Brevet FR2378418A1 — publié le 19780818

La présente invention se rapporte aux haut-parleurs et concerne plus précisément les enceintes acoustiques comportant plusieurs transducteurs électro-acoustiques pour reproduire les sons tout au long du spectre des fréquences audibles. Les haut-parleurs traditionnels ont une courbe de réponse en fréquence limitée, c'esta'-dire qu'ils ne reproduisent fidèlement et efficacement les sons que sur une certaine bande de fréquence qui est plus étroite que celle que l'oreille normale est capable d'entendre. C'est la raison pour laquelle, pour obtenir une reproduction de haute-fidélité des sons, il est d'usage d'utiliser plusieurs transducteurs, notamment, un transducteur pour les basses (appelé "woofer") afin de reproduire les sons de basses fréquences, et un transducteur des aigus (appelé tweeter) pour les fréquences élevées, avec éventuellement un ou plusieurs transducteurs pour les fréquences intermédiaires. En général, on monte ces transducteurs individuels sur un même baffle ou dans une meme enceinte. I1 est à noter que l'oreille humaine est non seulement sensible à la hauteur des sons, mais également à leur phase. Ceci pose des problèmes dans la construction des systèmes à plusieurs haut-parleurs, en particulier, de ceux à "baffle plat" dans lesquels tous les trans ductaurs sont montes dans un meme plan En effet, les 55'S- tèmes a' baffle plat n'ont pas un retard constant, indépendant de la fréquence et ce, pour deux raisons. Premier rement, un réseau de sélection électrique comportant des filtres est utilisé pour séparer les signaux alimentant chacun des haut-parleurs Or, ceci a pour conséquence d'introduire un certain retard, lequel est fonction de la largeur de la bande passante et qui est normalement plus long pour le filtre passe-bas, qui alimente le transducteur des basses ou des graves. Deuxièmement, le transducteur des basses est normalement plus grand que celui des aigus et son centre acoustique effectif est situé plus en arrière de son point de montage que celui des transducteurs des aigus et des fréquences moyennes, intro duisant ainsi une nouvelle différence dans les temps de propagation. Dans une tentative pour apporter une solution à la différence des retards des différents transducteurs, il a été proposé d'utiliser un baffle étagé ou à décrochement pour le montage des différents transducteurs. De tels systèmes ont, par exemple, été décrits dans l'article intitulé 1,Loudspeakers the missing linlMJ présenté par E. Beakgaard à la 50è Assemblée de la "Audio Engineering Society" et de telles enceintes ont effectivement été commercialisées par un certain nombre de fabricants.Dans ces systèmes, les plans de montage des différents transducteurs sont décalés, de manière à placer leurs centres acoustiques dans des positions neutralisant les effets des retards. Cette solutior permet de r4a) ser tre coIlpen- sation satisfaisante le long de l'axe du système de hautparleurs, mais il n'en est pas de meme pour ceux qui sont en dehors de cet axe et pour lesquels la distorsion due aux retards subsiste du fait que llespacement entre les transducteurs dans les directions en dehors de 1' axe, n'est pas la meme que le long de celui-ci. Or, la Demanderesse a découvert qu'une solution acoustique satisfaisante à ce problème pouvait etre obtenue en introduisant des retards dans les trajets de propagation des sons par des moyens electriques. Selon la présente invention, une enceinte acoustique qui comprend, au moins, deux transducteurs électroacoustiques montés dans des positions pratiquement fixes l'un par rapport à l'autre, et des moyens de sélection pour diriger différentes parties du spectre des fréquences électriques d'un signal d'entrée acoustique vers les dif férents transducteurs, afin que ceux-ci reproduisent respectivement les différentes parties du spectre acoustique devant etre engendré par enceinte à partir dudit signal d'entrée électrique, lesdits moyens de sélection introduisant dans les signaux alimentant le premier transducteur un certain retard par rapport à ceux alimentant le second, une partie, au moins, de ce retard, étant compensée par des moyens introduisant un retard dans les signaux alimentant ce second transducteur. Dans un mode de réalisation de l'invention, les transducteurs électro-acoustiques sont montés de telle manière que leurs axes sont pratiquement parallèles et que leurs oen- tres acoustiques effectifs sont espacés l'un de l'autre dans une direction parallèle à leurs axes, le centre acoustique du second transducteur étant espacé en avant de celui du premier et le retard introduit par lesdits moyens dans les signaux alimentant le second transducteur compense aussi la différence de phases dans le signal acoustique reçu en un point parallèle aux axes des transducteurs due à cet espacement.En variante, les transducteurs électro-acoustiques pourraient être montés de façon que leurs axes soient paral lèles et que leurs centres acoustiques effectifs solent tous deux situés dans un plan pratiquement perpendiculaire à leurs axes. Dans ce cas, la compensation électrique introduite par les moyens de retard doit simplement être suffisants pour compenser la différence des retards introduits par les moyens qui dirigent les différentes parties du spectre de fréquences électriques vers les différents transducteurs ; dans la pratique, les moyens pour diriger les différentes parties du spectre de fréquence électrique vers les différents transducteurs de 1 'enceinte comprennent des filtres passe-haut et passe-bas. Les moyens de retard électriques pourraient être placés en amont ou en aval du filtre introduisant le dernier retard (qui, dans la pratique, est généralement le filtre passe-haut). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnee uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel - les figures la et Ib sont respectivement une vue en plan et de côté d'une enceinte acoustique traditionnelle ; - les figures 2a et 2b sont des vues correspondan tes-d'une enceinte comportant un baffle étagé ; - les figures 3a et 3b sont des vues correspon dantes d'une enceinte compensée équivalente conforme à un mode de réalisation de l'invention - la figure 4 illustre un réseau de sélection standard utilisé pour alimenter les haut-parleurs d'une enceinte acoustique classique, et - les figures 5 et 6 illustrent des variantes de réalisation conformes à l'invention. En se référant aux dessins, on voit, dans une installation classique, telle que celle représentée sur les figures la et lb, un transducteur pour les aigus 1 et un transducteur pour les basses 2 montés sur la surface frontale d'une enceinte 3. Aux positions situées sur l'axe 4, on constate un certain retard entre les sons reçus des transducteurs 1 et 2 du fait de la distance séparant les cintres accustiq1 s Ses deux appareils, centres qui ont été indiqués schématiquement et désignés respectivement C1 et C2. Dans un mode de construction connu, ce retard a été réduit en montant les deux hautparleurs sur un baffle étagé ou à décrochement, comme représenté sur les figures 2a et 2b. Par un choix judicieux du décrochement, on peut obtenir une correction complète le long de llaxe. Sur la figure 4, le haut-parleur des basses et le haut-parleur des aigus sont alimentés respectivement à travers un filtre passe-bas 6 et passe-hauc 5. Si lton désigne par dtl la différence du retard introduit par les filtres passe-bas 6 et passe-haut 5 et si la différence des distances entre les points de montage et les centres acoustiques de chacun des transducteurs produit un retard At2 le retard axial total, dans le cas d'une enceinte plate classique, est dtl + At2. Pour un angle e quelconque, l'erreur en dehors de i axe est un peu inférieure, n'étant que Atl + At3, où At3 = At2 cos e. Dans l'enceinte à décrochement représentée sur les figures 2a et 2b, le centre acoustique C1 du hautparleur des aigus a été représenté comme étant situé en arrière du centre C2 du hautparleur des basses d'une distance équivalente au retard At1 (c' est-à-dire déplacé d'une distance équivalente au retard At1 + At2 par rapport à la position du haut-parleur des aigus dans l'enceinte de la figure 1, assurant ainsi une correction axiale complète. Pour un angle de désaxage e quelconque, la différence de la longueur des trajets acoustiques entre l'auditeur et les transducteurs des basses et des aigus est At4, où t4 = At cos 0, ce dernier terme étant plus petit que Atlq Dans l'agencement selon l'invention, représenté sur la figure 3, un retard At1 égal à la différence des retards produits par les filtres des haut-parleurs des basses et des aigus est introduit électriquement dans le circuit d'alimentation du haut-parleur des aigus.Ce haut-parleur est décalé en arrière par rapport à la position du transducteur des aigus de la figure 1 d'une distance équivalente à At2, c'est-à-dire, d'une distance telle que leurs centres acoustiques effectifs C1 et C2 sont tous deux situés dans un même plan perpendiculaire à l'axe. Un tel système présente une distorsion temporelle nulle, tant le long de l'axe acoustique qu'en dehors de celui-ci. La figure 4 représente un réseau de filtrage standard qui comprend un filtre passe-haut 5 et un filtre passe-bas 6. Deux autres réseaux de filtrage pouvant être utilisés avec la présente invention, sont représentés respectivement sur les figures 5 et 6, chacun d'eux comportant un circuit à retard 7 en série avec le filtre passe-haut 5. Selon un autre aspect de la présente invention, le retard axial pourralt etre corrigé simplement par des moyens électriques, Ce retard qui est égal à At1 + At2 est introduit dans le circuit d'alimentation du transducteur des aigus d'un baffle plat tel que celui représenté sur la figure 1. Par ce moyen, le retard axial peut etre éli- miné, tout en conservant la souplesse permettant d'utiliser d'autres paramètres, tels que les effets de la diffraction. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples de réalisation repre- sentés et décrits sans sortir pour autant du cadre de l'invention. C'est ainsi1 notamment, que l'invention bien qu'ayant été décrite en prenant pour exemple des enceintes å deux transducteurs peut tout aussi bien etre appliquée à des systèmes comportant trois transducteurs ou plus. Divers moyens tels que des lignes a' retard électriques passives, des lignes à retard électro-acoustiques ou des circuits intégrés pourraient etre utilisés pour produire le retard électrique. REVESDICATIONS 1. Enceinte acoustique qui comprend, au moins, deux transducteurs electro-acoustiques montés dans des positions pratiquement fixes l'un par rapport à l'autre, et des moyens de sélection pour diriger différentes parties du spectre des fréquences électriques d'un signal d'entrée acoustique vers les différents transducteurs, afin que ceux-ci reproduisent respectivement les différentes parties du spectre acoustique devant être engendré par l'enceinte à partir dudit signal d'entrée électrique, lesdits moyens de sélection introduisant dans les signaux alimentant le premier transducteur un certain retard par rapport à ceux alimentant le second, caractérisée en ce qu'une partie, au moins, de ce retard est compensée par des moyens incroduisslt tin retard dans les signaux alimentant ce second transducteur. 2. Enceinte acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les transducteurs électro-acoustiques sont montés de telle manière que leurs axes sont pratiquement parallèles et que leurs centres acoustiques effectifs sont espacés l'un de l'autre dans une direction parallèle à leurs axes, le centre acoustique du second transducteur étant espacé en avant de celui du premier et le retard introduit par lesdits moyens dans les signaux alimentant le second transducteur compense aussi la dif férence de phases dans le signal acoustique reçu à un point parallèle aux axes des transducteurs due à cet espacement. 3. Enceinte acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les transducteurs électro-acoustiques sont montés de telle sorte que leurs axes sont parallèles et que leurs centres acoustiques effectifs C1, C2 sont tous deux situés dans un plan pratiquement perpendiculaire à leurs axes. 4. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,- caractérisée en ce que les moyens pour diriger différentes parties du spectre de fréquences électriques du signal d'entrée de l'enceinte yers diffé rents transducteurs comprennent des filtres passe-haut et passe-bas, et en ce que lesdits moyens de retard sont connectés entre le filtre passe-haut et le transducteur électro-acoustique auquel il est associé. 5. Haut-parleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens pour diriger différentes parties du spectre de fréquences électriques du signal d'entrée de l'enceinte vers différents transducteurs comprennent des filtres passe-haut et passe-bas, et en ce que lesdits moyens de retard sont montés en avant du filtre passe-haut, la sortie desdits moyens de retard étant connectée à 1' entrée de ce dernier. 6. Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le premier transductur électro-acoustique est un har parlellr d basses et en ce que le second transducteur est un hautparleur d'aigus, les deux transducteurs étant montés sur un baffle qui est étagé, de sorte que le transducteur des aigus est shysiquement en arrière du transducteur des basses. 7. Enceinte acoustique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le transducteur des aigus est placé en arrière du transducteur des basses d'une distance égale à la différence entre les distances de leurs centres acoustiques effectifs C1, C2 et de la plaque frontale du baffle sur lequel ils sont montés.