Brevet FR2646048A1 — publié le 19901019

SALLE POLYPHONIQUE A SON HOMOGENE ET INSTALLATION DU MEME TYPE La présente invention a pour objet une salle polyphonique a son homogène. Cette salle est destinée à recevoir un public nombreux. L'invention s'applique au domaine des spectacles publics. Elle procure plus particulièrement à un public nombreux une écoute dite de haute fidélité, notamment pour l'écoute de musique seule. Mais elle peut permettre à ce public l'écoute de sons en meme temps qu'il regarde un spectacle, en particulier un film cinématographique. On connart deux types de salles d'écoute. Un premier type concerne les salles d'opéra ou de théâtre dans lesquelles le public fait face à une scene sur laquelle est placee un orchestre ou sur laquelle évoluent des acteurs. Dans les théâtres antiques le public est même réparti sur le pourtour de la scène. La distribution du son dans de tels édifices est basée sur des phénomènes acoustiques plus ou moins judicieusement réalisés. Le principal problème rencontré dans ces salles est l'homogénéité de l'écoute. En effet, les auditeurs placés près d'un côté de la scène, par exemple du côté du piano, entendent plus les sons émis par les instruments situés sur ce côté que les sons émis par les instruments situés de l'autre côté, par exemple les sons des violons. Et le contraire se produit pour ceux qui sont placés plus près des violons que du piano.En outre, les auditeurs placés le plus loin entendent évidemment moins bien que les auditeurs placés au plus près. Donc tout le monde n'entend pas la même chose. Dans ces salles l'effet stéréophonique ou multiphonique, qui permet à un-auditeur d'associer à un son qu'il écoute une provenance précise, est cependant relativement bien assuré. Autrement dit l'auditeur reconnaît la provenance des sons emis par les instruments même s'il ne les entend pas trop bien du fait de sa position particulière. On dit dans ce cas que la répartition dû son n'est pas homogène. Dans ces édifices du premier type la propagation des sons est essentiellement liée à des phénomènes de résonance dont certains sont favorisés et d'autres atténués. Dans des édifices d'un deuxième type, en particulier les cinémas, o même pour des représentations en plein air, on cherche à privilégier l'homogénéité. On veut que tout le monde entende, au détriment de l'effet stéréophonique ou même multiphonique. Dans ces édifices la distribution des sons est assurée par des enceintes acoustiques alimentees par un signal electrique. Ces enceintes inondent de son des volumes ou sont placés les auditeurs. On ne sait qu'approcher un effet multiphonique en partageant, dans de telles salles, le son émis, en particulier en quatre voies : de face, de derrière, de droite et de gauche.Mais aucune homogénéité significative n'est obtenue parce qu'une zone d'écoute homogène - ne peut alors concerner qu'une faible partie du centre de la salle1 et cé tant en amplitude qu'en fréquence. En effet, il subsiste dans tous les cas des différences qui sont mises d'autant plus en évidence que la salle est plus grande. Si par exemple elle est large on peut chercher à compenser l'effet d'inhomogénéité qui en résulte. Pour les auditeurs placés à gauche, des sons qui proviennent de droite peuvent etre mieux perçus si on approche des hauts parleurs intermédiaires alimentés par la voie phonique de droite. On restaure alors l'homogénéité de distribution mais on perd immédiatement l'effet stéréophonique pour les auditeurs de droite qui entendent maintenant la voie de droite provenant de leur droite et de leur gauche. Le problème à résoudre est donc de ménager à la fois l'homogénéité de la distribution du son, et la préservation de l'effet polyphonique. Ce dernier représente l'effet de provenance qui s'oppose dans son principe à l'effet d'homogénéité. On rappelle schematiquement que la stéréophonie ne permet l'homogénéité que pour des auditeurs placés sur une médiatrice d'un segment qui relie des enceintes émettrices. En ce qui concerne la quadriphonie la sensation combinée d'homogénéité et de double stéréophonie n'est accessible qu'à un seul auditeur qui se trouve au point de concours des médiatrices concernées. Ce faible résultat explique par ailleurs; au fond, le relatif échec de la vente aux particuliers des chaines haute fidélité quadriphoniques. Dans l'invention on utilise pour résoudre ce problème technique une particularité de l'audition humaine. On dirige vers des auditeurs un son provenant d'une enceinte acoustique dite directrice. Ce son s'atténue au fur et à mesure de sa propagation, en fonction de l'éloignement des auditeurs. On compense cette atténuation par un son similaire, produit par des enceintes acoustiques focalisées sur certains des auditeurs. Mais le son de ces enceintes focalisées n'arrive à ces auditeurs qu'après l'arrivée du son qui se propage depuis l'enceinte directrice. De cette façon chaque auditeur est inondé, du fait de cette enceinte acoustique focalisée d'un son vraiment audible. Ce son vraiment audible arrive par propagation à l'endroit de chaque auditeur très légèrement en retard sur le son à peine audible émis par l'enceinte directrice.Si le retard est de l'ordre de 18 ms cet auditeur entend "bien" le son qui vient de l'enceinte directrice alors qu'en pratique il vient d'une enceinte acoustique placée a proximité. Dans l'invention, on partage ensuite les voies polyphoniques en autant d'axes de propagation. Ces axes de propagation comportant une ou des enceintes directrices et une ou des enceintes focalisées. On organise les axes en fonction de la sensation que l'on veut procurer à tout le monde. L'invention a donc pour objet une salle polyphonique a son homogène, destinée a recevoir un public nombreux, comportant - une pluralité d'axes monophonique pour distribuer des sons, - ces axes de distribution recouvrant chacun sensiblement le centre de la salle, où est placé le public, - pour chaque axe, une direction de propagation du son orientée d'un bord de la salle vers le centre de cette salle, - et pour chaque axe, une structure aérienne alignée selon cet axe qui surplombe la salle et qui porte une pluralité d'enceintes acoustiques, - et un système pour retarder la transmission de son émis par les enceintes situés sur un axe en aval, dans le sens de la propagation du son vers le. centre de la salle, d'une enceinte directrice placee, sur ce même axe, près du bord de cette salle, L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont données qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent - figure 1 : la représentation en coupe d'une salle selon l'invention - figure 2 : en plan, des détails de réalisation d'un exemple préféré de mise en oeuvre de l'invention La figure I représente une salle 1 à son polyphonique homogène destinée à recevoir un public nombreux. Dans un exemple, ce public qui prend place sur des sieges 2 peut se répartir au centre de la salle et être de l'ordre de 250 personnes. La figure 2 montre schématiquement en vue de dessus l'emplacement 3 au milieu de la salle 1 ot sont répartis les sièges 2. La superficie de l'emplacement 3 est de l'ordre du quart de la surface de la salle 1. Il est néanmoins possible de mettre en oeuvre l'invention de telle façon que la superficie utile représente une proportion plus importante de la superficie totale de la salle 1. La salle compte une pluralité d'axes monophoniques pour distribuer les sons. Ces axes sont, figure 2, par exemple les axes 4 à 9. Dans l'exemple la salle est légèrement rectangulaire, deux axes1 6 et 9, sont orientés comme les médiatrices de deux petits côtes opposés de ce rectangle, tandis que les quatre autres1 se faisant sensiblement face mutuellement deux à deux, 4-7 et 5-8, sont répartis de maniere à former avec ceux qui leur sont diréctement adjacent des angles de l'ordre de 600. On transposera facilement l'esprit de l'invention à un nombre N d'axes monophoniques faisant avec ceux qui leurs sont adjacents des angles de préférence de 3600/N. Les axes -4 à 9 concourent sensiblement vers le centre de la salle, c'est à dire vers le centre de la région 3 ou sont placés les auditeurs. La définition d'un axe est double, elle concerne premièrement une direction de propagation du son et deuxièmement l'orientation d'une structure aérienne qui porte les dispositifs acoustiques nécessaire à répandre le son avec la qualité permise par l'invention. Ces directions de propagation sont orientés globalement du bord de la salle vers le centre. On a représenté sur la figure 2, pour l'axe 4 une pluralité d'enceintes acoustiques notée 10, 111 et 112, 121,122 et 123, 131 et 132 et enfin 141. Ces neuf enceintes acoustiques sont destinées à focaliser leurs son chacune sur un neuvième de la superficie de la région 3. On s'arrange avec ce maillage relativement serré pour que l'amplitude sonore, relative à un axe, dans chacune de ces parties de la région 3 soit égale. On focalise le son sur des surfaces élémentaires de la région 3.On attribue à chaque enceinte une de ces surfaces élémentaires. On obtient de ce fait l'hoinoaénéité. On remarquera que les enceintes sont globalement alignées selon l'axe 4 et que selon leurs position vers l'aval, dans le sens de la propagation du son, elles sont groupées par deux, voire même par trois, compte tenu de l'importance de la surface concernée. Par exemple l'enceinte 141 produit du son à destination de l'angle inférieur gauche de la région 3 de la figure 2. Les deux enceintes 131 et 132 d'un jeu d'enceintes 13 produisent le son pour les régions situées dans une demi-diagonale du carré de la région 3. Les trois enceintes de 121 à 123 d'un jeu d'enceintes 12 produisent le son nécessaire aux auditeurs placés dans la diagonale 4, ainsi de suite. On a représenté sur la figure 1 en coupe verticale une pluralité d'enceintes acoustiques ou de jeux d'enceintes acoustiques iO à 14 qui correspondent, pour cet axe 4 à une voie monophonique. Ces enceintes ou jeux d'enceintes 10 à 14 sont ainsi placés dans le plafond 15 de la salle 1 de manière à ce qu'ils surplombent la salle. Pour le maintien des enceintes 10 a 14, on peut, en fonction de la salle dont on dispose, soit réaliser matériellement l'axe 4 soit, pendre les enceintes au plafond 15 dans l'alignement recherché. Il y a également une enceinte acoustique 40 dite directrice dont l'angle de distribution du son prend en enfilade tous les auditeurs de la région 3. Cette enceinte peut avoir un pouvoir de focalisation moins grand que les enceintes ou jeux d'enceintes 10 à 14. La figure 1 montre une enceinte focalisante 10 et l'enceinte dite directrice 40.Compte tenu de l'incidence rasante de la propagation du son utile émis par l'enceinte 10 il est même possible dans une variante préférée de ne pas utiliser l'enceinte directrice 40 mais de rendre directrice l'enceinte focalisante 10 elle même. Dans ce but on réduit le pouvoir de focalisation de cette enceinte 10 de manière à ce qu'elle envoie son son sur toute la surface de l'emplacement 3. Dans ce cas il n'y a plus que 5 jeux d'enceintes dans l'axe 4. Pour chaque voie monophonique il existe également un système qui produit des retards d'émission de telle façon que, quel que soit l'endroit où un auditeur se trouve, il reçoit un son, affaibli, d'une enceinte directrice (40 ou 10 pour l'axe 4) avant le son réglé à l'amplitude voulue et qui est émis par l'enceinte ou le jeu d'enceintes (10 à 14) qui se focalise sur lui pour cette voie monophonique. Les retards sont ainsi calculés de telle façon, que au niveau de cet auditeur, les deux sons soient retardés l'un par rapport à l'autre de 18ms environ. En pratique, pour chaque voie, il existe en aval d'un amplificateur 41 un générateur de retard 42 qui transmet un signal électrique amplifié aux enceintes ou jeux d'enceintes électro-acoustique 10 à 14 avec les retards correspondants. Ces retards tiennent en outre compte de la différence de vitesse de propagation entre le son et l'électricité. Cette difference correspond ainsi à l'écart de distance entre l'enceinte directrice 40 et une enceinte ou un jeu d'enceintes acoustiques 10 à 14. Par exemple, l'enceinte 14 doit émettre un son, avec un retard par rapport à l'instant ou l'enceinte directrice 40 émet le sien. Ce retard qui est égal à 18ms plus le temps de propagatio du son (à 360 mètres par secondes) sur la distance qui sépare l'enceinte directrice 40 de l'aplomb de l'enceinte 14.Dans chaque voie il y a un même système de retard: il y a ainsi un amplificateur 51 à 91 en cascade, à chaque fois, avec un circuit de retard 52 à 92. Pour restituer l'effet de la polyphonie il suffit simplement maintenant d'alimenter chacune des différentes voies matérialisées par les axes 4 à 9 par une voie phonique différente. On est alors capable d'assurer globalement la même sensation pour tous les auditeurs. On peut vouloir ainsi faire entendre par exemple à chaque auditeur les sons qu'il entendrait s'il était lui même un musicien particulier des musiciens de l'orchestre. Pour l'enregistrement du son on place dans ce cas des microphones à cet 'endroit avec autant de directions de prélèvement du son qu'on veut ultérieurement créer de voix (et aussi de voies) polyphoniques. Puis on alimente chacune des voies 4 à 9 avec un signal correspondant aux voix enregistrées. Dans un autre exemple on cherche à recréer la sensation de volume.On peut provoquer de tels résultats par une prise de son adéquate ou aussi par un prétraitement des signaux musicaux sous leur forme électrique. Compte tenu de ce que la distribution du son est entièrement positive dans la salle de l'-invention, c'est à dire sans effet de résonance, on a de préférence agrémenté le plafond, les parois et le plancher de la salle de dispositifs absorbants tels que des mousses. Dans un exemple, les mousses sont réparties dans des volumes tétraèdriques tels que 17, de préférence placés au plafond. En effet, les sons étant globalement émis depuis le plafond vers le plancher leur réflexion sur celui-ci n'est pas trop audible parce qu'au niveau des auditeurs elle est quasiment simultanée avec le son direct qu'ils reçoivent et surtout que la moquette et les fauteuils de la salle permettent de l'amortir. Par contre la réflexion provenant du plafond, compte tenu de la hauteur du plafond, serait suffisamment décalée dans le temps pour être perceptible. Bien entendu, si la salle est à ciel ouvert on peut se passer des dispositifs amortisseurs. La répartition des axes, angulairement par rapport au centre de la salle, des enceintes ou des jeux d'enceintes le long de ces axes, et le nombre d'enceintes dans un jeu d'enceintes (par exemple 3 dans le jeu 12) est déterminée essentiellement par la rigueur avec laquelle on veut respecter l'homogénéité d'une part et l'effet polyphonique d'autre part. On peut par exemple réduire le nombre d'enceintes ou le nombre de direction au détriment de la finesse du résultat bien entendu. I1 semble cependant qu'un bon compromis soit constitué par l'exemple de l'invention : 6 directions, dans chaque direction, une enceinte directrice et 4 enceintes ou jeux d'enceintes focalisantes, avec pour les enceintes destinées à transmettre leur son vers la plus grosse partie de la salle un plus grand nombre d'enceintes. Dans un exemple de réalisation on agrémente la salle de l'invention avec des enceintes placées au zénith de la salle ou distribuées dans la dalle supportant le public. Ces enceintes permettent de recréer en plus des effets connus par ailleurs. L'invention est destinée à un public nombreux. Mais elle peut aussi être utilisée pour rendre accessible à un plus grand nombre d'auditeurs l'effet polyphonique procuré par les systèmes quadriphoniques actuels. I1 suffit d'agrémenter ces systèmes actuels premièrement de plusieurs enceintes par voix acoustique et deuxièmement, pour chaque voix, d'un système provocant les retards d'émissions. La mise en place peut alors être effectuée en appartement. REVENDICATIONS 1- Salle (1) à son polyphonique et homogène, destinée à, recevoir un public nombrez (3), comportant -une pluralité d'axes (4-9) monophoniques pour distribuer des sons, -ces axes de distribution recouvrant chacun sensiblement le centre (3) de la salle où est placé le public, -pour chaque axe, une direction de propagation du son orientée d'un bord de la salle vers le centre de cette salle, -et pour chaque axe une structure (15) aérienne alignée selon cet axe, qui surplombe la salle et qui porte une une pluralité (10-14) d'enceintes acoustiques, -et un système (41-42) pour retarder la transmission de sons émis par des enceintes situées sur un axe en aval, dans le sens de la propagation du son vers le centre de la salle, d'une enceinte (40) directrice placée, sur ce meme axe, près du bord de cette salle. 2- Salle selon la revendication 1 caractérisée en ce que les enceintes sont prévues pour focaliser les sons qu'elles émettent vers une région de la salle qui ne reçoit pas ou peu les sons émis par d'autres enceintes situées sur un même axe qu'elle, en dehors de 1 'enceinte directrice. 3- Salle selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce qu'elle comporte une région centrale pour recevoir le public et dont la superficie est de l'ordre du quart de la surface totale de la salle. 4- Salle selon l'une quelconque des revendications 1 fi 2, caractérisée en ce qu'elle comporte sur chaque axe 5 jeux (40, 10-14) d'enceintes y compris le jeu d'enceintes directrices. 5- Salle selon l'une quelconque des revendications 1 à, 4, caractérisée en ce qu' elle comporte 6 axes monophoniques orientés sensiblement comme les diagonales de la salle. 6- Salle selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu' elle comporte des moyens (17) pour réduire la résonance de la salle. 7.- Installation à son polyphonique homogène comportant -une pluralité d'axes (4-9) monophoniques pour distribuer des sons, -ces axes de distribution étant destinés à recouvrir chacun le centre d'une salle ou est placé le public -pour chaque axe, une direction de propagation du son orientée d'un bord de la salle vers le centre de cette salle, -et pour chaque axe une structure (15) aérienne alignée selon cet axe, qui surplombe la salle et qui porte une une pluralité (10-14) d'enceintes acoustiques, -et un système (41-42) pour retarder la transmission de sons emis par des enceintes situées sur un axe en aval, dans le sens de la propagation du son vers le centre de la salle,- d'une enceinte (40) directrice placée, sur ce même axe, pres du bord de cette salle.