La présente invention a pour objet une enceinte munie de haut-parleurs constituée de deux sous-enceintes juxtaposées.
La création des enceintes pour haut-parleurs se heurte à deux problèmes qui sont, I'un, la suppression des résonances du boîtier, et l'autre, la caractéristique de la diffusion pour obtenir une reproduction naturelle de la musique. Les enceintes pour haut-parleur ont toujours une ou plusieurs résonances qui favorisent une partie du spectre sonore et déforment le message à transmettre.
Pour amortir la principale de ces résonances on utilise plusieurs méthodes dont les plus courantes sont le radiateur passif , I'adjonction d'un matériel absorbant à l'intérieur de l'enceinte, et la mise en contre-phase, à la fréquence de résonance. de deux haut-parleurs.
La première de ces méthodes connaît des réponses transitoires difficiles dans la région des sons graves, et son rendement dépend énormement de la position de l'enceinte dans le local d'écoute. La seconde a l'avantage d'absorber la résonance mais aussi le désavantage de supprimer les fréquences inférieures à celle de la résonance. Enfin la troisième méthode exige du haut-parleur médial de maintenir l'herméticité de la paroi qui le supporte et cela jusqu'aux fréquences les plus basses. Un tel système entraîne, pour le haut-parleur médial, un grand risque de distorsion par intermodulation.
Concernant la caractéristique de diffusion, on sait que, dans une salle de concert, une petite portion des sons seulement parvient à l'auditeur sans avoir été réfléchie par au moins une paroi. Plusieurs enceintes pour haut-parleurs ont été construites dans cette optique et ne diffusent qu'une partie de leur message dans la direction de l'auditeur.
Les unes (voir fig. 1) diffusent une partie des sons contre la paroi à laquelle elles sont adossées. Pour ces systèmes, la distance entre la paroi et l'enceinte est alors des plus critiques.
Lorsque l'enceinte est trop éloignée de la paroi on perd l'effet de volume sonore et lorsqu'elle est trop près cela favorise des ondes stationnaires qui donnent un effet de boîte . Une meilleure solution est apportée par les enceintes utilisant le plafond comme réflecteur (voir fig. 2). Dans ce cas la distance entre le haut-parleur et le réflecteur est généralement plus grande et les obstacles moins nombreux. La partie du son émise dans la direction de l'auditeur provient soit d'un hautparleur supplémentaire soit d'un réflecteur.
Des formes d'exécution de l'enceinte objet de la présente invention sont décrites ci-après à titre d'exemple, en référence au dessin schématique annexé dans lequel:
Les fig. 1 et 2 illustrent des dispositions connues.
La fig. 3a représente en perspective une première forme d'exécution dont la figure 3b représente une coupe.
La fig. 4 schématise la disposition des haut-parleurs médial et aigu, vue de dessus, avec la possibilité qu'une partie des sons soit émise latéralement puis réfléchie en direction de l'auditeur.
Les fig. 5a et 5b montrent comment on peut doser la quantité des sons émis dans la direction de l'auditeur, par rotation de l'enceinte.
La fig 6 représente en perspective une deuxième forme d'exécution.
La fig. 7 est une vue selon fig. 6, avec arrachement.
La fig. 8 est une perspective en détail de la partie supérieure de la fig. 6.
Ces exemples rappelent la troisième méthode pour supprimer la résonance fondamentale de l'enceinte, mais ne présentent pas les inconvénients cités.
L'enceinte est divisée en deux parties d, dy, par une paroi sur laquelle est placé un haut-parleur. Ce haut-parleur est de grand diamètre et il est destiné à reproduire les sons graves. Sur la surface supérieure de l'enceinte se trouvent deux hautparleurs, médial et aigu. destinés à reproduire les sons médium et aigus. On peut donc décrire cette enceinte comme un empilement de deux sous-enceintes.
Le haut-parleur médial diffuse des deux côtés de la surface supérieure de l'enceinte. II peut s'agir par exemple d'un hautparleur à cône. Les ons reproduits par le haut-parleur grave se propagent d'abord dans la sous-enceinte supérieure, puis en sortent par une ouverture pratiquée dans la dite sous-enceinte.
De cette façon ils peuvent atteindre l'auditeur.
Considérons un instant les deux sous-enceintes indépendemment l'une de l'autre. Chacune d'elles a un pic principal de résonance qui, parcequ'il est déterminé par la forme et les dimensions du boîtier. peut être centré sur une certaine fréquence.
Dans l'enceinte ici décrite deux pics principaux de résonance, correspondant chacun à une des sous-enceintes considérée séparément. sont centrés environ sur la même fréquence fr. Le haut-parleur grave est chargé. par filtrage, de reproduire les sons depuis le bas de spectre sonore jusqu'à une fréquence de coupure, notée fc. Les haut-parleurs médial et aigu sont chargés, également par filtrage. de restituer les sons depuis la fréquence de coupure F jusqu'à l'extrémité aiguë du spectre sonore. Le filtrage ne permet pas une coupure absolument nette, ce qui veut dire qu'autour de fc se trouve une zone de recouvrement dans laquelle le haut-parleur grave et le hautparleur médial travaillent simultanément.
Dans l'enceinte ici décrite la fréquence fc coïncide avec la fréquence fr. c'est-à-dire que le recoupement des haut-parleurs grave et médial a lieu dans la région des pics principaux de résonance centrés sur fr. Exprimé autrement. cela veut dire que. dans la région des pics principaux de résonance, deux haut-parleurs, I'un dans la sous-enceinte supérieure et l'autre dans la sous-enceinte inférieure. agissent simultanément.
Nous allons montrer que ce procédé permet d'atténuer et même de supprimer tour rendement excessif de l'enceinte dans la région autour de la fréquence fr, et ceci sans contraintes importantes du haut-parleur grave sur le haut-parleur médial, ou du haut-parleur médial sur le haut-parleur grave. Le fait que ce procédé n'impilîque pas de forts contraintes entre les haut-parleurs grave et médial entraîne une diminution notoire des distorsions par intermodulation.
Considérons tout d'abord la sous-enceinte supérieure, en régime stationnaire. Pour comprendre les avantages de l'enceinte décrite imaginons que le haut-parleur grave soit supprimé et remplacé par une paroi pleine. et supposons que le pic principal de résonance de la sous-enceinte supérieure soit dû essentiellement au parallélisme entre la paroi supérieure et la paroi médiane. Sous ces hypothèses. le pic principal de résonance dépend du fait que la plaque médiane correspond à un noeud pour les ondes stationnaires possibles.
La fréquence de résonance la plus basse. yl. est donnée par
v
vi = -
d
où v = vitesse du son
d = distance entre les surfaces supérieure et médiane
La forme et les dimensions de la sous-enceinte supérieure sont étudiées pour que v l soit approximativement égal à fr.
Dans l'enceinte décrite. la paroi médiane est remplacée par un système actif qui correspond à un ventre dans la théorie des ondes stationnaires.
Selon le mouvement relatif des membranes des haut-parleurs grave et médial, la fréquence de résonance la plus basse possible, V2 est alors donnée par
v V = - Si les membranes des haut-parleurs grave et médial
d se meuvent dans le meme sens ou v
V = - Si les membranes des haut-parleurs grave et médial
2d se meuvent en sens inverse l'une de l'autre.
Or, primo, le haut-parleur grave n'a plus qu'une action très faible à la fréquence V2, au moins deux fois supérieure à la fréquence
Cll fr, et secundo, on suppose que la sous-enceinte supérieure a un rendement normal à la fréquence V2. Cela veut dire que le pic principal de résonance de la sous-enceinte supérieure est quasiment supprimé.
Examinons maintenant le cas de la sous-enceinte inférieure.
Considérons-la tout d'abord indépendamment de la sousenceinte supérieure. Supposons de plus que son pic principal de résonance soit dû au parallélisme entre la paroi médiane et la surface inférieure de l'enceinte. Supposons encore que son pic principal de résonance coïncide avec sa plus basse fréquence de résonance possible. Il est alors clair que la fréquence fr est une fonction de la distance d'entre la paroi médiane et la surface inférieure. Par contre, si les deux sousenceintes sont empilées (voir fig. 3b), la fréquence du pic principal de résonance de la sous-enceinte inférieure peut être modifiée. Elle dépend alors non seulement de d mais encore de d, la distance entre la paroi médiane et la surface supérieure.
On peut facilement choisir d et d pour qu'alors la fréquence minimum de résonance du système complet, provoquée par le haut-parleur grave. se situe au dessus de fr donc de fc. Comme le haut-parleur médial n'a qu'une influence très faible sur cette résonance, on en déduit que le picprincipalderéso- nance de la sous-enceinte inférieure est supprime.
En résumé, L'enceinte décrite est composée de deux sousenceintes qui, toutes les deux, ont un rendement excessif au voisinage d'une fréquence fr lorsque'elles sont séparées l'une de l'autre. La juxtaposition de ces deux sous-enceintes permet l'atténuation, voire la suppression, de ces pics de résonance.
Grâce à l'ouverture pratiquée dans la sous-enceinte supérieure, les contraintes du haut-parleur grave sur le haut-parleur médial, et vice-versa, restent minimes. Les distorsions par intermodulation en sont fortement diminuées. Les qualités et les caractéristiques de l'enceinte, objet de la présente invention, ne sont absolument pas affectées si l'enceinte n'est pas placée verticalement. La position verticale n'a été donnée qu'en exemple dans la présente description.
Cependant la position verticale convient mieux si l'on veut donner une solution élégante au problème de la diffusion naturelle des sons.
Dans une salle de concert, la plupart des sons n'atteignent l'oreille de l'auditeur qu'après avoir été réfléchis sur les parois.
Seule une petite fraction (estimée à 10% environ) des sons vont directement de la source à l'auditeur. Cette fraction comprend principalement des sons médium et aigus.
L'enceinte disposée verticalement est une source de sons indirects, réfléchis en particulier par le plafond puis par les autres surfaces du local d'écoute. Elle est également une source de sons directs, de la façon suivante. Le haut-parleur médial diffuse ses sons de chaque côté de la surface supérieure de l'enceinte. On choisit un haut-parleur aigu ayant la même caractéristique (par exemple un haut-parleur à cône). Une partie des sons diffusés à l'intérieur de la sous-enceinte supérieure, par les haut-parleurs médial et aigu, se propage parallèlement à la surface supérieure, puis est réfléchie par une paroi latérale de la sous-enceinte supérieure, comme le montre la figure 4. De cette façon, une partie des sons produits par les haut-parleurs médial et aigu atteint la zone d'audition sans réflexion sur les parois du local d'écoute.
Cette façon d'obtenir des sons directs a l'avantage de permettre un dosage facile du rapport son direction indirect, comme le montrent les figures 5a et 5b. Il suffit de tourner l'enceinte par rapport à l'auditeur.
La paroi latérale servant de réflecteur peut être recouverte de matière quelconque, lisse ou granuleuse, ou bien présenter des facettes, pour modifier et améliorer la diffusion directe.
Les figures 6 à 8 représentent une autre forme d'exécution de l'enceinte, objet de l'invention- La figure 6 représente l'enceinte vue de l'extérieur.
On y remarque une ouverture dans la sous-enceinte inférieure. Cette ouverture permet en premier lieu de diminuer les contraintes sur le haut-parleur grave (ouverture dite de décompression), et, en second lieu. elle peut servir à l'application de la méthode du bass-reflex.
La figure 7 représente la construction intérieure.
La figure 8 est un détail de la sous-enceinte supérieure dont le sommet a été enlevé. Une découpe de la paroi latérale permet de montrer comment un miroir est utilisé comme réflecteur et comment est disposé un matériau d'amortissement.