Brevet FR3085247A1 — publié le 20200228

DESCRIPTION TITRE DE L'INVENTION : Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo par réflexion L'objet de la présente invention est un dispositif de sonorisation d'un écran vidéo. Plus précisément, il s'agit de la sonorisation d'un écran vidéo de type nonacoustiquement transparent. On connaît deux types classiques de dispositifs de sonorisation d'écrans vidéo. Un premier type de dispositif de sonorisation d'écran vidéo reprend les caractéristiques de dispositifs similaires en usage dans les salles de cinéma. Applicable uniquement à des écrans de projection acoustiquement transparents, soit perforés, soit tissés, il consiste en la disposition d'une ou de trois enceinte(s) acoustique (s) derrière l'écran, de manière que le son émis traverse ledit écran. L'avantage d'un tel dispositif est de permettre la cohérence spatiale entre le son et l'image : Le son est perçu comme provenant de l'image, ce qui correspond à l'attente des auditeurs. Un deuxième type de sonorisation d'écran vidéo s'applique à des écrans non acoustiquement transparents, tels que les téléviseurs, les écrans actifs, ou même des écrans de projection non-acoustiquement transparents. Dans ce type de dispositif, une ou trois enceinte(s) acoustique(s) sont disposées en dessous où au-dessus de l'écran. L'inconvénient d'un tel dispositif est de créer une incohérence entre la localisation de la source sonore et de l'image produite sur l'écran. Cet inconvénient est considéré comme mineur et acceptable lorsque l'écran est de petite taille, c'est-à-dire ne dépassant pas 150 cm de diagonale. De plus en plus d'écrans non-acoustiquement transparents dépassent cette taille, et ne peuvent être sonorisés de façon satisfaisante par des moyens classiques. La présente invention propose une solution pour permettre la localisation apparente d'une ou plusieurs source(s) sonore(s) dans l'écran lorsque celui-ci constitue une surface dure et réfléchissante, telle qu'une feuille de verre. La présente invention met en oeuvre au moins une source sonore, de type enceinte acoustique, et un écran non acoustiquement transparent. Plus précisément, un dispositif de sonorisation selon la présente invention, comprend un écran vidéo disposé face à un auditoire et au moins une enceinte acoustique disposée de manière que la direction principale de propagation du son qu'elle émet se trouve dirigée vers ledit écran, le son étant réfléchi par la surface de l'écran vers l'auditoire suivant une direction, ladite au moins une enceinte présentant une directivité de type cardioïde ou hyper-cardioïde. Suivant un autre aspect de l'invention, ladite au moins une enceinte acoustique comporte au moins un haut-parleur principal est dirigé vers ledit écran, plus précisément de manière que son lobe principal de directivité est dirigé sensiblement vers la médiane horizontale dudit écran. 1 Dans un dispositif de sonorisation selon l'invention, on peut envisager une pluralité d'enceintes, de préférence au moins trois, affectées à la reproduction des canaux gauche, centre et droit des bandes son de cinéma. 5 On comprendra mieux les caractéristiques et avantages de la présente invention dans la description détaillée suivante en référence aux dessins annexés, dans lesquels : La Fig.1 est une représentation schématique en élévation latérale d'un 10 premier mode de réalisation de l'invention La fig.2 est une représentation schématique en élévation latérale d'un deuxième mode de réalisation de l'invention La Fig.3 est une représentation de détail en coupe longitudinale d'une enceinte acoustique mise en oeuvre dans l'invention 15 La Fig.4 est une représentation de détail en coupe longitudinale d'une enceinte acoustique telle que mise en oeuvre dans une variante d'exécution de la présente invention La Fig.5 est une représentation de détail en élévation latérale d'une enceinte acoustique telle que mise en oeuvre dans une autre variante d'exécution de la 20 présente invention La Fig.6 est une représentation en perspective d'une enceinte acoustique telle que représentée à la Fig.5 La Fig.7 est une représentation schématique en élévation latérale d'une variante de l'un ou l'autre des deux modes de réalisation de l'invention présentés 25 précédemment Et La Fig.8 est une représentation schématique en perspective d'un dispositif de sonorisation d'un écran vidéo dans une configuration complète 30 Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté à la Fig.1, un lieu dans lequel se trouve installé l'invention comporte un écran vidéo 1 35 faisant face à un auditoire 2 représenté symboliquement par une silhouette assise. Le lieu étant clos, il comporte un sol, un plafond, et des murs non représentés. Une enceinte acoustique 10 est fixée au plafond. Elle comporte une face dite avant 11 inclinée par rapport à son axe principal. La face avant reçoit au moins un haut-parleur dit principal 15. 40 L'enceinte 10 est fixée au plafond à une distance de l'écran 1 de manière que la direction d'émission du haut-parleur principal 15 soit sensiblement dirigée vers la ligne médiane horizontale dudit écran. L'enceinte 10, suivant le premier mode de réalisation de l'invention, présente une directivité de type cardioïde sur la totalité de la bande de fréquences 45 basses qu'elle reproduit, sachant que la reproduction des fréquences élevées présente une directivité accrue, ou contrôlée, ceci étant lié aux dimensions physiques du haut-parleur principal 15 ou de haut-parleurs additionnels placés sur la face dite avant 11 de l'enceinte 10. 2 Les enceintes acoustiques à directivité cardioïde sont connues en soi, une telle enceinte ne constitue pas l'essentiel de la présente invention. La mise en oeuvre d'une enceinte à directivité cardioïde 10 en combinaison avec son positionnement, l'orientation de sa face avant 11, et l'écran 5 vidéo 1, caractérise l'invention. Dans la fig.1 on voit la représentation d'un lobe principal de directivité 30, défini symboliquement par un contour d'égale pression sonore. Le positionnement de l'enceinte 10 fixée au plafond entraine une modification de la forme du lobe de directivité 30, celui-ci n'étant plus cardioïde, mais semi-cardioïde, du 10 fait de la proximité immédiate du plafond. En effet, l'émission sonore de l'enceinte se fait dans un demi-espace, du fait de son positionnement au plafond. En référence au dessin, le son se propage donc dans la direction du lobe de directivité 30 suivant l'axe 33, puis se réfléchit sur la surface de l'écran 1 pour se diriger suivant l'axe 34 en direction de l'auditoire 2. 15 L'obtention d'une directivité semi-cardioïde peut requérir des modifications de la forme et de la structure de l'enceinte 10 par rapport à une enceinte cardioïde classique, modifications qui seront intégrées dans la mise en oeuvre 20 de la présente invention. En référence à la Fig.2, un deuxième mode de réalisation de l'invention est décrit. On retrouve les éléments décrits dans le premier mode de réalisation. Dans le second mode de réalisation, l'enceinte acoustique 10 présente une directivité semi- 25 hyper-cardioïde, générant deux lobes de directivité 31 et 32 en opposition de phase. Dans les deux modes de réalisation illustrés, l'enceinte 10 présente un haut-parleur principal dirigé approximativement vers la ligne médiane horizontale de l'écran 1. Le son se propage donc dans cette direction suivant l'axe 33, puis se réfléchit 30 sur la surface de l'écran 1 pour se diriger suivant l'axe 34 en direction de l'auditoire 2. L'enceinte 10 étant plus proche de l'auditoire 2 que l'écran 1, elle serait perçue comme étant l'origine du son si sa directivité était omnidirectionnelle, ce qui est le cas de la majorité des enceints acoustiques classiques aux fréquences graves. S'agissant d'une enceinte à directivité semi-cardioïde ou semi-hyper- 35 cardioïde, l'émission du son présente un minimum selon un axe 35 (Figs. 1 et 2) défini par les caractéristiques propres de ladite enceinte 10. Le positionnement relatif de l'enceinte 10 et de l'écran 1 se fait de manière que l'axe 35 du minimum d'émission sonore de l'enceinte soit globalement dirigé vers l'auditoire 2 et que l'axe 34 correspondant au maximum d'émission sonore réfléchie 40 sur la surface de l'écran 1 soit globalement dirigé vers l'auditoire 2. Ainsi, le niveau sonore maximum est perçu par l'auditoire comme provenant de la surface de l'écran, ce qui est l'objet principal de la présente invention. On sait qu'il existe un effet dit de précédence, qui permet de localiser une source sonore non en fonction de son niveau, mais en fonction de la première 45 arrivée de l'onde sonore de ladite source et une celle provenant d'une source secondaire émettant le même son, mais parvenant plus tard que le premier. Cependant, cet effet de précédence n'intervient qu'à des fréquences relativement élevées, typiquement supérieures à 1 kHz. 3 A ces fréquences, les haut-parleurs peuvent être naturellement directifs par leurs seules dimensions, et donc ne pas émettre de son en direction de l'auditoire si lesdits haut-parleurs sont orientés vers l'écran 1, comme c'est le cas dans le cadre de la présente invention. 5 Aux fréquences plus basses, la localisation d'une source sonore par rapport à des sources secondaires se fait principalement par la comparaison des niveaux sonores. Par la mise en oeuvre de l'invention, le niveau sonore généré par l'enceinte 10 est maximum en direction de l'écran 1, et ensuite en direction de l'auditoire 2 après 10 réflexion sur la surface de l'écran 1. Le niveau sonore directement généré par l'enceinte 10 est minimum en direction de l'auditoire 2, et malgré la relative proximité de l'enceinte 10 et de l'auditoire 2, l'enceinte ne sera pas perçue comme l'origine du son. Le son sera perçu comme provenant du lieu de réflexion, c'est-à-dire 15 l'écran 1. La Fig.3 représente une enceinte acoustique 10 en coupe longitudinale selon la présente invention. L'enceinte 10 comporte un haut-parleur 15, disposé sur une face avant inclinée 11, de manière que le lobe principal de directivité 30 est dirigé 20 vers l'écran 1 lorsque l'enceinte 10 est disposée au plafond d'une pièce où se trouve l'écran. De préférence, la face avant 11 est inclinée selon un angle compris entre 15° et 45° para rapport à la verticale. Une ouverture 16 est prévue en arrière du haut-parleur 15, ménagée dans la face 25 inférieure de l'enceinte 10 lorsque celle-ci est fixée au plafond, et de dimension au moins égale à la moitié de la surface dudit haut-parleur. Par surface du haut-parleur 15, on entend ici la surface émissive du haut-parleur, c'est-à-dire sa membrane. Alternativement, l'ouverture 16 peut être ménagée dans la face arrière de l'enceinte 10 suivant la forme et les dimensions de ladite enceinte. 30 De préférence, le surface de l'ouverture 16 est égale ou supérieure à la surface de la membrane du haut-parleur 15. L'ouverture 16 permet le passage d'une onde sonore émise par la face arrière de la membrane du haut-parleur 15, en opposition de phase avec l'onde sonore émise par la face avant dudit haut-parleur. 35 Ceci constitue un court-circuit acoustique créant un minimum d'émission sonore dans le plan reliant l'arrière du haut-parleur 15 et l'ouverture 16. Une quantité déterminée de matériau acoustiquement absorbant 17 est interposée entre la face arrière du haut-parleur 15 et l'ouverture 16. Un tel matériau a pour effet de ralentir la propagation du son, ce qui modifie la direction selon laquelle le minimum 40 d'émission sonore se produira. La quantité de matériau acoustique et le positionnement exact de l'ouverture 16 permet de déterminer la direction du minimum d'émission sonore 35, de manière que celle-ci soit orientée globalement vers l'auditoire 2. 45 La Fig.4 représente une autre variante de réalisation d'une enceinte acoustique mise en oeuvre dans le cadre de la présente invention. Dans cette variante, un deuxième haut-parleur 20 est disposé sur la face inférieure de l'enceinte 10, en lieu de l'ouverture 16. Ledit deuxième haut-parleur 20 est connecté en polarité inversée par rapport au haut-parleur principal 15. Il est alimenté par un 4 signal dérivé du signal alimentant le haut-parleur 15, mais comportant des modifications apportées par des moyens de traitement numériques du signal, notamment apportant des fonctions de retard, de filtrage passe-bas et d'égalisation. La détermination de l'axe d'un minimum d'émission sonore 35 est, dans cette variante, 5 facilitée par l'utilisation des moyens de traitement numériques du signal par rapport à la réalisation décrite précédemment et illustrée à la Fig.3 En référence aux Fig.5 et 6, une enceinte acoustique 10 est constituée d'une face avant 11 inclinée par rapport à la verticale selon un angle compris entre 15° 10 et 45°, ladite face avant comportant un haut-parleur 15. Deux flancs 18 s'étendent de part et d'autre et à partir de la face avant 11 suivant un plan normal à celle-ci. Les flancs 18 se terminent par des bords 19 déterminant une forme globalement triangulaire. Une grille 19 est apposée sur les bords des flancs 18 de manière à clore 15 l'enceinte (représentée partiellement sur la Fig.6). Une quantité déterminée de matériau absorbant 17 est fixée à la grille 19, en revêtement interne de ladite grille (Fig.5). Avantageusement, on pourra prévoir un logement dans le plafond, de manière que l'enceinte puisse pivoter autour de la jonction entre la face avant 11 et le 20 plafond. Lorsqu'elle n'est pas utilisée, l'enceinte 10 peut alors se rétracter dans le plafond à l'aide de moyens de rétractation connus en soi. De préférence, le haut-parleur 15 est soit de type large-bande, soit coaxial, de manière à réduire autant que possible la surface de la face avant 11. 25 La Fig.7 représente une variante d'exécution de l'invention dans laquelle l'enceinte 10 est posée au sol. Globalement, l'enceinte 10 présente les mêmes caractéristiques que dans les précédents modes d'exécution. Au lieu d'être fixée au plafond, elle est posée au sol. Dans ce cas, la direction d'émission minimum de son 35 sera ajustée en fonction de ce positionnement, de 30 manière qu'elle se trouve orientée vers l'audience 2. La Fig. 8 représente un dispositif de sonorisation d'un écran vidéo 1 tel qu'il sera configuré dans une situation réelle. La reproduction sonore des bandes son de cinéma requiert des configurations 35 comportant au moins 6 canaux, suivant un format désigné commercialement 5.1, ou éventuellement plus de canaux, 5.1 étant une configuration minimum. Dans une telle configuration 5.1, trois des canaux dits gauche, centre et droit sont affectés à la reproduction des sons correspondants aux images visibles sur l'écran 1. 40 Les signaux des trois canaux gauche, centre et droits sont respectivement affectés à l'alimentation des enceintes 10', 10" et 10'. Les trois enceintes 10', 10" et 10' sont orientées vers la médiane horizontale de l'écran 1, l'enceinte 10' étant dirigée vers la partie gauche de l'écran, l'enceinte 10" vers le centre de l'écran et l'enceinte 10mvers la partie droite. 45 Les signaux des canaux gauche, centre et droit sont filtrés suivant une fonction passe- haut à une fréquence de, par exemple 100 Hz. La plage de fréquences de filtrage s'étend de 40 Hz à 200 Hz dans le cadre de l'invention, mais dans la plupart des modes de réalisation, on préférera une plage de fréquences comprise entre 80 Hz et 120 Hz. 5 Au moins une enceinte 25 est disposée sous l'écran, et sensiblement dans son plan vertical. Elle peut, alternativement, être disposée au-dessus de l'écran. Une telle enceinte peut être de type classique, de préférence conçue pour la reproduction des fréquences basses. 5 L'enceinte 25 reçoit un signal d'au moins l'un des canaux gauche, centre, droit, ou un signal obtenu en faisant la somme de deux de ces signaux, ou encore de ces trois signaux. Le signal résultant est filtré suivant une fonction passe-bas à, par exemple, 100 Hz. On comprendra que la fréquence de filtrage passe-bas doit 10 sensiblement correspondre à la fréquence passe-haut appliquée aux signaux alimentant les enceintes 10', 10" et 10"'. On peut également prévoir trois enceintes 25', 25" et 25"' (variante non représentée), chacune recevant respectivement l'un des signaux gauche, centre, droit, filtrés en passe-bas à la même fréquence. 15 Un retard est appliqué à tout signal filtré en mode passe-bas et alimentant la ou les enceinte(s) 25 ou 25', 25", 25"'. Ce retard est destiné à compenser la différence de temps de propagation du son entre une enceinte 10 et une enceinte 25 jusqu'à atteindre l'auditoire 2. Cette différence provient du fait que le son en provenance d'une enceinte 10 s'est propagé sur une certaine distance avant 20 d'atteindre l'écran 1, alors que l'enceinte 25 est située approximativement dans le plan vertical de l'écran 1, le trajet du son pour atteindre l'auditoire 2 étant dans ce cas plus court. L'adjonction de l'enceinte 25 au dispositif selon l'invention est utile par le fait, connu en soi, que les enceintes présentant une directivité cardioïde ou 25 hypercardioïde ont généralement un rendement très faible aux basses fréquences, notamment pour les fréquences inférieures à 100 Hz. La description qui a été faite de modes préférentiels de réalisation de l'invention est non limitative, et donnée à titre d'exemple. Le cadre de l'invention REVENDICATIONS1) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo (1) du genre comprenant au moins une enceinte acoustique (10) disposée de manière que la direction principale de propagation du son (33) qu'elle émet se trouve dirigée vers ledit écran, le son étant réfléchi par la surface de l'écran vers un auditoire (2) suivant une direction (34), caractérisé en ce que ladite au moins une enceinte (10) présente une directivité de type cardioïde. 2) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo (1) du genre comprenant au moins une enceinte acoustique (10) disposée de manière que la direction principale de propagation du son (33) qu'elle émet se trouve dirigée vers ledit écran, le son étant réfléchi par la surface de l'écran vers un auditoire (2) suivant une direction (34), caractérisé en ce que ladite au moins une enceinte (10) présente une directivité de type hyper-cardioïde. 3) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite enceinte (10) est fixée au plafond d'une pièce recevant un dispositif selon l'invention, et comporte au moins un haut-parleur principal (15) fixé dans une face dite avant (11) de l'enceinte, ledit haut-parleur (10) étant dirigé vers ledit écran vidéo (1). 4) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'enceinte (10) comporte au moins une ouverture 16 située en arrière et à proximité dudit haut-parleur (15). 5) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ouverture (16) est de surface au moins égale à la moitié de la surface du haut-parleur (15). 6) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une quantité définie de matériau acoustiquement absorbant (17) est disposée à l'intérieur de l'enceinte (10) entre l'arrière du haut -parleur (15) et l'ouverture (16). 7) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo selon la revendication 6, caractérisé en ce que la quantité de matériau absorbant (17) est ajustée de manière qu'un minimum de radiation sonore définissant la directivité de l'enceinte (10) se trouve sensiblement orienté dans la direction (35) de l'auditoire (2). 8) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'enceinte (10) comporte au moins un deuxième haut-parleur (20) situé de manière à être sensiblement dirigé vers l'auditoire (2) suivant la direction (35), ledit haut-parleur (20) étant connecté avec une polarité inversée par rapport au haut-parleur principal (15). 7 9) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo selon la revendication 8, caractérisé en ce que le haut-parleur (20) reçoit un signal modifié par rapport au signal reçu par le haut-parleur principal (15), ledit signal modifié étant retardé, égalisé et filtré en passe-bas à l'aide de moyens de traitement numérique du 5 signal de manière à réduire autant que possible le niveau sonore émis suivant la direction (35) de l'auditoire (2). 10) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (10) 10 présente une face avant (11) inclinée selon un angle compris entre 15° et 45° par rapport à la verticale, de manière que le haut-parleur (15) est dirigé vers l'écran (1) quand ladite enceinte (10) est fixée au plafond. 11) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo selon l'une 15 quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'enceinte (10) présente une forme asymétrique suivant une axe vertical, de manière à ce que le haut-parleur (15) soit dirigé vers l'écran (1) quand ladite enceinte (10) est posée au sol. 12) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo selon l'une 20 quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois enceintes identiques (10', 10", 10'1 dirigées vers l'écran (1), chacune de ces enceintes recevant un signal individuel. 13) Dispositif de sonorisation d'un écran vidéo selon l'une 25 quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une enceinte (10) dirigée vers l'écran (1), et au moins une enceinte (25) disposée soit en dessous, soit au-dessus de l'écran (1), ladite au moins une enceinte (10) recevant un signal filtré passe-haut à une fréquence comprise entre 40 Hz et 200 Hz et ladite au moins une enceinte (25) recevant un signal filtré passe-bas à une 30 fréquence sensiblement égale à celle du filtre passe-haut, et retardé par rapport au signal reçu par ladite au moins une enceinte (10). 8