Brevet FR2579052A1 — publié le 19860919

La présente invention a tralt d'une façon générale 9 la diffusion sonore, et concerne plus particulièrement un dispositif perfectionné de diffusion sonore à haut-parleurs. Lorsqu'une source sonore est placée dans une salle, les sons qu'elle émet peuvent être classés en deux catégories: les sons directs sont ceux qui parviennent directement à l'auditeur à partir de la source, et les sons indirects, ou diffus, sont ceux qui parviennent à l'auditeur après avoir subi une ou plusieurs réflexions sur les diverses parois qui délimitent la salle, dans la mesure où celles-ci ne sont pas parfaitement absorbantes, ce qui constitue le cas typique. Ces deux types de sons définissent respectivement le champ sonore direct et le champ sonore diffus ou réverbéré. Suivant les lois classiques de l'acoustique, il est connu que l'intensité sonore d'un champ direct décroît de manière prédéterminée en fonction de la distance à la source sonore. Plus précisément, elle décroît de 6 dB à chaque fois que l'on double la distance entre ladite source et le point où est effectuée la mesure. En revanche, l'intensité d'un champ sonore diffus s'avère sensiblement constante en tout point de la salle. Par ailleurs, si la courbe de réponse en fréquence du champ direct ne dépend que de la courbe de réponse de la source sonore en chambre sourde, la courbe de réponse en fréquence du champ diffus dépend quant à elle également de la courbe de directlvitê de ladite source en fonction de la fréquence, ainsi que des caractéristiques acoustiques (degré d'absorption des parois en fonction de la fréquence, distance entre les parois parallèles, etc.) de la salle. Les notions exposées brièvement cl-dessus expliquent au moins partiellement les différences subjectives qui sont ressentles lorsqu'un auditeur occupe différents lieux d'écoute dans une même salle. En effet, suivant les positions d'écoute, les proportions de champ direct et de champ diffus dans le signal sonore globalement perçu varient grandement, cette variation étant généralement représentée sous la forme du 'facteur de grossissement sonore', ou rapport de l'intensité du champ direct à l'intensité du champ diffus. Ainsi, du fait que l'intensité du champ diffus est comme on l'a dit plus haut variable en fonction de la fréquence, il est clair que le facteur de grossissement sera également variable en fonction de la fréquence, ces variations étant déterminées principalement par la caractéristique de directivité de la source sonore et par le comportement acoustique des parois de la salle. Or, des expériences menées récemment ont démontré clairement que l'intelligibilité d'une source sonore donnée était directement liée au caractère plus ou moins accidenté de la courbe du grossissement sonore en fonction de la fréquence. Plus précisément, plus le grossissement sonore s'avère constant avec la fréquence, plus l'intelligibilité d'une source sonore est élevée. Ainsi, pour une configuration source/salle donnée, deux solutions peuvent être envisagées pour obtenir une facteur de grossissement relativement constant en fonction de la fréquence. Une première solution consiste à agir sur l'acoustique de la salle, de manière à rendre l'intensité du champ diffus constante en fonction de la fréquence (tout au moins dans le cas d'une source sonore à réponse en fréquence sensiblement plate en chambre sourde). Cette solution, souvent pratiquée, est cependant d'une grande complexité et d'un coût élevé. La présente invention a pour objet de résoudre le problème posé en falsant appel à une seconde solution, qui consiste à agir sur la caractéristique de directivité de la source sonore en fonction de la fréquence. On peut citer ici à titre purement documentalre le brevet français No. 1 593 711, qui enselgne un dispositif haut-parleur dans lequel sont prévus des haut-parleurs secondaires destinés à renforcer l'intensité sonore du champ diffus, de manière tout à fait indépendante de la fréquence, et ce dans le but de simuler l'environnement d'écoute tel que celui d'une salle de concert, dans lequel il est bien connu que les sons perçus sont de façon extrêmement prédominante ceux du champ sonore diffus. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif de diffusion sonore, du type comprenant un calsson possédant une face avant, agencée pour être tournée vers un point ou zone d'audition d'une salle d'écoute, et au moins un premier haut-parleur prévu dans ladite face avant, pour ainsi diriger l'onde sonore qu'll émet vers ledit point ou zone d'audition, caractérisé en ce qu'll comprend en outre au moins un second haut-parleur disposé de manière à diriger l'onde sonore qu'il émet principalement vers au moins une paroi de la salle, les premier(s) et second(s) haut-parleurs étant respectivement associés à des moyens amplificateurs, le dispositif comprenant par ailleurs des moyens pour modifier les caractéristiques spectrales de l'onde sonore émise par le(s) second(s) haut-parleurs par rapport à celles de l'onde sonore émise par le(s) premier(s) haut-parleur(s). L'invention concerne également un procédé de réglage d'un dispositif de diffusion sonore tel qu'envisagé c1-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à - placer un capteur microphonique à une grande distance du dispositif-de diffusion, de telle sorte que l'lntensit du champ sonore direct tel qu'émis par les) premier(s) haut-parleur(s) puisse être considérée comme négligeable, - analyser la réponse spectrale du signal électrique fourni par le capteur microphonique, et - agir sur les moyens de modification de manière à rendre ladite réponse spectrale conforme à une réponse prédéterminée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation préféré de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faite en référence au dessIn annexé, sur lequel la figure 1 est une vue de dessus schématique d'un salle équipée de deux dispositifs de diffusion sonore à haut-parleurs, la figure 2 est une vue en perspective schématique d'un dispositif à haut-parleurs selon la présente invention, et r la figure 3 est un schéma synoptique d'un circuit électronique destiné 8 alimenter les haut-parleurs du dispositif de la figure 1. En référence au dessin, une salle 10, de forme sensiblement parallépipédlque, possède respectivement en deux de ses coins deux dispositifs de diffusion sonore à haut-parleurs, appelés ci-après enceintes acoustiques', respectivement 12a et 12b. Les enceintes 12a, 12b font partie par exemple d'une installation de diffusion sonore selon le principe de la stéréophonie. De façon conventionnelle, chaque enceinte 12a, 12b délivre une onde sonore qui n'sst pas parfaltement directive. En effet, sl une certaine partie du signal sonore est diffusée sous forme de champ direct vers le centre 14 de la salle 10, point d'écoute traditionnellement privilégié, une autre partie de ce signal, dont l'intensité du flux varle grandement en fonction de la fréquence, est émise vers les diverses parois 16 de la salle 10. Ces variations d'intensité s'expliquent de façon bien connue par divers prénomènes. Tout d'abord, les haut-parleurs eux-mEmos, de façon inhérente à leur structure, ont un cône de directivité dont l'angle au sommet varie de façon importante en fonction de la fréquence des signaux qu'ils diffusent.Ensuite, 11 est clair que la structure mécanique de l'enceinte 12a ou 12b, généralement sous forme de caisson en bois ou analogue, présente un eomportement acoustique non neutre en fonction de la fréquence. A titre dexemple, certaines fréquences, plutôt graves, sont généralement largement diffusées vers l'arrière de l'enceinte > même sl cette dernière ne possède des haut-parleurs que sur sa face avant (indiquée en i8a, 18b, respectivement, sur la figure 1), les fréquences plus algues étant au contraire plus largement atténués.En outre1 lorsque l'enceinte acoustique iZa ou 12b, est du type à plusieurs voles, c'est à dire qu'elle fait appel à plusieurs haut-parleurs de types tout à fait différents attachés à diffuser chacun une partie de bande spectrale prédéterminée du signal sonore à diffuser, il est blen connu que ces haut-parleurs ont des canes de directivité d'angles au sommet tres divers. Ainsi, selon la fréquence, une proportion plus ou moins grande du signal sonore sera émise vers les parois de la salle, pour ainsi plus ou moins participer à la création du champ sonore diffus. Selon l'invention, et en référence aux figures 2 et 3, un dispositif de diffusion sonore perfectionné, globalement indiqué en 20, se présente dans le présent exemple sous la forme d'une enceinte acoustique, à caisson sensiblement fermé, en bois ou analogue. L'enceinte 20 possède une face avant sensiblement verticale 22 sur laquelle est monté un premier haut-parleur 24 (qui pourra selon les modes de réalisation être remplacé par tout groupe approprié de plusieurs haut-parleurs) apte à diffuser un programme sonore avec une bande passante sensiblement plate. Le haut-parleur 24, comme on le verra en détail plus loin, est le participant principal du champ sonore direct créé dans la salle d'écoute. L'enceinte acoustique 20 possède également, dans le présent exemple, un second haut-parleur 26 qui est monté sur sa face arrière 28. Ce second hautparleur (ou groupe de haut-parleurs dans d'autres modes de réalisation), participe principalement à l'élaboration du champ diffus, dans la mesure où la majeure partie de l'onde acoustique qu'il délivre sera dirigée, dans des conditions telles que celles de la figure 1, vers les parois latérales et arrière de la salle d'écoute. Comme le montre plus particulièrement la figure 3, le haut-parleur de face avant ou de champ direct 24 est connecté à la sortie d'un premier amplificateur 30, qui est lui même alimenté par un signal électrique conventionnellement fournl par un préamplificateur ou analogue, indiqué en 32. Le haut-parleur arrière ou de champ diffus 26 est quant à lui attaqué par un ampîficateur 34, qui reçoit le signal fourni par le préamplificateur 32 par l'lnterméd1alrs d'un circuit de correction 36. Le circuit de correction 36 pourra prendre '3 forme de toute uniti de filtrage conventionnelle. Il pourra par exemple consister en un ensemble d'égaliseurs dits 'paramétriques', avec action sur le niveau (renforcement ou atténuation) et sur la fréquence (filtres passe-haut, passe-bas ou passe-bande), ou encore en un égaliseur dit graphique", avec réglage individuel du niveau dans une série de bandes de fréquence prédéterminées. Le réglage des paramètres du circuit de correction associé à chaque enceinte pourra être effectué de la manière suivante. Prenons par exemple le cas d'une configuration telle que représentée sur la figure 1. Les deux encelntes acoustiques du type de celles décrites ci-dessus, intégrées à une Installation de diffusion sonore stéréophonique, sont disposées en deux coins de la salle 10. Un microphone à courbe de réponse relativement plate, Indiqué en 40, est disposé dans la salle d'écoute à une distance suffisamment élevée des sources sonores pour que le champ direct puisse être considéré comme négligeable par rapport au champ diffus. Le signal sonore capté par le microphone sera ainsi' représentatif de la courbe de réponse Inhérente au couple sources sonores/salle spécifique pour le champ diffus. On comprend ainsi qu'il est possible, en agissant sur les circuits de correction respectifs 36 de chaque enceinte, de rendre cette courbe de réponse la plus plate possible, la qualité du résultat étant blen entendu liée aux possibilités offertes par les circuits de correction. Il est par exemple possible d'effectuer la procédure de réglage en injectant successivement dans chaque enceinte un bruit rose, et en analysant le signal électrique de sortie du microphone à l'aide dun analyseur de spectre conventionnel. Le circuit de correction de chacune des encelntes sera alors réglé de manière à aplanir au mieux la courbe de réponse lue sur l'analyseur de spectre.Il faut noter ici que, du fait que le haut-parleur de face avant 24 crée également, dans une mesure non négligeable1 un champ diffus qui se superpose et s'ajoute au champ diffus à courbe de réponse contrôlée, tel que créé par le haut-parleur de face arrière 26, et du fait que l'aplanissement de la courbe de réponse globale du champ diffus ne pourra être effectué qu'en influant sur la partie du champ diffus créée par le haut-parleur de face arrière, il est clair que les corrections effectuées devront être d'une amplitude supérieure à celle des défauts constatés dans ladite courbe de réponse du champ diffus global. Bien entendu, selon la configuration de la salle d'écoute, les moyens de l'lnventton pourront prendre une forme plus ou moins complexe. Par exemple, dans le cas de l'installation d'un ensemble de diffusion sonore dans des salles dont le comportement acoustique est relativement constant, tel que certaines salles de spectacles (cinémas, etc. ), on pourra prévoir, dans le cadre de l'lnvention, des dispositifs de diffusion sonore de configuration prédéterminée et fixée une fois pour toutes.Plus précisément, et lorsqu'une grande précision de la correction n'est pas nécessaire, l'ensemble constitué dans la description qui precède du haut-parleur de face arrière et du circuit de correction pourra prendre la forme d'un simple haut-parleur (ou ensemble de haut-parleurs) d'une largeur de bande choisie à l'avance de manière à compenser efficacement, avec un coût tout à fait réduit, les défauts de réponse spectrale les plus usuels de ce type de salle. Selon une autre varlante, le haut-parleur de champ diffus pourra être de type à large bande, les moyens de correction comprenant alors un simple filtre, actif ou passif, à courbe de réponse spectrale prédéterminée et fixée une fois pour toutes. Dans ces deux derniers cas, on pourra prévoir de moduler le niveau sonore fournl par le ou les haut-parleurs de face arrière (de champ diffus) à l'aide d'un simple potentiomètre prévu dans les moyens d'amplification. C'est par action sur ce potentiomètre que les caractéristiques de réponse relatives du champ direct et du champ diffus pourront être modifiées. Ainsi, l'on comprend que c'est d'une manière extrêmement simple et efficace qu'est résolu le problème de l'intelligibilité d'une source sonore, ou d'un groupe de sources sonores, par action sur le facteur de grossissement via les caractéristiques d'intensité du champ diffus en fonction de la fréquence. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en détail ou envisagés sommairement, mais inclut toute varlante ou modification que pourra y apporter l'homme de l'art. En particulier, bten que l'on ait utilisé pour chaque élément de diffusion sonore le terme haut-parleur=, il est clair que celui ci recouvre tout groupe ou combinaison de haut-parleurs (par exemple agissant chacun dans une bande spectrale donnée), ces haut-parleurs pouvant être de type quelconque, à dôme, pavillon, etc.), selon une pratique blen connue dans le domaine considéré. Par ailleurs, blen que l'on ait envisagé dans la description qui précède le terme 'haut-parleur de face arrIère" pour celui qui participe majoritaîrement à la création du champ diffus, il est clair que le ou les haut-parleurs ayant ce rôle pourront être placés sur toute face du caisson différente de la face avant (faces latérales, supérieure et/ou Inférieure), ou sur des faces inclinés appropriées. Par ailleurs, le ou les haut-parleurs de champ diffus pourront ne pas faire partie des enceintes décrites plus haut et être disposés dans un ou plusieurs caissons séparés et autonomes, qui pourront être disposes comme souhaité vers les parois de la salle d'écoute. De plus, bien que l'on ait mentionné dans la description le terme "aplanissement' quant å la correction de la courbe de réponse an fréquence du champ diffus, il est clair que, de façon plus générale, le but sera de rendre cette courbe de réponse similaire dans la mesure du possible å celle du champ direct, qu'elle soit plate ou accidentée. Enfin, et selon une autre varlante encore le dispositif pourra comprendre un amplificateur unique pour les premiers et seconds haut-parleurs, et un filtre passif approprié, de caractéristiques réglables ou non, entre l'amplificateur et le ou les seconds haut-parleurs. Cette solution permet d'abaisser sensiblement le coût de l'ensemble an exigeant qu'un seul amplificateur. REVEND JCAT IONS 1. Dispositif de diffusion sonore, du type comprenant un caisson (20) possédant une face avant (22), agencée pour être tournée vers un point ou zone d'audition (14) dune salle d'écoute (10), et au moins un premier haut-parleur (24) prévu dans ladite face avant, pour ainsi diriger tonde sonore qdll émet vers ledit point ou zone d'auditionJ caractérisé en ce quIl comprend en outre au moins un second haut-parleur (26) disposé de manière a diriger l'onde sonore qu'il émet principalement vers au moins une parol (16) de la salle, les premier(s) et second(s) haut-parleurs étant respectivement associés 9 des moyens amplificateurs (30, 34), le dispositif comprenant par ailleurs des moyens (36) pour modifier les caractéristiques spectrales de l'onde sonore émise par le(s) second(s) haut-parleur(s) par rapport à cellss de l'onde sonore émise par le(s) premier(s) haut-parleur(s). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou lessecond(s) haut-parleurs) (26) sont montés dans au moins un second caisson séparé du caisson (20) abritant le ou les premier(s) haut-parleur(s) (24). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le(s) second(s) haut-parleur(s) (26) sont montés dans des faces du caisson (20) tournées principalement vers les parois de la salle d'écoute. 4. Dispositif selon l'une quelconque dss revendications 1 å 3, caractérisé en ce que les moyens amplificateurs comprennent deux amplificateurs (30, 34) respectivement associés aux premier(s) et second(s) haut-parleurs, et en ce que les moyens de modification comprennent des moyens de filtrage (36) disposés en amont du second amplificateur. 5. Dlspositif selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que les moyens amplificateurs comprennent un amplificateur unique apte a alimenter les premier(s) et second(s) haut-parleurs, et en ce que les moyens de modification comprennent des moyens de filtrage disposés entre ledit amplificateur et le(s) second(s) haut-parleur(s). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens de filtrage (36) sont réglables. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 i 6, caractérisé en ce que les moyens de filtrage sont agencés pour compenser les défauts ds la courbe de réponse acoustique de ladite salle écoute, de manière à rendre aussi semblables que possible les courbes de réponse respectives d'un champ sonore direct, tel que créé principalement par le(s) premler(s) haut-parleur(s), et d'un champ sonore diffus tel que créé en partie par le(s) second(s) haut-parleur(s). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que les moyens de modification comprennent des moyens de réglage de niveau sonore, le(s) second(s) haut-parleur(s) étant par ailleurs du type à bande passante limitée. 9. Procédé de réglage d'un dispositif de diffusion sonore selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'll comprend les étapes consistant à - placer un capteur microphonique à une grande distance du dispositif de diffusion, de telle sorte que l'intensité du champ sonore direct tel qu'émis par le(s) premler(s) haut-parleur(s) puisse être considérée comme négligeable, - analyser la réponse spectrale du signal électrique fourni par le capteur microphonique, et - agir sur les moyens de modification de manière à rendre ladite réponse spectrale conforme à une réponse prédéterminée. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la réponse spectrale prédéterminée est sensiblement celle du disposltif de diffusion telle que mesurée en chambre sourde.