en traits pleins). Comme on peut le voir sur les dessins, la présente invention est représentée par un système haut-parleur qui peut être réglé à la main par l'utilisateur pour obtenir la performance de reproduction du son soit d'un système à suspension d'air ou d'un système à orifice accordé. Certains dispositifs selon l'art antérieur ont été étudiés pour obtenir des résultats semblables en équipant des enceintes de hautparleurs à orifice d'obturateurs ou volets pour une étanchéité sélective des orifices. De tels dispositifs ne permettaient pas d'obtenir une performance satisfaisante à des niveaux élevés du son du fait de la tendance des obturateurs à vibrer en réponse aux ondes sonores à basse fréquence. Par ailleurs, de tels dispositifs ne permettaient pas d'obtenir ltétanchéité à l'air requise pour un système à suspension d'air.Le système haut-parleur selon la présente invention peut être réglé pour offrir une performance plaisante, équivalente aussi bien à celle d'un système à suspension d'air que d'un système à orifice accordé, sans les inconvénients de l'art antérieur qui vient d'être décrit. En bref, le système selon l'invention, représenté sur la figure 1, comprend une enceinte classique du type en coffret, dansAaquelle est monté un haut-parleur 11 très souple. Un orifice 13 est formé dans l'enceinte, et le système peut ainsi fonctionner comme un système à orifice accordé. Un ensemble formant bouchon d'amortissement 15 peut sélectivement être inséré dans l'orifice 13, formant une étanchéité de l'intérieur de l'enceinte, ainsi le système peut fonctionner comme un système à suspension d'air. En considérant la construction quelque peu plus en détail, un système haut-parleur construit selon l'invention, comprend une enceinte ne pouvant sensiblement pas vibreer ayant une paroi inférieure 17, une paroi supérieure 19, des parois latérales 21 et 23, une paroi arrière 25 etine paroi avant 27, toutes étant fixées les unes aux autres par le moyen de vis, de colle ou analogues. L'enceinte a une ou plusieurs ouvertures qui sont formées dans une des parois, pour correspondre à un nombre égal de transducteurs électroacoustiques classiques. Dans le mode de réalisation illustré, la paroi avant 27 a trois ouvertures 29, 31 et 33 correspondant au haut-parleur basse fréquence 11 classique très souple, au haut-parleur moyenne fréquence classique 35 et au haut-parleur haute fréquence classique 37 respectivement. Le haut-parleur basse fréquence 11 a un élément pouvant vibrer relativement grand avec une surface avant 39 et une surface arrière 41. Le mouvement vibratoire classique des surfaces 39 et 41 provoque l'émission d'une énergie acoustique (son ), l'énergie émise par la surface avant 39 étant dirigée vers l'espace entourant l'enceinte et l'énergie émise par la surface arrière 41 étant dirigée vers l'intérieur de ltenceinte. Le haut-parleur fréquence moyenne 35, monté dans l'ouver- ture 31, a un élément pouvant vibrer avec une surface avant 43 et une surface arrière 45. Le mouvement vibratoire classique des surfaces 43 et 45 force l'énergie acoustique à être dirigée par la surface avant 43 vers l'espace entourant l'enceinte et par la surface arrière 45 vers l'intérieur d'une enceinte formant boite séparée étanche à l'air 47. De même, le haut-parleur haute fréquence 37, monté dans l'ouverture 33, a un élément pouvant vibrer (qui peut être un pavillon métallique), avec une surface avant 49 et une surface arrière 51. Le mouvement vibratoire classique des surfaces 49 et 51 force l'énergie acoustique à être dirigée par la surface avant 49 vers l'espace entourant l'enceinte, et par la surface arrière 51 vers l'intérieur d'une enceinte formant boîtier séparé étanche à l'air 53.La fonction des deux enceintes 47 et 53 sera expliquée subséquemment. Le mode de réalisation illustré du dispositif selon la présente invention a un réseau de passage par zéro et des commandes 55 du passage par zéro pour limiter le spectre de fréquence des signaux électriques délivrés à chacun des trois haut-parleurs 11, 35, 37. L'orifice 13 a de préférence a une forme généralement circulaire et il est placé de préférence dans la même paroi que le haut-parleur basse fréquence Il et à plus de 50 mm de lui. Une gaine 57 s'étend jusqu'à l'intérieur de l'enceinte à partir de l'emplacement de l'orifice. L'intérieur de la gaine 57 a une forme en section transversale et une aire de préférence identiques à celles de l'orifice 13, et cette gaine est construite en tout matériau approprié, comme du carton ou de la matière plastique. On peut trouver d'autres informations concernant la bonne forme de l'orifice 13 et de la gaine 57 dans Tremaine, Audio Cyclope dia, publié par Howard W. Sams & Co., Inc., 1969, pages 1102 et 1103. Le but de l'orifice 13 et de la gaine 57 est de permettre à l'énergie acoustique émise par la surface arrière 41 du haut-parleur basse fréquence 11, de sortir de l'intérieur de l'enceinte. En particulier, l'orifice 13 et la gaine 57 créent une résonance entre la capacité acoustique de l'intérieur de l'enceinte et l'air enfermé dans les confins de l'orifice 13. La longueur et l'aire en section transversale de l'intérieur de la gaine 57 sont choisies pour optimiser la forme de l'orifice accordé pour le volume interne particulier de l'enceinte et la fréquence de résonance particulière à l'air libre du haut-parleur basse fréquence 11. A titre d'exemple, selon les tableaux parus dans l'ouvragede Tremaine ci-dessus mentionné, un orifice circulaire d'un diamètre de 120, 65 mm, et une gaine cylindrique d'un diamètre de 120, 65 mm et de 139, 7 mm de long, sont appropriés pour une enceinte ayant un volume interne de 56, 64 dm3 et une résonance à l'air libre du haut-parleur basse fréquence de 50 Hz. Le choix des dimensions internes optimales de la gaine 57 permet une réponse à basse fréquence à crête régulière. Cette crête de réponse se produit parce que l'impédance acoustique de l'intérieur de l'enceinte provoque un déphasagede 1800 des ondes sonores à basse fréquence (moins de 150 Hz), sont émises par la surface arrière 41 du haut-parleur basse fréquence 11 et passent par l'orifice 13. Par conséquent, ces ondes sonores ayant passé par l'-orifice, sont en phase avec les ondes sonores à basse fréquence émises par la surface avant 39 du haut-parleur basse fréquence Il et cela augmente effectivement la réponse du système en-dessous de 150 Hz. L'orifice 13 peut être sélectivement fermé par tout moyen formant bouchon approprié. Il faut qu'un moyen formant bouchon approprié présente les caractéristiques importantes suivantes : pouvoir former un joint, sensiblement parfait l'aire l'intérieur de l'enceinte, pouvoir être facilement inséré et enlevé de orifice 13 et due la gaine 57, et pouvoir être utilisé dans un environnement à fortes vibrations, sans vibrer et produire un son en lui-même. Un exemple d'un tel moyen formant bouchon est l'ensemble formant bouchon d'amortissement 15 illustré sur la figure 2. L'ensemble formant bouchon d'amortissement 15 comprend un bouchon élastiquement compressible 59, deux rondelles 61 et 63, une tige 65 et une poignée 67. Le bouchon 59 est construit en tout matériau compressible approprié comme une mousse semi-réticulée ou à cellules fermées, et sa section transversale est légèrement plus grande que l'intérieur de la gaine 57, tout ayant généralement la même forme qu'elle. Bien que cela ne soit pas critique, le bouchon 59 a de préférence la même longueur que la gaine 57, pour augmenter ainsi la capacité d' étanchéité à l'air de l'ensemble 15. Les rondelles 61 et 63 sont placées aux extrémités respectives du bouchon 59 et la tige 65 traverse axialement le bouchon 59 et passe par les rondelles 61 et 63, engageant la poignée 67. Selon l'invention, l'ensemble formant bouchon d'amortissement 15 est inséré dans l'orifice 13kt la gaine 57 en pressant à la main le bouchon 59 jusqu'à ce qu'il puisse s' adapter-dans la section transversale de l'orifice 13. On pousse alors la poignée 67 et/ou la rondelle 63 jusqu'à ce qu'elles affleurent avec la paroi avant 27 de l'enceinte, comme on peut le voir sur la figure 3. La pression radiale exercée par le bouchon comprimé 59 produit une force suffisante pour supporter l'ensemble 15 en position dans la gaine 57. L'ensemble formant bouchon d'amortissement est enlevé de la gaine 57 en tirant à la main la poignée 67 pour sortir 1' ensemble en le glissant. Il faut reconnaître que l'ensemble 15 formant bouchon d'amortissement ci-dessus décrit ne représente qu'un mode de réalisaticn de cette caractéristique de l'invention. On peut utiliser, dans la présente inventinn, tout moyen formant bouchon maintenu en place dans l'orifice et la gaine et fermant de façon sensiblement étanche l'orifice. Par exemple, dans un mode de réalisation de l'invention, un moyen formant bouchon relativement non compressible est inséré dans un orifice et une gaine compressibles. Dans un autre mode de réalisation, un moyen formant bouchon solide a la forme générale d'un disque, et a un pourtour élastique pour engagement automatique avec l'orifice et la gaine. Des réponses en fréquence typiques du système haut-parleur a des fréquences inférieures à 200 Hz, l'ensemble formant bouchon d'amortissement 15 étant inséré et étant enlevé de l'orifice 13 et de la gaine 57, sont représentées graphiquement sur la figure 4. L'ensemble formant bouchon d'amortissement 15 étant inséré, la réponse en fréquence du système hautparleur est équivalente à celle d'un système à suspension d'air, c'est-à-dire avec une faible efficacité mais une caractéristique de diminution à basse fréquence peu profonde. L'ensemble 15 formant bouchon d'amortissement étant enlevé, la réponse en fréquence est celle d'un système à orifice accordé, c'est-à-dire avec une crête relative à une fréquence à proximité de 100 Hz mais une caractéristique de diminution à basse fréquence très raide. Selon les techniques classiques d'étude d'un système à orifice accordé, le haut-parleur à moyenne fréquence 35 et le haut-parleur 37 sont montés dans des enceintes étanches à l'air 47 et 53, respectivement. Le but de ces enceintes est de sceller et ainsi de charger les surfaces arrière des deux haut-parleurs. Cela donne, au système haut-parleur, une réponse en fréquFERiFaméliorée en permettant à l'énergie sonore émise par la surface arrière 41 du haut-parleur basse fréquence Il seul, d'être portéeà travers la gaine accordée 57 et l'orifice accordé 13. Une forme optimale d'un système à suspension d'air nécessite une étanchéité parfaite à l'air de l'intérieur de l'enceinte. Par ailleurs, une forme optimale d'un système à orifice accordé nécessite un joint d'air parfait en tout point autre que l'orifice. En conséquence, tous les joints entre les parois 17, 19, 21, 23, 25 et 27 et entre les trois haut-parleurs 11, 35 et 37 et les ouvertures 29, 31 et 33 dans lesquelles ils sont montés respectivement, et entre tous les autres éléments où une communication d'air entre l'espace entourant l'enceinte et l'intérieur de l'enceinte pourrait se produire, sont scellés par des moyens appropriés comme de la colle, des vis et des joints en feutre ou en caoutchouc. De plus, quand l'ensemble formant bouchon d'amortissement 15 est inséré dans l'orifice 13 et la gaine 57, on obtient un joint sensiblement parfait de l'intérieur de l'enceinte. Les côtés faisant face à l'intérieur des parois de l'enceinte sont totalement enduits d'un matériau d'isolement d'absorption acoustique approprié, comme de la fibre de verre, pour charger le haut-parleur basse fréquence 11. La paroi avant 27 de l'enceinte du haut-parleur est de préférence couverte d'un grillage décoratif 69, maintenu en place par tout moyen approprié. Bien que des résultats satisfaisants soient habituellement obtenus en choisissant un système à suspension d'air ou un système à orifice accordé, certains utilisateurs à l'oreille sensible peuvent souhaiter encore plus de flexibilité dans le choix d'une caractéristique de réponse en fréquence appropriée. La présente invention peut procurer cette flexibilité,en permettant à l'utilisateur de choisir dans une gamme de bouchons d'amortissement, chacun ayant une densité et une capacité d'étanchéité à l'air de plus en plus faibles. Chacun de ces bouchons permet des quantités de plus en plus grandes de communication d'air entre l'espace entourant l'enceinte et l'intérieur de cette dernière. Cela permet au système de procurer une large gamme de performances, allant de celles d'un système à suspension d'air à celles d'un système à orifice accordé. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Système haut-parleur du type ayant un moyen pour régler sélectivement sa réponse à basse fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend : une unité formant haut-parleur; une enceinte pour ladite unité, qui comprend un certain nombre de parois scellées les unes aux autres, l'une desdites parois étant munie d'une ouverture pour recevoir ladite unité, ainsi ladite unité et ladite enceinte peuvent fonctionner comme un système à suspension d'air; un moyen définissant un orifice accordé à baveras l'une desdites parois pour permettre une communication entre l'espace entourant ladite enceinte et l'intérieur de ladite enceinte, ainsi ladite unité formant haut-parleur, ladite enceinte et ledit orifice peuvent fonctionner comme un système à orifice accordé; et un moyen formant bouchon pouvant sélectivement être inséré dans ledit orifice pour loquer une quantité prédéterminée de ladite communication. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen formant bouchon précité bloque toute la communication précitée, ainsi ledit système fonctionne comme un système à suspension d'air. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen formant bouchon précité comprend un élément élastiquement compressible qui est dans un état comprimé quand ledit moyen formant bouchon est placé dans orifice précité. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen formant bouchon précité comprend de plus une structure de support sensiblement rigide pour faciliter son insertion et son enlèvement de orifice précité. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une gaine dont l'aire en section transversale et la forme sont sensiblement les mêmes que celles de l'orifice précité, ladite gaine s'étendant à l'intérieur de l'enceinte précitée à l'emplacement dudit orifice. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité formant haut-parleur précitéeet l'orifice précité sont placés sur la même paroi de l'enceinte précitée. 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen formant bouchon précité comprend un certain nombre de bouchons pouvant individuellement être insérés dans l'orifice précité.