Brevet FR2857550A1 — publié le 20050114

ENCEINTE ACOUSTIQUE OMNIDIRECTIONNELLE BIPOLAIRE La présente invention concerne le domaine des enceintes acoustiques. Une enceinte acoustique est traditionnellement formée par un coffret qui renferme un ou plusieurs haut-parleurs montés sur un écran acoustique (désigné couramment par le terme technique de "baffle", qui désigne la partie avant de l'enceinte, sur laquelle sont montés les haut-parleurs). Elle présente un rayonnement acoustique directif, et une atténuation de la pression sonore correspondant sensiblement à la puissance cubique de la distance entre l'enceinte et le point d'écoute, dans le plan perpendiculaire à l'écran acoustique sur lequel sont montés les hautparleurs. Le but de la présente invention est de proposer une enceinte omnidirectionnelle. L'invention concerne une enceinte acoustique omnidirectionnelle bipolaire composée de multiples haut- parleurs de bande passante complémentaires sur la face avant et sur la face arrière fonctionnant selon le principe de la source linéaire bipolaire. L'invention a pour objet d'associer cette configuration à un filtre répartiteur de fréquence (actif ou passif) composée de cellule passe haut/passe bas classiques et d'une ou plusieurs cellules passe tout (filtre déphaseur) L'association de filtre(s) déphaseurs rend possible la correction temporelle ainsi que l'ajustement de la relation de phase entre les différents haut-parleurs. Elle permet d'optimiser la réponse en fréquence axiale et polaire en limitant les oppositions de phase entre les ondes acoustiques créées à l'avant et à l'arrière de ladite enceinte. Il en résulte une meilleure fusion des trains d'ondes lors de leur dispersion autour de ladite enceinte qui se caractérise à l'écoute par l'obtention d'un champ sonore plus large et plus profond que sur des réalisations classiques. La présente invention peut être étendue à différentes configurations bipolaires mettant en oeuvre de multiples hauts parleurs à bande large ou à bande passante complémentaire. Bien que peu répandu, l'homme de l'art connaît la configuration dite bipolaire mono ou multivoie qui consiste à disposer des haut-parleurs souvent identiques et/ou complémentaires sur la face avant et sur la face arrière d'une enceinte acoustique avec un filtre répartiteur de fréquence souvent identique ou commun pour chaque face. D'une manière générale, cette configuration se rapproche du mode de fonctionnement dit source ponctuelle bipolaire ou sphère pulsante . D'une manière générale, ce type de configuration tend améliorer les caractéristiques de largeur et de 20 profondeur du champ sonore en augmentant la proportion de champs diffus et réverbéré perçue par l'auditeur. Toutefois, en l'état actuel de la technique, cette configuration conduit à une dégradation sensible du signal reproduit. L'homme de l'art connaît les limites et les problèmes de fusion des différents fronts d'onde générés par chaque haut-parleur qui sont dus à la géométrie et au mode de fonctionnement intrinsèque de ce type d'enceinte acoustique. En fait, chaque haut-parleur de chaque face de l'enceinte émet un signal sonore identique (partiellement ou complètement). Durant l'émission, chaque front d'onde sonore se disperse dans l'espace tout en étant contraint de suivre la géométrie de l'enceinte acoustique lorsque qu'ils évoluent à proximité de celle-ci. En raison de leur propriété de dispersion (phénomène de dispersion et de diffraction), chaque front d'onde tend à se propager dans un angle solide de 360 . Aussi, les deux fronts d'onde crées vont se croiser et interférer l'un à l'autre lors de leur dispersion respective. En continuant leur dispersion, une partie de chaque front d'onde va finalement parvenir à chaque source opposée. Tant que la demi-longueur d'onde des dits signaux reste importante au regard du distance parcourue entre les deux sources, il y a sommation des 2 signaux. Autrement dit, pour les fréquences graves et extrême graves, il y a sommation des signaux. Si la demi-longueur d'onde des dits signaux devient égale à la distance parcourue, l'opposition de phase entre les signaux induit une annulation partielle de la pression acoustique. Dans une moindre mesure et avec une décroissance proportionnelle à la fréquence reproduite, le même phénomène est constaté lorsque la longueur d'onde des dits signaux devient un sous-multiple de la distance parcourue entre les deux sources. Autrement dit, en dehors du registre grave et extrême grave, la linéarité de la réponse en fréquence axiale et polaire d'une telle enceinte acoustique est largement dégradée. L'homme de l'art connaît la configuration fonctionnant selon le principe de la source linéaire mono polaire ou dipolaire. On entend par dipolaire l'opposition de phase entre l'avant et l'arrière de la source: c'est le cas d'un haut-parleur classique qui fonctionne à l'air libre ou que l'on monte sur un caisson plan ouvert. Assez peu répandu également, ce genre de configuration se caractérise par l'utilisation d'une multitude de haut-parleurs (électrodynamique ou isodynamique) disposés selon une ou plusieurs lignes verticales. Chaque haut-parleur reproduit une bande de fréquence identique. Selon son principe de fonctionnement, ce type de source s'apparente plutôt à un cylindre pulsant . L'un des avantages de cette configuration est d'offrir un meilleur rayonnement de l'énergie sonore (atténuation en fonction de la distance plus faible). Un autre avantage est d'offrir une faible directivité dans l'axe vertical. La présente invention a pour but d'étendre la mise en uvre de la configuration fonctionnant selon le principe de la source linéaire à une configuration dite source linéaire bipolaire tout en limitant considérablement les problèmes cités précédemment. A cet effet, elle concerne selon son acception la plus générale une enceinte acoustique comprenant au moins deux types de haut-parleurs de bandes passantes différentes caractérisé en ce qu'il comporte deux séries formée chacune d'au moins deux haut-parleurs d'au moins deux types différents, les haut-parleurs de la première série et ceux de la deuxième série étant disposés symétriquement par rapport à un plan médian, les haut-parleurs du premier type de la première série et les haut-parleurs du premier type de la deuxième série étant déphasés par au moins un filtre passe-tout. Avantageusement, les haut-parleurs des autres types sont alimentés en parallèle par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande. Selon une variante, les haut-parleurs des autres types 25 sont alimentés en série/parallèle par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande. On entendra par "filtre passe-bande" au sens du présent brevet un filtre dont la courbe de réponse est bornée à une de ses extrémités au moins dans le spectre des fréquences audibles, et incluse les filtres passe- haut, passe-bas, ou les filtres ayant une bande passante limitée. De préférence, les haut-parleurs des autres types sont des haut-parleurs d'aigus alimentés en parallèle ou en série/parallèle par l'intermédiaire d'un filtre passe-haut au moins. Selon une variante, les haut-parleurs de la première série sont montés sur un premier écran acoustique, notamment panneau plan et les haut- parleurs de la deuxième série sont montés sur un second écran acoustique, notamment panneau plan avec une orientation symétrique par rapport au plan médian entre lesdits écrans acoustiques. Selon un mode de réalisation préféré, lesdits plans 10 sont parallèles. Avantageusement, la distance entre lesdits plans est comprise entre une et deux fois la profondeur du moteur du couple de haut-parleurs les plus profond. Selon une autre variante, lesdits écrans acoustiques présentent des axes principaux médians convergents, et forment un trièdre dans le cas où les écrans acoustiques sont constitués des panneaux plans. Selon un mode de réalisation particulier, l'enceinte selon l'invention comporte plus de trois couples de haut-20 parleurs d'un même type. L'enceinte selon un exemple particulier de l'invention est caractérisée par l'association de la configuration précédemment décrite avec l'utilisation de filtres passif ou actif passe-haut, passe-bas, passebande complétés par une ou plusieurs cellules passives ou actives dite passe tout (ou circuit déphaseur). Le fait d'ajouter une ou plusieurs cellule passe tout permet d'induire un retard et de modifier la relation de phase qu'il existe d'un haut- parleur par rapport à un autre. Il est connu que ce type de cellule provoque un retard plus ou moins constant sur une bande de fréquence déterminée. S'agissant d'un retard plus ou moins constant, la variation de phase crée sera croissante proportionnellement à la fréquence. En optimisant la bande de fréquence ainsi que la valeur de retard générés par une ou plusieurs de ces cellules passe tout en fonction des constantes géométriques de l'enceinte acoustique et notamment la distance extérieure séparant les sources avant et arrière, il est possible de limiter voir d'annuler les effets de variation de phase entre les sources et donc d'obtenir une réponse en fréquence axiale et polaire linéaire et homogène. En outre, en ajustant certains paramètres tels que le choix et la position des haut-parleurs alimentés via le(s) dit filtre(s) passe tout et ceux alimentés directement ainsi qu'en aménageant une géométrie de coffret approprié il est possible d'intervenir directement sur les caractéristiques du champs sonore généré. Le fonctionnement bipolaire permet l'obtention d'un champ sonore large et profond par augmentation de la proportion de champ diffus et réverbéré perçue par l'auditeur. Les corrections apportées par le filtre passe-tout conduisent à l'annulation ou minimisation des interférences entre le signal sonore émis à l'avant de l'enceinte et celui issu de la face arrière de cette même enceinte. Ceci se traduit par l'obtention d'une excellente linéarité sur la réponse amplitude/fréquence axiale et polaire pouvant même être supérieure à celles constatées sur les enceintes acoustiques classiques (système multivoie fonctionnant selon le principe de la source ponctuelle) Le fonctionnement source linéaire et bipolaire assure un meilleur rayonnement de l'énergie sonore avec un affaiblissement de 3dB seulement lorsque la distance source/auditeur est doublée, au lieu de 6dB avec un système mono polaire source ponctuelle. Le fonctionnement source linéaire conduit par ailleurs à une très faible directivité dans le plan vertical Grâce au filtre passe-tout le (s) hautparleur(s) de grave médium équipant chaque face de l'enceinte acoustique sont à même de reproduire une large bande de fréquence sans se perturber mutuellement Selon le principe de correction, la distance entre la face avant et la face arrière de l'enceinte et donc des haut-parleurs montés sur les dites faces peut être réduite à la simple considération d'intégration mécanique (dimensions des haut-parleurs) Avantageusement, il est possible de constituer une enceinte acoustique dont la section est réduite à la simple condition d'intégration mécanique (dimensions des haut-parleurs). Autrement dit, il est possible d'intégrer une telle configuration au sein d'une enceinte de type colonne ou panneau de très faible section Avantageusement il est possible de permettre différentes possibilités d'interconnexions et de valeur des filtres passe tout équipant un modèle d'enceinte acoustique dans le but d'offrir à l'utilisateur plusieurs variables quant au résultat global et notamment sur le champ sonore. Il est possible également d'intervenir sur ces mêmes réglages afin de minimiser l'influence de l'interface acoustique (le local) et notamment les réflexions de sol, plafond, murs latéraux etc. Avantageusement, il est possible de procéder à un filtrage actif et à un traitement des signaux électriques à transmettre aux haut-parleurs dans le domaine numérique selon un principe de correction similaire. Avantageusement, en maintenant le principe de 30 correction, il est possible de réduire la configuration dite source linéaire bipolaire à une configuration dite source ponctuelle bipolaire. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés où . - la figure 1 représente le schéma de principe d'une 5 enceinte selon l'invention - les figures 2 et 3 représente une vue de face et de dos d'une enceinte selon l'invention la figure 4 représente une vue en coupe d'une telle enceinte. La figure 1 représente un le schéma de principe d'une enceinte selon l'invention. Elle comprend un caisson (1) présentant deux écrans acoustiques (2, 12) constitués par deux faces opposées du caisson. Sur chacun de ces écrans acoustiques (2, 12) est monté un haut-parleur (3, 13) d'un premier type, en l'occurrence un haut-parleur médium basse, et un haut-parleur d'un second type (4, 14), en l'occurrence un haut-parleur d'aigus. Les écrans acoustiques (2, 12) forment deux plans 20 parallèles, ou, dans l'exemple décrit, un trièdre symétrique par rapport à un plan médian (10). Un séparateur de fréquence, formé par un filtre passe-bas (33) et un filtre passe-haut (34) alimente les haut-parleurs de l'enceinte. Les hautparleurs (3, 13) du premier type sont alimentés par l'intermédiaire d'un filtre passe-tout (23) assurant un déphasage entre le haut-parleur (2) monté sur l'un des écrans (1) du caisson, et le haut-parleur (12) monté sur l'écran (2) opposé. Quand on fait passer un signal dans un filtre passe- tout, le signal obtenu en sortie est exactement le même, mais la phase du signal est décalée en sortie de filtre. Les autres haut-parleurs (4, 14) sont alimentés en parallèle par la sortie du filtre passe-bas (34). Optionnellement l'un des deux haut-parleurs de ce deuxième couple peut également être alimentés par un filtre passe-tout (24). Les figures 2 et 3 représentent les vues de face et de dos d'une enceinte selon l'invention, comportant sur chaque face une pluralité de hautparleurs (3, 13) d'un premier type, en l'occurrence des haut-parleurs grave-médium, et une pluralité de haut-parleurs (4, 14) d'un second type en l'occurrence des haut-parleurs d'aigus (tweeter). Les haut-parleurs sont montés sur les écrans acoustiques (2, 12) sous forme de couples constitués par un haut-parleur d'un premier type (3, 13) et d'un haut-parleur d'un second type (4, 14), pour former une matrice régulière. La figure 4 représente une vue en coupe d'une variante de réalisation, dans laquelle les écrans acoustiques (2, 12) sont parallèles et sont écartés d'une distance correspondant à environ une fois et demi la profondeur du moteur des haut-parleurs basse médium (au moins une fois dans les cas où les hauts parleurs sont décalés, à deux fois lorsque certains hauts parleurs sont adjacents). REVENDICATIONS 1 - Enceinte acoustique comprenant au moins deux types de haut-parleurs de bandes passantes différentes caractérisée en ce qu'elle comporte deux séries formées chacune d'au moins deux haut-parleurs (3, 4; 12, 14) d'au moins deux types différents, les haut-parleurs (3, 4) de la première série et ceux de la deuxième série (13, 14) étant disposés de part et d'autre par rapport à un plan médian (10), les haut-parleurs (3) du premier type de la première série et les haut-parleurs (13) du premier type de la deuxième série étant déphasés par au moins un filtre passe-tout (23). 2 - Enceinte acoustique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les haut-parleurs (4) des autres types de la première série et les hautparleurs (14) des autres types la deuxième série sont déphasés par au moins un filtre passe-tout (23). 3 - Enceinte acoustique selon la revendication 2, caractérisée en ce que les haut-parleurs des autres types (4, 14) sont alimentés en série/parallèle par l'intermédiaire d'au moins un filtre passe-bande (34). 4 - Enceinte acoustique selon la revendication 3, caractérisée en ce que les haut-parleurs des autres types (3, 13) sont alimentés en série/parallèle par l'intermédiaire d'au moins un filtre passe-bande (33). - Enceinte acoustique selon la revendication 4, caractérisée en ce que les haut-parleurs du premier type (3, 13) sont des haut-parleurs grave médium alimentés en série/parallèle par l'intermédiaire d'au moins un filtre passe-bas (33) 6 - Enceinte acoustique selon la revendication 5 ou 3, caractérisée en ce que les haut-parleurs des autres types sont des hauts parleurs d'aigus (4, 14) alimentés en série/parallèle par l'intermédiaire d'au moins un filtre passe-haut (34). 7 - Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les haut-parleurs de la première série sont montés sur un premier écran acoustique et les haut-parleurs de la deuxième série sont montés sur un second écran acoustique avec une orientation symétrique par rapport au plan médian entre lesdits écrans acoustiques. 8 - Enceinte acoustique selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits écrans acoustiques sont des 20 panneaux plans parallèles. 9 - Enceinte acoustique selon la revendication 8, caractérisée en ce que la distance entre lesdits plans est comprise entre une et deux fois la profondeur du moteur du couple de haut-parleurs les plus profond. 10- Enceinte acoustique selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits axes principaux des écrans acoustiques sont convergents. 11 - Enceinte acoustique selon la revendication 10, caractérisée en ce que les écrans acoustiques sont des plans convergents formant un trièdre. 12 - Enceinte acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte plus de trois couples de haut-parleurs d'un même type.