FR2994612A1 - Ecran video diffuseur d'ondes sonores - Google Patents

Abstract

Dispositif de transduction sonore du genre comportant une pluralité d'éléments moteurs (10) identiques capables de transformer en mouvement un signal électrique variable, caractérisé en ce que lesdits éléments moteurs sont disposés en un réseau (20) comportant des rangées et des colonnes suivant un pas inférieur ou égal à trois fois le diamètre ou la dimension la plus grande desdits éléments moteurs dans un plan parallèle à une membrane commune (14) à laquelle ils sont couplés.

Description

Ecran vidéo diffuseur d'ondes sonores Le domaine de la présente invention concerne à la fois la diffusion sonore et la diffusion d'images video.

On connaît en effet de nombreux dispositifs de diffusion sonore associant plusieurs haut-parleurs. On connaît également de nombreux types d'écrans, aussi bien des écrans de projection que des écrans dits actifs, qui émettent de la lumière. L'objet de la présente invention est un écran de diffusion d'images vidéo qui est aussi un dispositif de diffusion sonore.

Un premier avantage d'un tel dispositif est d'obtenir une cohérence entre l'image et le son qui n'est jusqu'à présent possible qu'à l'aide d'écrans perméables au son. De tels écrans, perforés ou tissés, sont disposés devant des haut-parleurs. Ceci permet de percevoir le son comme venant de l'intérieur de l'écran, ce qui est souhaitable. Cette disposition est d'ailleurs classique dans les installations de cinémas. Cependant, il ne peut s'agir là que d'écrans de projection, les écrans actifs n'étant pas perméables au son. Un dispositif selon la présente invention permet de réaliser des écrans dits actifs qui émettent également des sons dont l'origine est perçue sur la surface de l'écran, ce qui combine l'avantage d'un luminosité plus grande que celle pouvant être obtenue avec des écrans de projection, tout en préservant l'origine du son dans l'image.

Un deuxième avantage d'un tel dispositif est d'obtenir une compacité de l'ensemble qui en réduit le coût d'exploitation dans des applications mobiles. Un troisième avantage d'un tel dispositif est qu'il permet de contrôler à la demande à la fois la directivité horizontale et la directivité verticale de la diffusion sonore. On connaît des solutions de contrôle de la directivité suivant les deux axes par la technologie dite « Wavefiels synthesis » (Sound Reinforcement by Wavefield Synthesis: Adaptation of the Synthesis Operator to the Loudspeaker Directivity Characteristics). Cette technique présente cependant de nombreuses limitations : Elle est très coûteuse en raison du grand nombre de haut-parleurs employés. De plus, son efficacité est limitée en fréquences algues par la dimension physique des haut-parleurs individuels : En effet, le couplage de haut-parleurs individuels adjacents ne se fait de façon cohérente que jusqu'à une fréquence dont la longueur d'onde est aussi grande que la distance entre lesdits haut- parleurs. Pour les fréquences plus élevées, le couplage ne peut de faire, et des interférences entre les fronts d'ondes ainsi générés créent des irrégularités dans la fonction de transfert résultante. Enfin, on ne connaît pas d'écrans vidéo générateurs directs d'ondes sonores.

Plus précisément, un dispositif de transduction selon la présente invention comporte une pluralité d'éléments moteurs (10) identiques capables de transformer en mouvement un signal électrique variable, lesdits éléments moteurs étant disposés en un réseau (20) comportant des rangées et des colonnes suivant un pas inférieur ou égal à trois fois le diamètre ou la dimension la plus grande desdits éléments moteurs dans un plan parallèle à une membrane commune (14) à laquelle ils sont couplés 1 Une autre caractéristique de la présente invention est que ladite membrane est un écran de diffusion d'images. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, que ladite membrane comporte un réseau de diodes électroluminescentes aptes à produire une image vidéo. De telles diodes électroluminescentes sont de préférence de type organique souple, connues sous le nom générique « FOLED ». On comprendra mieux les caractéristiques et avantages de la présente invention à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : La Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif selon l'invention, La Fig 2 est une vue schématique partielle en élévation frontale d'un dispositif selon l'invention, La Fig 3 est une vue schématique en coupe d'un détail d'un dispositif selon l'invention, La Fig 4 est un schéma symbolique illustrant le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention, La Fig.5 est un diagramme représentant de façon symbolique un dispositif de traitement du signal mis en oeuvre dans un dispositif selon l'invention, La Fig.6 est une représentation symbolique virtuelle d'un front d'onde pouvant être émis par un dispositif selon l'invention, La Fig.7 est une représentation en élévation frontale partielle d'un dispositif selon l'invention, La Fig.8 est une représentation en élévation frontale d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, La Fig.9 est une représentation en perspective arrière d'un détail du mode de réalisation préférentiel de l'invention tel que représenté à la Fig.8, Et La Fig.10 est une représentation en coupe du même détail que représenté à la Fig.9.

Plus en détail, en référence aux Figs. 1 et 2, un dispositif selon l'invention comporte une pluralité de moteurs 10 fixés à un support mécanique 11 constitué d'un cadre et d'éléments soit verticaux, soit horizontaux 12 sur lesquels sont fixés les moteurs 10 par tout moyen approprié. Les moteurs 10 comportent une partie fixe, fixée au support mécanique 11, et une partie mobile 10' Les Figs. 1 et 2 représentent à titre d'exemple un dispositif selon l'invention comprenant un réseau 20 de 5 rangées de moteurs et 7 colonnes, soit 35 moteurs. On comprendra qu'un nombre différent de rangées et de colonnes peut être mis en oeuvre. Le pas, c'est-à-dire la distance qui sépare les moteurs, est constant dans les rangées, et également dans les colonnes. Cependant, le pas des rangées peut être égal ou différent à celui des 35 colonnes. Le pas séparant les moteurs 10 est de préférence inférieur à trois fois le diamètre d'un moteur 10, c'est-à-dire sa plus grande dimension dans le plan global du réseau 20. Une membrane semi-souple 14, réalisée de préférence dans un matériau léger et bien amorti, est tendue sur le cadre 11 et est connectée à chacune des parties mobiles 10' des moteurs 10 par un adhésif 2 . De préférence, un cadre rigide interne 16 est prévu pour délimiter une zone active dans laquelle la membrane 14 est excitée en vibration par les moteurs 10. Le cadre rigide interne 16 est solidaire du support 11, et est en contact avec la membrane 14, de préférence par l'intermédiaire d'un adhésif.

Les extrémités des parties mobiles 10' au repos et les extrémités du cadre interne 16 en contact avec la membrane 14 sont toutes alignées dans le même plan afin de ne pas déformer la membrane quand elle est au repos. Les dimensions du cadre rigide interne 16 sont approximativement telles qu'il encadre le réseau en laissant une marge d'un demi pas entre le bord extérieur du réseau et le contact avec la membrane 14.

En référence à la Fig.3, un moteur 10 est du type classique d'un moteur de haut-parleur. La partie mobile 10' est constituée d'un support cylindrique sur lequel est enroulée une bobine mobile 17 baignant dans l'entrefer d'un aimant cylindrique 18 comportant deux pôles concentriques, dont l'un est à l'intérieur de la bobine mobile 17 et l'autre à l'extérieur. Un dispositif de suspension concentrique 19 fixée d'une part à la partie fixe du moteur 10 et d'autre part à la partie mobile 10' prévient les déplacements non-axiaux de ladite partie mobile. Tout autre type de moteur apte à mettre en mouvement la membrane 14 en fonction d'un signal électrique variable peut d'ailleurs être mis en oeuvre sans sortir du cadre de la présente invention. En référence à la Fig.4, les moteurs 10 reçoivent un signal S qui est traité de façon à être retardé suivant un retard At.

Dans l'exemple représenté à la Fig. 4, le moteur central 21 d'une colonne de 5 moteurs reçoit un signal pour lequel At = 0, tandis que les moteurs 22 et 23 qui l'encadrent reçoivent un signal retardé de At = 1 et les moteurs 24 et 25 situés le plus à l'extérieur de la colonne reçoivent un signal retardé de At = 2. Les chiffres 1 et 2 correspondent à des valeurs symboliques arbitraires. Les valeurs réelles, exprimées en millisecondes, seront définies par l'utilisateur du dispositif selon l'invention en fonction des besoins liées aux conditions d'utilisation. Ainsi, les moteurs 21 à 25 qui sont physiquement alignés sont virtuellement décalés les uns par rapport aux autres, tels que représentés à la Fig. 4, approximativement suivant un arc de cercle. Lorsque le moteur 21 reçoit le signal S, il pousse le centre de la membrane 14. Ensuite, les moteurs 22 et 23 la poussent à leur tour, puis enfin les moteurs 24 et 25, l'ensemble déterminant ainsi de façon contrôlée les déformations de la membrane. De la sorte, la membrane crée un front d'onde courbe 30 qui se propage et dont la surface s'étend à mesure que sa distance avec la membrane 14 augmente, suivant les lois naturelles de la propagation sphérique. Le front d'onde courbe idéal que l'on cherche à produire est représenté en pointillés sur le dessin sous la référence 31. Les différences maximum entre le front d'onde théorique 31 et le front d'onde réel sont représentées par l'intervalle entre les flèches 32. Tant que l'intervalle 32 est de dimension inférieure à une demi-longueur d'onde, le front d'onde réel 30 est une approximation correcte du front d'onde théorique 31. Ceci définit la fréquence supérieure limite jusqu'à laquelle le dispositif selon l'invention fonctionne de façon totalement cohérente. 3 Il est à noter que dans le cas particulier où toutes les valeurs de At sont définies comme égales, le front d'onde 30 est plat au lieu d'être courbe, et la propagation de l'onde se fait sans expansion de sa surface. Il convient également d'opposer ce mode de fonctionnement de l'invention à celui, classique, d'une membrane excitée par un ou quelques moteurs répartis de façon aléatoire en quelques points de la membrane, celle-ci étant laissée libre de vibrer selon ses modes propres. Dans la cadre de la présente invention, les déformations et mouvements de la membrane sont forcés et contrôlés par le réseau 20 des moteurs 10. Les valeurs At sont réglables soit pour un groupe de moteurs, soit individuellement pour chaque moteur. Suivant un mode préférentiel de réalisation de l'invention, chaque moteur est alimenté par un amplificateur 36 (Fig 5) qui est lui-même alimenté par une sortie analogique d'une unité de traitement numérique de signaux 35. L'unité de traitement de signaux 35 est alimentée de façon classique par un convertisseur analogique/numérique 34 qui reçoit un signal S d'une source analogique de signal.

Dans un mode d'exécution simplifié, le signal S provient d'une source numérique et l'unité 33 peut le traiter directement. Dans le cadre de l'invention, l'unité 35 affecte le signal S d'un retard At, mais elle peut aussi effectuer des traitements complémentaires qui pourraient s'avérer utiles, tels qu'égalisation et filtrage. De préférence, un ordinateur 37 commande le retard At appliqué au signal S par l'unité de traitement 35 à l'aide d'un logiciel approprié. Il faut noter que chaque moteur 10 est alimenté par un amplificateur 36 et une unité de traitement 35, chacune des unités 35 étant commandée par l'ordinateur 37. En référence à la Fig.6, l'ordinateur 37 est muni d'une interface et d'un logiciel approprié qui permet de visualiser la forme du front d'onde théorique 31 en trois dimensions, en fonction des retards individuels appliqués à chacun des moteurs 10. Le front d'onde 31 détermine par sa forme la directivité de la source sonore constituée par le réseau 20. L'utilisateur peut ainsi adapter la directivité de la source sonore en fonction de la géométrie du lieu, de la taille de l'audience et des autres paramètres qui seront pris en compte dans la reproduction 30 sonore. Dans d'autres modes de réalisation, on peut figer les différents retards At en fonction d'utilisations stéréotypées, afin de permettre l'utilisation du dispositif selon l'invention par des utilisateurs ne maîtrisant pas les paramètres de directivité des sources sonores.

35 La fig.7 représente une vue partielle d'un mode de réalisation de l'invention, en élévation frontale. Le réseau 20 de moteurs 10 n'est que partiellement représentée, ainsi que la membrane 14 qui est solidaire des parties 10' des moteurs 10 et qui est également tendue sur le cadre support 11. La membrane 14 est réalisée en un matériau plastique semi rigide, tel que du polycarbonate ou tout autre matériau que l'homme de l'art jugera approprié. De préférence, on choisira un matériau 40 présentant une bonne absorption des vibrations mécaniques.

4 Suivant une première exécution de la réalisation de la membrane 14, des bandes 40 de diodes électroluminescentes souples 41 sont collées en rangées parallèles jointives. Les bandes sont de largeur telle que la distance entre deux diodes 41 dans une même bande est sensiblement égale à la distance entre deux diodes 41 de bandes adjacentes. Les diodes 41 constituent ainsi un réseau et reçoivent chacune les informations correspondant à un pixel d'une image vidéo. La distance entre les diodes 41 dépend de la taille de l'écran, de la résolution recherchée, et du coût acceptable de l'ensemble. Alternativement, les bandes 40 peuvent être alignées en colonnes au lieu de rangées, sans 10 inconvénient (non représenté). De préférence, on choisira des diodes présentant une masse aussi faible que possible. Suivant une deuxième exécution de la réalisation de la membrane 14, les diodes sont de type organique, flexible connues sous la désignation commerciale « FOLED ». Elles peuvent alors être inclues directement dans la membrane lors de sa fabrication.

15 L'inclusion de ce type de diodes dans une feuille de matière plastique est une technique connue, et ne constitue pas en soi la présente invention. La Fig.8 est une représentation en élévation frontale d'un mode de réalisation préférentiel d'un dispositif selon l'invention comportant une membrane 14 tendue sur un support 11 et comportant trois 20 réseaux de moteurs 20, 20' et 20". Le réseau 20 est disposé sensiblement au centre de la membrane 14, et les deux autres réseaux sont disposés symétriquement de part et d'autre du réseau 20. Les trois réseaux sont de dimensions identiques et sont alignés en hauteur. Chaque réseau 20, 20' et 20" est supporté mécaniquement par un cadre métallique 16 qui est connecté au cadre 11 par des moyens de connexion amovibles, tels que vis et écrou. Le cadre 11 est de 25 préférence muni d'une série de percements 37 permettant de choisir entre plusieurs positions du cadre 16. Une membrane intermédiaire 14' (Fig.10) est fixée à l'ensemble des parties mobiles 10' des moteurs 10 du réseau. La membrane 14' est de type présentant une surface de contact adhésive non permanente, qui permet de la décoller aisément de la surface avec laquelle elle est en contact.

30 Cette surface de contact adhésive non permanente est située sur la face de 14' qui est en contact avec la membrane 14, la face en contact avec les parties mobiles 10' des moteurs 10 étant collée auxdites parties mobiles. Dans ce mode dé réalisation, chaque réseau 20, 20', 20" reçoit un signal individuel, classiquement Centre, Gauche, Droit, respectivement, pour une reproduction du son en stéréophonie 35 multicanaux. Les trois signaux sont ensuite traités de façon individuelle dans chaque réseau pour être affectés aux différents moteurs 10. On peut également envisager des procédés d'amélioration du contraste de l'image par divers traitements de surface de la membrane 14, par exemple en prisme de Fresnel ou en réseau lenticulaire. De tels traitements peuvent être particulièrement utiles lorsque les images sont destinées à être 40 diffusées en plein-air ou en des endroits fortement éclairés.5 Les Fig.9 et 10 représentent un détail d'un mode de réalisation complémentaire de l'invention. Un réseau 20 est fixé sur cadre rigide 16 qui constitue également une structure de support. Le cadre 16 est muni de deux éléments verticaux qui permettent de le raccorder de façon amovible au cadre 11, qui est muni de perforations 39 sur ses parties horizontales, pour permettre de choisir entre plusieurs possibilités de raccorder le cadre rigide 16. Une membrane intermédiaire 14' est fixée de façon permanente aux parties mobile 10' des moteurs 10, et de façon non permanente au moyen d'un adhésif détachable à la membrane 14. La position des éléments verticaux 38 est déterminée de manière que les membranes 14' et 14 ont un plan commun. En variante, on peut prévoir des moyens d'ajustement des positions relatives du cadre 16 par rapport au cadre 11 (non représentés). De la sorte, il est possible de séparer la membrane 14 du ou des réseau(x) 20 pour changer la membrane 14 ou intervenir sur un ou plusieurs moteurs du réseau 20 en cas de panne ou détérioration. Les modes de réalisation décrits ci-dessus sont donnés à titre d'exemples non limitatifs de l'invention qui est définie par les revendications ci-après. 6

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de transduction sonore du genre comportant une pluralité d'éléments moteurs (10) identiques capables de transformer en mouvement un signal électrique variable, caractérisé en ce que lesdits éléments moteurs sont disposés en un réseau (20) comportant des rangées et des colonnes suivant un pas inférieur ou égal à trois fois le diamètre ou la dimension la plus grande desdits éléments moteurs dans un plan parallèle à une membrane commune (14) à laquelle ils sont couplés.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque élément moteur (10) reçoit un signal S retardé de façon individuelle.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits éléments moteurs (10) sont répartis en groupes, chaque moteur dudit groupe recevant le même signal S, chaque groupe recevant le signal S retardé de façon individuelle.
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la membrane (14) se déforme de manière forcée et contrôlée sous l'action desdits moteurs (10) en fonction des retards du signal S qu'ils reçoivent.
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque retard zIt est appliqué au signal S par une unité de traitement numérique des signaux (35).
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque élément moteur (10) est constitué d'une bobine mobile (17) couplée à ladite membrane commune (14) par des moyens adhésifs, ladite bobine mobile se trouvant dans l'entrefer d'un aimant (18).
7. 7. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que chaque élément moteur (10) est alimenté par un amplificateur (36) auquel sont associés des moyens numériques de traitement du signal (35).
8. 8. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que chaque groupe d'éléments moteurs est alimenté par un amplificateur (36) auquel sont associés des moyens numériques de traitement du signal (35).
9. 9. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite membrane commune (14) est plus grande que ledit réseau.
10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite membrane (14) est un écran de diffusion d'images. 1. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéde.ntes caractérisé en ce que ladite membrane (14) comporte un réseau formé de bandes parallèles (40) de diodes électroluminescentes (41)aptes à produire une image vidéo. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdites diodes électroluminescentes (41) sont de type organique flexible. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que trois réseaux d'éléments moteurs (20, 20', 20") sont couplés à une seule membrane (14), chaque réseau recevant un signal individuel. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 10 caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement du signal peuvent être commandés à l'aide d'un dispositif permettant de visualiser la forme géométrique d'un front d'onde théorique (31) en fonction des retards appliqués aux moteurs (10) de manière à déterminer la directivité de la source sonore. 2