Brevet FR3160841A1 — publié le 20251003

[0024] Dispositif d’émission sonore centré sur un point virtuel (P). [0025] L’invention concerne un dispositif d’émission sonore omnidirectionnelle conçu pour limiter les vibrations, résonnances et interférences parasites. [0026] Celui-ci comporte deux ou plusieurs haut-parleurs (B) fixés entre eux de telle manière à ce que la courbure de leurs membranes respectives soit centrée sur un même point commun de convergence (P) afin d’obtenir un message sonore clair et fidèle au signal délivré par la source. [0027] Le dispositif selon l’invention est destiné à une écoute sonore privée ou une diffusion publique. [0028] Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Dispositif de production d’ondes sonores cohérentes émises fictivement à partir d’un même point par un assemblage géométrique spécifique de 2 ou plusieurs haut-parleurs. Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un dispositif de production sonore permettant la diffusion d’un message acoustique épuré, centré et omnidirectionnel. Arrière-plan technologique de l’invention Le principe du fonctionnement de ce dispositif innovant réside dans la configuration géométrique adoptée fixant les haut-parleurs qui le composent de telle manière que la courbure moyenne de leurs membranes respectives soient centrées sur le même point de convergence. L’émission sonore ainsi obtenue respectera la forme sphérique spécifique d’une onde acoustique naturelle. La quasi-totalité des enceintes acoustiques du commerce proposent des boîtes fermées ou semi-ouvertes avec des haut-parleurs disposés de manière verticale, horizontale ou courbée mais leurs sphères respectives d’émission ne sont pas centrées sur un point unique ce qui crée interférences et imprécision du message sonore. De plus, l’émission en arrière des haut-parleurs est fortement atténuée ou perdue perturbant la diffusion sphérique naturelle du son. L’émission de l’onde sonore de type sphérique générée par ce nouveau dispositif offrira à l’auditeur un son très précis et épuré. L’utilisation la plus courante de ce dispositif sera dans le cadre d’un système stéréophonique classique constitué de deux dispositifs identiques (droit et gauche), l’auditeur pouvant se placer n’importe où dans la pièce d’écoute, mais avec un placement idéal à mi- chemin des deux structures et à distance suffisante pour bénéficier du meilleur effet panoramique (stéréophonique). Toutes les variantes sont possibles en termes de nombre, de positionnement et de types de transducteurs, si l’ensemble des principes géométriques d’assemblage tel qu’énoncé dans la description générale sont respectés avec l’obtention d’une courbe de réponse corrigée en fréquences aussi fidèle que possible au signal initial. Le son perçu par l’auditeur est limpide, rapide, exempt d’interférence et de résonnance parasite, avec une image stéréophonique précise où l’on peut situer exactement l’emplacement de chaque son émis ou de chaque musicien. On obtient ainsi une écoute non fatigante avec une qualité sonore qui reste constante quelle que soit la puissance utilisée dans les limites de l’utilisation prescrite. La production industrielle d’un tel système ne pose aucun problème technique et permet d’envisager des modèles destinés aux particuliers, économiques si on choisit des haut-parleurs de moyenne gamme, et plus onéreux si des transducteurs très performants sont choisis dans le cas où l’on vise un ensemble haut-de-gamme destiné à une clientèle exigeante. Par ailleurs des modèles plus ambitieux, et beaucoup plus puissants, peuvent équiper des salles de spectacle (auditoriums, cinémas, dancings, théâtres ou même opéras par exemple) qui recherchent une très haute qualité de son, en choisissant une structure nettement plus grande comportant un nombre plus important de haut-parleurs respectant la configuration décrite et fonctionnant avec une amplification électronique professionnelle adaptée. Description générale de l’invention La présente invention concerne un dispositif d’émission sonore associant plusieurs haut-parleurs (2 au minimum, sans limite) électrodynamiques (ou éventuellement électrostatiques) fixés entre eux de telle manière à ce que la courbure leurs membranes respectives soient centrées sur un même point. Elles participent ainsi à l’émission d’un message sonore, en avant et en arrière des membranes (ou bien en avant uniquement pour certains transducteurs d’aigus), qui serait produit à partir de ce seul point d’émission virtuel, créant un champ d’onde concentriques commun omnidirectionnel, en phase commune, en l’absence de tout coffrage. Elle offre aussi l’avantage de ne créer aucune pression acoustique (comme c’est le cas pour la plupart des instruments de musique, et de la voix humaine en particulier). Quels que soient les matériaux qui les composent, les enceintes acoustiques traditionnelles sont à l’origine de résonnances (bruits de boîte) qui nuisent au message sonore émis par ce système. Dans ce nouveau dispositif, le court-circuit acoustique inévitable créé par la proximité des vibrations sonores produites en avant et en arrière d’un même transducteur (haut-parleur) au sein de ce dispositif novateur sera aisément compensé par l’utilisation d’un filtre électronique actif qui permettra de corriger la courbe de réponse en renforçant les registres de grave et extrême-grave. L’ensemble du dispositif constitue une sorte de portion de sphère émettrice que traverse une onde sonore quasi-sphérique émise fictivement par le point central commun des courbures des membranes des haut-parleurs. Description d’un mode de réalisation préféré Les haut-parleurs sont fixés sur un support commun pour assurer une bonne rigidité du dispositif. Les matériaux à utiliser pour cela sont au choix (liste non-limitative) : bois, composite, résine, verre, mais la préférence va au métal dont la fiabilité et la stabilité n’est plus à démontrer. Dans l’exemple choisi, nous exposons un modèle à 4 haut-parleurs (boomers) à cône (médium-grave) de 31cm de diamètre (B1, B2, B3, B4) et un tweeter à ruban (aigus) (T). L’artisan a soudé 4 disques métalliques pour fixer les 4 boomers (B) bord contre bord avec l’angulation précise qui lui a été fournie auparavant (133° entre chaque dans ce cas précis) et qui est spécifique des haut-parleurs utilisés, leurs courbures étant variables suivant les modèles, mais devant impérativement être centrées sur le même point (P) commun à tous les transducteurs utilisés dans la structure. Ces 4 haut-parleurs (B) sont alimentés par un amplificateur de puissance. L’angulation de ces disques-supports entre eux dépend de la courbure moyenne des membranes (M) qui peut se déterminer soit par le calcul soit par l’utilisation d’un banc de mesure spécifique. L’idéal sera de faire fabriquer des modèles de haut-parleurs idéalement adaptés à ce dispositif avec des membranes de forme parfaitement sphérique par un industriel. Le tweeter (T) a été fixé au centre de la structure (si possible avec son ruban au niveau de la surface où se rejoignent la courbure des membranes des haut-parleurs de médium-grave ( B) et sa surface émettrice (ruban métallique plan) étant très limitée en taille on pourra négliger sa non-courbure et sera donc centré orthogonalement au point (P). Il est alimenté par un amplificateur de puissance adapté aux tweeters. Le haut-parleur d’aigus (T) peut aussi se situer en avant du point central commun (P), mais il conviendra d’adapter la phase de ce transducteur pour que son fonctionnement respecte le sens du déplacement fictif de l’onde à partir du centre commun. {0017] Chaque point de la surface des membranes de l’ensemble des haut-parleurs doit être théoriquement équidistant au point (P) . Dans le cas où un (ou plusieurs haut-parleurs) serait décalé en avant ou en arrière par rapport aux autres dans la structure, il faudra s’assurer que la concavité de sa membrane soit centrée sur le même point de convergence (P). Chaque point de la surface de sa membrane devra donc être théoriquement également équidistant à (P). Il sera par ailleurs indispensable de corriger le décalage temporel d’émission acoustique par une correction sur le filtre actif. La FIG. 1 montre les boomers (Bx) et (By) placés bord à bord avec l’angulation prédéterminée permettant l’alignement de leurs membranes respectives sur la même portion de sphère. Ainsi les deux boomers figurés et le tweeter (T) émettent à partir de leur centre respectif une onde acoustique commune centrée sur le point de convergence commun (P). Les droite (Pa), (Pb) et (Pc), immatérielles, indiquent la direction axiale d’émission de chacun des haut-parleurs. La FIG. 2 montre l’ensemble de ce modèle à 5 hauts parleurs (4 haut-parleurs de médium grave (B1, B2, B3, B4) et 1 haut-parleur d’aigus (T). Cette figure est une représentation en 2 dimensions, donc imparfaite, de ce système qui existe en 3 dimensions car les 5 haut-parleurs qui le constituent sont orientés de telle manière à ce que leurs axes centraux d’émission respectifs convergent tous vers le point ( P). Pour une parfaite compréhension de ce dispositif, il faut considérer que, hormis le haut-parleur d’aigus, la FIG. 1 représente une coupe selon les droites (EH), (FK), (GJ) et (LI) indiquées sur la FIG. 2 . Le système décrit fonctionne donc avec 2 voies (médium-graves et aigus) mais il est possible de créer des modèles à 3 voies ou plus. Le filtre actif permet également d’alimenter les transducteurs avec les bandes de fréquences qui leurs sont attribuées. Dans cet exemple la fréquence de coupure (fréquence de raccordement des registres graves/aigus) est environ de 2000Hz, le registre médium-grave allant de 20Hz à 2000Hz pour les 4 boomers (B), le registre aigu allant de 2KHz à 20KHz pour le tweeter à ruban (T) (avec un recouvrement des deux registres autour de 2KHz). Le filtre actif permet également corriger la courbe de réponse en renforçant les registres de grave et extrême-grave, essentiellement en dessous de 200Hz (+10 à 15 dB appliqués sur 40 Hz avec le filtre passe-bas et une pente de 12dB par octave) et de rattraper l’avance ou le retard (ou délai) de l’impulsion sonore émise par le tweeter (T) par rapport aux boomers (B) de façon à ce qu’il y ait une parfaite cohérence temporelle du message sonore. L’ensemble peut-être soutenu par un pied ou tout autre système, qui peut être ouvragé et décoratif, plaçant le centre du dispositif au niveau de la tête de l’auditeur assis, mais toute autre position peut être choisie en fonction de l’utilisation de ce système. Dispositif d’émission sonore comportant un assemblage géométrique spécifique de 2 ou plusieurs haut-parleurs (B, T) caractérisé en ce que la courbure moyennes de leurs membranes respectives sont centrées sur un même point de convergence commun (P). Dispositif stéréophonique caractérisé en ce qu’il est constitué d’au moins 2 dispositifs selon la revendication 1.