Brevet FR2460071A1 — publié le 19810116

L'invention concerne un dispositif de commandes pour dispositif d'amplification sonore. D'une façon générale, l'inven- tion concerne les dispositifs d'égalisation paramétriques. Plus particulièrement, elle se rapporte à un nouvel égaliseur paramétri- que des sons caractérisé par une disposition particulièrement pratique des commandes permettant à l'opérateur de contr8ler plus facilement les modifications voulues de la courbe de réponse en fréquence et l'équilibrage des différentes gammes de fréquences. Les systèmes électroniques modernes d'amplification des sons comportent fréquemment un égaliseur paramétrique muni d'un très grand nombre de commandes permettant de modifier le signal de sortie sonore du système. Ces commandes comprennent notamment les commandes permettant de faire varier le gain d'amplification, la largeur de bande et la réponse en fréquence dans les différentes gammes de fréquences. Ces commandes permettent à l'opérateur de modifier le signal de sortie du système pour obtenir les caractéris- tiques sonores désirées. La disposition classique des commandes d'égalisation paramétrique rend son utilisation difficile pour un opérateur inexpérimenté, qui risque de ne pas pouvoir obtenir les résultats désirés pendant une interprétation musicale ou d'utiliser impropre- ment les commandes en déformant l'interprétation. Par suite l'invention a pour but de créer un dispositif de commande des variations de fréquence et d'amplitude du signal de sortie d'un système d'amplification sonore qui permette de résoudre l'un ou la plupart des problèmes ci-dessus. L'invention propose un dispositif pratique, facile à utiliser et facile à comprendre, pour les commandes de réglage d'amplitude et de fréquence du signal de sortie d'un système d'amplification sonore. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de commandes pour système d'amplification sonore comportant plusieurs canaux de transmission sélectifs en fréquence et des moyens permet- tant de contr8ler la réponse en fréquence et le gain de chaque canal sélectif, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un certain nombre de commandes linéaires de réponse en fréquence contiguës associées chacune à l'un des canaux de transmission contigus sélectifs en fréquence, pour contr8ler la réponse en fréquence de ces canaux, et un nombre correspondant de commandes linéaires adjacentes et perpendiculaires aux commandes correspondantes de réponse en fréquence, pour contr8ler le gain du canal associé à la commande de réponse en fréquence adjacente. Suivant une caractéristique importante de l'invention, les commandes des amplificateurs sont des commandes linéaires et les commandes linéaires de réponseEn fréquence sont mobiles sur des pistes linéaires placées essentiellement c8te à c8te dans l'ordre des gammes de fréquences contr8lées. Suivant une autre caractéristique importante de l'invention, les commandes linéaires d'amplification sont disposées perpendiculairement aux commandes linéaires de réponse en fréquence de la gamme de fréquences sur laquelle s'effectue l'amplification. D'autre part, on utilise une commande de largeur de bande permet- tant de faire varier la bande passante de l'amplificateur corres- pondant à une commande de réponse en fréquence donnée; ces commandes de largeur de bande étant situées au voisinage des commandes d'amplification associées. On peut également utiliser des index graphiques simples de la gamme de fréquences commandée par chaque commande linéaire de réponse en fréquence, ces index étant placés au voisinage des commandes linéaires. On peut encore utiliser des index graphiques simples de largeur de bande placés au voisinage des commandes de largeur de bande. La description détaillée qui suit se réfère aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil portable d'amplification sonore indiqué en traits interrompus, cet appareil utilisant les commandes d'égaliseur paramétrique selon l'invention; - la figure 2 est un schéma électrique du circuit de l'égaliseur paramétrique; - la figure 3 est un graphique représentant l'effet de l'égaliseur paramétrique dans la gamme des hautes fréquences; la figure 4 est un graphique représentant l'effet de l'égaliseur paramétrique dans la gamme des fréquences moyennes; - la figure 5 est un graphique représentant l'effet d'un sélecteur de surtension dans la bande des fréquences moyennes; - la figure 6 est un graphique représentant l'effet de l'égaliseur paramétrique dans la gamme des basses fréquences; - la figure 7 est une combinaison d'un schéma de prin- cipe et d'un schéma électrique représentant la disposition logique des moyens de combinaison des différents signaux filtrés; - la figure 8 est un schéma de principe illustrant la disposition logique du filtre de bande passante à surtension variable selon l'invention - les figures 9 à 12 représentent les caractéristi- ques de réponse en fréquence aux bornes respectives F9 à F12 du système de la figure 8. La figure 1 est une vue en perspective d'un appareil d'amplification sonore portable, indiqué en traits interrompus, utilisant un égaliseur paramétrique à commandes selon l'invention. Ces commandes comprennent trois curseurs de commande linéaire de réponse en fréquence 10, 12 et 14 correspondant respectivement aux gammes de fréquences basse, moyenne et haute. Les curseurs sont fixés à des bras de potentiomètres (décrits ci-après), constituant les moyens de commande de réponse en fréquence dans les gammes correspondantes. Les commandes comprennent également des commandes linéaires de gain ou d'amplitude 16, 18 et 20 dont les curseurs sont fixés à des bras de potentiomètres (également décrits ci-après) destinés à faire varier le gain d'amplification dans les canaux des gammes de fréquences associés aux commandes linéaires adjacentes de réponse en fréquence correspondantes 10, 12 et 14. Un commutateur à trois positions 22 constitue un sélecteur de surtension permet- tant de faire varier la surtension ou la largeur i bande du canal de fréquences moyennes associé à la commande de réponse en fréquence 12 et à la commande de gain 18. La figure 2 représente le schéma électrique d'un exemple d'égaliseur paramétrique utilisant les commandes selon l'invention. Le signal de sortie du préamplificateur du système est appliqué aux bornes 30. Le signal de sortie du circuit égali- seur paramétrique est disponible aux bornes 32. Le circuit comprend une commande d'amplitude basses fréquences 16 comprenant un potentiomètre 34 muni d'un contact de potentiomètre 36, et une commande de réponse basses fréquences 10 comprenant un potentiomètre 38 muni d'un contact de potentiomètre 40. Le circuit comprend également une commande d'amplitude d'aigues ou de hautes fréquences 20 comprenant un potentiomètre 42 muni d'un contact de potentiomètre 44, et une commande de réponse hautes fréquences 14 comprenant un potentiomètre 46 muni d'un contact de potentiomètre 48. L'amplificateur différentiel 50A et son circuit associé comprennent les canaux de transmission sélectifs en fréquences basses ou graves, et en fréquences hautes ou aiguës. Cet amplificateur différentiel donne un signal de sortie destiné à être transmis à travers le canal sélectif de transmission des fréquences moyennes comprenant les amplificateurs différentiels B, 84A et 84B et leurs circuits associés, l'amplificateur différentiel 110 fournissant à ses bornes de sortie 32 les signaux correspondant aux trois canaux avec leurs réponses en fréquence et leurs gains respectifs convenablement réglés. Le canal sélectif de transmission des fréquences moyennes contient la commande 12 de réponse en fréquences moyennes comprenant les potentiomètres couplés 80 et 82 munis de leurs contacts de potentiomètre 81 et 83, la commande de gain ou d'ampli- tude moyennes fréquences 18 comprenant le potentiomètre 106 muni de son contact ou curseur 107, et le sélecteur de surtension 22 comprenant un commutateur unipolaire à trois positions permettant d'obtenir une bande étroite, une bande moyenne et une bande large quand les paires de contacts correspondantes sont couplées par la glissière (non représentée) du commutateur, de manière à court- circuiter les résistances 136 et 137 en position large bande, la résistance 136 seule en position bande moyenne, et aucune résis- tance en position bande étroite, de manière.à conserver le branche- ment série des résistances 136 et 137 à la sortie de l'amplifica- teur 84A lorsqu'on se trouve dans cette position bande étroite. Bien qu'on ait représenté ici un commutateur à trois positions, la commande de surtension peut également se faire par un réglage continu utilisant un potentiomètre. La commande de gain en fréquences moyennes 18 est constituée par le potentiomètre 106 muni d'un contact ou curseur 107. Le dispositif conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante Une caractéristique très importante de ce circuit est la souplesse de réglages qu'il permet en n'utilisant que relative- ment peu de commandes par réglage de potentiomètres simples, le circuit ne faisant en effet appel qu'à un seul potentiomètre double. Le circuit associé à l'amplificateur différentiel 50A permet de régler les fréquences à mi-puissance basses et aigues en utilisant les commandes 10 et 14, tout en permettant le réglage indépendant des gains dans les canaux respectifs à l'aide des commandes 16 et 20, et la transmission du signal de sortie à un filtre de bande passante constitué par les amplificateurs différen- tiels 50B, 84A et 84B. Une contre-réaction globale est prévue entre la sortie de l'amplificateur différentiel 84B et l'entrée de l'amplificateur différentiel 50B. Une contre-réaction d'amortissement est prévue entre la sortie de l'amplificateur différentiel 84A et l'entrée + de l'amplificateur différentiel 50B de façon que l'amplitude du signal fourni aux deux extrémités du potentiomètre 106 de gain en fréquences moyennes soit indépendante de la surtension, c'est-à- dire qu'elle ne soit commandée que par le niveau de contre-réaction à l'entrée + de l'amplificateur différentiel 50B. L'augmentation de résistance dans cette branche de circuit diminue la contre-réaction et augmente la surtension (on réduit la bande passante) sans modifier l'amplitude. L'amplificateur différentiel 110 combine les signaux fournis par l'amplificateur différentiel 50A à l'entrée - avec les signaux fournis aux entrées + et - de l'amplificateur de bande passante, de manière à produire un creux ou une bosse dans la courbe de réponse globaleentre les bornes 30 et 32 pour la gamme des fréquences moyennes, suivant le réglage du curseur 107 du potentiomètre 106. L'effet du circuit égaliseur paramétrique de la figure 2 est représenté par les graphiques des figures 3 à 6. La figure 3 montre comment on peut atténuer ou amplifier l'amplitude sonore de 12 décibels en manipulant le curseur 44 du potentiomètre d'amplitude haute fréquence 42 lorsqu'on fonctionne dans la gamme haute fréquence. La figure 3 montre également comment on peut déplacer le point d'inflexion de l'effet d'amplification sonore entre 2 KHz et 14 KHz en manipulant le curseur 48 du potentiomètre de sélection de gamme haute fréquence 46 du circuit indiqué. La figure 4 montre comment on peut obtenir la m9me valeur d'atténuation ou d'amplification (12 décibels) en manipulant le curseur 107 du potentiomètre d'amplitude de fréquences moyennes 106 lorsqu'on fonctionne dans la gamme des fréquences moyennes. La figure 4 montre également comment on peut déplacer le point central de l'effet d'amplification sonore entre 200 Hz et 6 KHz en manipulant les curseurs 81 et 83 des potentiomètres couplés 80 et 82 de sélection de gamme moyennes fréquences. La figure 5 montre l'effet du commutateur à trois positions 127 fonctionnant en sélecteur de largeur de bande. Les trois positions du commutateur 127 sélectionnent trois largeurs de bande différentes autour du point central déterminé par les cur- seurs de potentiomètres 81 et 83 de sélection de gamme de fréquences moyennes, comme indiqué sur la figure 4. La figure 6 montre comment on peut obtenir une atténua- tion ou une amplification de 12 décibels de l'amplitude sonore dans la gamme des basses fréquences en manipulant le curseur 36 du potentiomètre d'amplitude basses fréquences 34. La figure 6 montre également comment on peut déplacer le point d'inflexion de l'effet d'amplification sonore entre 50 Hz et 600 Hz en manipulant le curseur 40 du potentiomètre de sélection de bande]passes fréquences 38. Le principe de fonctionnemftent deZtinvention est expliqué ci-après en se référan-ai x figures 7 à 12. La figure 7 re p'sente une combinaison de schéma de principe et 5,àchéma. trique de la partie du circuit de la figure 2) comi les signaux de manière à donner la courbe de répons lobase Le circuit de combinaison 110' reçoit à son entrée + un signal qu'on applique également à l'entrée du filtre de surtension et-bande de fréquences variables 141 constitué par les amplificateurs 50B, 84A et 84B. La sortie du filtre de surtension et bande de fréquen- ces variables 141 est appliquée aux autres entrées + et - du circuit de sommation 110' pour produire un signal qui s'ajoute ou se retranche du signal appliqué à l'entrée 142 suivant la position du curseur relié à la masse 107 du potentiomètre 106. Dans la position médiane les signaux s'annulent parfaitement. Quand le curseur 107 se rapproche des entrées + et - le signal de sortie du filtre 141 s'ajoute ou se retranche, respectivement, du signal appliqué à l'entrée 142 de manière à produire sur la ligne de sor- tie 32 le signal présentant la caractéristique d'égalisation choisie. La figure 8 représente un schéma de principe illus- trant la disposition logique du circuit permettant d'obtenir une réponse en fréquence d'amplitude de sortie crête fixe et de bande passante variable. Le système de la figure 8 comprend essen- tiellement un filtre variable classique disposant d'une sortie passe haut à la borne F10, d'une sortie passe bas à la borne F9 et d'une sortie passe bande à la borne Fll, les amplitudes de ces sorties étant variables en fonction de la surtension comme indiqué sur les figures 9 à 11 En reliant la sortie à l'entrée des moyens de combinaison 50B' suivant le circuit à gain variable 136, on obtient une amplitude de réponse sensiblement constante entre l'entrée 57 et la borne F12 lorsqu'on fait varier le gain du circuit à gain variable 136' pour faire varier la bande passante; par suite la surtension est celle qui est indiquée sur la figure 12. Le résultat de ces dispositions est qu'on peut combi- ner les chemins de transmission choisis en bande basse et en bande haute avec une bande passante de transmission donnée, cette combi- naison se faisant d'une manière très pratique permettant la commande individuelle des différents gains, des différentes fréquences d'inflexion des différentes bandes passantes centrales et des différentes- largeurs de bande ou surtensions, en permettant la formation sélective d'une bosse ou d'un creux dans la bande passante. En se référant maintenant à la figure 1, on peut constater que les trois commandes linéaires 10, 12 et 14 sont associées respectivement aux curseurs de potentiomètres 40, 81 et 83, et 48 de la bande basses fréquences, de la bande moyennes fréquences et de la bande hautes fréquences sélectionnées respecti- vement par les potentiomètres 38, 80 et 82, et 46. Ces potentiomè- tres sont linéaires c'est-à-dire que le mouvement de leurs curseurs se fait sur une piste linéaire. Si l'on considère par exemple la gamme basses fréquences, le positionnement de la commande linéaire 10 à une extrémité de sa piste donne un point d'inflexion (voir figure 6) à 50 Hz pour l'effet d'amplification sonore, et le positionnement de cette commande 10 à l'autre extrémité de sa piste donne un point d'infle- xion à 600 Hz. La commande linéaire 12 contr8le de la même façon la fréquence centrale de l'amplification sélective des fréquences moyennes (voir figure 4). A une extrémité de sa course, le point central est à 200 Hz et à l'autre extrémité ce point central est à 6 KHz. La commande linéaire 14 commande le point d'inflexion des hautes fréquences. A une extrémité de sa course, le point d'inflexion est fixé à 2 KHz et à l'autre extrémité, ce point d'inflexion est fixé à 14 KHz. Les commandes linéaires 10, 12 et 14 sont disposées dans cet ordre c'està-dire que la commande de sélection de bande de fréquences moyennes 12 est placée entre la commande de sélec- tion de bande de fréquences basses 10 et la commande de sélection de bande de fréquences hautes 14. De plus, la disposition est telle que les trois commandes 10, 12 et 14 se déplacent dans le même sens pour sélectionner les bandes de fréquences plus hautes (et se déplacent corrélativement dans le même sens pour sélection- ner les bandes de fréquences plus basses). On obtient ainsi une disposition visuelle facilement compréhensible des commandes 10, 12 et 14 dans laquelle la sélection des bandes de toutes les gammes de fréquence est repré- sentée par des commandes dont la progression des fréquences se fait dans l'ordre numérique. Dans la disposition représentée sur la figure 1, par exemple, la sélection des points d'inflexion ou points centraux de chaque gamme de fréquences se fait à la fréquence la plus élevée possible de chaque gamme de sorte que toutes les commandes de sélection de bandes de fréquences 10, 12 et 14 sont amenées à l'extrême droite de leur course. Les trois commandes linéaires d'amplitude 16, 18 et sont associées aux curseurs 36, 107 et 44 des potentiomètres respectifs 34, 106 et 42 d'amplitudes basses fréquences, moyennes fréquences et hautes fréquences. Les potentiomètres 16, 18 et 20 sont également linéaires. Chaque commande d'amplitude est placée sous la commande linéaire de la gamme de fréquences sur laquelle elle agit. La commande d'amplitude basses fréquences 16 se trouve sous la commande de sélection de bande basses fréquences 10, la commande d'amplitude moyennes fréquences 18 se trouve sous la commande de sélection de bande moyennes fréquences 12, et la commande d'amplitude haute fréquence 20 se trouve sous la commande de sélection de bande haute fréquence 14. De plus les commandes linéaires d'amplitude 16, 18 et sont disposées de manière à être respectivement perpendiculai- res aux commandes linéaires de sélection de bande de fréquences 10, 12 et 14. D'autre part, les commandes d'amplitude sont dispo- sées de façon que le même sens de mouvement de toutes les commandes produise une augmentation de l'amplification sonore (et que le mouvement en sens inverse produise une diminution de cette ampli- fication). Dans la disposition-de la figure 1, par exemple, le mouvement vers le haut des commandes linéaires d'amplification 16, 18 et 20 augmente l'amplification sonore; et le mouvement vers le bas diminue cette amplification. Cela permet d'améliorer la représentation visuelle de l'effet de toutes les commandes linéaires. Les commandes linéaires 10, 12 et 14 de sélection de bandes de fréquences se déplacent de la gauche vers la droite dans l'ordre des valeurs numériques des fréquences, à la fois pour la disposition des trois commandes elles-m9mes et pour la sélection des bandes à l'intérieur des gammes de fréquences. Les commandes linéaires d'amplification 16, 18 et 20 se déplacent vers le haut (pour augmenter l'amplifi- cation) ou vers le bas (pour diminuer l'amplification) et chacune d'elles se situe juste au-dessous de la gamme de fréquences sur laquelle elle agit. Les commandes linéaires 10, 12, 14, 16, 18 et 20 sont calibrées comme indiqué sur la figure 1. Cependant l'emplacement des commandes (aussi bien de sélection de bandes de fréquences que d'amplitude) comprend également une indication graphique de la plage de fréquences contr8lée pour chaque gamme de fréquences. L'index 150 est une simple représentation graphique de l'amplifica- tion des basses fréquences, montrant le point d'inflexion. L'index 152 est une représentation graphique analogue de l'amplification des hautes fréquences. Le groupe d'index 154 présente trois pointes indiquant les bandes au centre desquelles agit la commande d'amplification 14. Ces pointes sont de largeurs variables, la plus étroite étant appelée "Pointue", et la plus large "Large". Le commutateur de sélection de surtension 22 servant à rétrécir ou à élargir les bandes sélectionnées dans la gamme des fréquences moyennes, est placé juste à c8té de cet index 154 qui représente l'effet obtenu. Tous les éléments ainsi utilisés dans la disposition des commandes d'égaliseur paramétrique et des index placés au voisinage de ces commandes# contribuent à rendre ces commandes faciles à comprendre et pratiques à utiliser. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Dispositif de commandes pour système d'amplifica- tion sonore comportant plusieurs canaux de transmission sélectifs en fréquence et des moyens permettant de contr8ler la réponse en fréquence et le gain de chaque canal sélectif, dispositif caracté- risé en ce qu'il comprend un certain,nombre de commandes linéaires de réponse en fréquence, contiyUes associées chacune a l'un des canaux de transmission contigus sélectifs en fréquence, pour contr8ler la réponse en fréquence de ces canaux, et un nombre correspondant de commandes linéaires adjacentes et perpendiculaires aux commandes correspondantes de réponse en fréquence pour contr8- ler le gain du canal associé à la commande de réponse en fréquence adjacente. ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paires de commandes extrgmes sont constituées par des commandes de réponse en fréquence et d'amplitude associées aux basses et aux aigUé's du spectre sonore, et en ce que la paire de commandes centrales est associée à la zone moyenne des fréquences sonores comprises entre les basses et les aigUes. 30) Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une commande de sélecteur de surtension séparée de la commande de réponse moyennes fréquences par la commande de gain moyennes fréquences, de manière à contr8îer sélectivement la largeur de bande du canal de transmission des fréquences moyennes. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre dés index graphiques simples placés à c8té des commandes de basses et d'aigu s, représentant les réponses amplitude fréquence des filtres passe bas et passe haut, ces index étant associés aux commandes moyennes fréquences pour indiquer la bande passante de réponse en fréquence. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des index graphiques simples placés à c8té des commandes de basses et d'aigues, représentant les réponses amplitude fréquence des filtres passe bas et passe haut, ces index étant associés aux commandes moyennes fréquences pour indiquer la bande passante de réponse en fréquence, des index graphiques simples étant en outre prévus aux extrémités et dans la partie intermédiaire de la commande de il 2460071 sélecteur de surtension pour indiquer -les largeurs de bande large, moyenne et étroite correspondant aux positions respectives de la commande de surtension.