Brevet FR3134271A1 — publié le 20231006

Barre de son à formation de faisceaux La barre de son (10) comporte : un boîtier allongé (12) présentant à chaque extrémité (20L, 20R) au moins trois haut-parleurs (24L, 26L, 30L, 24R, 26R, 30R) disposés de sorte que leurs axes d’émission s’étendent suivant trois directions, au moins trois entrées pour trois canaux d’entrée pour les trois haut-parleurs (24L, 26L, 30L, 24R, 26R, 30R) de chaque extrémité (20L, 20R), et une unité de traitement du signal, pour la formation d’au moins un faisceau sonore directif à chaque extrémité (20L, 20R) adaptée pour créer, pour les haut-parleurs (24L, 26L, 30L, 24R, 26R, 30R) de chaque extrémité (20L, 20R), au moins trois signaux d’excitation des trois haut-parleurs à partir des au moins trois signaux d’entrée pour former au moins un faisceau sonore directif à chaque extrémité (20L, 20R). Figure pour l'abrégé : 1 Barre de son à formation de faisceaux La présente invention concerne une barre de son du type comportant un boîtier allongé sensiblement parallélépipédique présentant à chaque extrémité au moins deux haut-parleurs disposés de sorte que leurs axes d’émission s’étendent suivant deux directions décalées angulairement, au moins deux entrées pour des canaux d’entrée pour les au moins deux haut-parleurs de chaque extrémité, une unité de traitement du signal, pour la formation d’au moins un faisceau sonore directif à chaque extrémité adaptée pour créer au moins deux signaux d’excitation des au moins deux haut-parleurs à partir des au moins deux signaux d’entrée de chaque extrémité. En vue de la reproduction sonore à partir d’une source multicanal, il est connu d’utiliser une barre de son présentant une forme allongée avec des haut-parleurs disposés aux extrémités et en partie médiane. Ces barres de son sont couramment utilisées en association avec un écran assurant la restitution des images d’une vidéo, la barre de son restituant le son de cette même vidéo. À partir des différents haut-parleurs présents sur la barre de son, il est connu de combiner les canaux d’entrée après filtrage, pour former des signaux d’excitation complémentaires des haut-parleurs. Lorsque ces signaux sont reproduits par les différents haut-parleurs, les haut-parleurs donnent naissance à des ondes sonores qui se combinent ou s’annulent pour former des faisceaux sonores directifs. Cette technique est connue sous le nom de « formation de faisceau » ou « beam-forming » en anglais. Les faisceaux directifs sont souvent obtenus à partir de haut-parleurs présents sur une même face de barre de son ou à tout le moins disposés de sorte que leurs directions d’émission soient identiques. Certaines barres de son présentent toutefois à chaque extrémité des haut-parleurs dont les axes d’émission sont décalés angulairement, ceux-ci étant par exemple perpendiculaires l’un à l’autre. Le document US 8 934 655 décrit en regard de la figure 7 une barre de son comportant un haut-parleur médian ayant un axe d’émission horizontal, deux haut-parleurs latéraux disposés sur les faces latérales extrêmes de la barre de son ayant des directions d’émission horizontales et deux haut-parleurs supérieurs disposés aux extrémités de la barre de son et ayant une direction d’émission verticale. Comme exposé en regard de la figure 6a, la barre de son reçoit en entrée un canal central noté C et quatre canaux latéraux, deux LR, LF pour l’extrémité gauche de la barre de son et deux RF, RR pour l’extrémité droite de la barre de son. Les canaux latéraux droit et gauche sont normalement destinés à former des signaux d’excitation pour les haut-parleurs latéraux et supérieurs de chaque extrémité. Comme illustré sur la figure 6a, chacun des canaux d’entrée est filtré et pour chaque haut-parleur, une combinaison des canaux filtrés est effectuée pour former un signal d’excitation du haut-parleur après amplification. Cette méthode assure une formation de faisceaux assurant une directivité du son produit, améliorant l’expérience de l’utilisateur. Bien que des haut-parleurs soient disposés sur la barre de son suivant trois directions perpendiculaires deux à deux permettant ainsi la création de faisceaux sonores directifs suivant toutes les directions de l’espace, l’agencement des haut-parleurs et le traitement effectué entre les différents canaux n’est pas optimal, notamment concernant la restitution des canaux latéraux et verticaux. L’invention a pour but de proposer une barre de son améliorant la directivité des faisceaux sonores directifs engendrés à partir des canaux latéraux et verticaux. À cet effet, l’invention a pour objet une barre de son du type précité caractérisée en ce qu’elle comporte, à chaque extrémité, au moins trois haut-parleurs disposés de sorte que leurs axes d’émission s’étendent suivant trois directions non coplanaires deux à deux décalées angulairement, en ce qu’elle comporte au moins trois entrées pour trois canaux d’entrée pour les au moins trois haut-parleurs de chaque extrémité, et en ce que l’unité de traitement est propre, pour les haut-parleurs de chaque extrémité, à former au moins trois signaux d’excitation des au moins trois haut-parleurs à partir des au moins trois signaux d’entrée pour former au moins un faisceau sonore directif à chaque extrémité. Suivant des modes particuliers de réalisation, la barre de son comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - pour chaque extrémité, les axes d’émission des au moins trois haut-parleurs s’étendent suivant des axes d’émission perpendiculaires deux à deux ; - la barre de son comporte au moins un haut-parleur central disposé en position médiane suivant la longueur de la barre de son et en ce qu’elle comporte une entrée supplémentaire pour un canal d’entrée du au moins un haut-parleur central ; - l’unité de traitement est propre, pour les au moins trois haut-parleurs de chaque extrémité, à former, pour que la barre de son produise, à chaque extrémité, un faisceau directif : - au moins deux signaux d’excitation de deux haut-parleurs parmi les au moins trois haut-parleurs de chaque extrémité, chacun formé à partir de la somme du canal d’entrée correspondant au haut-parleur associé et d’un même canal d’entrée de correction parmi les canaux pour les au moins trois haut-parleurs, après filtrage propre au haut-parleur associé, et - un signal d’excitation propre au haut-parleur associé au canal de correction formé à partir du canal d’entrée de correction après filtrage propre au haut-parleur associé ; - l’unité de traitement est propre, pour les au moins trois haut-parleurs de chaque extrémité, à former, pour que la barre de son produise, à chaque extrémité, deux faisceaux directifs : - au moins trois signaux d’excitation de trois haut-parleurs parmi les au moins trois haut-parleurs de chaque extrémité, chacun formé à partir de la somme du canal d’entrée correspondant au haut-parleur associé et d’au moins un parmi deux mêmes canaux d’entrée de correction parmi les canaux pour les au moins trois haut-parleurs, après filtrage propre au haut-parleur associé, les signaux d’excitation propres aux haut-parleurs associés aux deux canaux d’entrée de correction étant formés à partir des deux canaux de correction après filtrage propre au haut-parleur associé ; - la barre de son comporte, à chaque extrémité, un haut-parleur supplémentaire ayant une même direction d’émission que l’un des au moins trois haut-parleurs, et en ce que l’unité de traitement est propre, pour chaque haut-parleur supplémentaire, à former un signal d’excitation à partir du ou de chaque canal de correction, après filtrage propre au haut-parleur supplémentaire. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - La est une vue en perspective d’une barre de son selon l’invention ; - La est un schéma représentant la chaine de traitement depuis les canaux d’entrées sonores jusqu’à chacun des haut-parleurs d’une extrémité de la barre de son ; - La est une vue en perspective d’une extrémité de la barre de son sur laquelle figure un faisceau sonore directif ; - La est une vue identique à celle de la pour la formation de deux faisceaux sonores directifs ; et - La est une vue identique à celle de la montrant les deux faisceaux sonores directifs obtenus à partir de l’agencement de la . La barre de son 10, illustrée sur la comporte un boitier allongé 12 de forme générale parallélépipédique. Bien que la barre de son puisse être utilisée dans différentes positions, de manière conventionnelle, ce boitier 12 comporte une face avant 14, une face supérieure 16 ainsi que deux faces latérales 18L et 18R. Compte tenu de la forme allongée de la barre de son, elle présente deux extrémités 20L et 20R disposées de part et d’autre des faces avant et supérieure 14 et 16. Par convention, les extrémités droites et les signaux associés à des canaux droits de la barre de son sont désignés par des numéros de référence suivis de la lettre R et les éléments de l’extrémité gauche où les signaux correspondants sont désignés par les mêmes numéros de référence suivis de la lettre L. La barre de son comporte un haut-parleur central 22 disposé en position médiane entre les extrémités droite et gauche de la barre de son. Ce haut-parleur est par exemple monté mobile pour que son axe d’émission soit parallèle à la face avant 14 ou à la face supérieure 16 suivant l’orientation dans l’espace de la barre de son 10. À chaque extrémité 20L, 20R, la barre de son comporte quatre haut-parleurs répartis sur la face avant 14, la face supérieure 16 et la face latérale 18L ou 18R. Ces haut-parleurs sont agencés par rapport au boitier 12 de sorte que leurs directions d’émission soient perpendiculaires à la surface portant le haut-parleur. Plus précisément, la face 14 comporte deux haut-parleurs frontaux 24L, 24R dont la direction d’émission est perpendiculaire à la face avant 14. La face supérieure 16 porte à chaque extrémité 20L, 20R un haut-parleur supérieur 26L, 26R principal et un haut-parleur supérieur supplémentaire 28L, 28R respectivement. Les haut-parleurs supérieurs 26L, 26R, 28L, 28R sont disposés avec leurs directions d’émission perpendiculaires à la surface 16. Les haut-parleurs principal et complémentaire de chaque extrémité sont alignés suivant la direction d’émission des haut-parleurs frontaux 24L et 24R. Enfin, chaque face latérale 18L, 18R comporte un haut-parleur latéral 30L, 30R. La direction d’émission des deux haut-parleurs latéraux 30L 30R est perpendiculaire aux faces latérales 18L, 18R. Les sens d’émission sont opposés pour ces deux haut-parleurs latéraux. Ainsi, les haut-parleurs de chaque face d’une même extrémité de la barre de son sont angulairement décalés et sont deux à deux perpendiculaires dans l’exemple illustré sur la . La expose la chaine de traitement 32 pour une extrémité gauche de la barre de son. La même chaine de traitement existe pour l’extrémité droite de la barre de son. Cette chaîne de traitement est mise en œuvre par un calculateur avec un programme adapté ou est formée de composants discrets. Les canaux reçus par la barre de son sont au nombre de sept et comportent un canal central non illustré sur la , lequel canal central est utilisé comme canal d’excitation du haut-parleur central 22 après amplification dans un amplificateur propre non représenté et intégré dans la barre de son. La barre de son comporte en outre six entrées pour des canaux droit et gauche à raison de trois canaux par extrémité. Les canaux correspondant à l’extrémité gauche de la barre de son sont illustrés sur la . Il s’agit d’un canal frontal gauche noté FL, un canal latéral gauche noté SL et un canal supérieur gauche noté UL. Les trois autres entrées sont prévues pour des canaux correspondants pour l’extrémité droite de la barre de son. En variante, la barre de son comporte un nombre d’entrées supérieur ou inférieur à sept et la barre de son comporte des moyens de génération des sept canaux par combinaison des canaux entrants comme connu en soi. Les entrées propres aux sept canaux sont alors présentes à l’intérieur de la barre de son et forment les entrées de la chaine de traitement tel qu’illustré sur la . On retrouve sur la chacun des haut-parleurs 24L, 26L, 28L, et 30L illustré sur la . Chaque haut-parleur est relié pour son excitation à la sortie d’un amplificateur qui lui est propre lequel est désigné par la même référence que celle du haut-parleur correspondant augmenté du nombre 20. Chacun des amplificateurs reçoit en entrée un signal d’excitation du haut-parleur correspondant formé d’une combinaison des canaux d’entrée filtrés ou non comme cela sera décrit dans la suite. Ces signaux d’excitation sont désignés par la lettre S avec en indice le numéro du haut-parleur correspondant. La chaine de traitement illustrée sur la est propre à permettre la production depuis une extrémité de la barre de son d’un unique faisceau sonore directif 40 comme représenté sur la . À cet effet, la chaine de traitement comporte pour l’un des canaux d’entrée, ici le canal SL, une banque de filtres de formation de faisceau désignée par la référence générale 60. Cette banque de filtres comporte un filtre pour chaque haut-parleur de l’extrémité de la barre de son considérée. Chacun de ces filtres est ainsi désigné par la lettre F avec en indice le nom du canal d’entrée, ici le canal SL suivi du numéro du haut-parleur associé. Ici, un premier filtre noté F SL-30L reçoit en entrée le signal SL et produit en sortie le signal d’excitation S 30L appliqué au haut-parleur 30L. Le deuxième filtre F SL-24L reçoit en entrée le signal SL et sa sortie reliée à un sommateur 62 dont l’autre entrée est reliée pour recevoir le canal d’entrée FL. Le signal d’excitation S 24L appliqué au haut-parleur 24L est obtenu en sortie du sommateur 62. De manière correspondante, un filtre F SL-26L reçoit en entrée le canal d’entrée SL et est relié à l’entrée d’un sommateur 64 lequel a sa deuxième entrée reliée à l’entrée du canal UL. À la sortie du sommateur 64 est obtenu le signal d’excitation S 26L appliqué après amplification au haut-parleur supérieur principal 26L. Enfin, un filtre F SL- 28L reçoit un canal latéral SL à sa sortie reliée directement à l’amplificateur 48L le filtre produisant en sortie le signal d’excitation S 28L propre aux haut-parleurs supérieurs supplémentaires 28L. Comme connu en soi, les filtres de la banque de filtres 60 sont conçus pour permettre une combinaison par interférences constructives et/ou destructives des ondes sonores produites par les quatre haut-parleurs gauche de sorte qu’un unique faisceau sonore directif soit obtenu. Cette technique étant connue en soi, elle ne sera pas décrite plus en détail dans la demande de brevet. Elle est disponible par exemple dans [ Moller et al. – Circular Loudspeaker array with controllable directivity – AES Conv. Paper 8012 – 2010 ] On conçoit que la commande d’au moins trois haut-parleurs dont les axes d’émission sont décalés angulairement et qui sont disposés à une même extrémité d’une barre de son à partir de signaux d’excitation résultant d’un traitement de formation de faisceau appliqué sur trois canaux d’entrée permet d’obtenir latéralement de part et d’autre de la barre de son des faisceaux sonores de qualité et de directivité optimisée. L’utilisation d’une banque de filtres intégrant trois haut-parleurs permet à la fois d’augmenter la directivité contrôlée de la source (finesse du faisceau) et permet la création du faisceau latéral dans les deux positions possibles pour le produit. Les trois haut-parleurs sur trois plans permettent de créer des faisceaux dans ces trois directions (un faisceau par axe de haut-parleur). Avoir plus de haut-parleurs (4 au lieu de 3) permet d’avoir un meilleur contrôle du faisceau (meilleure annulation dans certaines directions) sur une plage de fréquence plus étendue. Ces faisceaux permettent de mieux séparer la façon dont les canaux sont rayonnés et propagés dans une pièce, ce qui les rend plus distincts les uns des autres et permet d’accentuer les sensations de spatialisation et d’enveloppement de l’auditeur. Sur la est illustrée une autre chaine de traitements selon l’invention permettant la création à chaque extrémité de la barre de son de deux faisceaux sonores directifs 40, 70 comme illustré sur la . Le faisceau 40 correspond au même faisceau que celui illustré sur la et est obtenu de manière identique. Ainsi, sur la sont illustrés tous les éléments de la lesquels sont désignés par les mêmes numéros de référence. Sur cette figure, une nouvelle banque de filtres notée 80 est représentée et appliquée pour le traitement du canal supérieur UL. Les mêmes règles de notation que celles de la sont utilisées sur la pour désigner les filtres de la banque 80. Un premier filtre F UL-26L est interposé entre l’entrée de réception du canal supérieur gauche UL et le sommateur 64 en sortie duquel est obtenu le signal d’excitation S 26L . De manière correspondante, deux filtres F UL-30L et F UL-24L sont à l’entrée du canal UL. La sortie du filtre F UL-30L est reliée à un sommateur 82 dont l’autre entrée est reliée en sortie du filtre F SL-30L pour former en sortie du sommateur 82 le signal d’excitation S 30L du haut-parleur 30L. De même, la sortie du filtre F UL-24L est reliée sur une entrée supplémentaire du sommateur 62 pour former le signal d’excitation S 24L , lequel est ainsi constitué de la somme des canaux SL filtré, UL filtré et du canal FL non-filtré. Enfin, un filtre F UL-28L recevant en entrée le canal supérieur UL est relié à une entrée d’un sommateur 84 lequel a son autre entrée reliée en sortie du filtre F SL-28L pour former le signal d’excitation S 28L pour le haut-parleur 28L. Dans ce mode de réalisation également, la présence des trois haut-parleurs à chaque extrémité permet d’obtenir deux faisceaux sonores directifs de bonne qualité. La présence du haut-parleur supplémentaire 28L permet d’avoir un meilleur contrôle de chaque faisceau (meilleure annulation dans certaines directions, amélioration de la finesse) sur une plage de fréquence plus étendue. Ces faisceaux permettent de mieux séparer la façon dont les canaux sont rayonnés et propagés dans une pièce, ce qui les rend plus distincts les uns des autres et permet d’accentuer les sensations de spatialisation et d’enveloppement de l’auditeur. Ce haut-parleur supplémentaire permet aussi avec la banque de filtres adaptée de conserver de bonnes performances acoustiques (faisceaux sonores directifs de bonne qualité), quelle que soit l’orientation dans l’espace de la barre de son. Barre de son (10) comportant un boîtier allongé (12) sensiblement parallélépipédique présentant à chaque extrémité (20L, 20R) au moins deux haut-parleurs (24L, 26L, 30L, 24R, 26R, 30R) disposés de sorte que leurs axes d’émission s’étendent suivant deux directions décalées angulairement, au moins deux entrées pour des canaux d’entrée (FL, SL, UL) pour les au moins deux haut-parleurs (24L, 26L, 30L, 24R, 26R, 30R) de chaque extrémité, une unité (32) de traitement du signal, pour la formation d’au moins un faisceau sonore directif (40, 70) à chaque extrémité (20L, 20R) adaptée pour créer au moins deux signaux d’excitation (S 24L , S 26L , S 30L ) des au moins deux haut-parleurs (24L, 26L, 30L, 24R, 26R, 30R) à partir des au moins deux signaux d’entrée (FL, SL, UL) de chaque extrémité (20L, 20R), caractérisée en ce qu’elle comporte, à chaque extrémité (20L, 20R), au moins trois haut-parleurs (24L, 26L, 30L, 24R, 26R, 30R) disposés de sorte que leurs axes d’émission s’étendent suivant trois directions non coplanaires deux à deux décalées angulairement, en ce qu’elle comporte au moins trois entrées pour trois canaux d’entrée (FL, SL, UL) pour les au moins trois haut-parleurs (24L, 26L, 30L, 24R, 26R, 30R) de chaque extrémité (20L, 20R), et en ce que l’unité de traitement (32) est propre, pour les haut-parleurs (24L, 26L, 30L, 24R, 26R, 30R) de chaque extrémité (20L, 20R), à former au moins trois signaux d’excitation (S 24L , S 26L , S 28L , S 30L ) des au moins trois haut-parleurs à partir des au moins trois signaux d’entrée (FL, SL, UL) pour former au moins un faisceau sonore directif (40, 70) à chaque extrémité (20L, 20R). Barre de son selon la revendication 1, caractérisée en ce que pour chaque extrémité (20L, 20R), les axes d’émission des au moins trois haut-parleurs (24L, 26L, 30L, 24R, 26R, 30R) s’étendent suivant des axes d’émission perpendiculaires deux à deux. Barre de son selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un haut-parleur central (22) disposé en position médiane suivant la longueur de la barre de son et en ce qu’elle comporte une entrée supplémentaire pour un canal d’entrée du au moins un haut-parleur central (22). Barre de son selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’unité de traitement (32) est propre, pour les au moins trois haut-parleurs de chaque extrémité (20L, 20R), à former, pour que la barre de son produise, à chaque extrémité, un faisceau directif (40) : - au moins deux signaux d’excitation (S 24L , S 26L ) de deux haut-parleurs parmi les au moins trois haut-parleurs de chaque extrémité (20L, 20R), chacun formé à partir de la somme du canal d’entrée (FL, UL) correspondant au haut-parleur associé (24L, 26L) et d’un même canal d’entrée de correction (SL) parmi les canaux pour les au moins trois haut-parleurs, après filtrage (F SL-24L , F SL-26L ) propre au haut-parleur associé, et - un signal d’excitation (S 30L ) propre au haut-parleur (30L) associé au canal de correction (SL) formé à partir du canal d’entrée de correction (SL) après filtrage propre au haut-parleur associé (30L). Barre de son selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l’unité de traitement (32) est propre, pour les au moins trois haut-parleurs de chaque extrémité (20L, 20R), à former, pour que la barre de son produise, à chaque extrémité, deux faisceaux directifs (40, 70) : - au moins trois signaux d’excitation (S 24L , S 26L , S 30L ) de trois haut-parleurs parmi les au moins trois haut-parleurs de chaque extrémité (20L, 20R), chacun formé à partir de la somme du canal d’entrée correspondant au haut-parleur associé et d’au moins un parmi deux mêmes canaux d’entrée de correction (SL, UL) parmi les canaux pour les au moins trois haut-parleurs, après filtrage (F SL-24L , F SL-26L , F UL-24L , F UL-30L ) propre au haut-parleur associé, les signaux d’excitation (S 2 6 L , S 30L ) propres aux haut-parleurs (26L, 30L) associés aux deux canaux d’entrée de correction (SL, UL) étant formés à partir des deux canaux de correction (SL, UL) après filtrage propre au haut-parleur associé (26L, 30L). Barre de son selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu’elle comporte, à chaque extrémité (20L, 20R), un haut-parleur supplémentaire (28L, 28R) ayant une même direction d’émission que l’un (26L, 26R) des au moins trois haut-parleurs, et en ce que l’unité de traitement (32) est propre, pour chaque haut-parleur supplémentaire (28L, 28R), à former un signal d’excitation (S 28L , S 28R ) à partir du ou de chaque canal de correction (SL, UL), après filtrage (F SL-26L , F SL-28L ) propre au haut-parleur supplémentaire (28L, 28R).