Procédé pour modifier l'acoustique apparente d'une salle et installation pour la mise en oenvre de te procédé. La présente invention, due à 11M. Ber nard Roux, Mario Sollima et Robert Gamzon, a pour objet un procédé pour modifier l'a coustique apparente d'une salle, d'un studio, d'un auditorium, caractérisé par le fait que l'on adjoint à, cette salle une chambre de réverbération, une partie des sons émis dans la salle étant dérivée et soumise à la réver bération dans la chambre de réverbération, et ramenée à l'autre partie des sons émis,
les diverses fréquences correspondant aux sons dérivés subissant sélectivement une variation d'amplitude grâce à des dispositifs électri ques, au cours de leur circuit à travers la chambre de réverbération, de façon à agir sélectivement sur la durée apparente de ré verbération et sur l'intensité des divers élé ments du son réverbéré suivant la hauteur qui caractérise chaque élément.
On connaît les grandes difficultés éprou vées par les architectes pour réaliser des salles ayant une bonne qualité acoustique. Cette qualité comprend, non seulement une bonne intelligibilité de la parole, mais éga lement une "couleur" agréable de la musique jouée dans la salle.
Ces difficultés ont d'ailleurs été notable ment accrues lorsqu'il s'est agi, non pas seu lement d'une salle destinée à l'audition di recte, mais d'un studio de prise de son où un dispositif microphonique recueille les sons pour les transmettre ou les enregistrer.
Dans ce cas, en effet, la crainte des échos et du "brouillage" qui en résulte a conduit à employer des matériaux très absorbants qui donnent à la salle une tonalité mate et sourde très -désagréable au point de vue de l'esthéti que musicale.
Des études récentes ont montré que, une fois les échos évités, la qualité artistique d'une salle ou d'un studio dépend unique ment des caractéristiques de "réverbération" de la salle pour les différentes fréquences musicales. La "durée de réverbération" (temps pendant lequel l'intensité d'un ton simple, dont la source d'émission s'arrête brusque ment, tombe au un millionième de sa valeur) n'est pas la même dans une même salle pour toutes les fréquences. On a montré qu'une salle d'acoustique agréable pour la parole et la musique doit avoir une durée de réverbé ration plus grande pour les sons graves et aigus que pour les sons médium et l'on a trouvé que, pour les salles les meilleures, la.
durée de réverbération variait en fonction de la fréquence suivant une courbe optimum dont on doit, en général, chercher à se rap procher le plus possible.
Lorsque, dans une salle ou studio de prise de son, on a évité, par des dispositifs archi tecturaux ou acoustiques convenables les échos gênants, on constate très souvent que 1a courbe de réverbération ne correspond pas du tout à la courbe optima ci-dessus.
Le but de la présente invention est de réaliser, les échos n'existant plus, un procédé de correction réglable de l'acoustique appa rente d'une salle existante ou d'un studio de prise de son qui permette de donner aux au diteurs, sans toucher à la forme et à la na ture des parois @de la salle, l'impression d'une acoustique donnée que l'on peut faire varier à volonté et qui peut, si on le désire, se rap procher de la courbe optima.
Le procédé permet d'allonger, par des moyens électriques, les durées de réverbéra tion qui se révèlent insuffisantes pour cer taines fréquences ou zones de fréquences.
L'installation pour la mise en oeuvre du procédé est caractérisée par la combinaison d'un dispositif dériveur de sons, d'un dispo sitif amenant les sons dérivés à la chambre de réverbération, d'un dispositif reprenant dans cette chambre les sons réverbérés et les emmenant à partir de cette chambre, l'un au moins de ces dispositifs de transmission étant électrique, de filtres électriques placés sur au moins un des dispositifs électriques,
de façon à filtrer et à sélectionner suivant leur fréquence les courants correspondant aux sons dérivés et d'amplificateurs électriques en série avec ces filtres, dans le but de modifier sé lectivement l'intensité des diverses fréquences des courants de transmission et, par suite, l'intensité et la durée de réverbération appa rente des sons qui en résultent suivant leur hauteur.
On voit donc qu'on peut transmettre ainsi, par un moyen connu, à une chambre auxi liaire dite "de réverbération", une partie du son qui est émis dans la salle à corriger. Cette chambre .de réverbération a, de préfé rence, une grande durée de réverbération et de petites dimensions, pour éviter les échos.
Un microphone peut être placé dans la chambre de réverbération pour recueillir le son réverbéré. Si la salle à corriger est des tinée à l'écoute directe, le son réverbéré y est renvoyé, de préférence, par un système d'amplificateurs et de haut-parleurs afin de se superposer au son directement émis dans la salle. Si, au -contraire, la salle à corriger est un studio de prise de son, le son réver béré peut être mélangé électriquement au son direct capté normalement dans la salle.
On peut intercaler, dans le premier cas, sur le trajet de transmission électrique du son: salle-chambre de réverbération-salle et, dans le second cas, sur le trajet électrique: studio-chambre de réverbération-mélangeur électrique, des dispositifs de filtrage électri que des fréquences, filtrage qui permettent d'affecter l'intensité correspondant à chaque fréquence sonore et plus. généralement, en pratique, les intensités des différentes bandes de fréquences musicales d'un coefficient d'af faiblissement donné, réglable au gré de l'opé rateur.
Le son total (son direct et son réverbéré) - en pratique les modulations de courant électriques équivalentes - aura ainsi, pour chaque fréquence, une durée de réverbération apparente d'autant plus grande que le coef ficient d'affaiblis eurent précité sera plus faible pour cette fréquence; la plus grande durée apparente de réverbération possible, pour une fréquence étant d'ailleurs celle de la chambre de réverbération pour cette fré quence.
En pratique, voici comment on opérera par exemple dans une salle pour donner l'al lure désirée à la courbe de durée de réverbé ration en fonction de la fréquence.
1o On relève la courbe de la. durée de réverbération de la salle donnée en fonction de la fréquence; 20 On compare cette courbe réelle avec la courbe que l'on désire obtenir, par exem ple la courbe optima. (Le problème ne peut être résolu par la méthode indiquée que si la courbe réelle ne présente, pour aucune fré quence, une durée de réverbération supérieure à la durée correspondante, pour la même fré quence, sur la courbe désirée.
Cette circons tance peut toujours être réalisée en amortis sant suffisamment dans son ensemble la salle ou le studio étudié); <B>30</B> On déduit -de cette comparaison la du rée de réverbération qu'il y a lieu d'ajouter pour chaque fréquence et, pratiquement, pour différentes zones de fréquences à la durée propre de réverbération de la salle à corriger pour ce groupe de fréquences.
On opère cette adjonction comme il a été indiqué précédemment @à l'aide .d'une cham bre de réverbération et de dispositifs de fil trage électrique, ces dispositifs, de filtrage étant établis pour donner à chaque groupe de fréquences l'allongement de la durée de réverbération désiré.
Le raisonnement intuitif qui a été exposé plus haut peut d'ailleurs: se préciser mathé matiquement de la façon suivante: En considérant la courbe de réverbération donnant l'intensité sonore en fonction du temps pour une fréquence donnée, l'origine des temps étant l'arrêt de l'émission sonore de la source de sons, l'échelle de l'intensité étant logarithmique et l'échelle de temps linéaire, on voit que la courbe de réverbé ration d'une fréquence donnée est représentée dans la chambre de réverbération par une droite<I>AB</I> (fig. 4).
La durée de réverbération est par défi nition<B>OR,</B> le point (?étant à 60 décibels au- dessous .de A. @Si l'on admet, pour simplifier le raisonnement, que la salle a, pour la fré quence envisagée, une réverbération nulle et si les filtres, et les amplificateurs sont ré glés pour donner un affaiblissement nul à la transmission du .son réverbéré, la durée totale de réverbération sera<I>OB.</I>
Si, par le réglage des filtres et des am- plificateurs, on frappe d'un affaiblissement de 10 @décibels, par exemple, la fréquence considérée du son réverbéré, la courbe de ré verbération osera déplacée parallèlement à elle-même de 10 décibels et la courbe totale sera AA'B', la durée apparente de réverbé- ration étant<I>OB',</I> plus faible<I>que</I><B>OR.</B>
Le réglage de l'affaiblissement @de l'in tensité pour chaque fréquence .(affaiblisse ment que l'on peut obtenir et régler par des procédés connus) détermine donc la durée ap parente de réverbération pour chaque fré quence.
Sur la même fig. 4, on voit que la durée de varie comme le logarithme de l'intensité initiale du son réverbéré.
Si on introduit un affaiblissement de.10 décibels dans le circuit du son<B>là</B> réverbérer, on ne réduit la durée ,de réverbération totale que de
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de sa valeur précédente. Par contre, en régime continu, le son qui passe par le sywtème .de réverbération étant dans ce cas 10 décibels plus faible que le son direct, peut être considéré comme négligeable par rapport à celui-ci.
Cette remarque montre que le réglage des filtres du système décrit ne peut, en prati que, modifier .de manière appréciable la courbe de transmission des intensités, totales résultantes, depuis la source sonore initiale jusqu'à l'appareil enregistreur de sons ou jusqu'à l'oreille des auditeurs. Son action ne se manifeste que sur les durées de réverbé ration.
iSur le .dessin annexé, on a représenté schématiquement, à, titre d'exemple, divers dispositifs pour la mise en oeuvre du pro cédé de l'invention.
Sur toutes ces figures, qui indiquent des schémas,<B>S</B> désigne la salle .de spectacle, l'au ditorium ou le studio -de prise de son, C dé signe la chambre de réverbération, m est un microphone qui produit des modulations élec triques correspondant aux sons émie dans la salle, et D est un appareil destiné ù dévier une partie de ces modulations sur un circuit dérivé aboutissant à un haut-parleur H,dans la chambre<I>C, PI....</I> P5 sont -des amplifica teurs électriques dont le coefficient d'ampli fication est réglable ou non.
Dans la chambre C se trouve un second microphone n, qui recueille le son réverbéré et l'amène à un mélangeur M, où il se mé lange avec le son propagé directement à par tir du microphone m.
Dans la fig. 1, le réglage du rapport des intensités pour les diverses fréquences s'ef fectue au moyen d'un filtre électrique F placé entre le microphone n et le mélan geur M.
Dans la fig. 2, le filtre F' est placé entre l'appareil de prélèvement D et le haut- parleur H.
Enfin, dans le mode de réalisation de la fig. 3, le circuit dérivé à partir de l'appareil D est lui-même séparé en trois branchements comportant chacun un amplificateur réglable (PI, P2, P3) et un filtre Fb, Fin, Fh, chacun de ces circuits aboutissant à un haut-parleur Hl, H2, H3 .dans la chambre C.
Ces trois filtres sont réglés de façon à laisser passer, en les filtrant convenablement, une partie des sons; le filtre Fb est, par exem ple, un filtre passe-bas qui laisse passer les sons bas, le filtre Fm est un passe-bande qui agit de même pour les sons du médium et le filtre FI' est un passe-haut pour les sons élevés.
L'ensemble ainsi filtré est transmis aux haut-parleurs H', H2, H3, puis soumis à la réverbération dans la chambre C et le mé lange, formé acoustiquement, des sons émis par les trois haut-parleurs et réverbérés dans la chambre C est recueilli par le microphone n, puis transmis, à travers l'amplificateur P4, au mélangeur M.
Dans ce mode de réalisa- tion, le réglage de la courbe de réverbération peut -se faire en agissant, par exemple, par des potentiomètres., sur l'amplification des amplificateurs Pl, P2, P3.
Ces divers modes de réalisation sont rela tifs au cas où la partie réverbérée de la trans mission est mélangée électriquement à la partie directement transmise, c'est-à-dire qu'ils visent plus particulièrement l'enregis trement des disques ou films ou les émis sions de T. S. F.
Bien entendu, des dispositifs analogues pourraient être utilisés pour la transmission à la salle d'audition de la partie réverbérée. Dans ce cas, le courant partant du micro phone n aboutirait à un ou plusieurs haut- parleurs placés dans la salle S en un ou plu sieurs points convenables.
Il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits et représentés. En particulier, il n'est pas nécessaire que la transmission du son à la chambre de réverbération et la trans mission du son réverbéré à partir de cette chambre s'effectuent toutes deux par des moyens électriques. Une seule de ces trans missions pourrait être effectuée par des moyens électriques, l'autre étant effectuée par des moyens acoustiques. Bien entendu, le dispositif destiné à faire varier l'intensité du son réverbéré en fonction des fréquences sera placé sur la partie de la transmission qui est électrique.
Method for modifying the apparent acoustics of a room and installation for the implementation of the method. The present invention, due to 11M. Ber nard Roux, Mario Sollima and Robert Gamzon, has for object a process for modifying the apparent acoustics of a room, a studio, an auditorium, characterized by the fact that we add to this room a reverberation chamber, part of the sounds emitted in the room being derived and subjected to reverberation in the reverberation chamber, and reduced to the other part of the sounds emitted,
the various frequencies corresponding to the derived sounds selectively undergoing a variation of amplitude thanks to electric devices, during their circuit through the reverberation chamber, so as to act selectively on the apparent duration of reverberation and on the intensity of the various elements of the reverberated sound according to the pitch which characterizes each element.
We know the great difficulties experienced by architects in producing rooms with good acoustic quality. This quality includes not only good speech intelligibility, but also a pleasant "color" of the music played in the hall.
These difficulties were moreover noticeably increased when it was a question, not only of a room intended for direct hearing, but of a sound recording studio where a microphone device collects the sounds. to transmit or save them.
In this case, in fact, the fear of echoes and of the resulting "jamming" has led to the use of very absorbent materials which give the room a dull and muted tone which is very unpleasant from the point of view of musical aesthetics. .
Recent studies have shown that, once echoes have been avoided, the artistic quality of a room or studio depends only on the "reverberation" characteristics of the room for the different musical frequencies. The "reverberation time" (time during which the intensity of a simple tone, whose emission source suddenly stops, falls to one millionth of its value) is not the same in the same room for all frequencies. It has been shown that a pleasant acoustic room for speech and music should have a greater reverberation time for low and high sounds than for medium sounds, and it has been found that for the best rooms , the.
reverberation time varied as a function of the frequency following an optimum curve which one should, in general, seek to get as close as possible.
When, in a sound recording room or studio, disturbing echoes have been avoided by suitable architectural or acoustic devices, it is very often found that the reverberation curve does not correspond at all to the optimum curve above.
The object of the present invention is to achieve, the echoes no longer existing, a method of adjustable correction of the apparent acoustics of an existing room or of a sound recording studio which makes it possible to give editors, without affecting the shape and nature of the walls of the room, the impression of a given acoustics that can be varied at will and which can, if desired, come closer to the optimum curve .
The process makes it possible to lengthen, by electrical means, the reverberation times which prove to be insufficient for certain frequencies or frequency zones.
The installation for carrying out the method is characterized by the combination of a sound-deriving device, a device bringing the derived sounds to the reverberation chamber, a device picking up in this chamber the reverberated sounds and taking them from this chamber, at least one of these transmission devices being electrical, of electrical filters placed on at least one of the electrical devices,
so as to filter and select according to their frequency the currents corresponding to the derived sounds and of electric amplifiers in series with these filters, with the aim of selectively modifying the intensity of the various frequencies of the transmission currents and, consequently, the The intensity and duration of reverberation is apparent from the resulting sounds according to their pitch.
It can therefore be seen that part of the sound which is emitted in the room to be corrected can thus be transmitted, by known means, to a so-called “reverberation” auxiliary chamber. This reverberation chamber preferably has a long reverberation time and small dimensions, to avoid echoes.
A microphone can be placed in the reverberation chamber to collect the reverberated sound. If the room to be corrected is for direct listening, the reverberated sound is returned there, preferably by a system of amplifiers and speakers in order to be superimposed on the sound directly emitted in the room. If, on the contrary, the room to be corrected is a sound recording studio, the reverberated sound can be electrically mixed with the direct sound normally picked up in the room.
We can insert, in the first case, on the electrical transmission path of sound: room-reverberation chamber-room and, in the second case, on the electrical path: studio-reverberation chamber-electric mixer, filtering devices electri as frequencies, filtering that affect the intensity corresponding to each sound frequency and more. generally, in practice, the intensities of the various bands of musical frequencies of a given weakening coefficient, adjustable at the discretion of the operator.
The total sound (direct sound and reverberated sound) - in practice the equivalent electric current modulations - will thus have, for each frequency, an apparent reverberation time all the greater as the aforementioned weakening coefficient will be lower for each frequency. this frequency; the greatest apparent reverberation duration possible, for a frequency being moreover that of the reverberation chamber for this frequency.
In practice, here is how one will operate for example in a room to give the desired shape to the curve of reverberation time as a function of frequency.
1o We note the curve of the. reverberation time of the given room as a function of frequency; This real curve is compared with the curve that it is desired to obtain, for example the optimum curve. (The problem can only be solved by the method indicated if the actual curve does not exhibit, for any frequency, a reverberation time greater than the corresponding duration, for the same frequency, on the desired curve.
This circumstance can always be achieved by sufficiently cushioning the room or studio studied as a whole); <B> 30 </B> We deduce -from this comparison the of the reverberation that it is necessary to add for each frequency and, in practice, for different frequency zones to the proper reverberation time of the room to correct for this frequency group.
This addition is carried out as indicated previously with the aid of a reverberation chamber and electric wire devices, these filtering devices being established to give each group of frequencies the elongation of the frequency. desired reverberation time.
The intuitive reasoning which was exposed above can moreover: be specified mathematically as follows: By considering the reverberation curve giving the sound intensity as a function of time for a given frequency, the origin of the times being l 'stop the sound emission of the sound source, the intensity scale being logarithmic and the time scale linear, we see that the reverberation curve of a given frequency is represented in the reverberation chamber by a straight line <I> AB </I> (fig. 4).
The reverberation time is by definition <B> OR, </B> the point (? Being 60 decibels below A. @ If we admit, to simplify the reasoning, that the room has, for the frequency envisaged, zero reverberation and if the filters and amplifiers are set to give zero attenuation to the transmission of the reverberated sound, the total reverberation time will be <I> OB. </I>
If, by the adjustment of the filters and amplifiers, one hits with a reduction of 10 decibels, for example, the considered frequency of the reverberated sound, the reverb curve will dare to shift parallel to itself by 10 decibels and the total curve will be AA'B ', the apparent reverberation time being <I> OB', </I> smaller <I> than </I> <B> OR. </B>
The adjustment of the attenuation of the intensity for each frequency (attenuation which can be obtained and adjusted by known methods) therefore determines the apparent reverberation time for each frequency.
On the same fig. 4, we see that the duration of varies as the logarithm of the initial intensity of the reverberated sound.
If we introduce a reduction of 10 decibels in the sound circuit of the <B> there </B> reverberating sound, we reduce the duration, of total reverberation only by
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from its previous value. On the other hand, in continuous mode, the sound which passes through the reverberation system being in this case 10 decibels weaker than the direct sound, can be considered as negligible compared to the latter.
This remark shows that the adjustment of the filters of the system described cannot, in practice, appreciably modify the transmission curve of the intensities, total resulting, from the initial sound source to the sound recording apparatus or up to to listeners. Its action is only manifested over the reverberation times.
iOn the attached drawing, there is shown schematically, by way of example, various devices for implementing the process of the invention.
In all these figures, which indicate diagrams, <B> S </B> designates the performance hall, the auditorium or the sound recording studio, C denotes the reverberation chamber, m is a microphone which produces electrical modulations corresponding to the sounds emitted in the room, and D is a device intended to divert a part of these modulations on a branch circuit leading to a loudspeaker H, in the room <I> C, PI .. .. </I> P5 are electrical amplifiers whose amplification coefficient is adjustable or not.
In chamber C is a second microphone n, which collects the reverberated sound and brings it to a mixer M, where it mixes with the sound propagated directly to by firing from the microphone m.
In fig. 1, the intensity ratio is adjusted for the various frequencies by means of an electric filter F placed between the microphone n and the mixer M.
In fig. 2, the filter F 'is placed between the sampling device D and the loudspeaker H.
Finally, in the embodiment of FIG. 3, the circuit derived from the device D is itself separated into three branches each comprising an adjustable amplifier (PI, P2, P3) and a filter Fb, Fin, Fh, each of these circuits leading to a high- speaker Hl, H2, H3. in chamber C.
These three filters are adjusted so as to let pass, by filtering them suitably, part of the sounds; the filter Fb is, for example, a low pass filter which lets pass the low sounds, the filter Fm is a band pass which acts in the same way for the sounds of the medium and the filter IF 'is a high pass for the high sounds.
The whole thus filtered is transmitted to the loudspeakers H ', H2, H3, then subjected to the reverberation in the chamber C and the mixture, formed acoustically, of the sounds emitted by the three loudspeakers and reverberated in the chamber C is collected by microphone n, then transmitted, through amplifier P4, to mixer M.
In this embodiment, the adjustment of the reverberation curve can be done by acting, for example, by potentiometers., On the amplification of the amplifiers P1, P2, P3.
These various embodiments relate to the case where the reverberated part of the transmission is electrically mixed with the directly transmitted part, that is to say, they relate more particularly to the recording of disks or films or to them. TSF broadcasts
Of course, similar devices could be used for transmitting the reverberated part to the hearing room. In this case, the current from the microphone n would lead to one or more loudspeakers placed in the room S at one or more suitable points.
It should be understood that the invention is not limited to the embodiments which have been described and shown. In particular, it is not necessary that the transmission of sound to the reverberation chamber and the transmission of the reverberated sound from this chamber both take place by electric means. Only one of these transmissions could be performed by electrical means, the other being performed by acoustic means. Of course, the device intended to vary the intensity of the reverberated sound as a function of the frequencies will be placed on the part of the transmission which is electric.