EP0295971A1 - Transducteur électroacoustique de puissance, à haute fidélité,à système de diffusion étagé - Google Patents

Transducteur électroacoustique de puissance, à haute fidélité,à système de diffusion étagé Download PDF

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EP0295971A1
EP0295971A1 EP88400956A EP88400956A EP0295971A1 EP 0295971 A1 EP0295971 A1 EP 0295971A1 EP 88400956 A EP88400956 A EP 88400956A EP 88400956 A EP88400956 A EP 88400956A EP 0295971 A1 EP0295971 A1 EP 0295971A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
speakers
sets
loudspeakers
column
transducer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88400956A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Clément Eloise-Pillerault
Claude Benoit
Vincent Benoit
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/28—Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means
    • H04R1/2807—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements
    • H04R1/2815—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements of the bass reflex type
    • H04R1/2819—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements of the bass reflex type for loudspeaker transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/26—Spatial arrangements of separate transducers responsive to two or more frequency ranges
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/403—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers loud-speakers

Definitions

  • the field of the invention is that of electroacoustic transducers ensuring high fidelity sound reproduction, and capable of operating at high emission powers.
  • horn diffusers also known as flags.
  • Certain embodiments of diffusers of this type have the advantage of a relatively homogeneous directivity over the whole range of frequencies available above about 800 Hertz.
  • the technology of horn diffusers has drawbacks which are manifested in particular by the large volumes which the reproduction of the low-medium requires, by the appearance of distortions at high sound levels, and by the fragility of the material.
  • a first object of the invention is to produce an electroacoustic transducer of simple construction, with maximum efficiency, making it possible to work at high sound reproduction powers with optimum reproduction fidelity.
  • Another fundamental object of the invention is to provide an electroacoustic transducer having an exceptional capacity for fine adjustment of the conditions of sound reproduction (either during mounting or during use) of the transducer.
  • This adjustment capacity results mainly from the physical layout configuration (staged diffusion system, comprising a doublet whose two opposite emission planes are combined), the electrical filtering means being reduced to a minimum (a few elements) to avoid degradation of the overall performance of the transducer.
  • Another object of the invention is to provide such a transducer, the operation of which is particularly suitable for restoring frequencies extending from the low-mid to the high-mid (about 150 Hz to 5000 Hz, for example).
  • An additional object of the invention is to produce the transducer by means of a multiplicity of speakers of small dimensions, in order to contribute both to the efficiency and to the fidelity of reproduction.
  • the specific implantation configuration of the transducer according to the invention makes it possible to operate each loudspeaker in its optimal operating range, using reduced electrical filtering to minimize the deterioration in efficiency.
  • an electroacoustic transducer in particular for the sound reproduction of an electrical signal in the low-medium and high-medium frequencies, of the constituted type.
  • several sets of loudspeakers each set comprising at least one loudspeaker, transducer characterized in that it consists of at least three distinct sets of loudspeakers forming a diffusion system, at least one of said sets of loudspeakers being centered in front of the diffusion system, and operating as a doublet, and at least two other sets of speakers being set back from the said first set or sets, and in that electrical filtering means are interposed between the source of the electrical signal and at least the said front set (s) of the broadcasting system so as to obtain the preferential reproduction of the high-mid frequencies by said front set of speakers .
  • said rear clearances are positioned symmetrically with respect to the central axis of emission of the broadcasting system, in order to obtain homogeneity of the sound reproduction in the listening space.
  • any equivalent means preserving this homogeneity is covered by this patent.
  • said filtering means comprise means for balancing the sound reproduction levels of the different sets of speakers, by action of adjusting the power supply of each of said sets as a function of the characteristics of the speakers correspondents.
  • the physical layout configuration characteristic of the transducer makes it possible to obtain, after adjusting the electrical and acoustic phase shift of the speaker sets, a completely surprising and effective synergy between the specialization of the front sets and rear and the spatial effect of the front doublet.
  • the layout configuration allows multiple fine tuning possibilities ensuring optimal use of each speaker in its preferred operating range.
  • all the speakers of the system are divided into three columns, each made up of the same number of speakers arranged in rectilinear vertical parallel alignment with the same emission plane, said three columns of loudspeakers being located so that one of them constitutes the front part of the transducer diffusion system, the other two columns constituting the part offset towards the rear, in an arrangement such that the rear columns emit in a plane parallel to the emission plane of the front column, symmetrically to the latter.
  • the number and the characteristics of the loudspeakers constituting each game on the one hand, and their connection on the other hand, are chosen so as to favor even more advantage the restitution of the frequencies of low-medium by the games rear, and those of high-mid frequencies by the front stops.
  • the front central column is formed of a simple support plane for receiving the corresponding loudspeakers, without a wall for enclosing the rear face of said loudspeakers, so that the front emission and the rear emission of the diaphragm form a doublet; in addition, the rear column loudspeakers are advantageously coupled to a resonant Helmholtz cavity.
  • the loudspeaker columns mounted behind the transducer form a twin sub-assembly with adjustable common wall, in accordance with the type described in patent application n ° 8617423 filed on 12 December 1986 in the names of the same inventors as those of the present application.
  • the transducer of the invention offers multiple adjustment possibilities for its development, assembly or use.
  • the transducer 10 represented consists of a front central column 11, flanked by a pair of rear columns 12, 13.
  • Each of the columns 11, 12, 13 has a vertical alignment of 4 speakers.
  • the loudspeakers of the rear columns 12, 13 are identical.
  • the speakers of the front column 11 may have characteristics distinct from those of the speakers of the rear columns.
  • the loudspeakers 22, 23 of the rear columns 12, 13 are mounted in cavities of the Helmoltz type 32, 33. These cavities consist of a common rear vertical wall 40, of a portion of the two side panels 42, 43 of the acoustic enclosure, and a front panel 41 for receiving the speakers 22, 23.
  • the front panel 41 is provided with lateral vents 46, with or without laminar effect.
  • the separation of the cavities 32, 33 is ensured by a dividing partition 44 of which at least a portion is adjustable in displacement.
  • the means 45 for adjusting the displacement of the partition 44 for example consist of a threaded rod - tapped nut system, operated by external flywheels.
  • the operating principle of this type of twin cavity with adjustable common partition is described in patent application 8617423 already cited.
  • the objective is to provide a method of equalization, and of correction, of the restored signal, without harming the efficiency of the transducers, by adjusting the resonance frequencies of the cavities 32, 33 twinned.
  • the operation adjustment consists in shifting the amplitude / frequency response curves of each column 12, 13 relative to each other so as to achieve a compensation effect for irregularities in the response curve, and as a complement, an effect of modifying the tone of the resulting sound signal.
  • this phenomenon is explained by the typical shape of the response curve of the Helmholtz cavity transducers, formed by a succession of alternating variations in the power level around an average value Lm.
  • the response curve A corresponds to column 12, and the response curve C corresponds to column 13. These curves similarly present a succession of alternations beyond the slope at 18 dB, but have been offset by the value half-wave by adjusting the resonance frequencies of the Helmholtz cavities.
  • the curve df supports the displacement of the point P of the response curve C of the column 13 when the internal volume of the cavity 33 of the column 13 is varied. Consequently, the displacement of the movable dividing partition 44, or d 'a portion of it, causes a relative displacement of the response curves A, C of the two twin columns 12, 13.
  • the relative position of the response curves A, C at a given moment ensures more or less complete compensation for irregularities alternating curves.
  • the aim of the correction may, for example, be to compensate for defects in the electrical recording of the sound signal, or else in the acoustics of the listening room.
  • the front central column 11 consists of a simple panel 31 supporting the line of speakers 21.
  • This panel 31 is anchored, after adjustment, by its upper and lower ends, to the horizontal panels 14 and 15 of the enclosure, and can be stiffened by spacers connecting it, between the speakers, to the rear panel.
  • the rear face of the speakers 21 is perfectly clear and the sound emissions of opposite phases, generated at the front and at the rear, constitute an acoustic doublet.
  • This advantageous configuration of the front column reinforces the specialization of the speakers 21 for the reproduction of high frequencies. Indeed, only the high frequencies can be emitted without attenuation by the column 11, due to the acoustic short-circuit due, from a certain wavelength, to the absence of screen between the two faces of the diaphragm speakers 21.
  • the layered layout of the columns 11, 12, 13 provides a particularly advantageous spatial effect.
  • the spatial effect is all the more reinforced as the twin rear columns 12, 13 themselves produce an equalization effect of the restored signal.
  • the inventors have been able to observe a surprising synergistic effect by its efficiency, after adjusting the phase shift of the sound emissions of the front column relative to the rear columns, between the doublet effect of the front column and the frequency specialization of the columns. .
  • the doublet of the front column produces in known manner an effect spatial due to the relocation of sound emission sources.
  • the transducer according to the invention produces a doublet whose two emission phases in opposite directions and phases emit substantially from the same plane (the plane of the diaphragm of each of the loudspeakers 21).
  • the transducer according to the invention makes it possible to finely adjust, over a wide range of values, the acoustic and electrical phase shift between the front column and the rear columns: - the acoustic phase shift, resulting from the offset "d" between the two emission planes of columns 11, 12-13, is effective particularly in the vicinity of the recovery frequency (that is to say the input frequency in action of the front speakers); the electrical phase shift, produced by filtering as described below, acts more particularly at the higher frequencies of the high-mid range.
  • a passive filter defines a supply path for the central front column 11 favoring the higher frequencies.
  • the selectivity effect is further accentuated by the way in which the loudspeakers of each column are connected.
  • the source electrical signal introduced at the input of the passive filter 50 is delivered before filtering in the direction of the speakers 22, 23 of the columns 12, 13.
  • the four speakers 22 and 23 of the columns 12, 13 respectively are mounted in series, the columns 12, 13 being themselves supplied in parallel.
  • the loudspeakers 21 of the column 11 are mounted in series-parallel, so that the column 11 has a lower impedance compared to that of each of the columns 12, 13.
  • This arrangement thus makes it possible to accentuate the selectivity of column 11 for the high frequencies.
  • the speakers of the front column 11 on the one hand, and rear columns 12-13 on the other hand have a slight difference in structure: in fact, the speakers fronts include a reel holder in macromolecular plastic, while the reel holder for the rear speakers is made of aluminum.
  • the use of a conductive material for the coil support increases the power admissible by the loudspeaker, because it increases its heat dissipation capacity; on the other hand, a non-conductive coil support is preferable at high frequencies, for which the power restored, and therefore the dissipation requirements are lower, but where the risks of harmful coil / support-coil coupling are greater.
  • the columns are specialized as follows: - the rear columns 12, 13 preferentially reproduce the lower frequencies, in particular when care has been taken to tune the Helmhotz cavities corresponding to these frequencies; - the high frequencies are preferably restored by the front column 11.
  • the rear columns 12, 13 are particularly suitable for providing the greatest transmission power required in the register of lower frequencies.
  • the front column 11 favors in however the reproduction fidelity of high frequencies.
  • the invention has been implemented in a prototype of the type shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 also represents an alternative embodiment of the invention, in which the transducer with three columns 60 is mounted in a box 61 also comprising 3 loudspeakers 62, 63 for the bass voices, and 1 loudspeaker extreme treble not shown for harmonics.
  • the broadcasting system implementing the principle of the invention shown under the reference 60, consists of 3 columns each comprising only two loudspeakers aligned vertically.
  • the "columns" can be arranged horizontally, by rotation of 90 ° of the diffusion system in a vertical plane, from which there results a modification of the spatial distribution of the frequencies as well as dimensions of congestion .
  • the invention is of course not limited to the layout configurations shown in the drawings.
  • the transducers whose front clearance is formed by a group of several loudspeakers arranged in rows, columns, circles, etc., or combinations of these figures. It is the same for the rear speaker sets: there is nothing to prevent the rear sets themselves forming, for example, a ring of speakers more or less uniformly distributed with respect to the central axis of the broadcasting system.

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Abstract

Le domaine de l'invention est celui des transducteurs électroacoustiques assurant une restitution sonore de haute fidélité, et susceptibles de fonctionner à des puissances d'émission élevées.
L'objectif est de réaliser un transducteur électroacoustique de construction simple, avec un rendement maximal, permettant de travailler à puissance élevée avec une fidélité de reproduction optimale.
Cet objectif est atteint à l'aide d'un transducteur caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins trois jeux distincts (11, 12, 13) de haut-parleurs (21, 22, 23) formant système de diffusion, au moins un premier (11) desdits jeux de haut-parleurs étant centré en avant du système de diffusion, et fonctionnant en doublet, et au moins deux autres jeux (12, 13) de haut-­parleurs étant implantés en retrait du ou desdits premiers jeux (11).

Description

  • Le domaine de l'invention est celui des transducteurs électroacoustiques assurant une restitution sonore de haute fidélité, et susceptibles de fonctionner à des puissances d'émission élevées.
  • Dans le domaine de la reproduction de haute fidélité à puissance élevée, et particulièrement pour les fréquences médiums et aigues, le marché est dominé depuis de nombreuses années par des diffuseurs à cornet, également dénommés pavillons. Certaines réalisations de diffuseurs de ce type ont pour avantage une directivité relativement homogène sur toute la gamme des fréquences disponibles au-dessus de 800 Hertz environ. En revanche, la technologie des diffuseurs à cornet présente des inconvénients qui se manifestent notamment par les volumes importants que nécessite la reproduction du bas-­médium,par l'apparition de distorsions aux niveaux sonores élevés, et par la fragilité du matériel.
  • En fait, jusqu'à présent, aucune solution technique ne permet de résoudre de façon satisfaisante l'équation fidélité/puissance. Aux puissances élevées, du fait de l'importance de sollicitations imposées aux diaphragmes, il est en effet nécessaire de réduire la bande de fréquence de travail des haut-parleurs, de façon à les spécialiser pour limiter les distorsions. Toutefois, cette spécialisation, obtenue souvent au prix d'un filtrage complexe et onéreux, aboutit à une inégalité des niveaux de restitution sonore sur chaque bande de fréquence. La correction de cette inégalité est généralement réalisée par l'accroissement de la puissance de la source, et l'adjonction de charges correctives.
  • Au total, ces systèmes sont relativement complexes, onéreux, sujets aux pannes, et présentent un rendement médiocre.
  • En conséquence, un premier objet de l'invention est de réaliser un transducteur électroacoustique de construction simple, avec un rendement maximal, permettant de travailler à des puissances de restitution sonore élevées avec une fidélité de reproduction optimale.
  • Un autre objet fondamental de l'invention est de fournir un transducteur électroacoustique possédant une capacité exceptionnelle de réglage fin des conditions de restitution sonore (soit au montage, soit à l'utilisation) du transducteur. Cette capacité de réglage résulte principalement de la configuration d'implantation physique (système de diffusion étagé, comprenant un doublet dont les deux plans d'émission opposée sont confondus), les moyens de filtrage électriques étant réduits au minimum (quelques éléments) pour éviter la dégradation du rendement global du transducteur.
  • Un autre objet de l'invention est de réaliser un tel transducteur dont le fonctionnement soit particulièrement adapté à la restitution des fréquences s'étendant du bas-médium au haut-médium ( environ 150 Hz à 5000 Hz, par exemple).
  • Un objet additionnel de l'invention est de réaliser le transducteur au moyen d'une multiplicité de haut-parleurs de faibles dimensions, en vue de contribuer à la fois au rendement et à la fidélité de reproduction. La configuration d'implantation spécifique du transducteur suivant l'invention permet d'exploiter chaque haut-parleur dans sa plage de fonctionnement optimale, en utilisant un filtrage électrique réduit pour minimiser la détérioration du rendement.
  • Ces objectifs ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints à l'aide d'un transducteur électroacoustique ,notamment pour la restitution sonore d'un signal électrique dans les fréquences bas-médium et haut-médium, du type constitué de plusieurs jeux de haut-parleurs, chaque jeu comportant au moins un haut-parleur,
        transducteur caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins trois jeux distincts de haut-­parleurs formant système de diffusion, au moins un premier desdits jeux de haut-parleurs étant centré en avant du système de diffusion, et fonctionnant en doublet, et au moins deux autres jeux de haut-parleurs étant implantés en retrait du ou desdits premiers jeux,
        et en ce que des moyens de filtrage électrique sont interposés entre la source du signal électrique et au moins le ou lesdits jeux avants du système de diffusion de façon à obtenir la restitution préférentielle des fréquences de haut-médium par lesdits jeux avants de haut-parleurs.
  • De façon avantageuse, lesdits jeux arrière sont positionnés symétriquement par rapport à l'axe central d'émission du système de diffusion, pour obtenir une homogénéïté de la restitution sonore dans l'espace d'écoute. Toutefois, il est clair que tout moyen équivalent préservant cette homogénéïté est couverte par le présent brevet.
  • Le cas échéant, lesdits moyens de filtrage comprennent des moyens d'équilibrage des niveaux de restitution sonore des différents jeux de haut-parleurs, par action d'ajustement de la puissance d'alimentation de chacun desdits jeux en fonction des caractéristiques des haut-parleurs correspondants.
  • La configuration d'implantation physique caractéristique du transducteur, telle que mentionnée ci-­dessus, permet d'obtenir, après réglage des déphasage électrique et acoustique des jeux de haut-parleurs, une synergie tout à fait surprenante et efficace entre la spécialisation des jeux avants et arrières et l'effet spatial du doublet avant.
  • La netteté et le réalisme de la restitution sonore obtenue par cette configuration sont d'autant plus inattendus que l'homme de métier aurait spontanément pensé que l'adjonction d'un système doublet en avant d'un jeu de haut-parleurs à émission unidirectionnelle ne pourrait que rendre confuse l'émission sonore résultante.
  • En outre, la configuration d'implantation permet des possibilités de réglage fin multiples assurant l'utilisation optimale de chaque haut-parleur dans sa gamme privilégiée de fonctionnement.
  • De façon préférentielle, l'ensemble des haut-­parleurs du système est réparti en trois colonnes composées chacune du même nombre de haut-parleurs disposés en alignement rectilignes parallèles verticaux à plan d'émission confondue,
        lesdites trois colonnes de haut-parleurs étant implantées de telle sorte que l'une d'elle constitue la partie avant du système de diffusion du transducteur, les deux autres colonnes en constituant la partie décalée vers l'arrière, suivant une disposition telle que les colonnes arrières émettent dans un plan parallèle au plan d'émission de la colonne avant, symétriquement à cette dernière.
  • De façon avantageuse, le nombre et les caractéristiques des haut-parleurs constituant chaque jeu d'une part, et leur branchement d'autre part, sont choisis de façon à privilégier encore d'avantage la restitution des fréquences de bas-médium par les jeux arrières, et celles des fréquences de haut-médium par les jeux avants.
  • Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, la colonne centrale avant est formée d'un simple support-plan de réception des haut-parleurs correspondants, sans paroi d'enfermement de la face arrière desdits haut-parleurs, de façon à ce que l'émission avant et l'émission arrière du diaphragme forment doublet ; en outre, les haut-parleurs des colonnes arrières sont avantageusement couplés à une cavité résonnante de Helmholtz.
  • Enfin, dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, les colonnes de haut-parleurs montées en arrière du transducteur forment un sous-ensemble jumelé à paroi commune ajustable, conformément au type décrit dans la demande de brevet n°8617423 déposée le 12 décembre 1986 aux noms des mêmes inventeurs que ceux de la présente demande.
  • Selon d'autres caractéristiques complémentaires qui seront détaillées par la suite, le transducteur sur l'invention offre des possibilités multiples de réglage pour sa mise au point, au montage ou à l'utilisation.
  • Ces caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description suivante de quelques modes de réalisation préférentielle des transducteurs selon l'invention, donnés à titre illustratif, et des dessins annexés dans lesquels :
    • - la figure 1 représente une vue frontale d'un mode de réalisation du transducteur à trois colonnes selon l'invention, chaque colonne étant constituée de quatre haut-parleurs alignés verticalement ;
    • -la figure 2 représente une vue en coupe horizontale du transducteur de la figure 1 ;
    • - la figure 3 représente un schéma électrique avantageux, avec moyen de filtrage, pour l'alimentation du transducteur des figures 1 et 2 ;
    • - la figure 4 représente un mode de réalisation d'enceinte portable de sonorisation comportant d'une part un sous-ensemble de type connu pour la restitution des fréquences graves, et d'autre part un sous-ensemble de configurations selon l'invention pour la restitution des fréquences médiums ;
    • - la figure 5 illustre l'effet d'égalisation et de correction de courbe de réponse réalisé par le jumelage de deux cavités de Helmholtz à paroi mitoyenne ajustable.
  • Comme on peut le voir en figure 1 et 2, le transducteur 10 représenté est constitué d'une colonne centrale avant 11, flanquée d'une paire de colonnes arrière 12, 13.
  • Chacune des colonnes 11, 12, 13 présentent un alignement vertical de 4 haut-parleurs.
  • Comme on le verra ci-après, les haut-parleurs des colonnes arrières 12, 13 sont identiques. En revanche, dans certaines configurations, les haut-­parleurs de la colonne avant 11 peuvent présenter des caractéristiques distinctes de celles des haut-parleurs des colonnes arrières.
  • Comme cela apparaît en figure 2, les haut-­parleurs 22, 23 des colonnes arrières 12, 13 sont montées dans des cavités de type Helmoltz 32, 33. Ces cavités sont constituées d'une paroi verticale arrière commune 40, d'une portion des deux panneaux latéraux 42, 43 de l'enceinte acoustique, et un panneau avant 41 de réception des haut-parleurs 22, 23.
  • Le panneau avant 41 est muni d'évents latéraux 46, à effet laminaire ou non.
  • La séparation des cavités 32, 33 est assurée par une cloison mitoyenne 44 dont au moins une portion est ajustable en déplacement. Les moyens 45 d'ajustement du déplacement de la cloison 44 sont par exemple constitués d'un système tige filetée - noix taraudée, manoeuvré par volants extérieurs.
  • Le principe de fonctionnement de ce type de cavité jumelée à cloison commune ajustable est décrit dans la demande de brevet 8617423 déjà citée. L'objectif est de fournir un procédé d'égalisation, et de correction, du signal restitué, sans nuire au rendement des transducteurs, par ajustement des fréquences de résonnance des cavités 32, 33 jumelées. L'opération d'ajustement consiste à décaler les courbes de réponse amplitude/fréquence de chaque colonne 12, 13 l'une par rapport à l'autre de façon à réaliser un effet de compensation des irrégularités de la courbe de réponse, et à titre de complément, un effet de modification de la tonalité du signal sonore résultant.
  • Comme illustré en figure 5, on explique ce phénomène par la forme typique de la courbe de réponse des transducteurs à cavité de Helmholtz, formée d'une succession de variations alternées du niveau de puissance autour d'une valeur moyenne Lm.
  • La courbe de réponse A correspond à la colonne 12, et la courbe de réponse C correspond à la colonne 13. Ces courbes présentent de façon similaire une succession d'alternances au-delà de la pente à 18dB, mais ont été décalées de la valeur d'une demi-alternance par ajustement des fréquences de résonance des cavités de Helmholtz.
  • La courbe df supporte le déplacement du point P de la courbe de réponse C de la colonne 13 lorsqu'on fait varier le volume intérieur de la cavité 33 de la colonne 13. En conséquence, le déplacement de la cloison mitoyenne mobile 44, ou d'une portion de celle-ci, provoque un déplacement relatif des courbes de réponses A, C des deux colonnes jumelées 12, 13. La position relative des courbes de réponse A, C à un moment donné assure une compensation plus ou moins complète des irrégularités alternées des courbes.
  • De plus, sur la plage de compensation, on a pu constater qu'un ajustement fin de la position de la cloison mitoyenne permet de produire des effets sonores susceptibles notamment de corriger le timbre du signal restitué. La correction peut avoir par exemple pour objectif de compenser des défauts d'enregistrement électriques du signal sonore, ou encore des défauts d'acoustique de la salle d'écoute.
  • La colonne centrale avant 11 est constituée d'un simple panneau 31 supportant la ligne de haut-­parleurs 21. Ce panneau 31 est ancré, après réglage, par ses extrémités supérieures et inférieures, aux panneaux horizontaux 14 et 15 de l'enceinte, et peut être rigidifié par des entretoises le reliant, entre les haut-­parleurs, au panneau arrière.
  • De cette manière, la face arrière des haut-­parleurs 21 est parfaitement dégagée et les émissions sonores de phases opposées, générée à l'avant et à l'arrière, constituent un doublet acoustique.
  • Cette configuration avantageuse de la colonne avant renforce la spécialisation des haut-parleurs 21 pour la restitution des fréquences élevées . En effet, seules les fréquences élevées peuvent être émises sans affaiblissement par la colonne 11, en raison du court-­circuit acoustique dû, à partir d'une certaine longueur d'onde , à l'absence d'écran entre les deux faces du diaphragme des haut-parleurs 21.
  • L'implantation étagée des colonnes 11, 12, 13 apporte un effet spatial particulièrement avantageux.
  • L'effet spatial est d'autant plus renforcé que les colonnes arrières jumelées 12, 13 produisent elles-­mêmes un effet d'égalisation du signal restitué.
  • A cet effet spatial s'ajoute un effet "colonne", qui augmente l'efficacité du rayonnement du fait de l'existence de trois alignements verticaux de haut-parleurs.
  • En fait, les inventeurs ont pu constater un effet de synergie surprenant par son efficacité, après réglage du déphasage des émissions sonores de la colonne avant par rapport aux colonnes arrières, entre l'effet doublet de la colonne avant et la spécialisation en fréquence des colonnes.
  • Comme déjà mentionné précédemment, le doublet de la colonne avant produit de façon connue un effet spatial du fait de la délocalisation des sources d'émission sonore. On notera toutefois que, de façon originale, le transducteur suivant l'invention réalise un doublet dont les deux phases d'émission à directions et phases opposées émettent sensiblement à partir d'un même plan (le plan du diaphragme de chacun des haut-parleurs 21).
  • Or, l'effet doublet combiné à l'émission des colonnes arrières provoque un accroissement surprenant de la netteté et de la précision, vraisemblablement par une action favorable sur les lobes de directivité résultants des différentes colonnes.
  • Cet effet de netteté est obtenu de façon d'autant plus efficace que le transducteur suivant l'invention permet d'ajuster finement, sur une large plage de valeurs, le déphasage acoustique et électrique entre la colonne avant et les colonnes arrières :
        - le déphasage acoustique, résultant du décalage "d" entre les deux plans d'émission des colonnes 11, 12-13, est efficace particulièrement au voisinage de la fréquence de recouvrement (c'est-à-dire de la fréquence d'entrée en action des haut-parleurs avants) ;
        - le déphasage électrique, réalisé par filtrage comme décrit ci-après, agit plus particulièrement aux fréquences plus élevées du haut-médium.
  • Dans tous les cas, la combinaison du déphasage des émissions avec l'effet doublet, loin de produire une confusion du son, améliore très nettement sa "définition".
  • On note également que, pour les différentes positions de réglage du déphasage (ajustement du décalage "d", et des caractéristiques du filtre), on obtient des variations de timbre du son restitué. De façon avantageuse, ces variations de timbre peuvent être exploitées pour produire des effets sonores spécifiques, ou encore pour réaliser des corrections du signal sonore, en fonction par exemple de défauts d'enregistrement, ou des caractéristiques de la salle d'écoute.
  • La fidélité de reproduction est notamment obtenue par la spécialisation de la colonne avant 11 d'une part, et des colonnes arrières jumelées 12, 13 d'autre part.
  • De façon avantageuse, un filtre passif définit une voie d'alimentation de la colonne avant centrale 11 privilégiant les fréquences plus élevées.
  • Il est entendu que les fréquences extrêmes, basses et aigës, sont retranchées du signal source pour être reproduites par des transducteurs étrangers au système de diffusion décrit dans la présente demande de brevet.
  • L'effet de sélectivité est en outre accentué par le mode de branchement des haut-parleurs de chaque colonne.
  • Comme représenté en figure 3, le signal électrique source introduit en entrée du filtre passif 50 est délivré avant filtrage en direction des haut-parleurs 22, 23 des colonnes 12, 13. Les quatre haut-parleurs 22 et 23 des colonnes 12, 13 respectivement sont montés en série, les colonnes 12, 13 étant, elles, alimentées en parallèle.
  • En revanche, les haut-parleurs 21 de la colonne 11 sont montés en série-parallèle, de façon que la colonne 11 présente une impédance plus faible en comparaison de celle de chacune des colonnes 12, 13.
  • Ce montage permet ainsi d'accentuer la sélectivité de la colonne 11 pour les fréquences élevées.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel les quatre haut-parleurs de la colonne 11 sont des PR17 HR 37 TSM 2 CN7, et les huit haut-parleurs des colonnes jumelées 12, 13 sont des PR17HR 37 TSM 2CN7 (fabriqués par Audax), les valeurs des composants passifs du filtre 50 peuvent être les suivantes :
        C1 = 0,1 microfarad ; C2 = 1,5 microfarad ; C3 = 1 microfarad ; C4 = 3,3 microfarads ;
        L = 0,22 millihenrys.
  • On notera que, dans ce mode de réalisation, les haut-parleurs de la colonne avant 11 d'une part, et des colonnes arrières 12-13 d'autre part, présentent une légère différence de structure : en effet, les haut-­parleurs avants comprennent un support de bobine en matière plastique macromoléculaire, alors que le support bobine des haut-parleurs arrières est en aluminium. De façon connue, l'utilisation d'un matériau conducteur pour le support bobine augmente la puissance admissible par le haut-parleur, du fait qu'il accroît sa capacité de dissipation thermique ; en revanche, un support bobine non conducteur est préférable aux fréquences élevées, pour lesquelles la puissance restituée, et donc les exigences de dissipation sont inférieures, mais où les risques de couplage néfaste bobine/support-bobine sont plus importants.
  • Le choix de haut-parleurs distincts renforce ainsi la spécialisation des colonnes avants par rapport aux colonnes arrières, et optimise l'utilisation du transducteur.
  • Grâce à ces caractéristiques de branchements et de filtrages acoustique et électrique, les colonnes sont spécialisées de la manière suivante :
        - les colonnes 12, 13 arrières reproduisent préférentiellement les fréquences inférieures, notamment lorsqu'on a pris soin d'accorder les cavités de Helmhotz correspondant à ces fréquences ;
        - les fréquences élevées sont préférentiellement restituées par la colonne avant 11.
  • De plus, les colonnes arrière 12, 13 sont particulièrement adaptées pour fournir la plus grande puissance d'émission demandée dans le registre des fréquences inférieures. La colonne avant 11 privilégie en revanche la fidélité de reproduction des fréquences élevées.
  • De façon récapitulative, on peut noter que le transducteur suivant l'invention offre les possibilités de réglage suivantes :
    • 1° Réglage de l'équilibre des fréquences et de la répartition es puissances dans les deux groupes (colonne 11, et colonnes 12-13) de haut-parleurs ;
    • 2° Réglage des deux cavités résonnantes 32, 33, notamment par ajustement de la cloison mitoyenne mobile 44 ;
    • 3° Réglage de la distance d d'espacement des deux plans d'émission des groupes de haut-parleurs ;
    • 4° Réglage du déphasage électrique des deux groupes, notamment par filtre passif 50 ; bien entendu, la voie d'alimentation des colonnes jumelées 12, 13 peut également être munie d'un filtre complémentaire.
    • 5° Réglage de l'impédance présentée par chaque groupe en fonction de la fréquence, notamment à travers la configuration de branchement dans chaque colonne, et l'impédance des moyens de filtrage de chaque voie.
  • L'invention a été mise en oeuvre dans un prototype du type représenté en figure 1 et 2.
  • Pour ce prototype les dimensions sont celles qui sont portées sur les figures. Bien entendu, ces dimensions ne sont données qu'à titre illustratif.
  • La figure 4 représente en outre une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle le transducteur a trois colonnes 60 est monté dans un caisson 61 comportant également 3 haut-parleurs 62, 63 pour les voix basses, et 1 haut-parleur d'extrême aigu non figuré pour les harmoniques.
  • Le système de diffusion mettant en oeuvre le principe de l'invention, figuré sous la référence 60, est constitué de 3 colonnes comportant chacune seulement deux haut-parleurs alignés verticalement.
  • Dans un autre mode de réalisation, les "colonnes" peuvent être disposées horizontalement, par rotation de 90° du système de diffusion dans un plan vertical, d'où il résulte une modification de la répartition spatiale des fréquences ainsi que des cotes d'encombrement.
  • L'invention ne se limite bien entendu pas aux configurations d'implantation représentées dans les dessins. A titre d'exemple, sont également compris dans le champ de protection revendiqué, les transducteurs dont le jeu avant est formé d'un groupe de plusieurs haut-­parleurs disposés en lignes, colonnes, cercles, etc..., ou combinaisons de ces figures. Il en est de même pour les jeux arrière de haut-parleurs : en effet, rien ne s'oppose à ce que les jeux arrières forment eux-mêmes, par exemple, une couronne de haut-parleurs plus ou moins uniformément répartis par rapport à l'axe central du système de diffusion.

Claims (9)

1) Transducteur électroacoustique, notamment pour la restitution sonore d'un signal électrique dans les fréquences bas-médiums et haut-médiums, du type constitué de plusieurs jeux de haut-parleurs, chaque jeu comportant au moins un haut-parleur,
      caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins trois jeux distincts (11, 12, 13) de haut-parleurs (21, 22, 23) formant système de diffusion, au moins un premier (11) desdits jeux de haut-parleurs étant centré en avant du système de diffusion, et fonctionnant en doublet, et au moins deux autres jeux (12,13) de haut-­parleurs étant implantés en retrait du ou desdits premiers jeux (11),
      et en ce que des moyens de filtrage électrique (50) sont interposés entre la source du signal électrique et au moins le ou lesdits jeux avants (11) du système de diffusion, de façon à obtenir la restitution préférentielle de fréquences de haut-médium par lesdits jeux avants (11) de haut-parleurs.
2) Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits jeux arrières de haut-­parleurs sont positionnés symétriquement par rapport à l'axe central (34) d'émission du système de diffusion.
3) Transducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits jeux est constitué d'une colonne de haut-parleurs alignés verticalement, dans un même plan d'émission, les colonnes (11, 12, 13) étant parallèles et constituées d'un même nombre de haut-­parleurs (21, 22, 23),
      et en ce que une première colonne (21) constitue ledit jeu avant du système de diffusion du transducteur, les deux autres colonnes (12, 13) étant disposées symétriquement en retrait de ladite colonne (11), dans un plan parallèle au plan d'émission de la colonne avant (11).
4) Transducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre et les caractéristiques des haut-parleurs (21, 22, 23) constituant chaque jeu (11, 12, 13) d'une part, et leur branchement d'autre part, sont choisis de façon à privilégier la restitution des fréquences de bas-médium par les jeux arrières (12, 13), et la restitution des fréquences de haut-médium par les jeux avants (11).
5) Transducteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite colonne avant (11) est constituée d'un panneau plan (41) formant support des haut-parleurs (21) de la colonne, ledit panneau (11) étant dépourvu de paroi d'enfermement de la face arrière des haut-parleurs (21).
6) Transducteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites colonnes arrières (12, 13) sont constituées de cavités de Helmholtz
7) Transducteur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites cavités arrières constituées de cavité de Helmholtz sont jumelées de façon à présenter une cloison mitoyenne (44) dont au moins une portion est mobile et ajustable.
8) Procédé de restitution sonore par transducteur électroacoustique, d'un signal électrique source, notamment dans la gamme des bas-médiums et des haut-médiums, caractérisé en ce qu'il consiste à spécialiser au moins un premier jeu (11) de haut-parleurs (21) pour la restitution préférentielle des fréquences de haut-médium, et au moins deux autres jeux (12, 13) de haut-parleurs (22, 23) pour la restitution préférentielle des fréquences de bas-médium,
      en ce qu'on fait fonctionner en doublets les haut-parleurs (21) dudit premier jeu (11),
      et en ce qu'on dispose lesdits autres jeux (12, 13) en retrait par rapport auxdits jeux avants (11), le décalage (d) entre les jeux avants et arrières permettant de régler le déphasage acoustique entre l'émission sonore en doublet avant de haut-médium, et l'émission sonore arrière en bas-médium.
9) Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'on réalise ladite spécialisation du jeu avant (11) d'une part et des jeux arrières (12, 13) d'autre part, ainsi que l'égalisation des niveaux de restitution sonore desdits jeux, par le choix des caractéristiques des haut-parleurs (21, 22, 23) correspondants et/ou le choix du branchement des haut-­parleurs (21, 22, 23) de chacun desdits jeux (11, 12, 13) et/ou un filtrage électrique sélectif desdits jeux.
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