La présente invention a pour objet une enceinte munie de haut-parleurs, constituée d'une première sous-enceinte, fermée ou quasi fermée, et d'une deuxième sous-enceinte, ouverte, juxtaposée à la première, chaque sous-enceinte comportant au moins un haut-parleur.
Les enceintes fermées, équipées généralement de hautparleurs électrodynamiques, ont l'avantage de reproduire les sons les plus graves du spectre sonore audible.
Elles ont par contre le désavantage d'avoir une réponse qui comprend un pic de résonance dans le domaine des basses fréquences, comme le schématise par exemple la fig. 1. Cette résonance est généralement audible et il est avantageux de la supprimer.
Les enceintes ouvertes, équipées par exemple de hautparleurs électrodynamiques à membrane cônique, ont l'avantage de ne pas imposer de grandes contraintes à cesdits hautparleurs, ce qui favorise la lisibilité (qualité de réponse transitoire) d'une telle enceinte.
Les enceintes ouvertes qui ne possèdent pas d'artifice de construction ou qui n'ont pas de très grandes dimensions ont le désavantage de ne pas pouvoir reproduire les sons les plus graves du spectre audible.
L'invention a pour but d'obtenir une enceinte munie de haut-parleurs capable de reproduire les sons graves sans avoir de pic de résonance.
L'enceinte objet de l'invention est caractérisée par le fait que les deux sous-enceintes ont chacune une résonance centrée environ sur la même fréquence, et par le fait que le pic de résonance de la première sous-enceinte interfère avec le pic de résonance de la deuxième sous-enceinte, cette interférence se produisant avec un déphasage d'environ 1800. Afin de clarifier le présent exposé rappelons qu'une enceinte quasiment fermée, c'est-à-dire qui ne comporte au plus que quelques trous de décompression, a environ les mêmes caractéristiques qu'une enceinte fermée. C'est pourquoi, dans la suite du présent exposé, nous considérons les enceintes quasi fermées comme des enceintes fermées.
Quelques méthodes existent pour supprimer la résonance d'une enceinte fermée: bourrer l'enceinte d'un absorbant acoustique, munir l'intérieur de l'enceinte d'un labyrinthe acoustique, ajouter un radiateur passif ou utiliser la méthode du bass-reflex . Chacune de ces méthodes a un inconvénient que la présente invention permet d'éviter. L'adjonction d'un absorbant acoustique permet d'absorber en partie la résonance mais atténue également la réponse de l'enceinte dans les zones voisines de la résonance. Les labyrinthes acoustiques sont difficiles à fabriquer en série pour un prix acceptable. Les systèmes avec radiateur passif ou bass-reflex ont un traînage qui rend la réponse de l'enceinte peu précise en régime transitoire.
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 à 3 représentent diverses réponses d'enceintes munies de haut-parleurs, avec en abscisse le logarithme de la fréquence et en ordonnée le logarithme de la réponse.
La fig. 1 est la réponse typique d'une enceinte fermée.
La fig. 2 est la réponse typique d'une enceinte ouverte.
La fig. 3 représente les réponses d'une sous-enceinte fermée (a) et d'une sous-enceinte ouverte (b), et la réponse combinée des deux sous-enceintes (c).
Les fig. 4 à 8 sont des formes d'exécution représentées schématiquement et en coupe. La sous-enceinte supérieure y est ajourée.
D'une manière générale, les formes d'exécution décrites cidessous comportent une sous-enceinte fermée ayant une
réponse analogue à celle schématisée par la fig. 1, sousenceinte à laquelle est juxtaposée une sous-enceinte ouverte dont nous discutons les propriétés ci-après.
Une enceinte ouverte a une réponse analogue à celle sché
matisée par la fig. 2. L'ouverture provoque une dépression de la réponse de l'enceinte dans la région D ainsi qu'une résonance autour d'une fréquence plus grave dans la région C
(résonance due à l'ouverture). Dans la zone E l'enceinte a les
caractéristiques d'une enceinte fermée. La forme et les dimensions d'une enceinte ouverte déterminent en grande partie la hauteur et la largeur du pic de résonance de la région C, ainsi que la profondeur de la dépression dans la région D.
Les deux sous-enceintes, dont l'une fermée et l'autre ouverte, ont chacune une résonance comme décrit ci-dessus, ces résonances étant centrées environ sur la même fréquence fr. Cette caractéristique est utilisée comme suit pour supprimer toute résonance:
-Dans la zone de fréquence comprenant les pics de résonance chacune des sous-enceintes produit un son sinusoïdal dont le niveau est réglable par action sur la forme et les dimensions des boîtiers. En branchant les haut-parleurs de façon adéquate il est facile de faire en sorte que. les deux sons sinusoïdaux produits par les deux sous-enceintes soient environ en opposition de phase (déphasage de 1800) et s'atténuent mutuellement par interférence.
De cette manière, on supprime le pic de résonance de l'enceinte fermée, en le faisant interférer avec le pic de résonance de l'enceinte ouverte, I'interférence se produisant avec un déphasage de 180 environ. Moyennant une construction et un dimensionnement réglant correctement la forme et le niveau des pics de résonance de chacune des sous-enceintes, et en tenant compte des caractéristiques des haut-parleurs, il devient possible de reproduire les sons graves sans avoir de pic de résonance.
Cette disposition a des avantages que nous commentons ciaprès.
Premièrement, elle permet d'utiliser une sous-enceinte ouverte pour reproduire une partie du spectre sonore, sans avoir à redouter la résonance de cette dite sous-enceinte puisque cette résonance est atténuée en même temps qu'elle atténue celle de la sous-enceinte fermée.
Deuxièmement, le haut-parleur de la sous-enceinte ouverte, élément actif du système antirésonnant que représente cette dite sous-enceinte, n'est pas sollicité par de grosses contraintes.
En effet, lorsque la sous-enceinte ouverte résonne, ce hautparleur voit son impédance augmenter et l'amplitude de ses vibrations diminuer. Ce phénomène est très connu et utilisé dans la méthode du bass-reflex . Cela a l'avantage de diminuer les distorsions du haut-parleur qui surviennent lors de trop longues élongations.
Troisièmement, en régime impulsionnel les résonances des sous-enceintes ouverte et fermée sont excitées simultanément mais se détruisent mutuellement par interférence. Ceci a pour effet d'allonger la constante de temps pour l'établissement d'ondes stationnaires dans chaque enceinte respectivement.
Considérons à la fois les courbes de la fig. 3 et l'une des formes d'exécution, par exemple celle qui est décrite par la fig. 4. Supposons que la sous-enceinte fermée a une réponse représentée par la courbe a' = a'(f) où f est la fréquence.
Etant donné les propriétés des enceintes ouvertes, I'homme du métier est en mesure d'en fabriquer une ayant une réponse b' = b'(f) telle que
a'(f) - b'(f) = c'(f) constante
La fig. 3 est schématiquement la représentation logarithmique de cette situation.
La fig. 4 représente l'arrangement le plus conventionnel des deux sous-enceintes.
La fig. 5 montre une possibilité d'augmenter la qualité du couplage des deux sous-enceintes. Le son est diffusé latéralement en direction de l'auditeur, comme le montrent les flèches.
Cette configuration a l'avantage de diffuser sur 3600.
Le vocable enceinte ouverte recouvre tous les types d'écran acoustique qui permettent un court-circuit acoustique entre l'avant et l'arrière de l'écran. En particulier, un écran plan a une réponse du type de la fig. 2 et correspond exactement à la définition phénoménologique des enceintes ouvertes.
La fig. 6 représente un tel cas où la sous-enceinte ouverte a été réduite à une simple paroi et quelques montants de fixation.
La sous-enceinte ouverte est d'une certaine façon repliée vers le bas. Par rapport aux autres configurations celle schématisée par la fig. 6 se caractérise par un encombrement moindre. La configuration schématisée par la fig. 7 a ceci de particulier que les sons émis par le haut-parleur de la sous-enceinte fermée sortent par l'ouverture de la sous-enceinte ouverte.
La configuration de la fig. 8 est une variante permettant une meilleure propagation des sons en direction de l'auditeur.
The present invention relates to an enclosure provided with loudspeakers, consisting of a first sub-enclosure, closed or almost closed, and a second sub-enclosure, open, juxtaposed to the first, each sub-enclosure comprising at minus a speaker.
Closed speakers, generally equipped with electrodynamic loudspeakers, have the advantage of reproducing the lowest sounds of the audible sound spectrum.
On the other hand, they have the disadvantage of having a response which includes a resonance peak in the low-frequency domain, as shown schematically for example in FIG. 1. This resonance is usually audible and it is beneficial to suppress it.
Open enclosures, equipped for example with electrodynamic loudspeakers with a conical membrane, have the advantage of not imposing great constraints on said loudspeakers, which favors the readability (quality of transient response) of such an enclosure.
Open loudspeakers which do not have any constructional artifices or which are not very large have the disadvantage of not being able to reproduce the lowest sounds of the audible spectrum.
The object of the invention is to obtain an enclosure provided with loudspeakers capable of reproducing bass sounds without having a resonance peak.
The enclosure that is the subject of the invention is characterized by the fact that the two sub-enclosures each have a resonance centered approximately on the same frequency, and by the fact that the resonance peak of the first sub-enclosure interferes with the peak of resonance of the second sub-enclosure, this interference occurring with a phase shift of approximately 1800. In order to clarify the present description, let us recall that an almost closed enclosure, that is to say which has at most only a few holes of decompression, has approximately the same characteristics as a closed chamber. This is why, in the remainder of this presentation, we will consider almost closed enclosures as closed enclosures.
There are a few methods for suppressing the resonance of a closed enclosure: stuffing the enclosure with an acoustic absorber, providing the interior of the enclosure with an acoustic labyrinth, adding a passive radiator or using the bass-reflex method. Each of these methods has a drawback which the present invention avoids. The addition of an acoustic absorber makes it possible to partially absorb the resonance but also attenuates the response of the loudspeaker in the zones close to the resonance. Acoustic labyrinths are difficult to mass-produce for an acceptable price. The systems with passive radiator or bass-reflex have a lag which makes the response of the enclosure not very precise in transient mode.
Embodiments of the enclosure that is the subject of the present invention are described below by way of example, with reference to the appended schematic drawing in which:
Figs. 1 to 3 represent various responses of enclosures fitted with loudspeakers, with the logarithm of the frequency on the abscissa and the logarithm of the response on the ordinate.
Fig. 1 is the typical response of a closed enclosure.
Fig. 2 is the typical response of an open enclosure.
Fig. 3 shows the responses of a closed sub-enclosure (a) and an open sub-enclosure (b), and the combined response of the two sub-enclosures (c).
Figs. 4 to 8 are embodiments shown schematically and in section. The upper sub-enclosure is perforated.
In general, the embodiments described below comprise a closed sub-enclosure having a
response similar to that shown schematically in FIG. 1, a sub-enclosure to which is juxtaposed an open sub-enclosure, the properties of which we discuss below.
An open enclosure has a response analogous to that of dry
matized by FIG. 2. The opening causes a depression of the speaker response in region D as well as resonance around a lower frequency in region C
(resonance due to opening). In zone E the enclosure has the
characteristics of a closed enclosure. The shape and dimensions of an open enclosure largely determine the height and width of the C region resonance peak, as well as the depth of the depression in the D region.
The two sub-speakers, one of which is closed and the other open, each have a resonance as described above, these resonances being centered approximately on the same frequency fr. This characteristic is used as follows to suppress any resonance:
-In the frequency zone comprising the resonance peaks, each of the sub-speakers produces a sinusoidal sound, the level of which is adjustable by acting on the shape and dimensions of the boxes. By plugging in the speakers properly it is easy to ensure that. the two sinusoidal sounds produced by the two sub-speakers are approximately in phase opposition (phase shift of 1800) and mutually attenuate by interference.
In this way, the resonance peak of the closed enclosure is suppressed, making it interfere with the resonance peak of the open enclosure, the interference occurring with a phase shift of approximately 180. With construction and sizing that properly adjust the shape and level of the resonance peaks of each of the sub-speakers, and taking into account the characteristics of the speakers, it becomes possible to reproduce bass sounds without having a resonance peak.
This arrangement has advantages which we comment on below.
Firstly, it makes it possible to use an open sub-enclosure to reproduce part of the sound spectrum, without having to fear the resonance of this said sub-enclosure since this resonance is attenuated at the same time as it attenuates that of the sub-enclosure. closed.
Second, the loudspeaker of the open sub-enclosure, an active element of the anti-resonance system represented by this said sub-enclosure, is not solicited by large constraints.
Indeed, when the open sub-enclosure resonates, this loudspeaker sees its impedance increase and the amplitude of its vibrations decrease. This phenomenon is well known and used in the bass-reflex method. This has the advantage of reducing the distortions of the loudspeaker which occur during too long elongations.
Third, in pulse mode, the resonances of the open and closed sub-speakers are excited simultaneously but mutually destroy each other by interference. This has the effect of lengthening the time constant for establishing standing waves in each enclosure respectively.
Consider both the curves of fig. 3 and one of the embodiments, for example the one described in FIG. 4. Suppose the closed sub-enclosure has a response represented by the curve a '= a' (f) where f is the frequency.
Given the properties of open enclosures, a person skilled in the art is able to manufacture one having a response b '= b' (f) such that
a '(f) - b' (f) = c '(f) constant
Fig. 3 is schematically the logarithmic representation of this situation.
Fig. 4 represents the most conventional arrangement of the two sub-speakers.
Fig. 5 shows a possibility of increasing the quality of the coupling of the two sub-speakers. The sound is diffused laterally towards the listener, as shown by the arrows.
This configuration has the advantage of broadcasting over 3600.
The term open enclosure covers all types of acoustic screen which allow an acoustic short-circuit between the front and the rear of the screen. In particular, a flat screen has a response of the type of FIG. 2 and corresponds exactly to the phenomenological definition of open enclosures.
Fig. 6 shows such a case where the open sub-enclosure has been reduced to a single wall and a few fixing posts.
The open sub-enclosure is in a way folded down. Compared to the other configurations, the one shown schematically in FIG. 6 is characterized by a smaller footprint. The configuration shown schematically in FIG. 7 has this in particular that the sounds emitted by the loudspeaker of the closed sub-enclosure come out through the opening of the open sub-enclosure.
The configuration of FIG. 8 is a variant allowing better propagation of sounds in the direction of the listener.