FR3100680A1 - Dispositif de diffusion sonore a directivite large bande controlee - Google Patents
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Abstract
La présente demande a pour objet une enceinte acoustique comprenant une pluralité de sources acoustiques et présentant une directivité large bande contrôlée. Fig.11A
Description
La présente demande a pour objet une enceinte acoustique à directivité large bande contrôlée.
Etat de la technique
Les objectifs de la sonorisation moderne sont d’assurer :
- l’homogénéité du niveau sonore sur la zone d’audience couverte, et ce sur l’ensemble du spectre audio (20Hz – 20kHz), tout en évitant de générer du niveau sonore en dehors de cette zone,
- un niveau de qualité important sur l’audience du point de vue du couplage des différents éléments constitutifs des systèmes de sonorisation.
Les objectifs de la sonorisation moderne sont d’assurer :
- l’homogénéité du niveau sonore sur la zone d’audience couverte, et ce sur l’ensemble du spectre audio (20Hz – 20kHz), tout en évitant de générer du niveau sonore en dehors de cette zone,
- un niveau de qualité important sur l’audience du point de vue du couplage des différents éléments constitutifs des systèmes de sonorisation.
Les dispositifs de diffusion sonore émettant dans les fréquences basses, c’est-à-dire en dessous de 200Hz, sont très peu directifs car leur taille est petite devant la longueur d’onde générée par les sources sonores.
Pour pallier cette émission qui non seulement peut polluer des zones à éviter mais qui peut aussi exciter les modes de résonnance des salles et créer de la réverbération gênante sur l’audience, les utilisateurs et fabricants de systèmes de diffusion sonore ont inventé des configurations électroacoustiques conférant aux dispositifs sonores une directivité particulière, notamment de type cardioïde ou hyper-cardioïde. La figure 1 illustre le diagramme polaire de rayonnement sonore pour différents types de directivité.
Plus précisément, dans le cas de l’utilisation d’un système de sonorisation comprenant plusieurs dispositifs de diffusion sonore, une sommation efficace vers l’avant, c’est-à-dire dans la direction de l’axe à 0° sur la figure 1, des rayonnements sonores provenant des différents dispositifs de diffusion sonore et une réjection à l’arrière, c’est-à-dire, une annulation du son à l’arrière du système de sonorisation, dans la direction de l’axe 180° de la figure 1, sur une large bande de fréquences acoustiques sont recherchées. On entend par sommation des rayonnements sonores provenant des différents dispositifs la superposition de ces rayonnements, créant des zones constructives ou destructives. Une sommation efficace est une solution où la superposition des rayonnements crée des zones constructives, c’est-à-dire, où les rayonnements ne s’annulent pas mutuellement.
Le phénomène physique suivant lequel, en présence de plusieurs sources sonores, l’auditeur percevra les ondes émises avec une différence temporelle induite par la différence de trajet entre sa position et celles de chaque source, permet d’envisager la conception des directivités particulières précédemment évoquées.
Un contrôle électronique en amplitude et phase des sources sonores permet d’adapter le diagramme de rayonnement, et donc la directivité des dispositifs de diffusion sonore. En d’autres termes, en injectant des signaux différents en phase en fonction de la fréquence (un délai par exemple) à ces différentes sources, on peut contrôler les zones destructives ou constructives résultant de la superposition des flux sonores de la pluralité de sources sonores utilisées. Le ratio de puissance entre chacune de ces sources peut aussi influencer l’efficacité de la directivité induite par ce réglage.
Des configurations par assemblage de produits ou par intégration de nouvelles sources sonores (haut-parleur, évents) au sein d’un produit permettent de réaliser de telles directivités. Un exemple d’assemblage de produits peut consister en un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves, ou en un ensemble de sources empilées-retournées. Un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves est illustré à la figure 2. Un ensemble de sources empilées-retournées est illustré à la figure 3. Dans ce type d’ensemble certaines sources sont dirigées vers l’avant et les autres vers l’arrière.
Dans la plupart des cas, les configurations physiques de produits et/ou de composants au sein d’un même produit s’accompagnent de réglages individuels par contrôle électronique (DSP) en magnitude et en phase et pour chaque fréquence afin de réaliser la fonction de contrôle de la directivité. Cependant, le contrôle de la directivité peut être, selon les réglages du contrôle électronique, plus ou moins localisé en fréquence. Par ailleurs, la sommation vue de l’avant des différents éléments du dispositif peut être plus ou moins optimale.
Un premier exemple de l’état de la technique consiste à concevoir un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves tel qu’illustré à la figure 2 contrôlé électroniquement par un réglage dit « End Fire ». Ce contrôle consiste à ajouter électroniquement à l’empilement avant un retard temporel, de sorte que les ondes provenant des empilements avant et arrière arrivent au même moment dans l’axe à l’avant (axe noté 0°) afin de ne pas détériorer la qualité du son perçu. Pour un utilisateur placé à l’arrière de l’alignement des deux empilements, l’onde émise par l’empilement avant arrive avec un retard qui est la somme de la différence de trajet par rapport à l’empilement arrière et du délai ajouté électroniquement. Ce retard peut être optimisé pour produire une opposition de phase entre les deux empilements à une fréquence sonore précise. Le résultat final de ce réglage est une non-détérioration du son à l’avant, au prix d’une réjection à l’arrière très localisée en fréquence. Les performances d’un tel système sont représentées sur les figures 4A à 4D : les courbes de différence de phase montrent une bonne qualité du son à l’avant, c’est-à-dire l’arrivée en phase des ondes issues des deux empilements à l’avant (déphasage de 0°), ainsi qu’une réjection totale pour une seule fréquence (déphasage de 180°).
Un deuxième exemple de l’état de la technique consiste à concevoir un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves tel qu’illustré à la figure 2 contrôlé électroniquement par un réglage dit « Gradient ». Ce contrôle consiste à ajouter un retard électronique à l’empilement arrière de sorte que les ondes issues des empilements avant et arrière arrivent au même moment vu de l’arrière et à ajouter une opposition de phase afin d’annuler le son à l’arrière. Les figures 5A à 5D illustrent les performances d’un tel système. Une réjection efficace sur une large bande de fréquences est obtenue, comme en témoigne la courbe de différence phase entre les empilements avant et arrière égale à 180°. Cependant, pour un utilisateur placé à l’avant, dans l’axe 0°, l’onde émise par l’empilement arrière arrive avec un retard temporel constant. Sur le graphe de différence de phase dans la direction de l’axe 0°, le mauvais alignement des deux empilements peut être observé sur toute la bande de fréquence, excepté pour une fréquence où la différence de phase est nulle. Aussi, les ondes issues des empilements avant et arrière sont toujours décalées temporellement d’un retard constant, ce qui produit un écho nuisible à la qualité du signal perçu à l’avant.
Un troisième exemple de l’état de la technique consiste à concevoir un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves tel qu’illustré à la figure 2 contrôlé électroniquement par un réglage dit « All pass filter ». Ce réglage électronique agit comme un filtre introduisant un délai variant avec la fréquence sonore. Ce réglage permet de réaliser un compromis entre une réjection à l’arrière sur une large bande de fréquences et une sommation des ondes provenant des sources avant et arrière efficace. Les performances d’un tel système sont illustrées sur les figures 6A à 6D. Les graphes polaires des directivités à différentes fréquences sont similaires. Aussi, la courbe de différence de phase à l’arrière (dans l’axe 180°) montre une opposition de phase plus constante en fréquence.
Les configurations physiques de produits indépendants ont l’avantage d’offrir une flexibilité d’usage à l’utilisateur, qui peut régler une configuration physique de manière à atteindre un objectif de directivité et de qualité sonore, mais demandent un niveau d’expertise plus important que les produits encapsulant la fonction de contrôle de la directivité et de la qualité sonore directement.
Certains fabricants proposent donc l’intégration de plusieurs sources contrôlées électroniquement dans l’enceinte. Par exemple, certains produits présentent deux ensembles haut-parleurs/évents à l’avant, et deux ensembles haut-parleurs/évents à l’arrière. Un exemple de ce type de produit est présenté à la figure 7. L’inconvénient de ce type de produits intégrant plusieurs sources à l’avant et à l’arrière est que pour un auditeur positionné à l’avant de l’enceinte l’alignement en phase et en temps des différentes sources n’est pas bon dans les fréquences les plus élevées. Ce désavantage peut éventuellement être acceptable pour les sub-graves mais ne l’est plus pour des produits reproduisant des fréquences plus élevées, notamment supérieures à 60 Hz.
Ainsi, une solution connue dans l’état de l’art consiste à fabriquer des produits avec des sources sonores positionnées plus ou moins sur les côtés, en supplément de sources sonores positionnées à l’avant, afin de diminuer le temps de propagation des sources arrière, par une réduction de l’écartement entre les sources. Un exemple de ce type de produit est présenté à la figure 8.
Les inconvénients de ce type de configuration de produit sont d’une part propres à la qualité de la diffusion sonore obtenue. Les figures 9A et 9B illustrent les courbes de réponse en dB SPL (Sound Pressure Level) obtenues dans différentes directions d’écoute de l’hémisphère avant d’une enceinte acoustique défini par la direction principale d’émission de l’enceinte, dans une première configuration, avec des sources sonores à l’avant dans une enceinte acoustique et dans une deuxième configuration, avec des sources additionnelles sur les côtés. Les courbes fréquentielles montrent une décroissance plus rapide du lobe de directivité sur les côtés dans la deuxième configuration avec les sources additionnelles sur les côtés, qui produit une diffusion non homogène sur toute l’audience.
Les inconvénients des produits avec des sources sonores positionnées plus ou moins sur les côtés sont d’autre part mécaniques. En effet, des produits présentant des sources positionnées plus ou moins sur les côtés ne peuvent pas être empilés sur le côté, ou alors, au prix d’une perte d’efficacité du produit, comme illustré à la figure 10 ; avec ce type de produits, il est également difficile de créer des matrices continues de produits, ni d’accoler d’autres objets au produit ; enfin, les sources latérales sont visibles de l’extérieur.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l’état de la technique, et notamment améliorer la qualité de la directivité des configurations de produits comprenant des sources à l’avant et sur les côtés.
L’invention a ainsi pour objet une enceinte acoustique présentant une forme volumique avec une face avant, une face arrière, deux première et deuxième faces latérales. Ladite enceinte présente une direction principale d’émission perpendiculaire à la face avant de l’enceinte acoustique ainsi qu’une direction d’émission arrière perpendiculaire à la face arrière de l’enceinte acoustique. Ladite enceinte comprend :
- au moins une source acoustique avant configurée pour émettre à travers la face avant et présentant une direction principale d’émission de source avant, ladite direction principale d’émission de source avant étant sensiblement égale à la direction principale d’émission de l’enceinte acoustique,
- au moins une source acoustique latérale orientée vers au moins une face latérale avec source, ladite face latérale avec source étant l’une et/ou l’autre des deux première et deuxième faces latérales, ladite source acoustique latérale présentant une direction principale d’émission de source latérale sensiblement perpendiculaire à l’une et/ou l’autre des première et deuxième faces latérales,
- au moins un guide d’onde sonore, ledit guide d’onde étant positionné devant la au moins une source acoustique latérale de sorte à occulter le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale dans la direction principale d’émission de source latérale, et à diriger le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale vers deux première et deuxième pluralités de directions latérales de part et d’autre de la direction principale d’émission de source latérale, et ledit guide d’onde étant assemblé à ladite face latérale avec source par des moyens d’assemblage,
- au moins un orifice avant formé par un espace entre ladite face latérale avec source et ledit guide d’onde sonore, de sorte à laisser passer le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale dans des directions orientées vers un hémisphère défini par la direction principale d’émission de l’enceinte,
- au moins un orifice arrière formé par un espace entre ladite face latérale avec source et ledit guide d’onde sonore, de sorte à laisser passer le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale dans des directions pointant vers un hémisphère défini par la direction d’émission arrière de l’enceinte.
- au moins une source acoustique avant configurée pour émettre à travers la face avant et présentant une direction principale d’émission de source avant, ladite direction principale d’émission de source avant étant sensiblement égale à la direction principale d’émission de l’enceinte acoustique,
- au moins une source acoustique latérale orientée vers au moins une face latérale avec source, ladite face latérale avec source étant l’une et/ou l’autre des deux première et deuxième faces latérales, ladite source acoustique latérale présentant une direction principale d’émission de source latérale sensiblement perpendiculaire à l’une et/ou l’autre des première et deuxième faces latérales,
- au moins un guide d’onde sonore, ledit guide d’onde étant positionné devant la au moins une source acoustique latérale de sorte à occulter le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale dans la direction principale d’émission de source latérale, et à diriger le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale vers deux première et deuxième pluralités de directions latérales de part et d’autre de la direction principale d’émission de source latérale, et ledit guide d’onde étant assemblé à ladite face latérale avec source par des moyens d’assemblage,
- au moins un orifice avant formé par un espace entre ladite face latérale avec source et ledit guide d’onde sonore, de sorte à laisser passer le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale dans des directions orientées vers un hémisphère défini par la direction principale d’émission de l’enceinte,
- au moins un orifice arrière formé par un espace entre ladite face latérale avec source et ledit guide d’onde sonore, de sorte à laisser passer le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale dans des directions pointant vers un hémisphère défini par la direction d’émission arrière de l’enceinte.
Avantageusement, la au moins une source acoustique avant est située dans un volume avant.
Dans ce cas, avantageusement, la au moins une source acoustique latérale est située dans un volume latéral séparé du volume avant.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la au moins une source acoustique avant et la au moins une source acoustique latérale sont des sources acoustiques haute fréquence, et/ou moyenne fréquence, et/ou basse fréquence, et/ou très basse fréquence.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la au moins une source acoustique avant et la au moins une source acoustique latérale sont configurées pour être individuellement alimentées par des canaux de DSP et d’amplification et contrôlées électroniquement en amplitude et phase de manière à contrôler la directivité du rayonnement sonore de l’enceinte acoustique.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’enceinte acoustique selon l’invention est apte à être empilée avec une deuxième enceinte acoustique selon l’invention. L’enceinte acoustique et la deuxième enceinte acoustique comprennent chacune en outre respectivement une première face supérieure et une première face inférieure, et une deuxième face supérieure et une deuxième face inférieure L’enceinte acoustique peut être empilée avec le deuxième enceinte acoustique par le dessous, par le dessus, ou sur le côté.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’enceinte acoustique selon l’invention est de type bass reflex, et comprend en outre au moins un évent associé à la au moins une source acoustique latérale. Par enceinte acoustique de type bass reflex, on entend une enceinte munie d’un ou plusieurs évents appelés aussi résonateurs. Dans ces cas, le au moins un évent est positionné sur la face arrière de l’enceinte acoustique.
D’autres avantages et particularités de la présente invention résulteront de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées :
- La figure 1, déjà décrite, illustre le diagramme de rayonnement en coordonnées polaires correspondant à différents types de directivités sonores.
-La figure 2, déjà décrite, présente un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves.
- La figure 3, déjà décrite, présente un ensemble de sources empilées-retournées.
- Les figures 4A à 4D, déjà décrites, présentent les performances acoustiques d’un système de diffusion sonore de l’état de la technique comprenant deux empilements de sources sonores alignées l’un derrière l’autre, contrôlé par un contrôle électronique de type « End Fire ».
- Les figures 5A à 5D, déjà décrites, présentent les performances acoustiques d’un système de diffusion sonore de l’état de la technique comprenant deux empilements de sources sonores alignées l’un derrière l’autre, contrôlé par un contrôle électronique de type « Gradient ».
-Les figures 6A à 6D, déjà décrites, présentent les performances acoustiques d’un système de diffusion sonore de l’état de la technique comprenant deux empilements de sources sonores alignées l’un derrière l’autre, contrôlé par un contrôle électronique de type « All Pass Filter ».
- La figure 7, déjà décrite, présente en vue de dessus la géométrie d’une enceinte acoustique comprenant des sources sonores à l’avant et à l’arrière de l’enceinte acoustique.
- La figure 8, déjà décrite, présente en vue de dessus la géométrie d’une enceinte acoustique comprenant des sources sonores à l’avant ainsi que des sources sonores additionnelles positionnées plus ou moins sur les côtés de l’enceinte acoustique.
- Les figures 9A et 9B, déjà décrites, présentent une comparaison des performances d’une enceinte acoustique présentant uniquement des sources à l’avant, avec celles d’une enceinte acoustique présentant, en plus des sources à l’avant, des sources positionnées plus ou moins sur les côtés de l’enceinte acoustique.
- La figure 10, déjà décrite, illustre schématiquement l’empilement par le côté d’enceintes acoustiques présentant des sources additionnelles sur les côtés des enceintes.
- Les figures 11A et 11B représentent respectivement une vue tridimensionnelle et une vue bidimensionnelle de dessus d’un modèle numérique d’une enceinte acoustique selon l’invention.
- La figure 12 représente une vue de dessus d’un schéma d’un autre type d’enceinte acoustique selon l’invention.
- Les figures 13A et 13B représentent deux cartographies de la valeur du SPL d’une enceinte acoustique sans et avec guide d’onde sonore.
- Les figures 14A et 14B représentent une comparaison des performances en termes de différence de phase et de magnitude, en fonction de la fréquence sonore, d’une enceinte acoustique E sans et avec guide d’onde sonore.
- Les figures 15A à 15D représentent les performances d’une enceinte acoustique E avec guide d’onde contrôlée électroniquement en amplitude et en phase selon un premier type de contrôle électronique.
- Les figures 16A à A6D représentent les performances d’une enceinte acoustique E avec guide d’onde contrôlée électroniquement en amplitude et en phase selon un deuxième type de contrôle électronique.
Les figures 11A-B à 16A-D sont commentées plus en détail au niveau de la description détaillée et des exemples qui suivent, qui illustrent l’invention sans en limiter la portée.
- La figure 1, déjà décrite, illustre le diagramme de rayonnement en coordonnées polaires correspondant à différents types de directivités sonores.
-La figure 2, déjà décrite, présente un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves.
- La figure 3, déjà décrite, présente un ensemble de sources empilées-retournées.
- Les figures 4A à 4D, déjà décrites, présentent les performances acoustiques d’un système de diffusion sonore de l’état de la technique comprenant deux empilements de sources sonores alignées l’un derrière l’autre, contrôlé par un contrôle électronique de type « End Fire ».
- Les figures 5A à 5D, déjà décrites, présentent les performances acoustiques d’un système de diffusion sonore de l’état de la technique comprenant deux empilements de sources sonores alignées l’un derrière l’autre, contrôlé par un contrôle électronique de type « Gradient ».
-Les figures 6A à 6D, déjà décrites, présentent les performances acoustiques d’un système de diffusion sonore de l’état de la technique comprenant deux empilements de sources sonores alignées l’un derrière l’autre, contrôlé par un contrôle électronique de type « All Pass Filter ».
- La figure 7, déjà décrite, présente en vue de dessus la géométrie d’une enceinte acoustique comprenant des sources sonores à l’avant et à l’arrière de l’enceinte acoustique.
- La figure 8, déjà décrite, présente en vue de dessus la géométrie d’une enceinte acoustique comprenant des sources sonores à l’avant ainsi que des sources sonores additionnelles positionnées plus ou moins sur les côtés de l’enceinte acoustique.
- Les figures 9A et 9B, déjà décrites, présentent une comparaison des performances d’une enceinte acoustique présentant uniquement des sources à l’avant, avec celles d’une enceinte acoustique présentant, en plus des sources à l’avant, des sources positionnées plus ou moins sur les côtés de l’enceinte acoustique.
- La figure 10, déjà décrite, illustre schématiquement l’empilement par le côté d’enceintes acoustiques présentant des sources additionnelles sur les côtés des enceintes.
- Les figures 11A et 11B représentent respectivement une vue tridimensionnelle et une vue bidimensionnelle de dessus d’un modèle numérique d’une enceinte acoustique selon l’invention.
- La figure 12 représente une vue de dessus d’un schéma d’un autre type d’enceinte acoustique selon l’invention.
- Les figures 13A et 13B représentent deux cartographies de la valeur du SPL d’une enceinte acoustique sans et avec guide d’onde sonore.
- Les figures 14A et 14B représentent une comparaison des performances en termes de différence de phase et de magnitude, en fonction de la fréquence sonore, d’une enceinte acoustique E sans et avec guide d’onde sonore.
- Les figures 15A à 15D représentent les performances d’une enceinte acoustique E avec guide d’onde contrôlée électroniquement en amplitude et en phase selon un premier type de contrôle électronique.
- Les figures 16A à A6D représentent les performances d’une enceinte acoustique E avec guide d’onde contrôlée électroniquement en amplitude et en phase selon un deuxième type de contrôle électronique.
Les figures 11A-B à 16A-D sont commentées plus en détail au niveau de la description détaillée et des exemples qui suivent, qui illustrent l’invention sans en limiter la portée.
Les figures 11A et 11B illustrent en vue tridimensionnelle et vue de dessus une enceinte acoustique E selon l’invention. Par enceinte acoustique, on entend un coffret comportant une ou plusieurs sources acoustiques, permettant la reproduction du son à partir d'un signal électrique fourni par un amplificateur audio. L’enceinte acoustique E présente une forme volumique définissant une zone intérieure et une zone extérieure à l’enceinte, nommées par la suite intérieur et extérieur de l’enceinte, avec une face avant FEav, une face arrière FEar, deux première et deuxième faces latérales FElat1et FElat2. Dans le cas des figures11A et 11B, il s’agit d’un parallélépipède. L’enceinte pourrait prendre toute autre forme volumique telle qu’un trapèze extrudé, où les première et deuxième face latérales FElat1et FElat2ne sont pas perpendiculaires à la face avant FEavde l’enceinte acoustique E, comme représenté à la figure 12.
L’enceinte acoustique E présente une direction principale d’émission Davperpendiculaire à la face avant FEavdirigée vers l’extérieur de l’enceinte acoustique E, ainsi qu’une direction d’émission arrière Darperpendiculaire à la face arrière FEardirigée vers l’extérieur de l’enceinte acoustique E. Par la suite on appellera indifféremment Davou axe d’émission à 0° la direction principale d’émission de l’enceinte acoustique E. De même on appellera indifféremment Darou axe d’émission à 180° la direction d’émission arrière de l’enceinte acoustique E.
L’enceinte acoustique E comprend au moins une source acoustique avant Savconfigurée pour émettre un flux sonore à travers la face avant FEav. La au moins une source acoustique avant Savprésente une direction principale d’émission de source avant DSavqui est sensiblement égale à la direction principale d’émission Davde l’enceinte acoustique E.
L’enceinte acoustique E comprend également au moins une source acoustique latérale Slatorientée vers au moins une face latérale avec source FElatqui correspond à l’une et/ou l’autre des deux première et deuxième faces latérales FElat1et FElat2de l’enceinte. La au moins une source acoustique latérale Slatprésente une direction principale d’émission de source latérale DSlatsensiblement perpendiculaire à l’une et/ou l’autre des faces latérales FElat1et FElat2et dirigée vers l’extérieur de l’enceinte acoustique E.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, lesdites sources acoustiques avant et sources acoustiques latérales peuvent être séparées dans différents volumes, respectivement volume avant VSAvet volume latéral VSLat, matérialisés par des cloisons C à l’intérieur de l’enceinte acoustique E. Un exemple de ces modes de réalisation est visible sur la figure 12. De tels volumes permettent d’obtenir une meilleure qualité de diffusion car ils séparent des espaces de diffusion sonore dans lesquels les signaux sonores envoyés, respectivement aux dites sources acoustiques avant et sources acoustiques latérales, sont différents. Ces volumes peuvent ainsi atténuer d’éventuels effets non désirés dégradant la qualité de diffusion de l’enceinte acoustique complète, tels que des interférences. Plusieurs configurations sont possibles : par exemple, dans le cas de l’existence de plusieurs sources acoustiques avant, chacune d’entre elles peut être située dans un volume séparé, ou plusieurs peuvent être regroupées dans un même volume ; de même, dans le cas de l’existence de plusieurs sources acoustiques latérales, chacune d’entre elles peut être située dans un volume séparé, ou plusieurs peuvent être regroupées dans un même volume.
L’enceinte acoustique E comprend par ailleurs au moins un guide d’onde sonore G. Par guide d’onde sonore, on entend un dispositif physique apte à diriger le flux d’une onde sonore incidente sur ce dispositif. Le guide d’onde sonore G peut prendre par exemple la forme d’une simple paroi, ou toute autre forme tridimensionnelle conçue pour guider le flux sonore rencontrant le guide d’onde G dans des directions déterminées. Le guide d’onde peut par exemple être conçu de sorte à faire converger, ou diverger le flux sonore qui est incident sur lui.
Le guide d’onde G selon l’invention est positionné devant la au moins une source acoustique latérale Slatde sorte à occulter le flux sonore Flatémis par la au moins une source acoustique latérale Slatdans la direction principale d’émission de source latérale DSlat, et à diriger le flux sonore Flatvers deux première et deuxième pluralités de directions latérales DSlat1et DSlat2de part et d’autre de la direction principale d’émission de source latérale DSlat. Par les termes première et deuxième pluralités de direction latérales, on entend des directions orientées respectivement vers chacun des demi-espaces séparés par la direction principale d’émission de source latérale DSlat. Le guide d’onde G est assemblé à ladite face latérale avec source FElatpar des moyens d’assemblage. Le guide d’onde G présente une face externe ainsi qu’une face interne.
L’enceinte acoustique E présente également au moins un orifice avant OSlat_avformé par un espace entre la face interne du guide d’onde sonore G et une première cloison interne de l’enceinte acoustique E, de sorte à laisser passer le flux sonore Flatémis par la source acoustique Slatdans des directions orientées vers un hémisphère défini par la direction principale d’émission Dav. Les figures 11A-B et 12 montrent un tel orifice avant OSlat_av.
De préférence, l’orifice avant OSlat_avlaisse passer le flux sonore Flatde la au moins une source acoustique Slatdans des directions comprises dans un hémisphère défini par une direction DOSLat_avde l’enceinte E déterminée par l’orifice avant OSlat_av. Avantageusement, l’orifice avant OSlat_avlaisse passer le flux sonore Flatde la au moins une source acoustique Slatdans des directions comprises dans un cône d’axe parallèle à la direction DOSLat_avde l’enceinte et de demi-angle d’ouverture 30°. D’autres arrangements sont possibles, impliquant notamment des angles d’ouverture différents.
L’enceinte acoustique E présente également au moins un orifice arrière OSlat_arformé par un espace entre la face interne du guide d’onde sonore G et une deuxième cloison interne de l’enceinte acoustique E, de sorte à laisser passer le flux sonore (Flat) émis par la source acoustique Slatdans des directions orientées vers un hémisphère défini par la direction d’émission arrière Dar. Les figures 11A-B et 12 montrent un tel orifice arrière OSlat_ar.
De préférence, l’orifice arrière OSlat_arlaisse passer le flux sonore Flatémis par la au moins une source acoustique Slatdans des directions comprises dans un hémisphère défini par une direction DOSLat_arde l’enceinte acoustique E déterminée par l’orifice arrière OSlat_ar.Avantageusement, l’orifice arrière OSlat_arlaisse passer le flux sonore Flatde la au moins une source acoustique Slatdans des directions comprises dans un cône d’axe parallèle à la direction DOSLat_arde l’enceinte E et de demi-angle d’ouverture 30°. D’autres arrangements sont possibles, impliquant notamment des angles d’ouverture différents.
Ainsi, l’enceinte E selon l’invention avec au moins un guide d’onde sonore G et au moins un orifice avant OSlat_avet au moins un orifice arrière OSlat_arprésente une nouvelle partie émissive modifiée, par rapport à une enceinte acoustique sans guide d’onde.
En particulier, l’enceinte acoustique E peut présenter une symétrie par rapport à un plan correspondant au plan médian de la face avant FEavde l’enceinte E. Dans ce cas, l’enceinte E présente une première pluralité de sources acoustiques Slat1orientées vers la face latérale FElat1de l’enceinte, et une deuxième pluralité de sources acoustiques Slat2identiques à la pluralité de sources acoustiques Slat1et positionnées symétriquement par rapport au plan correspondant au plan médian de la face avant FEavde l’enceinte E, ainsi orientées vers la face latérale FElat2de l’enceinte E.
Les figures 13A et 13B présentent en niveaux de gris la comparaison d’une cartographie, vue de dessus, de la valeur du SPL (réponse en dB) d’une enceinte acoustique E sans guide d’onde, à une cartographie de la même enceinte E avec un guide d’onde. Ces cartographies proviennent de simulations numériques obtenues avec le logiciel COMSOL Multiphysics commercialisé par la société COMSOL. Les simulations sont basées sur la méthode des éléments finis. Les zones les plus claires correspondent à des zones dont la valeur du SPL est élevée, alors que les zones les plus sombres correspondent à des zones dont la valeur du SPL est faible. Le guide d’onde est formé par une paroi plane assemblée à la face latérale avec source (FElat) de l’enceinte. L’enceinte présente plusieurs sources à l’avant (haut-parleurs et évents) et des sources acoustiques sur les côtés (haut-parleurs). L’enceinte E prise en exemple sur la figure 13 présente une symétrie gauche/droite, et donc deux guides d’onde G. Il peut être observé qu’avec le guide d’onde, le flux sonore sur le côté droit de l’enceinte est diminué, en comparaison avec la cartographie de l’enceinte sans guide d’onde G. De plus, le niveau sonore est augmenté en sortie de l’orifice arrière.
Les figures 14A et 14B présentent une comparaison des performances en termes de module et de différence de phase entre les sources avant et les sources sur les côtés de l’enceinte E précédemment présentée sur les figures 11A et 11B, en fonction de la fréquence. Les courbes correspondent à une direction d’écoute dans l’axe 0°, c’est-à-dire vers l’avant, et donc vers l’audience. Il peut être observé une meilleure minimisation de la différence de phase sur la plage de fréquences comprises entre 180 Hz et 310 Hz, ce qui correspond à une meilleure sommation des ondes émises par l’ensemble formé par les sources avant et les sources sur les côtés.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation de l’enceinte acoustique E, la au moins une source acoustique avant Savet la au moins une source acoustique latérale Slatsont des sources acoustiques haute fréquence, et/ou moyenne fréquence, et/ou basse fréquence, et/ou très basse fréquence.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation de l’enceinte acoustique E, la au moins une source acoustique avant Savet la au moins une source acoustique latérale Slatsont configurées pour être individuellement alimentées par des canaux de DSP et d’amplification et contrôlées électroniquement en amplitude et phase. L’alimentation par des canaux de DSP et le contrôle électronique en amplitude et phase sont destinés à contrôler la directivité du rayonnement sonore de l’enceinte acoustique E.
La répartition du flux sonore créée par l’utilisation du au moins un guide d’onde G dans l’enceinte E permet ainsi d’élargir le panel de directivités de l’enceinte E par l’intermédiaire de l’alimentation des canaux de DSP et le contrôle électronique en amplitude et phase de la au moins une source acoustique avant Savet de la au moins une source acoustique latérale Slat. Le guide d’onde G permet un meilleur contrôle et une plage de directivités élargie des enceintes acoustiques possédant des sources latérales en plus de leurs sources principales émettant vers l’avant.
Deux exemples vont être décrits, qui montrent le contrôle de la directivité permis par l’utilisation d’un guide d’onde dans une enceinte acoustique E présentant des sources avant et sur les côtés.
EXEMPLE 1 : Solution DSP avec alignement parfait dans l’axe
On considère ici une enceinte E symétrique présentant une source basse fréquence avant et une source basse fréquence sur deux faces latérales de l’enceinte. Les sources sont alimentées par des canaux DSP et contrôlées électroniquement en amplitude et en phase. Le contrôle réalisé vise un alignement parfait dans l’axe 0° direction Davde l’enceinte E). Les figures 15A à 15D présentent les courbes d’évolution du niveau sonore (SPL) (ou encore dénommé module ou magnitude) et de la différence de phase entre les sources avant et les sources sur chaque côté de l’enceinte E, en fonction de la fréquence sonore. Plusieurs directions d’écoute, comprises entre 0° et 90°, c’est-à-dire réparties dans l’hémisphère avant de l’enceinte E sont représentées. Les deux configurations sans et avec guide d’onde sont présentées. Il peut être observé que le guide d’onde G permet un meilleur contrôle du lobe de directivités du fait de la nouvelle définition de la partie émissive constituée par les orifices avant et arrière OSlat_avet OSlat_ar.
En effet, sur les courbes de magnitude, il peut être observé que le guide d’onde permet de relever le niveau sonore sur les côtés du lobe de directivité centré sur l’axe Dav. Le guide d’onde permet une distribution plus homogène du son dans l’hémisphère avant de l’enceinte E.
Par ailleurs, sur les courbes de différence de phase, il peut être observé que le guide d’onde G permet de resserrer les différentes courbes correspondant aux différentes directions d’observation entre 0° et 90°, notamment pour les fréquences comprises entre 180 Hz et 380 Hz. La diffusion est ainsi plus homogène sur une bande de fréquences plus large grâce à l’utilisation du guide d’onde G.
EXEMPLE 2 : Solution DSP pour une optimisation de la réjection arrière
On considère ici une enceinte E symétrique présentant une source basse fréquence avant et une source basse fréquence sur deux faces latérales de l’enceinte. Les sources sont alimentées par des canaux DSP et contrôlées électroniquement en amplitude et en phase. Le contrôle réalisé vise une optimisation de la réjection à l’arrière de l’enceinte. Les figures 16A à 16D présentent les courbes d’évolution du niveau sonore (SPL) (ou encore dénommé module ou magnitude) et de la différence de phase entre les sources avant et les sources sur chaque côté de l’enceinte E, en fonction de la fréquence. Plusieurs directions d’émission, comprises entre 0° et 180°, c’est-à-dire réparties dans un demi-espace, indifféremment gauche ou droite de l’enceinte E du fait de la symétrie de celle-ci, sont représentées. Les deux configurations sans et avec guide d’onde sont présentées.
Sur les courbes d’amplitude, il peut être observé qu’avec le guide d’onde G, le niveau sonore, SPL, décroît moins vite dans l’hémisphère avant de l’enceinte, c’est-à-dire pour les directions d’écoute comprises entre 0° et 90°. Par ailleurs, le resserrement des courbes concernant les directions comprises entre 90° et 180° montre que le guide d’onde permet une meilleure homogénéité de réjection dans l’espace arrière.
Sur les courbes de différence de phase entre les sources basse fréquence avant et l’une des sources latérales basse fréquence sur l’une des faces latérales, il peut être observé que les courbes relatives au cône de couverture de l’enceinte, c’est-à-dire entre 0° et 50°, sont resserrées près de l’axe définissant une différence de phase nulle. Ceci traduit un meilleur alignement temporel dans l’hémisphère avant de l’enceinte E, à savoir dans l’axe 0° et hors de cet axe.
En plus du meilleur contrôle de la directivité d’une enceinte E comprenant au moins un guide d’onde tel que précédemment décrit, l’utilisation de tels guides d’onde, pour le cas de produits comprenant des sources acoustiques sur les côtés procurent certains avantages propres aux propriétés mécaniques et d’assemblages.
Dans le cas d’une enceinte acoustique E comportant au moins une source acoustique avant Sav, au moins une source acoustique latérale Slat, et au moins un guide d’onde sonore G positionné devant la au moins une source acoustique latérale Slat, et où la face externe du guide d’onde sonore G est plane, l’enceinte acoustique E peut être empilée avec une deuxième enceinte acoustique E’ comprenant ou non un guide d’onde G’ tel que décrit dans la présente demande.
L’empilement peut se faire sur le côté ; dans ce cas, les surfaces d’empilement sont la face externe du guide d’onde de l’enceinte E et l’une des faces latérales de l’enceinte E’.
Dans le cas où les enceintes E et E’ comprennent chacune en outre respectivement une première face supérieure FEsupet une première face inférieure FEinfd’une part, et une deuxième face supérieure FE’supet une deuxième face inférieure FE’infd’autre part, l’empilement peut être effectué par le dessous ou par le dessus. Les surfaces d’empilement sont alors soit la première face supérieure FEsupet la deuxième face inférieure FE’inf, soit la première face inférieure FEinfet la deuxième face supérieure FE’sup.
Il est possible avec des enceintes acoustiques E telles que décrites dans la présente demande de créer des matrices d’enceinte par empilement sur le côté et par le dessus ou par le dessous d’enceintes comprenant des guides d’onde G avec face externe plane, certaines enceintes pouvant être retournées de 180° par rapport aux autres enceintes.
Il est également possible d’assembler des poignées de transport sur la face externe d’un guide d’onde G à face externe plane tel que décrit dans la présente demande. Dans ce cas, les poignées de transport peuvent être conçues de sorte à être intégrées de manière affleurante avec la face externe plane du guide d’onde G.
Enfin, il est envisageable d’assembler un guide d’onde G à une enceinte E comportant des sources à l’avant et des sources sur les côtés orientées vers l’une ou l’autre des faces latérales de l’enceinte E, de manière similaire à un accessoire extérieur. Dans ce cas, le guide d’onde est assemblé à l’une ou l’autre des faces latérales FElat1et FElat2de l’enceinte E par des moyens d’assemblage.
Claims (6)
- Enceinte acoustique (E) présentant une forme volumique avec une face avant (FEav), une face arrière (FEar), deux première et deuxième faces latérales (FElat1) et (FElat2), et ladite enceinte (E) présentant une direction principale d’émission (Dav) perpendiculaire à la face avant (FEav) de l’enceinte acoustique (E) ainsi qu’une direction d’émission arrière (Dar) perpendiculaire à la face arrière (FEar) de l’enceinte acoustique (E), ladite enceinte (E) comprenant :
- au moins une source acoustique avant (Sav) configurée pour émettre un flux sonore à travers la face avant (FEav) et présentant une direction principale d’émission de source avant (DSav), ladite direction principale d’émission de source avant étant sensiblement égale à la direction principale d’émission (Dav) de l’enceinte acoustique (E),
- au moins une source acoustique latérale (Slat) orientée vers au moins une face latérale avec source (FElat), ladite face latérale avec source (FElat) étant l’une et/ou l’autre des deux première et deuxième faces latérales (FElat1) et (FElat2), ladite source acoustique latérale (Slat) présentant une direction principale d’émission de source latérale (DSlat) sensiblement perpendiculaire à l’une et/ou l’autre des faces latérales (FElat1) et (FElat2),
- au moins un guide d’onde sonore (G), ledit guide d’onde (G) étant positionné devant la au moins une source acoustique latérale (Slat) de sorte à occulter le flux sonore (Flat) émis par ladite source acoustique latérale (Slat) dans la direction principale d’émission de source latérale (DSlat), et à diriger le flux sonore (Flat) émis par ladite source acoustique latérale vers deux première et deuxième pluralités de directions latérales (DSlat1) et (DSlat2) de part et d’autre de la direction principale d’émission de source latérale (DSlat), et ledit guide d’onde (G) étant assemblé à ladite face latérale avec source (FElat) par des moyens d’assemblage,
- au moins un orifice avant (OSlat_av) formé par un espace entre ladite face latérale avec source (FElat) et ledit guide d’onde sonore (G), de sorte à laisser passer le flux sonore (Flat) émis par la source acoustique (Slat) dans des directions orientées vers un hémisphère défini par la direction principale d’émission (Dav),
- au moins un orifice arrière (OSlat_ar) formé par un espace entre ladite face latérale avec source (FElat) et ledit guide d’onde sonore (G), de sorte à laisser passer le flux sonore (Flat) émis par la source acoustique latérale (Slat) dans des directions pointant vers un hémisphère défini par la direction d’émission arrière (Dar) de l’enceinte. - Enceinte acoustique (E) selon la revendication 1, dans laquelle la au moins une source acoustique avant (Sav) est située dans un volume avant (VSav) et la au moins une source acoustique latérale (Slat) située dans un volume latéral (VSLat) séparé du volume (VSav) par au moins une cloison (C).
- Enceinte acoustique (E) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite source acoustique avant (Sav) et ladite source acoustique latérale (Slat) sont des sources acoustiques haute fréquence, et/ou moyenne fréquence, et/ou basse fréquence, et/ou très basse fréquence.
- Enceinte acoustique (E) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle ladite source acoustique avant (Sav) et ladite source acoustique latérale (Slat) sont configurées pour être individuellement alimentées par des canaux de DSP et d’amplification et contrôlées électroniquement en amplitude et phase de manière à contrôler la directivité du rayonnement sonore de l’enceinte acoustique (E).
- Enceinte acoustique (E) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle ladite enceinte acoustique (E) est apte à être empilée avec une deuxième enceinte acoustique (E’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4,
- où les dites enceintes (E) et (E’) comprennent chacune en outre respectivement une première face supérieure (FEsup) et une première face inférieure (FEinf) d’une part, et une deuxième face supérieure (FE’sup) et une deuxième face inférieure (FE’inf) d’autre part,
- où ladite enceinte acoustique (E) est apte à être empilée avec la deuxième enceinte acoustique (E’) par le dessous, par le dessus, ou sur le côté. - Enceinte acoustique (E) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, de type bass reflex, comprenant en outre au moins un évent associé à la au moins une source acoustique latérale (Slat), caractérisée en ce que le au moins un évent est positionné sur la face arrière (FEar) de l’enceinte acoustique (E).
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