CH633400A5

CH633400A5 - Installation pour la reproduction d'un son d'environnement.

Info

Publication number: CH633400A5
Application number: CH313977A
Authority: CH
Inventors: Michael Anthony Gerzon
Original assignee: Nat Res Dev
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1977-03-14
Publication date: 1982-11-30
Also published as: FR2345047A1; DK109277A; FR2345047B1; NL7702790A; CA1061721A; DE2711299C2; JPS52134701A; US4095049A; JPH0520960B2; DE2711299A1

Description

La présente invention a pour objet une installation pour la reproduction d'un son d'environnement, comprenant des moyens de décodage recevant des signaux d'un premier, deuxième et troisième canal de transmission, ces signaux, provenant de moyens de mise en 25 code, étant constitués respectivement par des combinaisons linéaires complexes de composants de signaux omnidirectionnels, des composants de signaux ayant des gains égaux au cosinus de l'angle azimutal du son à encoder, et des composants de signaux ayant des gains égaux au sinus de l'angle azimutal du son à encoder, les moyens de 30 décodage assurant le décodage des signaux des canaux de transmission pour produire des signaux de sortie alimentant une rangée de haut-parleurs.

Les brevets anglais Nos 1369813 et 1494751 décrivent des installations à son environnant à deux canaux, dans lesquelles un 35 canal porte un signal dit omnidirectionnel et l'autre canal porte un signal dit d'azimut, ou de phase, du type dans lequel la phase relative du signal de phase est égale à plus ou moins l'angle d'azimut, le gain ne variant pas avec la direction. En variante, les deux canaux peuvent porter les signaux qui sont des combinaisons linéaires des signaux 40 omnidirectionnel et de phase. Des installations utilisant ce type de codage sont dites symétriques rotationnellement.

Le brevet anglais N° 1411994 décrit une installation du type susmentionné, dans laquelle un troisième canal a été ajouté afin d'améliorer la localisation. Dans le cas d'un enregistrement phonographique à disque, ce canal est alimenté par la modulation d'un ou de plusieurs sous-porteurs ultrasoniques, les deux premiers canaux étant directement enregistrés sur les parois des sillons et, dans le cas de radio à fréquence modulée, le troisième canal module un signal so sous-porteur AM modulé en quadrature avec un autre signal sous-porteur. En conséquence, un tel troisième canal peut ne comporter qu'une plage de fréquences restreinte et/ou un niveau d'amplitude maximal, et peut être plus sensible aux parasites et aux autres interférences que les deux autres canaux. C'est la raison pour laquelle il est désirable d'agencer l'installation d'une manière telle que le gain relatif de ce troisième canal, envoyé aux moyens de décodage, puisse être réduit sans effet défavorable sérieux sur la localisation du son.

La présente invention a pour but de résoudre ce problème.

A cet effet, l'installation suivant l'invention est caractérisée par le m fait que les moyens de décodage comprennent un circuit matriciel phase-amplitude apte à recevoir le signal du troisième canal de transmission ayant un gain Tgain par rapport au son à encoder donné par:

Tgain = q (jg + jh cos e + i sin 0)

65

où 0 est l'angle azimutal du son, q est un gain complexe non nul,

j = s/g et h sont des gains réels et i = — 1,

les signaux du premier et du deuxième canal de transmission ayant

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4

des gains, mutuellement indépendants, qui sont des combinaisons linéaires de Xgain et de Again données par:

Sggjn = a + c cos 0 + je sin 0 Again = jb + jd cos 0 + f sin 0

où j (= y/— 1) représente un déphasage de 90° et où a, b, c, d, e et f sont des gains réels tels que, pour des angles azimutaux 0' du son à encoder correspondant à une pluralité de directions prédéterminées, les équations suivantes soient satisfaites:

'/2

h2

1 + u2 sin2 0' 1 — (u/v)2 cos2 0'

u (cos2 0' + v2 sin2 0'

les gains a, b, c, d, e, f, g, h, i des équations d'encodage par l'équation matricielle:

(a' c'j e'j \ /a c ej \ _ 1 b' d'jf'j = bj dj f g'j h' ï / \gj hj i /

où j = y/— 1 et où £', A', T'sont des signaux proportionnels respectivement aux signaux (£, A, T) des premier, deuxième et troisième canaux de transmission, les signaux du premier et du deuxième canal de transmission ayant des gains complexes respectifs de soit A£gain et AAgain, soit ALgain et ARgain où :

ou

1 + vh cf + ed bc — ad

1 + u2 sin2 0'

2]

-'gain

R„

^gain ^ Again

Vi 2L

vgain "■ "gain et A un multiple réel ou complexe.

lA A,

gain be + af bc — ad et 1 — (u/v)2 cos2 0' est positif et la paire (u, v) n'a pas les valeurs (0, 1) et (0, — 1), le circuit matriciel phase-amplitude agissant au moyen d'un circuit de sortie pour convertir lesdits signaux des canaux de transmission en des signaux de sortie pour alimenter la rangée de haut-parleurs pour produire, à des emplacements d'écoute prédéterminés, une pression acoustique et un vecteur de vitesse acoustique qui soient tels que, à chaque fréquence du son, le vecteur formé par les composants du vecteur de vitesse acoustique complexe, portant une phase en quadrature en rapport avec les composants de la pression acoustique, soit orienté dans une direction faisant un angle par rapport à une direction de référence qui est sensiblement égal à l'angle azimutal 0' du son à encoder pour une pluralité de directions prédéterminées.

Il est à remarquer que la vitesse acoustique d'un son éloigné est proportionnelle à la différentielle par rapport au temps de la pression acoustique de ce son, et que l'effet de la différenciation consiste à tripler les fréquences à une vitesse de 6 dB/octave, avec un décalage de phase de 90°. Il en résulte qu'à une relation de phase de 0° ou 180° pour les signaux électriques représentatifs de la pression et de la vitesse acoustique correspond une phase en quadrature.

Les moyens de décodage peuvent comprendre une matrice inverse modifiée comprenant une matrice d'amplitude de phase qui est l'inverse de la matrice d'amplitude de phase des moyens de mise en code, modifiée par les facteurs de gain qui peuvent être dépendants de la fréquence. Cependant, de tels facteurs peuvent être des unités, auquel cas la matrice d'amplitude de phase des moyens de décodage est l'exacte réplique de la matrice d'amplitude de phase des moyens de mise en code.

La matrice inverse modifiée pourra également être agencée de façon à produire d'autres sorties telles qu'une quatrième sortie égale à un signal représentatif d'une pression acoustique déphasée de 90°. La matrice peut également être modifiée de telle manière que ces sorties soient des combinaisons réellement linéaires des signaux de sortie des matrices mentionnés ci-dessus.

De préférence, le circuit matriciel phase-amplitude est actionné par le circuit de sortie pour convertir lesdits signaux des canaux de transmission en des signaux de sortie pour alimenter les haut-parleurs à un angle d'azimut 0 ayant la forme:

Py = [a' kj + 2b' kj cos v + (2g' k2 — a' k3) j sin v] 2'

+ [c' kj + 2d' kj cos y + (2h' k2 + c' k3) sin y] A'

+ t [e' kjj + 2f' kj cos y + (2i' k2 + e' k3) sin y] q~ 'T'

où 0 = y pour une sortie polygonale régulière de la rangée de haut-parleurs et i|/ = 90° — 0', 90° + 0', — 90° — 0' et — 90° + 0' pour les azimuts respectifs 0 = 0', 180° —0', —180° + 0' et —0' de la sortie rectangulaire de la rangée de haut-parleurs, où kj et k2 sont des gains positifs, k3 est un gain réel, t est un gain tel que — 0,2 < t < 1,4, où les gains réels a', 2b', c', 2d', e', 2f', 2g', 2h', 2i' sont en rapport avec

Dans de tels moyens de mise en code, si 0 est changé en — 0, j en —j et si Lgain et Rgain sont interchangés, les équations résultantes ne sont pas modifiées, mis à part un éventuel changement dans la phase moyenne de T. En conséquence, de tels moyens de mise en code sont 20 dits avoir une symétrie gauche/droite.

Dans un tel système de mise en code ayant une symétrie gauche/ droite, il peut être préférable que six angles d'azimut prédéterminés soient disposés symétriquement par rapport à deux directions de référence mutuellement orthogonales, prenant les valeurs 25 0 = 0 + 0', 180° + 0' et 180°. Dans un tel cas les gains g et h sont tels que:

1 + u2 sin2 0' _|,/s h = v-i q"

i2 0'J

30

s =

h2

_1 — (u/v)2 cos21 u (cos2 0' + v2 sin2 0')

1 + vh 1 + u2 sin2 0'

Dans le cas particulier où les six angles d'azimut prédéterminés sont de 0°, 60°, 120°, 180°, —60° et —120°, les gains g et h ont la 35 forme suivante:

h-v-l4*3"'?

[_4 — (u/v)3J

%■

h2 u (1 + 3v2)

1 + vh 4 + 3u2

Dans de nombreuses dispositions pratiques, il se révèle que ces valeurs de g et de h sont bien approchées par les formules :

g =

^1,65 + 2v + 0,35v + 0,65u2

1 ,

h = - yr+u2 [1,12 - 0,12 (v2 - u2)]

50 II est à remarquer que, dans le cas où u = 0 et v = ± 1, le système est symétrique rotationnellement et ne tombe pas sous le coup de la présente invention.

Le dessin représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.

ss La fig. 1 est un schéma-bloc d'un dispositif de mise en code et de décodage, et la fig. 2 est un schéma-bloc illustrant de façon plus détaillée une forme d'exécution des moyens de décodage du dispositif représenté à la fig. 1. c

60 Dans la description qui suit, on admettra que tous les angles azimutaux sont mesurés dans le sens contraire à celui des aiguilles de la montre.

La fig. 1 représente schématiquement une installation de reproduction du son dans lequel des signaux d'entrée W, X et Y sont 65 appliqués à des moyens de mise en code 10 et dans lequel les signaux mis en code qui en ressortent E, A et T sont transmis par un dispositif 12 à des moyens de décodage comprenant ime matrice inversée modifiée 14, qui produit des signaux de sorties W', X' et Y', et un

5

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circuit de sortie 16 qui produit des signaux de sorties alimentant, à travers une amplification convenable, des haut-parleurs. Le dispositif 12 peut comprendre un enregistreur et une unité de transcription ou un transmetteur et un receveur. Il est à remarquer que les composants du dispositif 12 peuvent être séparés les uns des autres géographiquement et/ou dans le temps, et que les signaux qui les traversent peuvent être soumis à une atténuation, à une limitation de bande et/ou à d'autres formes de modification et de dégradation de telle sorte que les signaux appliqués aux moyens de décodage soient £', A' et T'.

Le signal d'entrée W est un signal omnidirectionnel alors que les signaux X et Y ont des gains proportionnels au cosinus et au sinus,

respectivement, de l'angle azimutal 0 0 du son à encoder qui est mesuré à partir d'une première direction de référence.

L'encodeur 10 est agencé de façon à fonctionner en accord avec les équations d'encodage suivantes:

(f) s, ?)(-.)

\T/ gain Vqgj qhj qi/ \sin0/

où j (= y/— 1) représente un déphasage de 90° et a, b, c, d, e, f, g, h io et i sont des gains réels, i valant — 1, et q est un gain complexe non nul.

La matrice inversée 14 réalise la fonction des équations de décodage suivantes:

kjte'j k2tf'j k2ti' + Vï k3te'

'a cj ej\ b' d'j fj =

\g'j h' Y J

où k! et k2 sont des gains positifs et k3 et t des gains réels, t étant le gain du troisième canal. Tous ces gains peuvent être dépendants de la fréquence et être choisis de façon à optimiser les différents aspects de la reproduction subjective. Le gain k3 est un gain de polarisation directionnel, comme décrit dans le brevet anglais N° 1550627.

Lorsque la matrice de sortie 16 doit fournir des signaux appliqués à une configuration de haut-parleur en forme de polygone régulier, leurs sorties sont telles qu'un haut-parleur à l'azimut 0, mesuré à partir d'une seconde direction de référence, est alimenté avec un signal Pp donné par:

Pp = W' + 2X' cos 0 + 2Y' sin 0

Il est à remarquer que, avant que les signaux Pj soient dérivés, les signaux X' et Y' peuvent être soumis à un filtre RC à passage élevé pour compenser la distance du haut-parleur, comme décrit dans le brevet anglais N° 1494751.

Pour une configuration de haut-parleur rectangulaire, avec des azimuts de haut-parleur 0,180° —0, —180° + 0 et —0, les signaux d'alimentation des haut-parleurs respectifs peuvent être P^ _p, P90' + p, P_9o° -0 et P_9o» + 0, comme décrit dans le brevet anglais No 1494751.

Différentes matrices de mise en code, dans lesquelles les six angles d'azimut prédéterminés sont 0°, ± 60°, ± 120° et 180° seront décrites 25 ci-après à titre d'exemple. Les trois premiers sont des systèmes du type dit JT dans lesquels :

1

u = — —== —0,354

30

3

:7T

1,061

Une variante des systèmes JT décrits ci-dessus est appelée système HT et est basée sur le système de mise en code à matrice H à deux 35 canaux de la BBC dans lequel :

u = -0,170 v = +1,473

Les valeurs des différents coefficients a à i de la matrice encodée et 40 les coefficients correspondants a' à i' des matrices inversées correspondantes pour les systèmes 45JT, 55JT, 65JT et HT sont représentés dans le tableau I.

Tableau I

Systèmes

45JT

55JT

65JT

HT

a

0,9530

0,9694

0,9829

0,9915

b

-0,3029

-0,2457

-0,1842

-0,1305

c

0,2554

0,2191

0,1725

0,2030

d

0,8034

0,8643

0,9203

0,6580

e

0,0661

0,1104

0,1645

-0,1305

f

0,9593

1,0036

1,0412

0,9915

g

-0,1716

-0,0733

h

1,0000

0,6873

i

-1,0000

a'

0,9857

0,9876

0,9744

2b'

0,5228

0,4418

0,3654

0,2956

c'

0,1058

0,0575

0,0040

0,2129

2d'

-1,0785

-1,0450

-1,0181

-1,4286

e'

0,1667

0,0839

2f

-1,0000

-1,4549

2g'

0,1846

0,1030

0,0265

0,0603

2h'

1,1148

1,0647

1,0195

1,0131

2i'

-0,9428

-0,9877

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6

Le facteur 2 dans le tableau I provient des facteurs 2 dans l'expression qui précède pour Pp. Le son azimutal apparent produit par de tels moyens de décodage pour tout gain t situé entre 0 et 1, suivant la théorie de localisation de Makita, correspond avec l'azimut à encoder à environ 2° près. Pour t = 0 et t = 1, de tels moyens de décodage donnent des azimuts apparents de son, suivant la théorie de Makita, égaux aux azimuts à encoder pour les six directions prédéterminées 0°, +60°, +120° et 180°.

Les paramètres kls k2, k3 et t dans les équations de décodage susmentionnées ont des valeurs préférentielles dépendant du nombre des canaux disponibles, delà complexité des moyens de décodage et du fait que l'on tient compte de la dépendance de la fréquence de la localisation du son par l'oreille humaine ou non. Dans le cas particulier où trois canaux sont disponibles pour toutes les largeurs de bande, on peut poser que k! = k2 = t = 1 et que k3 = 0. W' a alors un gain directionnel de 1, X' a un gain directionnel valant cos 0 et Y' a un gain directionnel valant sin 0. D'une façon générale, on a trouvé que des résultats satisfaisants d'azimuts décodés sont obtenus en appliquant la théorie de localisation de Makita lorsque:

X' Y'

Re—: Re—s cos 0: sin 0 W' W'

où Re signifie la partie réelle de. Ainsi, si la matrice de sortie 16 (fig. 1) est une matrice d'amplitude convenablement adaptée, un azimut sensiblement correct sera obtenu quelles que soient les valeurs de kj, k2, k3 et t, tant que kt > 0, k2 > 0 et —0,2 < t < 1,4. Par exemple, pour une configuration polygonale régulière d'au moins quatre haut-parleurs, chacun a un angle d'azimut respectif de % le signal d'alimentation pour chaque haut-parleur est donné par:

Pp = W' 4- 2X' cos 0 + 2Y' sin 0

comme mentionné ci-dessus.

Ainsi, si la matrice de sorties 16 est une matrice d'amplitude convenablement choisie, alimentant une configuration de haut-parleur appropriée, des azimuts de Makita sensiblement corrects sont obtenus quelles que soient les valeurs de kj, k2, k3 et t tant que kx > 0, K2 > 0 et -0,2 < t < 1,4.

Des exemples de valeurs appropriés pour ces paramètres pour des systèmes de décodage JT sont les suivants, un demi-canal étant un canal qui est disponible pour une partie seulement de la bande de fréquence requise.

Moyens de décodage à 3 canaux compensés psychoacoustiquement ki = k2 = l,k3 = 0 à des fréquences deux fois plus petites que 400 Hz;

kj = 1,2247, k2 = 0,8660, t = l,k3 = 0 à des fréquences beaucoup plus grandes que 400 Hz.

Moyens de décodage de base à 2 canaux ki = k2 = 1, t = k3 = 0.

Moyens de décodage à 2 canaux compensés psychoacoustiquement t = 0, et ki = 0,6592, k2 = 1,2807, k3 = 0,1545 à des fréquences beaucoup plus petites que 400 Hz;

kx = k2 = l,k3 = 0,4175 à des fréquences beaucoup plus grandes que 400 Hz.

Moyens de décodage de base à 2 'A canaux kj = k2 = t = l,k3 = 0 à des fréquences pour lesquelles les trois canaux sont disponibles;

ki = k2 = 1,1454, k3 = 0, t = 0 lorsque deux canaux sont disponibles.

Moyens de décodage à 2'A canaux avec gain directionnel uniforme ki = k2 = t = 1, k3 = 0 lorsque les trois canaux sont disponibles;

kj = k2 = 1,2162, k3 = 0,5077 lorsque les deux canaux sont disponibles.

Le gain est directionnellement uniforme dans 0,52 dB limite.

Moyens de décodage à 2'A canaux compensés psychoacoustiquement kj = k2 = t = l,k3 = 0 à des fréquences beaucoup plus petites que 400 Hz;

kj = 1,2247, k2 = 0,8660, k3 = 0, t = 1 à des fréquences beaucoup plus grandes que 400 Hz, avec trois canaux disponibles;

kx = k2 = 1,2162, k3 = 0,5077, t = 0 à haute fréquence avec deux canaux disponibles.

Moyens de décodage de base à 2 canaux avec gain directionnel uniforme

Id = 1, k2 = 1,15, k3 = 0,3622, t = 0.

La fig. 2 illustre une implantation des moyens de décodage du type décrit ci-dessus. Les signaux reçus 2' et A' sont appliqués aux circuits respectifs de compensation de phase 20 et 22 alors que le signal d'entrée T'est appliqué à un circuit ayant un gain relatif t. Les sorties des circuits 20,22 et 24 sont appliquées à un circuit WXY qui peut être du type décrit dans le brevet anglais N° 1494751, qui peut être implanté par un circuit de matrice d'amplitude de phase et qui produit quatre signaux de sorties w, x, y et — jw. Dans le cas où le gain t du canal T vaut 1, le signal w a un gain omnidirectionnel, les signaux x et y ont des gains dépendants du cosinus et du sinus, respectivement, de l'angle d'azimut du signal encodé, et le signal — jw est identique au signal w excepté qu'il est déphasé de 90°.

Ainsi, le circuit WXY peut être une matrice d'amplitude de phase constituant l'inverse de la matrice de mise en code, mais qui est munie d'une sortie additionnelle égale mais en quadrature de phase à la sortie w.

Les sorties du circuit WXY 26 sont appliquées aux circuits de gains respectifs 28,30,32 et 34 qui appliquent le gain ki au signal w, le gain k2 aux signaux x et y et le gain k3 au signal — jw, respectivement. Le signal de sortie —jwk3 du circuit 34 est combiné avec la sortie yk2 à partir du circuit 32 dans un additionneur 36 pour réaliser une opération de polarisation directionnelle, comme décrit dans le brevet anglais N° 1550627, pour produire le signal Y'. Les signaux W' ( = wkt) et X' (= xk2) sont produits par des circuits 28 et 30, respectivement, et les trois signaux W', X' et Y' sont appliqués à la matrice de sortie 16 qui a la forme d'une matrice d'amplitude et qui produit des signaux pour un agencement de haut-parleurs tel que décrit ci-dessus.

Comme décrit ci-dessus, les gains kj, k2, k3 et t peuvent être dépendants de la fréquence, auquel cas tous les déphasages produits par les circuits 28,30,32 et 34 doivent coïncider les uns avec les autres et les circuits 20 et 22 être agencés de façon à fournir un déphasage similaire à celui produit par le circuit de gain 24, lequel pourra par exemple être un filtre avec une réponse de fréquence complète:

1 - 0,23 (xeo)2 [1 + l,7j (-ko) - (TCO)2]2

où la constante de t vaut, par exemple, 75 us, Dans ce cas, les circuits de compensation de phase 20 et 22 seraient des réseaux à libre passage avec des réponses de fréquence complexes:

1 - l,7j (tco) - (to)2 1 + l,7j (na) - (tco)2

Les valeurs indiquées ci-dessus pour kx, k2, k3 et t conviennent pour tout système ayant les valeurs spécifiées pour u et v dans les systèmes JT.

Il est à remarquer que les différents stages des moyens de décodage illustrés à la fig. 2 peuvent être modifiés de telle sorte que les gains soient amenés en des points différents, pour autant que l'opération moyenne ne soit pas modifiée. En outre, les trajectoires des signaux X' et Y' peuvent comprendre des filtres RC à haut

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7

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passage avec des fréquences —3 dB sensiblement égales à 54/d Hz, où d est la distance en mètres des haut-parleurs et un point de référence dans la zone d'écoute, de façon à compenser les effets non désirés de la localisation du son, causés par la courbure du champ sonore à partir des haut-parleurs, dus aux distances finies d'écoute. 5

Une méthode commune utilisée de mise en code de sons directionnels dans quatre canaux (appelés LB, LF, RF et RB) est dite à mixage aux paires, méthode selon laquelle à un son mis en code à l'azimut 0 sont attribués les gains tels que mentionnés dans le tableau II pour chacun des quatre canaux.

Tableau II

-45° 0

<45°

45° < 0 < 135°

135° < 0 < 225°

-135° < 0 < -45°

LB

0

cos (135° -0)

sin (225° -0)

0

LF

cos(45°

-0)

sin (135° -0)

0

RF

sin (45°

-0)

0

cos (—45° —0)

RB

0

cos (225° —0)

sin (-45° -0)

Il n'est pas possible d'obtenir des signaux omnidirectionnels (lire des signaux dont le gain directionnel est égal à 1) à partir de ces signaux. Cependant, les signaux W, X et Y peuvent être obtenus avec une précision suffisante pour les buts de la présente invention en 20 posant:

W =

1

LF + RF LB + RB]

où 0,707 kp sg 1 et 0,707 < kB < 1 et

1

3 pour kiW' + k^PjX' + K&Y' + k&Z'

où ki et k'2 sont des gains positifs qui peuvent varier avec la fréquence. Par exemple, ces gains peuvent être ki = 1 et k'2 = des fréquences sensiblement inférieures à 400 Hz,

ki = yfl et k'2 — y/~6 pour des fréquences sensiblement supérieures à 400 Hz.

Plus généralement, des signaux décodés W', X', Y' et Z' peuvent dériver de 2, A, T, Q par une matrice d'amplitude de phase telle que:

X'

Z'

x = (- LB + LF + RF - RB)

sfï 30

Y =—— (LB + LF - RF - RB)

Alors que la mise en code utilisée dans de tels signaux n'est pas 35 parfaitement correcte pour tous les azimuts, les coefficients kB et kF peuvent être choisis de telle manière que les azimuts particuliers choisis soient mis en code correctement. Les signaux mis en code dérivés de W, X et Y ainsi obtenus peuvent alors être décodés.

Des informations concernant la hauteur d'une source de son 40 peuvent être ajoutées à tout système à trois canaux en ajoutant un quatrième canal Q contenant les informations additionnelles nécessaires. En utilisant la notation ci-dessus, les quatre canaux ont des gains directionnels donnés par:

a c je o\ / 1 \ 45

jb jd f 0 1 j cos 0 cos in jgq jhq iq 0 11 sin 0 cos -q I

0 0 0 sy \ sin tj /

où s est un gain complexe pour le canal Q et r| est l'angle au-dessus de 50 l'horizon. Une telle information peut être alors décodée pour reproduction horizontale utilisant les moyens de décodage ci-dessus à partir des signaux dans les trois premiers canaux, en ignorant le canal Q.

Une reproduction en hauteur peut être obtenue avec utilisation 55 d'une configuration convenable de haut-parleurs en dérivant les signaux W', X' et Y' des signaux 2, A et T, comme décrit ci-dessus avec kj = k2 = 1, k3 = 0, t = 1, de telle manière que les gains directionnels soient 1, cos 0 cos t] et sin 0 cos t| respectivement, et en dérivant le signal Z' = s- 'Q qui a un gain directionnel valant sin T|. 60 Pour des configurations de haut-parleurs en polyèdres réguliers, le haut-parleur ayant la direction des cosinus pj, q; et r; est alimenté avec le signal:

Y'

Re — : Re — : Re W W' W'

S cos 0 cos t| : sin 0 cos rç : sin t|, qui assureront une reproduction directionnelle sensiblement correcte suivant la théorie de Makita de la localisation du son. Par exemple, W', X', Y' peuvent être dérivés comme dans n'importe lequel des moyens de décodage à trois canaux décrits précédemment et Z' peut être choisi de façon à être un multiple réel convenable de s_1Q.

Le cas d'une reproduction par huit haut-parleurs disposés cuboïdalement à des directions dont les cosinus de direction p", q", r" sont égaux à ± p', ± q', + r', respectivement, pour p', q', r', les signaux de champ des haut-parleurs associés seront:

ki W' +Vzk'2 X'/p" + y&2 Y'/q" + Msk^Z'/r"

pour des coefficients positifs ki et k'2. La matrice de sortie de tels moyens de décodage cuboïdaux pourra être telle que décrite dans le brevet anglais N° 1494751.

Dans toute forme d'exécution de l'invention, les signaux L et R peuvent être transmis en lieu et place des signaux 2 et A, la relation entre deux paires de signaux étant :

L = 'A (Z + A)

R = l/2 (2 — A)

De façon similaire, les matrices d'amplitude de phase ou circuits WXY des moyens de décodage peuvent être agencés pour fonctionner à partir des signaux L et R plutôt qu'à partir des signaux 2 et A.

Il est à remarquer que tous les gains, déphasages, filtres et circuits de matrice peuvent être redisposés, divisés en plusieurs étages et/ou combinés, et que tous les gains moyens ou déphasages affectant de façon égale les trajectoires de signaux parallèles peuvent être introduits, de façon évidente aux gens du métier, sans affecter le fonctionnement moyen des moyens de mise en code ou de décodage. En particulier, lorsque les gains de décodage kl5 k2, k3 ne dépendent pas de la fréquence, les parties des moyens de décodage qui suivent n'importe quel filtrage désiré des canaux d'entrée S', A' ou S', A', T' ou L', R' ou L', R', T'peuvent être augmentées comme une simple matrice fixe d'amplitude de phase, si désiré.

R

2 feuilles dessins

Claims

633400 2 REVENDICATIONS

1 + vh

[u(l +3v2)1

|_ 4 + 3u2 J

12. Installation suivant la revendication 11, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (10) des moyens de mise en code est agencé de façon telle que:

a = 0,9530, b = -0,3029, c = 0,2554, d = 0,8034, e = 0,0661, f= 0,9593, g =-0,1716, h = 1,0000 et i = -1,0000.

13. Installation suivant la revendication 11, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (10) des moyens de mise en code est agencé de façon telle que:

a = 0,9694, b = -0,2457, c = 0,2191, d = 0,8643, e = 0,1104, f= 1,0036, g =-0,1716, h= l,0000et i = -1,0000.

14. Installation suivant la revendication 11, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (10) des moyens de mise en code est agencé de façon telle que :

a = 0,9829, b = -0,1842, c = 0,1725, d = 0,9203, e = 0,1645, f= 1,0412, g =-0,1716, h= 1,0000 et i = -1,0000.

15. Installation suivant la revendication 11, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (10) des moyens de mise en code est agencé de façon telle que:

a = 0,9915, b=-0,1305, c= 0,2030, d = 0,6580, e =-0,1305, f= 0,9915, g =-0,0733, h= 0,6873 et i = -1,0000.

16. Installation suivant l'une des revendications 9 à 15, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (10) des moyens de mise en code est agencé de façon à recevoir des signaux d'entrée dérivés d'un microphone produisant au moins trois signaux intermédiaires, dont le premier est un signal omnidirectionnel comprenant la somme de toutes les sources de son azimutal à gain identique, dont le second est la somme des signaux de toutes les sources de son azimutal ayant chacune un gain proportionnel au cosinus de l'angle azimutal respectif du son à encoder, et dont le troisième comprend la somme des signaux de toutes les sources de son azimutal ayant chacune un gain proportionnel au sinus de l'angle azimutal respectif du son à encoder.

17. Installation suivant l'une des revendications 9 à 16, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (10) des moyens de mise en code est agencé de façon à recevoir des signaux d'entrée produits par une pluralité de sources de signaux monophoniques indépendants et des moyens de mélange matriciel d'amplitude produisant au moins trois signaux intermédiaires, dont le premier comprend la somme de tous les signaux monophoniques à gain identique, dont le second comprend la somme de tous les signaux monophoniques après que chacun a été soumis à un gain proportionnel au cosinus de l'angle azimutal respectif du son à encoder, et dont le troisième comprend la somme de tous les signaux monophoniques après que chacun a été soumis à un gain proportionnel au sinus de l'angle azimutal respectif du son à encoder.

18. Installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (10) des moyens de mise en code est agencé de façon à recevoir des signaux d'entrée (W, X, Y) dérivés de moyens produisant quatre 5 signaux LB, LF, RF et RB représentant le son à gauche en arrière, à gauche en avant, à droite en avant et à droite en arrière, respectivement, ces signaux d'entrée étant donnés par:

W = m [kF-i (LF + RF) + /kB "i (LB + RB)] X = n [(LF + RF) - / (LB + RB)] 10 Y = n [(LF - RF) + / (LB - RB)]

où m, n > 0 et où kF, kB et / sont des gains positifs tels que:

2~Vl < kF < 1

1. Installation pour la reproduction d'un son d'environnement, comprenant des moyens de décodage recevant des signaux d'un premier, deuxième et troisième canal de transmission, ces signaux (S, A, T), provenant de moyens de mise en code (10), étant constitués respectivement par des combinaisons linéaires complexes de composants de signaux omnidirectionnels, des composants de signaux ayant des gains égaux au cosinus de l'angle azimutal du son à encoder et des composants de signaux ayant des gains égaux au sinus de l'angle azimutal du son à encoder, les moyens de décodage assurant le décodage des signaux des canaux de transmission pour produire des signaux de sortie alimentant une rangée de haut-parleurs, caractérisée par le fait que les moyens de décodage comprennent un circuit matriciel phase-amplitude (14) apte à recevoir le signal du troisième canal de transmission ayant un gain Tgain par rapport au son à encoder donné par:

Tgain = q (jg + jh cos 6 + i sin 0)

où 0 est l'angle azimutal du son, q est un gain complexe non nul, j = y/— 1 g et h sont des gains réels et i = — 1,

les signaux du premier et du deuxième canal de transmission ayant des gains, mutuellement indépendants, qui sont des combinaisons linéaires de Sgain et de Again données par :

£gain = a + c cos 0 + je sin 0

Again = jb + jd cos 0 + f sin 0

où j (= •</—!) représente un déphasage de 90° et où a, b, c, d, e et f sont des gains réels tels que, pour des angles azimutaux 0' du son à encoder correspondant à une pluralité de directions prédéterminées, les équations suivantes soient satisfaites:

, f 1 + u2 sin2 0' ~|1/2

h = v_1

|_1 — (u/v)2 cos2 0'J

|~u (cos2 0' + v2 sin2 0')"]

L 1 + u2 sin2 0' J

g =

h2 1 + vh u =-

cf + ed bc — ad be + af bc — ad positifs, k3 est un gain réel, t est un gain tel que — 0,2 < t < 1,4, où les gains réels a', 2b', c', 2d', e', 2f', 2g', 2h', 2i' sont en rapport avec les gains a, b, c, d, e, f, g, h, i des équations d'encodage par l'équation matricielle:

5 /a' c'j e'j \ /a c ej \_1

I b' d'jf'j )=( bj dj f J

\g'j h' i' / \gj hj i /

où j = y/—l et où S', A', T'sont des signaux proportionnels respectivement aux signaux (2, A, T) des premier, deuxième et 10 troisième canaux de transmission, les signaux du premier et du deuxième canal de transmission ayant des gains complexes respectifs de soit A2gain et AAgain, soit ALgain et ARgain où:

T " ~ % Egain + '/2 Again

•"-"gain p i/ y

IS gain — /2 ^gain "■ "gain et A un multiple réel ou complexe.

3. Installation suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (14) est agencé de façon à convertir lesdits signaux des canaux de transmission en des signaux 20 de sortie Py, émis par le circuit de sortie (16), où:

a'= 0,9857, 2b'= 0,5228, c'= 0,1058,

2d'= — 1,0785, e' = 0,1667, 2f = -1,0000,

2g'= 0,1846, 2h'= 1,1148, 2i'= -0,9428.

25 4. Installation suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (14) est agencé de façon à convertir lesdits signaux des canaux de transmission en des signaux de sortie P\|/, émis par le circuit de sortie (16), où:

30 a'= 0,9876, 2b' = 0,4418, c'= 0,0575,

2d' = -1,0450, e' = 0,1667, 2f = -1,0000,

2g'= 0,1030, 2h'= 1,0647 2i' = -0,9428.

5. Installation suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (14) est agencé de façon à 35 convertir lesdits signaux des canaux de transmission en des signaux de sortie Py, émis par le circuit de sortie (16), où:

'/zA,

a' = 0,9876, 2d' = -1,0181, 2g' = 0,0265,

2b' = 0,3654, e' = 0,1667, 2h' = 1,0195,

c' = 0,0040, 2f = -1,0000, 2i' = -0,9428.

et 1 — (u/v)2 cos2 0' est positif et la paire (u, v) n'a pas les valeurs (0,1) et (0, — 1), le circuit matriciel phase-amplitude (14) agissant, au moyen d'un circuit de sortie (16), pour convertir lesdits signaux des canaux de transmission en des signaux de sortie pour alimenter la rangée de haut-parleurs pour produire, à des emplacements d'écoute prédéterminés, une pression acoustique et un vecteur de vitesse acoustique qui soient tels que, à chaque fréquence du son, le vecteur formé par les composants du vecteur de vitesse acoustique complexe portant une phase en quadrature en rapport avec les composants de la pression acoustique soit orienté dans une direction faisant par rapport à une direction de référence un angle sensiblement égal à l'angle azimutal 0' du son à encoder pour une pluralité de directions prédéterminées.

2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (14) est actionné par le circuit de sortie (16) pour convertir lesdits signaux des canaux de transmission en des signaux de sortie pour alimenter les haut-parleurs à un angle d'azimut 0 ayant la forme:

Py = [a' k! + 2b' kj cos \|/ + (2g' k2 — a' k3) j sin \|/] £'

+ [c' k J H- 2d' kj cos \|/ + (2h' k2 + c' k3) sin \|/] A'

+ t [e' k J + 2P kj cos y + (2i' k2 + e' k3) sin y] q-'T'

où 0 = v pour une sortie polygonale régulière de la rangée de haut-parleursety = 90° — 0', 90° + 0', —90° — 0'et —90° + Q'pour les azimuts respectifs 0 = 0', 180° —0', —180° + 0' et —0' de la sortie rectangulaire de la rangée de haut-parleurs, où et k2 sont des gains

45

6. Installation suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (14) est agencé de façon à convertir lesdits signaux des canaux de transmission en des signaux de sortie Pi|/, émis par le circuit de sortie (16), où:

a' = 0,9744, 2d'= -1,4286, 2g' = 0,0603,

2b' = 0,2956, c' = 0,2129, e'= 0,0839, 2f'=-1,4549, 2h' = 1,0131, 2i' = -0,9877.

7. Installation suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée 50 par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (14) est agencé de façon telle que le vecteur formé par les composants du vecteur de vitesse acoustique complexe, portant une phase en quadrature en rapport avec les composants de la pression acoustique, soit orienté dans la direction du son à encoder pour six directions prédéterminées 55 qui sont disposées symétriquement par rapport à deux directions de référence perpendiculaires l'une à l'autre.

8. Installation suivant la revendication 7, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (14) est tel que lesdites

6Q directions prédéterminées sont de 0°, 60°, 120°, 180°, —60° et —120°.

9. Installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de mise en code comprennent un circuit matriciel phase-amplitude (10) agencé de façon à convertir les signaux d'entrée reçus par des transducteurs en des signaux du

65 premier, deuxième et troisième canal de transmission.

10. Installation suivant la revendication 9, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (10) des moyens de mise en code est agencé de façon à produire des signaux du premier et du

3

633400

deuxième canal de transmission ayant des gains complexes respectifs de soit et AAgajn, soit ALgajn et ARgajn ou.

Lgain = ^ ^gain + ^ '^gain ^•gain = ^ ^gain — ^ ^gain et A est un multiple réel ou complexe.

11. Installation suivant l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée par le fait que le circuit matriciel phase-amplitude (10) des moyens de mise en code est agencé de façon telle que:

4 + 3u2 T7'

(u/v)2J

-t h2

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