FR3061396A1 - MULTI-BAND LIMITER DEVICE AND AMPLIFIER COMPRISING SAME - Google Patents
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Abstract
Le dispositif limiteur multi-bandes (60), comporte : - au moins deux filtres (42, 44, 46) d'extraction de bande de fréquences, dont chaque courbe de réponse présente un coude, les courbes de réponse se croisant sensiblement à -6 dB, - au moins un filtre (43, 45) d'extraction de pic de fréquence, dont la valeur maximale de la courbe de réponse se situe au dessus du croisement des courbes de réponse de deux filtres d'extraction de bande de fréquences et - pour chaque filtre d'extraction de bande de fréquences : - un sommateur (47, 48, 49) configurer pour additionner le signal sortant dudit filtre d'extraction de bande de fréquences et d'au moins un filtre d'extraction de pic de fréquence, - un limiteur (53, 54, 55) à réponse non linéaire, dont la courbe de réponse présente une pente, au-delà d'une valeur limite prédéterminée, inférieure à la pente moyenne en-deçà de cette valeur limite, configuré pour recevoir le signal sortant dudit filtre d'extraction de bande et - un détecteur (50, 51, 52) configuré pour déclencher le limiteur lorsque la valeur efficace du signal sortant du sommateur est supérieure à une valeur limite de détection.The multi-band limiter device (60) comprises: - at least two frequency band extraction filters (42, 44, 46), each of whose response curves has an elbow, the response curves substantially intersecting with - 6 dB, - at least one frequency peak extraction filter (43, 45) whose maximum value of the response curve is above the crossing of the response curves of two frequency band extraction filters and for each frequency band extraction filter: an adder (47, 48, 49) configured to add the signal coming out of said frequency band extraction filter and at least one peak extraction filter; frequency, - a limiter (53, 54, 55) with a non-linear response, the response curve of which has a slope, beyond a predetermined limit value, lower than the average slope below this limit value, configured to receive the outgoing signal of said band extraction filter and a detector (50, 51, 52) configured to trigger the limiter when the effective value of the output signal of the summator is greater than a detection limit value.
Description
Titulaire(s) :Holder (s):
CABASSE Société par actions simplifiée.CABASSE Simplified joint-stock company.
O Demande(s) d’extension :O Extension request (s):
Mandataire(s) : CASSIOPI Société à responsabilité limitée.Agent (s): CASSIOPI Limited liability company.
(54) DISPOSITIF LIMITEUR MULTI-BANDES ET AMPLIFICATEUR LE COMPORTANT.(54) MULTI-BAND LIMITING DEVICE AND AMPLIFIER COMPRISING SAME.
FR 3 061 396 - A1 (57) Le dispositif limiteur multi-bandes (60), comporte:FR 3,061,396 - A1 (57) The multi-band limiter device (60), comprises:
- au moins deux filtres (42, 44, 46) d'extraction de bande de fréquences, dont chaque courbe de réponse présente un coude, les courbes de réponse se croisant sensiblement à 6dB,- at least two filters (42, 44, 46) for extracting frequency bands, each response curve of which has an elbow, the response curves intersecting substantially at 6 dB,
- au moins un filtre (43, 45) d'extraction de pic de fréquence, dont la valeur maximale de la courbe de réponse se situe au dessus du croisement des courbes de réponse de deux filtres d'extraction de bande de fréquences et- at least one filter (43, 45) for extracting frequency peaks, the maximum value of the response curve of which lies above the intersection of the response curves of two frequency band extraction filters and
- pour chaque filtre d'extraction de bande de fréquences :- for each frequency band extraction filter:
- un sommateur (47, 48, 49) configurer pour additionner le signal sortant dudit filtre d'extraction de bande de fréquences et d'au moins un filtre d'extraction de pic de fréquence,- a summator (47, 48, 49) configured to add the signal leaving said frequency band extraction filter and at least one frequency peak extraction filter,
- un limiteur (53, 54, 55) à réponse non linéaire, dont la courbe de réponse présente une pente, au-delà d'une valeur limite prédéterminée, inférieure à la pente moyenne endeçà de cette valeur limite, configuré pour recevoir le signal sortant dudit filtre d'extraction de bande et- a limiter (53, 54, 55) with non-linear response, the response curve of which has a slope, beyond a predetermined limit value, less than the average slope below this limit value, configured to receive the signal coming out of said band extraction filter and
- un détecteur (50, 51,52) configuré pour déclencher le limiteur lorsque la valeur efficace du signal sortant du sommateur est supérieure à une valeur limite de détection.- a detector (50, 51, 52) configured to trigger the limiter when the effective value of the signal leaving the summator is greater than a detection limit value.
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La présente invention vise un dispositif limiteur multi bandes et un amplificateur le comportant. Elle s’applique, notamment, aux systèmes acoustiques pour particuliers.The present invention relates to a multi-band limiter device and an amplifier comprising it. It applies, in particular, to acoustic systems for individuals.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
Pour reproduire fidèlement un champ sonore couvrant l’ensemble de la bande de fréquences audibles par l’oreille humaine (de 20 Hz à 20 kHz), en l’absence de haut-parleur parfait capable de reproduire l’intégralité de cette bande de fréquences, ou spectre fréquentiel, la solution la plus évidente consiste à séparer cette bande de fréquences audibles en plusieurs sous-bandes et à mettre en oeuvre pour chacune de ces sous-bandes un haut-parleur dédié.To faithfully reproduce a sound field covering the entire frequency band audible by the human ear (from 20 Hz to 20 kHz), in the absence of a perfect speaker capable of reproducing the entire frequency band , or frequency spectrum, the most obvious solution consists in separating this audible frequency band into several sub-bands and using a dedicated loudspeaker for each of these sub-bands.
Ainsi, dans le cadre de la conception d’une enceinte acoustique traditionnelle, plusieurs haut-parleurs sont mis en oeuvre, chacun comprenant une membrane dédiée à une sous-bande, chacun des haut-parleurs étant étudié pour présenter les meilleures performances dans la sous-bande de fréquences à laquelle il est dédié. Les sous-bandes de fréquences présentent des recouvrements du fait qu’il n’est pas souhaitable de réaliser des filtres présentant des fréquences de coupure franches.Thus, in the context of the design of a traditional acoustic enclosure, several loudspeakers are used, each comprising a membrane dedicated to a sub-band, each of the loudspeakers being studied to present the best performance in the sub - frequency band to which it is dedicated. The frequency sub-bands have overlaps because it is undesirable to produce filters having clear cut-off frequencies.
Un amplificateur audio intégré délivre une bande passante de 20Hz à 20KHz. Le rôle de ce dernier est d’amplifier la tension du signal d’entrée avec un gain constant. Cependant, si le signal d’entrée présente une amplitude trop élevée, l’amplificateur n’est plus en mesure de garder ce gain constant puisque la tension maximale qu’il peut atteindre est limitée. De façon analogue, au-delà d’une certaine tension entre ses bornes à une fréquence donnée, les haut-parleurs s’approchent de leur excursion maximale et rentrent dans un régime de fonctionnement non linéaire. Sans protection particulièrement, une fois cette tension atteinte, l’amplificateur ne peut plus augmenter la tension de sortie et le haut-parleur ne parvient plus à augmenter son excursion, ils rentrent donc dans un régime dit de saturation, entraînant la génération de distorsions très gênantes à l’écoute, voire la dégradation des haut-parleurs.A built-in audio amplifier delivers bandwidth from 20Hz to 20KHz. The role of the latter is to amplify the voltage of the input signal with a constant gain. However, if the input signal has too high an amplitude, the amplifier is no longer able to keep this gain constant since the maximum voltage it can reach is limited. Similarly, beyond a certain voltage between its terminals at a given frequency, the loudspeakers approach their maximum excursion and enter a non-linear operating regime. Without protection in particular, once this voltage is reached, the amplifier can no longer increase the output voltage and the loudspeaker no longer manages to increase its excursion, so they fall into a so-called saturation regime, leading to the generation of very distortions. annoying when listening, or even degrading the speakers.
La solution généralement utilisée consiste en l’application d’une détection de franchissement d’une valeur limite Vseuii par l’amplitude du signal en entrée, détection couplée à un limiteur afin qu’en sortie du limiteur, l’amplitude du signal n’atteigne pas la valeur limite de saturation de l’amplificateur ou du haut-parleur, comme illustré en figure 1.The solution generally used consists in the application of a detection of crossing of a limit value Vseuii by the amplitude of the input signal, detection coupled to a limiter so that at the output of the limiter, the amplitude of the signal n ' not reach the saturation limit value of the amplifier or loudspeaker, as illustrated in figure 1.
On observe, en figure 1, une source 11 fournissant un signal Vin à un limiteurIn FIG. 1, a source 11 is observed providing a signal Vin to a limiter
12. La sortie du limiteur 12 portant un signal Vout à un amplificateur 13. La courbe de réponse du limiteur 12 est schématisée en dessous de ce limiteur. L’abscisse représente l’amplitude du signal Vin et l’ordonnée représente l’amplitude du signal Vout. Cette courbe de réponse présente, pour les faibles valeurs de Vin, une pente constante, par exemple égale à un. A l’approche d’une valeur limite Vseuii 14, c’est-àdire au-delà d’une valeur de détection Vdet 15, la valeur de la pente diminue de telle manière que l’amplitude du signal Vout est inférieure ou égale à la valeur limite Vseuii 14 pour la valeur maximale du signal Vin.12. The output of the limiter 12 carrying a signal V or t to an amplifier 13. The response curve of the limiter 12 is shown diagrammatically below this limiter. The abscissa represents the amplitude of the signal Vin and the ordinate represents the amplitude of the signal Vout. This response curve has, for low values of Vin, a constant slope, for example equal to one. When approaching a limit value Vseuii 14, that is to say beyond a detection value Vdet 15, the value of the slope decreases so that the amplitude of the signal Vout is less than or equal to the limit value Vseuii 14 for the maximum value of the signal Vin.
Préférentiellement, la valeur de Vin comparée à la valeur de détection Vdet est une valeur moyennée sur une durée prédéterminée, par exemple une seconde.Preferably, the value of Vin compared to the detection value Vdet is a value averaged over a predetermined duration, for example one second.
Si le signal musical Vin, ou préférentiellement sa moyenne, contient un pic de niveau à une fréquence x à un instant t, la détection de l’approche de la valeur limite Vseuii 14 déclenche le fonctionnement du limiteur 12 et le niveau d’amplification de l’amplificateur est réduit sur toute la bande de fréquences de l’amplificateur. Par ailleurs, la présence d’un signal d’entrée contenant une fréquence particulièrement présente (par exemple un son grave fortement surboosté par le préampli de l’enceinte) peux conduire un niveau sonore très limité de l’enceinte sur le reste de la bande passante.If the musical signal Vin, or preferably its average, contains a level peak at a frequency x at an instant t, the detection of the approach of the limit value Vseuii 14 triggers the operation of the limiter 12 and the amplification level of the amplifier is reduced over the entire frequency band of the amplifier. In addition, the presence of an input signal containing a particularly present frequency (for example a serious sound strongly boosted by the preamp of the speaker) can lead to a very limited sound level of the speaker on the rest of the band busy.
OBJET DE L’INVENTIONOBJECT OF THE INVENTION
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.The present invention aims to remedy all or part of these drawbacks.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif limiteur multi-bandes, qui comporte au moins deux filtres d’extraction de bande de fréquences, dont chaque courbe de réponse présente un coude, les courbes de réponse se croisant sensiblement à - 6 dB, et, au moins un filtre d’extraction de pic de fréquence, dont la valeur maximale de la courbe de réponse se situe au dessus du croisement des courbes de réponse de deux filtres d’extraction de bande de fréquences.To this end, according to a first aspect, the present invention relates to a multi-band limiter device, which comprises at least two frequency band extraction filters, each response curve of which has an elbow, the response curves intersecting substantially at - 6 dB, and at least one frequency peak extraction filter, the maximum value of the response curve of which lies above the crossing of the response curves of two frequency band extraction filters.
Le dispositif comporte, pour chaque filtre d’extraction de bande de fréquences :The device comprises, for each frequency band extraction filter:
- un sommateur configuré pour additionner le signal sortant dudit filtre d’extraction de bande de fréquences et d’au moins un filtre d’extraction de pic de fréquence,- an adder configured to add the signal leaving said frequency band extraction filter and at least one frequency peak extraction filter,
- un limiteur à réponse non linéaire, dont la courbe de réponse présente une pente, au-delà d’une valeur limite prédéterminée, inférieure à la pente moyenne en-deçà de cette valeur limite, configuré pour recevoir le signal sortant dudit filtre d’extraction de bande et- a non-linear response limiter, the response curve of which has a slope, beyond a predetermined limit value, less than the average slope below this limit value, configured to receive the signal leaving said filter tape extraction and
- un détecteur configuré pour déclencher le limiteur lorsque la valeur efficace du signal sortant du sommateur est supérieure à une valeur limite de détection.- a detector configured to trigger the limiter when the effective value of the signal leaving the summator is greater than a detection limit value.
Grâce à ces dispositions, les distorsions provoquées, à l’intersection des bandes de fréquences sont atténuées. La qualité sonore est ainsi améliorée.Thanks to these provisions, the distortions caused at the intersection of the frequency bands are reduced. The sound quality is thus improved.
Dans des modes de réalisation, la courbe de réponse d’au moins un filtre d’extraction de pic de fréquence comportant deux pentes présentant, chacune, au moins un point d’inflexion.In embodiments, the response curve of at least one frequency peak extraction filter comprising two slopes, each having at least one inflection point.
L’inventeur a déterminé que ce type de courbe de réponse présente un meilleur rendu sonore.The inventor has determined that this type of response curve produces better sound.
Dans des modes de réalisation, chaque pente de la courbe de réponse d’au moins un filtre d’extraction de pic de fréquence comporte au moins deux points d’inflexion.In embodiments, each slope of the response curve of at least one frequency peak extraction filter has at least two inflection points.
L’inventeur a déterminé que ce type de courbe de réponse présente un meilleur rendu sonore.The inventor has determined that this type of response curve produces better sound.
Dans des modes de réalisation, chaque pente de la courbe de réponse d’au moins un filtre d’extraction de pic comporte au moins un point d’inflexion sur un coude situé entre - 6 dB et -12 dB.In embodiments, each slope of the response curve of at least one peak extraction filter has at least one inflection point on an elbow located between - 6 dB and -12 dB.
L’inventeur a déterminé que ce type de courbe de réponse présente un meilleur rendu sonore.The inventor has determined that this type of response curve produces better sound.
Dans des modes de réalisation, la pente moyenne de chaque pente au-delà de tous les points d’inflexion est sensiblement égale à la pente moyenne des courbes de réponse des filtres d’extraction de bande, au-delà de leur coude.In embodiments, the average slope of each slope beyond all of the inflection points is substantially equal to the average slope of the response curves of the band extraction filters, beyond their bend.
L’inventeur a déterminé que ce type de courbe de réponse présente un meilleur rendu sonore.The inventor has determined that this type of response curve produces better sound.
Dans des modes de réalisation, la valeur maximale de la courbe de réponse d’au moins un filtre d’extraction de pic de fréquence se situe entre 0 dB et -4 dB.In embodiments, the maximum value of the response curve of at least one frequency peak extraction filter is between 0 dB and -4 dB.
L’inventeur a déterminé que ce type de courbe de réponse présente un meilleur rendu sonore.The inventor has determined that this type of response curve produces better sound.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte trois filtres d’extraction de bandes de fréquences et deux filtres d’extraction de pics de fréquence, dont la valeur maximale de la courbe de réponse se trouve entre deux coudes de courbes de réponse de deux filtres d’extraction de bande de fréquences.In embodiments, the device which is the subject of the present invention comprises three filters for extracting frequency bands and two filters for extracting frequency peaks, the maximum value of the response curve of which lies between two bends of curves response of two frequency band extraction filters.
Ces trois filtres d’extraction de bandes de fréquences correspondent sensiblement aux bandes restituées par trois haut-parleurs, grave, médium et aigus.These three frequency band extraction filters correspond substantially to the bands reproduced by three speakers, bass, mid and treble.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un sommateur configuré pour additionner les signaux sortant des limiteurs, suivi d’un amplificateur.In embodiments, the device which is the subject of the present invention comprises an adder configured to add the signals leaving the limiters, followed by an amplifier.
La mise en oeuvre d’une unique voie d’amplification pour l’ensemble du spectre sonore présente un avantage en termes de coûts de fabrication.The implementation of a single amplification channel for the entire sound spectrum has an advantage in terms of manufacturing costs.
Dans des modes de réalisation le dispositif objet de la présente invention comporte, en sortie de chaque limiteur, un amplificateur.In embodiments, the device which is the subject of the present invention comprises, at the output of each limiter, an amplifier.
La présence de trois voies d’amplification parallèles permet une plus grande souplesse de réglages, notamment pour les chaînes présentant une capacité d’adaptation aux lieux où elles sont utilisées.The presence of three parallel amplification channels allows greater flexibility of adjustments, especially for chains with an adaptability to the places where they are used.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un amplificateur intégré comportant un dispositif objet de la présente invention.According to a second aspect, the present invention relates to an integrated amplifier comprising a device which is the subject of the present invention.
On note que le terme d’amplificateur intégré utilisé ici ne doit pas être confondu avec le composant amplificateur. L’amplificateur intégré objet du deuxième aspect de la présente invention représente un ensemble de composants, généralement rassemblés dans un boîtier, dont ceux du dispositif objet de la présente invention. Par exemple, un amplificateur intégré comporte un préamplificateur relié à plusieurs entrées, effectuant une sélection de signal à amplifier et l’amplifiant de manière spécifique et un amplificateur.Note that the term integrated amplifier used here should not be confused with the amplifier component. The integrated amplifier object of the second aspect of the present invention represents a set of components, generally gathered in a housing, including those of the device object of the present invention. For example, an integrated amplifier has a preamplifier connected to several inputs, making a selection of the signal to be amplified and amplifying it specifically and an amplifier.
Les buts, avantages et caractéristiques particulières de l’amplificateur objet de la présente invention étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.The aims, advantages and particular characteristics of the amplifier object of the present invention being similar to those of the device object of the present invention, they are not repeated here.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du haut-parleur et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :Other advantages, aims and particular characteristics of the invention will emerge from the following non-limiting description of at least one particular embodiment of the loudspeaker and of the method which are the subject of the present invention, with reference to the appended drawings, in which :
- la figure 1 représente, schématiquement, une succession de composants connue dans l’art antérieur,- Figure 1 shows, schematically, a succession of components known in the prior art,
- la figure 2 représente des courbes de réponses de trois filtres d’extraction de bandes de fréquences,- Figure 2 shows response curves of three frequency band extraction filters,
- la figure 3 représente, schématiquement, un dispositif limiteur multi bandes,FIG. 3 schematically represents a multi-band limiter device,
- la figure 4 représente les courbes de réponse illustrées en figure 2 et une courbe de réponse globale,FIG. 4 represents the response curves illustrated in FIG. 2 and an overall response curve,
- la figure 5 représente, schématiquement, des courbes de réponses de filtres d’extraction de bandes de fréquences et de pics de fréquence,FIG. 5 represents, diagrammatically, response curves of filters for extracting frequency bands and frequency peaks,
- la figure 6 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation d’un dispositif limiteur multi bandes objet de la présente invention etFIG. 6 schematically represents a first embodiment of a multi-band limiter device which is the subject of the present invention and
- la figure 7 représente, schématiquement, un amplificateur intégré mettant en oeuvre un deuxième mode de réalisation de la présente invention.- Figure 7 shows, schematically, an integrated amplifier implementing a second embodiment of the present invention.
DESCRIPTION D’EXEMPLES DE REALISATION DE L’INVENTIONDESCRIPTION OF EXAMPLES OF EMBODIMENT OF THE INVENTION
La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.This description is given without limitation, each characteristic of an embodiment can be combined with any other characteristic of any other embodiment in an advantageous manner.
On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle.We note now that the figures are not to scale.
La figure 1 a déjà été décrite.Figure 1 has already been described.
Le dispositif limiteur multi bandes objet de la présente invention échantillonne le spectre afin d’implémenter des limiteurs dédiées (adaptés à la longueur d’ondes des signaux à traiter) dans plusieurs bandes de fréquences afin que chacun de ces limiteurs n’impacte que la bande de fréquences où se situe le dépassement de la valeur de détection Vdet. La somme de ces différentes bandes reconstitue un spectre complet linéaire, comme illustré en figure 2.The multi-band limiter device which is the subject of the present invention samples the spectrum in order to implement dedicated limiters (adapted to the wavelength of the signals to be processed) in several frequency bands so that each of these limiters only affects the band frequencies where the Vdet detection value is exceeded. The sum of these different bands reconstitutes a complete linear spectrum, as illustrated in FIG. 2.
On observe, en figure 2, trois bandes de fréquences 16, 17 et 18 qui couvrent l’intégralité de la bande de fréquences audibles. Les bandes de fréquences 16 et 18 présentent un coude dans le domaine audible. La bande de fréquences 17 présente deux coudes dans le domaine audible. Pour que la somme des amplitudes soit sensiblement constante, il est nécessaire qu’au croisement de ces bandes, soit vers 230 Hz pour les bandes 16 et 17, et vers 3 kHz pour les bandes 17 et 18, le niveau soit inférieur de - 6 dB au niveau optimal.FIG. 2 shows three frequency bands 16, 17 and 18 which cover the entire audible frequency band. The frequency bands 16 and 18 have a bend in the audible range. The frequency band 17 has two elbows in the audible range. For the sum of the amplitudes to be substantially constant, it is necessary that at the crossing of these bands, ie around 230 Hz for bands 16 and 17, and towards 3 kHz for bands 17 and 18, the level be lower by - 6 dB at the optimal level.
On rappelle ici que le décibel (noté « dB ») est une unité de grandeur sans dimension définie comme dix fois le logarithme décimal du rapport entre deux puissances. Dans le domaine de l'acoustique, on exprime couramment le niveau sonore en décibels. Cette valeur exprime alors le rapport des puissances entre la grandeur mesurée et une valeur de référence fixée par une norme. Un changement de puissance d’un ratio de deux correspond sensiblement à 3 dB. Un changement d’amplitude de pression acoustique ou tension d’un facteur de deux correspond sensiblement à 6 dB.We recall here that the decibel (noted "dB") is a dimensionless unit of magnitude defined as ten times the decimal logarithm of the ratio between two powers. In the field of acoustics, the sound level is commonly expressed in decibels. This value then expresses the ratio of the powers between the measured quantity and a reference value fixed by a standard. A change in power by a ratio of two is roughly 3 dB. A change in amplitude of sound pressure or voltage by a factor of two is approximately 6 dB.
Comme illustré en figure 3, un dispositif limiteur multi-bandes 20 comporte :As illustrated in FIG. 3, a multi-band limiter device 20 comprises:
- au moins deux filtres d’extraction de bande de fréquences, ici trois, référencés 22, 23 et 24, dont chaque courbe de réponse, 16, 17, 18 présente un coude, les courbes de réponse se croisant sensiblement à -6 dB (voir figure 2) ;- at least two frequency band extraction filters, here three, referenced 22, 23 and 24, each response curve of which, 16, 17, 18 has an elbow, the response curves intersecting substantially at -6 dB ( see figure 2);
et, pour chaque filtre d’extraction de bande de fréquences :and, for each frequency band extraction filter:
- un limiteur, respectivement 25, 26, 27, à réponse non linéaire, dont la courbe de réponse présente une pente, au-delà d’une valeur limite prédéterminée, inférieure à la pente moyenne en-deçà de cette valeur limite, configuré pour recevoir le signal sortant dudit filtre d’extraction de bande,- a limiter, respectively 25, 26, 27, with non-linear response, whose response curve has a slope, beyond a predetermined limit value, less than the average slope below this limit value, configured for receive the signal leaving said band extraction filter,
- un détecteur, respectivement 28, 29, 30, configuré pour déclencher le limiteur lorsque la valeur efficace du signal sortant du filtre d’extraction de bande de fréquences est supérieure à une valeur limite de détection eta detector, respectively 28, 29, 30, configured to trigger the limiter when the effective value of the signal leaving the frequency band extraction filter is greater than a detection limit value and
- un amplificateur, respectivement 31, 32, 33, configuré pour amplifier le signal sortant du limiteur à réponse non linéaire.- an amplifier, respectively 31, 32, 33, configured to amplify the signal leaving the non-linear response limiter.
Les filtres d’extraction de bandes de fréquence 22, 23 et 24 reçoivent le signal fourni par une source 21 et couvrant la bande de fréquences audible allant sensiblement de 20 Hz à 20 kHz. Ils en extraient les fréquences dans une bande spectrale limitée, selon la courbe de réponse, respectivement, 16, 17 et 18.The frequency band extraction filters 22, 23 and 24 receive the signal supplied by a source 21 and covering the audible frequency band ranging substantially from 20 Hz to 20 kHz. They extract the frequencies from it in a limited spectral band, according to the response curve, respectively, 16, 17 and 18.
Chaque détecteur, 28, 29 et 30, mesure une valeur de tension dans la bande de fréquences extraite, moyenne sur une durée prédéterminée (éventuellement variable notamment en fonction du signal d’entrée).Each detector, 28, 29 and 30, measures a voltage value in the extracted frequency band, average over a predetermined duration (possibly variable in particular depending on the input signal).
En variante, chaque détecteur, 28, 29 et 30, mesure une valeur efficace de tension ou pression acoustique efficace dans la bande de fréquences extraite, moyenne sur une durée prédéterminée (éventuellement variable notamment en fonction du signal d’entrée) de la racine carrée de la moyenne des carrés (ou RMS, pour « Root Mean Square », en anglais),As a variant, each detector, 28, 29 and 30, measures an effective value of voltage or effective acoustic pressure in the extracted frequency band, average over a predetermined duration (possibly variable in particular depending on the input signal) of the square root the average of the squares (or RMS, for “Root Mean Square”, in English),
Chaque détecteur, 28, 29 et 30, déclenche le limiteur correspondant, respectivement 25, 26 et 27, lorsque la valeur efficace du signal est supérieure à une valeur limite de détection.Each detector, 28, 29 and 30, triggers the corresponding limiter, respectively 25, 26 and 27, when the effective value of the signal is greater than a detection limit value.
Chaque amplificateur, 31, 32 et 33, amplifie le signal sortant du limiteur correspondant, respectivement 25, 26 et 27. Les sorties des amplificateurs 31,32 et 33 sont reliées à des entrées de haut-parleurs.Each amplifier, 31, 32 and 33, amplifies the signal leaving the corresponding limiter, respectively 25, 26 and 27. The outputs of amplifiers 31, 32 and 33 are connected to speaker inputs.
Bien que fournissant déjà un résultat de meilleure qualité que l’art antérieur, le dispositif 20 limiteur multi-bandes objet de la présente invention présente des inconvénients.Although already providing a better quality result than the prior art, the multi-band limiter device object of the present invention has drawbacks.
En effet, si l’intégralité du spectre musical est en dépassement de la valeur de détection Vdet, du fait que les amplitudes sont, en sortie du limiteur sensiblement égales (la pente de la courbe de réponse du limiteur étant sensiblement nulle), un défaut apparaît dans les zones de recouvrement de ces différentes bandes : leur somme n’est plus constante en fonction de la fréquence. En d’autres termes, du fait que, au croisement de ces bandes, le niveau est inférieur de 6 dB au niveau optimal, le détecteur, et donc le limiteur, se déclenchent plus tardivement dans cette zone et la résultante n’est plus linéaire, comme illustré en figure 4. On retrouve, en figure 4, les bandes de fréquences 16, 17 et 18. La résultante de la somme de leur compression maximale par le limiteur présente deux anomalies 34 et 35 respectivement aux croisements des bandes 16 et 17, d’une part, et 17 et 18, d’autre part.Indeed, if the entire musical spectrum is in excess of the detection value Vdet, because the amplitudes are, at the output of the limiter substantially equal (the slope of the response curve of the limiter being substantially zero), a defect appears in the overlap zones of these different bands: their sum is no longer constant as a function of frequency. In other words, the fact that, at the crossing of these bands, the level is 6 dB lower than the optimal level, the detector, and therefore the limiter, are triggered later in this area and the resultant is no longer linear , as illustrated in FIG. 4. We find, in FIG. 4, the frequency bands 16, 17 and 18. The result of the sum of their maximum compression by the limiter has two anomalies 34 and 35 respectively at the crossings of bands 16 and 17 , on the one hand, and 17 and 18, on the other.
De plus, le limiteur multi-bande illustré en figure 3 impose des compromis de réglage des composants limiteurs qui peut nuire à la qualité sonore restituée.In addition, the multi-band limiter illustrated in FIG. 3 imposes compromises in the adjustment of the limiting components which can adversely affect the restored sound quality.
Le premier mode de réalisation, illustré en figures 5 et 6, répond à cet inconvénient. Dans ce mode de réalisation, on ajoute, aux filtres d’extraction de bandes de fréquences, des filtres d’extraction de pics de fréquences centrés sur les intersections des bandes de fréquences extraites. Les signaux sortant de ces filtres d’extraction de pics sont additionnés aux signaux sortant des filtres d’extraction de bandes côtoyant ces pics, uniquement en entrée du détecteur et non en entrée du limiteur. Ainsi, la détection est uniforme et le déclenchement des limiteurs est cohérent. De plus, en cas de dépassement de seuil de détection sur une bande englobant une intersection de bandes extraites, la réponse du dispositif est uniforme.The first embodiment, illustrated in Figures 5 and 6, addresses this drawback. In this embodiment, frequency peak extraction filters centered on the intersections of the extracted frequency bands are added to the frequency band extraction filters. The signals leaving these peak extraction filters are added to the signals leaving the band extraction filters alongside these peaks, only at the input of the detector and not at the input of the limiter. Thus, the detection is uniform and the triggering of the limiters is consistent. In addition, if the detection threshold is exceeded on a band including an intersection of extracted bands, the response of the device is uniform.
Comme illustré en figure 6, un premier mode de réalisation 60 du dispositif limiteur multi-bandes objet de la présente invention, comporte au moins deux filtres d’extraction de bande de fréquences, ici trois, référencés 42, 44 et 46, dont chaque courbe de réponse présente un coude, les courbes de réponse se croisant sensiblement à -6 dB. Le dispositif 60 comporte, de plus, au moins un filtre d’extraction de pic de fréquence, ici deux, référencés 43 et 45, dont la valeur maximale de la courbe de réponse, 38, respectivement 39 se situe au-dessus du croisement des courbes de réponse de deux filtres d’extraction de bande de fréquences.As illustrated in FIG. 6, a first embodiment 60 of the multi-band limiter device which is the subject of the present invention, comprises at least two frequency band extraction filters, here three, referenced 42, 44 and 46, each curve of which response curve has a bend, the response curves intersecting substantially at -6 dB. The device 60 also comprises at least one frequency peak extraction filter, here two, referenced 43 and 45, the maximum value of the response curve, 38, respectively 39 of which lies above the crossing of the response curves of two frequency band extraction filters.
Le filtre d’extraction de pic de fréquence 43 présente la courbe de réponse 36 (figure 5). Le filtre d’extraction de pic de fréquence 45 présente la courbe de réponse 37.The frequency peak extraction filter 43 presents the response curve 36 (FIG. 5). The frequency peak extraction filter 45 presents the response curve 37.
Une courbe de réponse d’un filtre d’extraction de pic de fréquence peut ne présenter que deux pentes séparées par un maximum. Les courbes de réponse des filtres d’extraction de pic de fréquence sont préférentiellement symétriques. Dans des modes de réalisation :A response curve of a frequency peak extraction filter may have only two slopes separated by a maximum. The response curves of the frequency peak extraction filters are preferably symmetrical. In embodiments:
- la courbe de réponse d’au moins un filtre d’extraction de pic de fréquences comporte deux pentes présentant, chacune, au moins un point d’inflexion 39,the response curve of at least one frequency peak extraction filter comprises two slopes, each having at least one inflection point 39,
- chaque pente de la courbe de réponse d’au moins un filtre d’extraction de pic de fréquence comporte au moins deux points d’inflexion 39 et 40,each slope of the response curve of at least one frequency peak extraction filter has at least two inflection points 39 and 40,
- chaque pente de la courbe de réponse d’au moins un filtre d’extraction de pic comporte au moins un point d’inflexion 40 sur un coude situé entre -6dB et -12dB de la valeur de l’amplitude nominale,each slope of the response curve of at least one peak extraction filter comprises at least one inflection point 40 on an elbow situated between -6dB and -12dB of the value of the nominal amplitude,
- la pente moyenne de chaque pente au-delà de tous les points d’inflexion est sensiblement égale à la pente moyenne des courbes de réponse des filtres d’extraction de bande 42, 44 et 46, au-delà de leur coude et/outhe average slope of each slope beyond all of the inflection points is substantially equal to the average slope of the response curves of the band extraction filters 42, 44 and 46, beyond their bend and / or
- la valeur maximale 38 de la courbe de réponse d’au moins un filtre d’extraction de pic de fréquence se situe entre 0 dB et -4dB de la valeur nominale de l’amplitude.- the maximum value 38 of the response curve of at least one frequency peak extraction filter is between 0 dB and -4dB of the nominal value of the amplitude.
Pour chaque filtre d’extraction de bande de fréquences, 42, 44 et 46, le dispositif 60 comporte :For each frequency band extraction filter, 42, 44 and 46, the device 60 comprises:
- un sommateur, respectivement 47, 48 et 49, configurer pour additionner le signal sortant dudit filtre d’extraction de bande de fréquences et d’au moins un filtre d’extraction de pic de fréquence, respectivement 16 et 36, d’une part, 17, 36 et 37, d’autre part, et 18 et 37, encore d’autre part ;- a summator, respectively 47, 48 and 49, configured to add the signal leaving said frequency band extraction filter and at least one frequency peak extraction filter, respectively 16 and 36, on the one hand , 17, 36 and 37, on the other hand, and 18 and 37, again on the other hand;
- un limiteur à réponse non linéaire, respectivement 53, 54 et 55, dont la courbe de réponse présente une pente, au-delà d’une valeur limite prédéterminée, inférieure à la pente moyenne en-deçà de cette valeur limite, configuré pour recevoir le signal sortant dudit filtre d’extraction de bande et- a non-linear response limiter, respectively 53, 54 and 55, the response curve of which has a slope, beyond a predetermined limit value, less than the average slope below this limit value, configured to receive the signal coming out of said band extraction filter and
- un détecteur, respectivement 50, 51 et 52 configuré pour déclencher le limiteur lorsque la valeur efficace du signal sortant du sommateur 47, 48 et 49, est supérieure à une valeur limite de détection.- A detector, respectively 50, 51 and 52 configured to trigger the limiter when the effective value of the signal leaving the summator 47, 48 and 49 is greater than a detection limit value.
Dans des variantes, le filtre d’extraction de bande de fréquences 42 est réuni, dans un seul composant, avec un filtre d’extraction de pic 43 et avec le sommateur 47. Dans des variantes, le filtre d’extraction de bande de fréquences 46 est réuni, dans un seul composant, avec un filtre d’extraction de pic 45 et avec le sommateur 49. Dans des variantes, le filtre d’extraction de bande de fréquences 44 est réuni, dans un seul composant, avec un filtre d’extraction de pic 43 et un filtre d’extraction de pic 45 et avec le sommateur 48. Dans ces variantes, la sortie du sommateur active le limiteur, le limiteur n’agissant que sur la bande de fréquences filtrée par le filtre, respectivement 42, 46 et 44.In variants, the frequency band extraction filter 42 is combined, in a single component, with a peak extraction filter 43 and with the adder 47. In variants, the frequency band extraction filter 46 is combined, in a single component, with a peak extraction filter 45 and with the adder 49. In variants, the frequency band extraction filter 44 is combined, in a single component, with a filter d peak extraction 43 and a peak extraction filter 45 and with the adder 48. In these variants, the output of the adder activates the limiter, the limiter acting only on the frequency band filtered by the filter, respectively 42 , 46 and 44.
Dans le premier mode de réalisation illustré en figures 5 et 6, le dispositif limiteur multi-bandes 60, comporte trois filtres 42, 44 et 46 d’extraction de bandes de fréquence et deux filtres 43 et 45 d’extraction de pics de fréquence. Pour chacun des filtres d’extraction de pic de fréquence, la valeur maximale 38 de la courbe de réponse se trouve entre deux coudes de courbes de réponse de deux filtres d’extraction de bande de fréquences.In the first embodiment illustrated in FIGS. 5 and 6, the multi-band limiter device 60 comprises three filters 42, 44 and 46 for extracting frequency bands and two filters 43 and 45 for extracting frequency peaks. For each of the frequency peak extraction filters, the maximum value 38 of the response curve is between two bends of response curves of two frequency band extraction filters.
Dans le premier mode de réalisation illustré en figures 5 et 6, le dispositif limiteur multi-bandes 60 comporte un sommateur 56 configuré pour additionner les signaux sortant des limiteurs 53, 54 et 55, suivi d’un amplificateur (non représenté).In the first embodiment illustrated in FIGS. 5 and 6, the multi-band limiter device 60 comprises an adder 56 configured to add the signals leaving the limiters 53, 54 and 55, followed by an amplifier (not shown).
Dans des modes de réalisation (non représentés), le dispositif limiteur multibandes 60 comporte, en sortie de chaque limiteur 53, 54 et 55, un amplificateur (non représenté).In embodiments (not shown), the multiband limiter device 60 comprises, at the output of each limiter 53, 54 and 55, an amplifier (not shown).
On note que les bandes de fréquences des filtres passe-bande ne sont pas nécessairement liées à des bandes de fréquences de haut-parleurs. Ainsi, un même haut-parleur peut restituer des bandes de fréquences traitées par des limiteurs différents, donc avec des gains éventuellement différents.Note that the frequency bands of the bandpass filters are not necessarily related to speaker frequency bands. Thus, the same loudspeaker can reproduce frequency bands processed by different limiters, therefore with possibly different gains.
La présente invention vise aussi un amplificateur qui comporte un dispositif limiteur multi-bandes, par exemple un dispositif 20 ou 60, objet de la présente invention.The present invention also relates to an amplifier which comprises a multi-band limiter device, for example a device 20 or 60, object of the present invention.
Par exemple, connecté à un réseau domestique en Ethernet ou en Wi-Fi (marques déposées), cet amplificateur permet de profiter de toute la musique stockée dans la maison, des radios du monde entier comme du streaming audio. Préférentiellement, il est doté d’une entrée digitale optique pour gérer le son d’un écran plat ou d’un lecteur de disque compact, d’entrées analogiques et d’une entrée USB (« Universal Serial Bus », marque déposée) pour la lecture de fichiers audio à partir de clés USB et de disques durs externes. Une connexion NFC (« Near Field Communication >>, marque déposée) ou une connexion Bluetooth (marque déposée) permet de recevoir des fichiers audio d’un smartphone ou d’une tablette.For example, connected to a home network via Ethernet or Wi-Fi (registered trademarks), this amplifier allows you to enjoy all the music stored in the house, from radios around the world such as audio streaming. Preferably, it has an optical digital input to manage the sound of a flat screen or compact disc player, analog inputs and a USB input ("Universal Serial Bus", registered trademark) for playing audio files from USB sticks and external hard drives. An NFC connection ("Near Field Communication", registered trademark) or a Bluetooth connection (registered trademark) allows you to receive audio files from a smartphone or tablet.
On observe, en figure 7, une chaîne haute-fidélité 70 comportant une source avec amplificateur intégré 71 et au moins une enceinte 75. La source avec amplificateur 71 comporte une entrée 72 de signaux audio, au moins un limiteur 73 de tension et au moins un amplificateur 74. L’enceinte 75 comporte un haut-parleur de basses fréquences et un haute parleur 77, ici coaxial, de fréquences moyennes et de hautes fréquences.FIG. 7 shows a high-fidelity chain 70 comprising a source with integrated amplifier 71 and at least one enclosure 75. The source with amplifier 71 comprises an input 72 of audio signals, at least one voltage limiter 73 and at least an amplifier 74. The enclosure 75 comprises a low frequency loudspeaker and a loudspeaker 77, here coaxial, of medium and high frequencies.
Selon les modes de réalisation :According to the embodiments:
- il n’y a qu’un seul limiteur 73 suivi d’un haut-parleur 74,- there is only one limiter 73 followed by a speaker 74,
- il y a plusieurs limiteurs 73, chacun associé à un amplificateur 74, ou- there are several limiters 73, each associated with an amplifier 74, or
- il y a plusieurs limiteurs 73 suivis d’un sommateur (non représenté en figure 7, voir figure 6) dont la sortie est reliée à l’entrée d’un amplificateur 74.- there are several limiters 73 followed by an adder (not shown in FIG. 7, see FIG. 6), the output of which is connected to the input of an amplifier 74.
On note que les bandes de fréquences des filtres passe-bande ne sont pas nécessairement liées aux bandes de fréquences des haut-parleurs de la chaîne haute-fidélité 70. En particulier, un même haut-parleur peut restituer des bandes de fréquences traitées par des limiteurs différents, donc avec des gains éventuellement différents.It is noted that the frequency bands of the band-pass filters are not necessarily linked to the frequency bands of the loudspeakers of the high-fidelity chain 70. In particular, the same loudspeaker can reproduce frequency bands processed by different limiters, so with possibly different gains.
Chaque limiteur 73 présente une réponse en amplitude non linéaire, dont la courbe de réponse présente une pente, au-delà d’une valeur limite, inférieure à la pente moyenne en-deçà de cette valeur limite, configuré pour recevoir le signal sortant dudit filtre d’extraction de bande.Each limiter 73 has a non-linear amplitude response, the response curve of which has a slope, beyond a limit value, less than the average slope below this limit value, configured to receive the signal leaving said filter tape extraction.
Comme exposé en regard de la figure 1, l’entrée 72 fournit un signal Vin à chaque limiteur 73. La sortie de chaque limiteur 73 fournit le signal Vout à l’amplificateur 74. La courbe de réponse de chaque limiteur 73 est schématisée en dessous de ce limiteur. L’abscisse représente l’amplitude du signal Vin et l’ordonnée représente l’amplitude du signal Vout. Cette courbe de réponse présente, pour les faibles valeurs de Vin, une pente constante, par exemple égale à un. A l’approche d’une valeur limite Vseuii 84, c’est-à-dire au-delà d’une valeur de détection Vdet 85, la valeur de la pente diminue de telle manière que l’amplitude du signal Vout est inférieure ou égale à la valeur limite Vseuii 84 pour la valeur maximale du signal Vin.As shown with reference to FIG. 1, the input 72 provides a signal Vin to each limiter 73. The output of each limiter 73 supplies the signal V or t to the amplifier 74. The response curve of each limiter 73 is shown diagrammatically below this limiter. The abscissa represents the amplitude of the signal Vin and the ordinate represents the amplitude of the signal Vout. This response curve has, for low values of Vin, a constant slope, for example equal to one. When approaching a limit value Vseuii 84, that is to say beyond a detection value Vdet 85, the value of the slope decreases so that the amplitude of the signal Vout is lower or equal to the limit value Vseuii 84 for the maximum value of the signal Vin.
Préférentiellement, la valeur de Vin comparée à la valeur de détection Vdet est une valeur moyennée sur une durée prédéterminée, par exemple une seconde.Preferably, the value of Vin compared to the detection value Vdet is a value averaged over a predetermined duration, for example one second.
Si le signal musical Vin, ou préférentiellement sa moyenne, contient un pic de niveau à une fréquence x à un instant t, la détection de l’approche de la valeur limite Vseuii 84 déclenche le fonctionnement du limiteur 73 et le niveau d’amplification de l’amplificateur 74 est réduit sur toute la bande de fréquences de l’amplificateur 74.If the musical signal Vin, or preferably its average, contains a level peak at a frequency x at an instant t, the detection of the approach of the limit value Vseuii 84 triggers the operation of the limiter 73 and the amplification level of the amplifier 74 is reduced over the entire frequency band of the amplifier 74.
L’amplificateur intégré 71 est muni :The integrated amplifier 71 is provided with:
- d’une mémoire 80 pour recevoir une information représentative d’un type de haut-parleur et/ou d’enceinte acoustique 75 eta memory 80 for receiving information representative of a type of speaker and / or acoustic enclosure 75 and
- d’un moyen de commande 81 du limiteur 73, pour commander la valeur limite du limiteur.- a control means 81 of the limiter 73, for controlling the limit value of the limiter.
Préférentiellement, pour fournir une information représentative d’un type de haut-parleur ou d’enceinte 75, l’utilisateur utilise un ordinateur ou un terminal mobile communiquant 78. Dans des variantes, c’est par communication avec chaque enceinte 75 que l’amplificateur 71 reçoit une information représentative de son type. En fonction de cette information, l’amplificateur 71 détermine une valeur de seuil 84 10 qui favorise la qualité du rendu sonore et protège l’enceinte 75.Preferably, to provide information representative of a type of speaker or enclosure 75, the user uses a computer or a mobile terminal communicating 78. In variants, it is by communication with each enclosure 75 that the amplifier 71 receives information representative of its type. Based on this information, the amplifier 71 determines a threshold value 84 10 which promotes the quality of the sound rendering and protects the enclosure 75.
Comme représenté à droite de la figure 7, plus l’amplitude que l’enceinte 75 peut rendre correctement sans se détériorer est faible, plus la valeur de seuil 82 et la valeur de détection 83 sont faibles.As shown on the right of FIG. 7, the lower the amplitude that the enclosure 75 can render correctly without deteriorating, the lower the threshold value 82 and the detection value 83.
Préférentiellement, si l’enceinte 75 est munie de plusieurs haut-parleurs, les 15 valeurs de seuil 82 et de détection 83 sont variables en fonction du type d’enceinte indépendamment pour chaque limiteur 73.Preferably, if the enclosure 75 is equipped with several loudspeakers, the 15 threshold 82 and detection 83 values are variable depending on the type of enclosure independently for each limiter 73.
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