Brevet FR2517917A1 — publié le 19830610

La présente invention concerne un appareil de transduction electro-acoustique pour la reproduction sonore dans le registre grave, du type comportant au moins un transducteur, tel qu'un haut-parleur, couplé à un dispositif de charge acoustique en forme de conduit. On connaît l'intérêt d'augmenter la bande passante des maillons d'une chaîne de reproduction électrooacoustique vers le bas comme vers le haut de la gamme de fréquences. Actuellement, compte tenu du fait qu'au moins au niveau des appareils de transduction électro-acoustique délivrant l'énergie sonore, les impératifs pour la reproduction des fréquences basses sont en grande partie contradictoires avec ceux pour la reproduction des fréquences elevées, la tendance est è la spécialisation de ces appareils ; dans ce cas, les fréquences a reproduire sont divisées en deux ou trois bandes, ou mëme davantage, reproduites chacune par un transducteur tel qu'un haut-parleur.Tous ces transducteurs peuvent etre groupés en un seul appareil de transduction tel qu'une enceinte acoustique permettant d'éviter la compensation aux frequellces basses de l'onde acoustique avant par l'onde acoustique arrière des transducteurs ; il est également possible de prévoir que seul le transducteur destiné è reproduire les fréquences les plus basses soit associé a une enceinte acoustique (ou analogue) de grandes dimensions, le ou les autres transducteur (5) étant loges) dans un ou plusieurs coffrets séparé(s), de dimensions plus faibles, compte tenu du fait que le phénomène de compensation mentionné plus haut est alors faible, voire inexistant, puisque les longueurs d'ondes sonores des fréquences a reproduire sont plus faibles; comme les ondes sonores emises dans le registre grave sont les moins directives, il n'est alors pas nécessaire d'orienter l'appareil de transduction tel qu'une enceinte exactement dans la direction des auditeurs, ce qui permet de faciliter l'intégration de cet appareil au mobilier de la pièce à sonoriser et ainsi de résoudre un problème toujours délicat. Si l'on applique ces enseignements à la reproduction stéréophonique, également parce que les ondes sonores émises dans le registre grave sont peu directives, elles interviennent peu dans l'effet stéréophonique ; il en résulte qu'il est connu aussi de diffuser les fréquences supérieures à environ 100 Hz (registre aigu, médium, et haut-grave) dans des coffrets ou enceintes dits "satellites" disposés de manière à créer l'effet stéréophonique et dont les dimensions réduites permettent une intégration discrète dans le local d'écoute, une unique enceinte acoustique centrale de grandes dimensions etant chargée de reproduire le registre inférieur à 100 Hz (sous-grave) des voies de gauche et de droite, par exemple par l'intermédiaire d'un haut-parleur de graves à double bobine. Le positionnement de enceinte centrale, ou caisson de graves, dans le local d'écoute, n'affecte pas de manière sensible la balance de l'effet stéréophonique ; de plus, cette méthode permet de supprimer le phénomène connu sous le nom de."trou du milieu" constaté notamment lorsque les enceintes stérér-nirues sont très écartées. alheureusement,- un problème subsiste encore, car, à l'exclusion du cas des dispositifs de charge à asservissement électronique très onéreux la rsproduction correcte du registre sous grave par les moyens conventionnels exige des enceintes volumineuses ou dotées dgun amplificateur très puissant réservé à ce registre. il en résulte d'une part que la réalisation de telles enceintes reste malgré tout d'un coût relativement élevé, notamment à cause de 13exigence de parois très rigides, et, d'autre part, qu'il est toujours difficile d'intégrer ces enceintes dans un local d'habitation de dimensions moyennes ; les solutions proposées de manière classique : logement du haut-parleur de graves dans une cloison entre deux pièces, dans une cheminée, ou dans un conduit de fumée inutilisé, par exemple, ne peuvent guère résoudre le problème que dans des cas d'espèce extrêmement rares, et ne sont d'ailleurs pas non plus sans inconvénients. L ' invention a pour but de remédier aux inconvénients des appareils de transduction connus délivrant une énergie sonore notamment dans le registre sous-grave, et de créer un appareil de charge acoustique d'encombrement et de poids réduits, pouvant prendre des formes géométriques variées, et susceptible d'être-dissimulé dans des volumes divers tels que meubles, sièges, faux-plafonds, etc., et ayant un rende ment relevé. A cet effet, l'invention concerne un appareil de transduction électro-acoustique, pour la reproduction sonore dans le registre grave, de type comportant au moins un transducteur, tel qu'un haut-parleur, couplé à un dispositif de charge acoustique en forme de conduit, caractérisé en ce que, pour augmenter la réponse autour d'une fréquence prédéter- minée, il est équipé d'un conduit flexible s'étendant entre une extrémité affrontée à l'une des faces du transducteur par un couplage acoustique et une extrémité libre, la longueur dudit conduit étant fonction de la longueur d'onde sonore correspondant à ladite fréquence prédéterminée. Grâce à ce conduit flexible, qui constitue avec ses organes de raccordement au transducteur l'unique volume de charge, on utilise le déphasage par différence de chemin sonore entre les deux faces de la surface rayonnante du transducteur (par exemple de la membrane d'un haut-parleur) pour remplacer la compensation de l'onde acoustique avant par l'onde acoustique arrière, par un renforcement ; en effet, la longueur L du conduit peut avantageusement être calculée en fonction de la longueur d'onde correspondant a la fréquence du registre sous-grave que lion désire renforcer, par la formule L - 2 L = Hz , ce qui entraîne, qu'à cette fréquence, l'addition vectorielle des rayonnements devient une addition arithmétique au lieu par exemple diurne soustraction, ce qui correspond à des rayonnements acoustiquesen phase au lieu d'être en opposition de phase. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre concernant une forme de réalisation préférentielle de l'invention représentée à titre d'exemple non limitatif sur le dessin ci-joint L'appareil de transduction électro-acoustique représenté sur la figure comporte essentiellement un transducteur 1, ici un haut-parleur à membrane, et un conduit flexible 2 cylindrique raccordé de manière étanche au haut-parleur 1 grâce à une pièce de raccordement 3 pouvant être en bois, constituant la charge acoustique du haut-parleur.La pièce de raccordement 3, reliant le conduit 2 au haut-parleur 1 et plus précisément ici à l'espace situé à l'avant de sa membrane 11, est munie d'un trou central assurant la transition entre les diamètres respectifs dudit conduit et dudit haut-parleur ; dans le cas présent, ce trou central est de forme générale tronconique, et muni intérieurement d'une graniture 4 de matériau sous la forme de mousse, servant à l'amortisssement du système ; une autre possibilité serait de prévoir, en plus ou à la place de la garniture 4, des ailettes déflectrices pour canaliser la pression disposées par exemple sensiblement perpendiculairement à la membrane 11.Un collier de raccordement 5 en chlorure de polyvinyle est emmanche et collé entre le conduit 2 et la pièce de raccordement 3. Une rondelle entretoise 6, interposée entre le haut-parleur 1 et la pièce de raccordement 3, joue le rôle de joint ; ces trois organes sont solidarisés par exemple par des vis traversant la périphérie du châssis ou saladier 12 du haut-parleur. La longueur L d conduit 2 est calculée de telle sorte que la somme de l'onde acoustique rayonnée par la face avant de la membrane du haut-parleur 1 et de celle rayonnée par sa face arrière donne lieu à une addition arithmétique pour la fréquence du registre sous-grave qu l'on désire renforcer en conséquence, l'extrémité du conduit 2 opposée au hautparleur 1 étant ouverte, et la longueur d'onde acoustique correspondant à cette fréquence étant désignée par A , la longueur L du conduit est donnée par la relation L = 2 Le diamètre du conduit est calculé, lui, pour permettre la propagation de l'onde avec le minimum de pertes par frottement sur les parois. Ce conduit assurant le déphasage sonore permettant l'addition des rayonnements acoustiques avant et arrière doit être suffisamment résistant pour conserver l'intégralité de la section de passage de l'onde sonore lorsqu'.il est soumis aux déformations nécessaires a sa conformation ou intégration dans un volume donné, de même qu'aux variations de pression caractérisant l'onde sonore qui le parcourt. I1 doit cependant être suffisamment souple pour être totalement inerte acoustiquement sous l'effet de cette onde. Grâce au fait que l'une des faces de la membrane du hautparleur et le conduit sont raccordés de manière étanche, la propagation de l'onde s'effectue avec le minimum de perturbations de l'onde émise par la face choisie (ici la face avant), l'autre face rayonnant directement dans le local d'écoute. A l'inverse des dispositifs conventionnels, l'onde recueillie par l'espace délimité par la face avant de la membrane 11, constituant le collecteur du transducteur, ne rencontre plus d'obstacle à sa libre propagation jusqu'au débouché du conduit de charge, situé par exemple au voisinage de l'autre face (ici la face arrière) du transducteur. Sur le plan pratique, le conduit 2 peut être constitué par un tuyau de gaine à paroi souple en caoutchouc, en matière plastique très plastifiée, en toile enduite, etc., rigidifiée par des convolutions avec ou sans anneaux ou hélice de renfort en matériau flexible, mais offrant une résistance appropriée pour assurer pratiquement la constance de la section du tuyau: ce renfort peut avantageusement être constitué par un fil ou profilé en acier incorporé dans la paroi de la gaine ; il peut également etre constitué par un tunnel ménagé dans un bloc de matériau sous la forme de mousse. Dans ces conditions, la propagation de l'onde s'effectue sans que le conduit ne présente de sonorité propre indésirab3e ni d'affaiblissement excessif de l'onde sonore. Dans le cas représenté, sur la figure, l'appareil est réalisé sous la forme d'un siège rembourré du genre pouf -comportant un piétement 7 formé de pieds 71 (un seul étant représenté) supportant un socle horizontal 72 auquel est fixé le haut-parleur 1 et sur lequel repose le conduit 2. Le transducteur rayonne donc vers le sol, ici per sa face arrière, disposée face au sol, tandis que sa face avant, tournée vers le conduit 2, rayonne l'onde avant dans le conduit, lequel est enroulé sur lui-même en vue de réduire son encombrement, et débouche également en direction du sol à proximité de la face arriere du transducteur. Dans le cas présent, les ondes acoustiques avant et arrièré de la membrane du haut-parleur sont donc rayonnantes en direction du sol. A cette fin, le socle horizontal 72 est muni de deux ouvertures circulaires 721, 722 disposées à proximité l'une de l'autre et destinées l'une au haut-parleur 1 et l'autre au débouche du conduit 2. Le haut-parleur 1 est fixé au socle 72 par la périphérie de son châssis 12, autour de l'ouverture 721, par exemple par les vis qui servent à la fixation de la pièce de raccordement 3 avec interposition de la rondelle 6. L'ouverture 722 peut n'être pas totalement dégagée,mais simplement ajourée. Le conduit 2 est ici disposé de telle sorte vuVil comporte,en partant de sa zone de raccordement au hautparleur 1, un tronçon montant 21, un tronçon supérieur 22 torique horizontal, un tronçon descendant23 m'ni de deux coudes à 900 raccordant le tronçon supérieur 22 à un tronçon inférieur 24 également torique et horizontal, et un coude de sortie 25 à 900 débouchant à l'extérieur par l'ouverture 722. Le tronçon inférieur 24 torique est ici dispose juste endessous du tronçon supérieur 22 ; le diamètre du tore est d'une cinquantaine de centimètres. La flexibilité et la rigidité de la gaine utilisée, par exemple ici une gaine de ventilation industrielle de section circulaire en toile plastifiée renforcée par une hélice métallique (gaine 'BT-FLEX'I de la Société TUBEST, de diamètre 120), permettent de servir de structure au siège proprement ditD qui est par ailleurs garni de mousse et recouvert d'une enveloppe de tissu ou de cuir. Le socle est une simple plaque de bois aggloméré. Comme le son est projeté en direction du sol, la forme de réalisation qui vient d'être décrite ne convient pas à la reproduction stéréophonique des registres haut-grave, medium et aigu. En conséquence, l'appareil de cette forme de réalisation est destiné à jouer le rôle d'une enceinte centrale de graves complétant une installation de reproduction stérésnho- nique à deux satellites pouvant être des coffrets de dimensions réduites. Aussi, est-il nécessaire de prévoir un filtre passe-bas 8 garantissant le fonctionnement du haut-parleur dans le registre sous-grave, pouvant être incorporé au siège, qu'il suffit de brancher aux satellites de manière appropriée, par exempleenparallèle, aux sorties de l'amplificateur et/ou au moteur du transducteur. Pour faciliter l'adaptation à différents types de satellites tels que des enceintes miniatures, il est possible de prévoir un équilibrage à la demande par un montage à potentiomètre, avec ou sans filtre, des niveaux des divers registres. Le filtre utilisé dans la présente réalisation est du type "à 12 db par octave", avec une fréquence de coupure de 120 Hz pour un haut-parleur à double bobine mobile de trente centimètres de diamètre associé à un conduit ayant une longueur de trois mètres (ce qui correspond à une fréquence d'environ 60 Hz) etundiamètre de 12Q mm. La fréquence de 120 Hz est alors déjà notablement affaiblie par le fonctionnement en opposition de phase de la face arrière du haut-parleur avec l'extrémité libre du conduit. La seconde résonance, à 180 Hz, devient négligeable grâce à l'efficacité du filtre. L'invention rend passible, pour un faible coût, la restitution, sans affaiblissement du niveau des fréquences audibles les plus basses, dans un volume considérablement réduit, dissimulable dans un volume quelconque délimité par n'importe quel type de matériau, rigide ou non. L'appareil, grâce à sa discrétion et son rendement élevé, peut être avantageusement adapté à toute installation de reproduction sonore stéréophonique ou non, même de puissance modeste, utilisant des enceintes miniatures (mini-chalnes par exemple). En effet, si la miniaturisation des chaînes a permis d'obtenir des qualités électroniques en tous points comparables aux chaînes de dimensions plus importantes, la logique de la miniaturisation et les problèmes de prix de revient ont conduit à proposer ces chaînes avec des enceintes acoustiques miniatures incapables d 'e2rn1oiter les ressources de l'électronique à laquelle elles sont associées ; souvent performantes dans le médium et l'aigu, elles sont Incapables de reproduire le grave dans son intégralité.L'invention leur procure cette dimension, ce confort sonore manquant, et le résultat global devient très intéressant en regard de la dimension des éléments visibles identifiables de l'installation et du coût total de celle-ci. Bien entendu, l'invention n' est pas limitée à la forme de réalisation ci-dessus décrite et représentée, et on pourra prévoir d'autres formes sans sortir de son cadre. On peut envisager ainsi, par exemple, pour canaliser les mouvements de la masse d'air dans la pièce de raccordement au conduit selon l'invention des moyens déflecteurs ou de guidage des formes les plus diverses.Au lieu d'un conduit unique, on peut également envisager la possibilité de prévoir l'excitation à partir de 11 une des faces du transducteur d'une pluralité de conduits de longueurs différentes ou non La longueur d'un conduit selon l'invention est par ailleurs très aisément ajustable par compression variable de ses anneaux ou spires de renfort : l'appareil peut s'adapter ainsi aux caractéristiques du local d'écoute On peut également réaliser l'appareil selon l'invention sous la forme d'un bloc de mousse de matériau approprié comportant un tunnel, obtenu par exemple par moulage selon une technique appropriée, en soi connue, permettant d'assurer l'étanchéité des parois et la constance de la section du tunnel. Les limitations en puissance de l'appareil selon liinven- tion se situant à des niveau très élevés pour peu que des précautions élémentaires soient prises, celui-ci peut revêtir des formes aisément applicables à la sonorisation de puissance dans des salles de grandes dimensions ; de même, le faible prix de revient d'un appareil selon l'invention, et sa légèreté permettant un transport aisé, en font un élément parfaitement bien adapté utilisation par les orchestres ou formations musicales itinerants. Une autre application intéressante de l'invention se entre dans le domaine de la sonorisation automobile, éventuellement stéréophonique à l'aide de deux satellites, un appareil selon l'invention destiné à la reproauction du registre sous-grave étant par exemple intégré à la banquette arrière du véhicule. REVENDICATIONS 1. Appareil de transduction électro-acoustique pour la reproduction sonore dans le registre grave, du type comportant au moins un transducteur, tel qu'un haut-oarleur, couplé à un dispositif de charge acoustique en forme de conduitXcaracté- risé en ce quepour augmenter la réponse autour d'une fréquence prédéterminée, l'appareil est équipé d'un conduit flexible (2) s'étendant entre une extrémité affrontée à l'une des faces du transducteur (1) par un couplage acoustique et une extrémité libre, -la longueur dudit conduit étant fonction de la longueur d'onde sonore correspondant à ladite fréquence prédéterminée. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur du conduit (2) est égaie à la moitié de la longueur d'onde sonore correspondant à ladite fréquence pré- déterminée, et l'extrémité libre est ouverte et disposée à proximité de la zone dans laquelle le transducteur (1) rayonne de l'énergie sonore à l'extérieur de l'appareil. 3. Appareil selon'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le couplage acoustique entre le transducteur (1) et une extrémité du conduit flexible (2) est assuré par des moyens de raccordement étanche (3,4,5,6). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le couplage acoustique entre le transducteur (1) et une extrémité du conduit flexible !2) comporte une garniture intérieure d'amortissement (4). 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le couplage acoustique entre le transducteur (1) et une extrémité du conduit flexible (2) comporte des moyens déflecteurs pour canaliser la pression acoustique. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le transducteur comporte un organe moteur relié à un filtre (8). 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le transducteur (1) comporte une membrane (11) dont la face avant est tournée vers le conduit (2) et dont la face arrière rayonne de l'énergie sonore à l'extérieur. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications -l à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un socle (72) porté par des pieds (71), pour supporter le transducteur (1) et le conduit (2). 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le conduit (2) est enroulé sur lui-même. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une garniture de mousse recouverte par une enveloppe. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le conduit flexible est réalisé par moulage -dans une masse de matériau mousse