EP0270394A1 - Procédé de fractionnement de la restitution sonore de signaux modulés dans des transducteurs montés en parallèle, et jeux de transducteurs correspondants - Google Patents

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EP0270394A1
EP0270394A1 EP87402360A EP87402360A EP0270394A1 EP 0270394 A1 EP0270394 A1 EP 0270394A1 EP 87402360 A EP87402360 A EP 87402360A EP 87402360 A EP87402360 A EP 87402360A EP 0270394 A1 EP0270394 A1 EP 0270394A1
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EP
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transducers
transducer
frequency
impedance
interval
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Claude Benoit
Vincent Benoit
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    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/12—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers

Definitions

  • the subject of the invention is a method making it possible to selectively restore a sound signal supplied by an electrical source in several transducers mounted in parallel, each transducer being specialized for the reproduction of a frequency interval of the spectrum of the signal.
  • the method consists more precisely in frequency splitting at any time the sound signal to assign each component to the transducer optimized for the corresponding frequency interval, without using an additional selection circuit such as filtering circuits or the like.
  • the invention also relates to all sets of associated transducers allowing the implementation of the method.
  • the transducers formed by at least one speaker coupled to an acoustic load, for example a resonant enclosure
  • an acoustic load for example a resonant enclosure
  • the reproduction of an audible sound signal in the maximum range from 20 Hz to 20,000 Hz for example implies that the loudspeaker satisfies contradictory characteristics of response time and movement of the mobile part, which vary from across the sound spectrum.
  • the breakdown of the spectrum into several bands avoids a weakening of the spectrum components located at the extremes.
  • the conditions of use of the loudspeakers lead to the provision that for certain frequencies the mobile assembly of the loudspeaker moves over a relatively large distance, which increases the length of the voice coil, and therefore indirectly its impedance Z e .
  • the third type of drawbacks inherent in existing systems relates to the response curve of the "speaker + speaker" assemblies currently produced.
  • the typical shape of this response curve is represented in FIG. 1, curve A. It can be seen that from 50 Hz the level of frequency restitution is naturally uneven before stabilizing approximately above 100 Hz.
  • the correction means used to linearize this response curve generally consist in playing on the characteristics of the vent or other, to strongly dampen the parasitic acoustic phenomena of the enclosure, for example by stuffing of its internal walls at the using a "choking" material (glass wool), or even playing on the parameters of the loudspeaker (notably QTS and VAS according to the methods of Thiele and Small).
  • the response curve B of the transducer obtained, that these known techniques lower, at least for low frequencies, the level of sound power restored by the transducer: this attenuation reaches more than 5 dB, which is considerable.
  • the objective of the present invention is to overcome these various drawbacks of existing devices.
  • a first object of the invention is to provide a method of splitting an acoustic signal between several transducers, without any circuit or any additional load, and therefore at a reduced cost and increased reliability.
  • a second object of the invention is to provide such a method which makes it possible to optimize the use of each transducer by making it restore only the components of the sound signal located within a given frequency range. where it dissipates minimal power.
  • This optimal operating zone also corresponds in particular to a minimum displacement of the mobile assembly of each loudspeaker, and in a relatively homogeneous manner over its entire working frequency range (FIG. 3).
  • a complementary object of the invention is to provide a method for choosing the different transducers mounted in parallel with a given set of sound signal reproduction, so that each of them actually works optimally.
  • the loudspeaker and the resonant enclosure are chosen for each transducer so that the working frequency interval assigned to this transducer corresponds to a zone of minimum impedance for this transducer relative to the impedance offered. by the other transducers over the same interval, the complete set of transducers connected in parallel to the source consisting of at least two transducers whose respective zones of minimum impedance are juxtaposed in frequency.
  • the principle of fractionation of the invention is based on the new idea of specializing the operation of each transducer in a limited range of the frequency spectrum, for which on the one hand the fidelity of sound reproduction is the highest in the transducer considered, and on the other hand, the frequencies are routed automatically to each transducer.
  • the significant component of impedance p is the kinetic impedance Sem. This kinetic impedance is linked to the movement of the moving part of the loudspeaker mounted in its enclosure.
  • the invention consists in choosing the loudspeaker and its enclosure so as to cause a strong acoustic over-coupling between the loudspeaker and the enclosure. This is notably achieved by coupling a loudspeaker and an enclosure of identical or similar resonant frequencies.
  • the minimum impedance zone Z of the transducer corresponds approximately to zone A of FIG. 2. According to the invention, this zone A will be chosen for the definition of the frequency range assigned to the corresponding transducer.
  • the method according to the invention preferably applies to low frequencies, because of the particular role played by oem. But it is clear that any means making it possible to obtain a zone of minimum impedance X around any frequency remains within the scope of the invention. This condition is not accompanied in addition by any other requirement with regard to the regularity of the response curve of the transducer (loudspeaker + enclosure) provided that the zone A of minimum impedance is clearly distinguished.
  • the frequency interval F i -F 2 , F 2 -F 3 , F 3 -F 4 assigned to each transducer T 1,2 ; T 2 , 3 ; T 3 , 4 is approximately centered around the frequency for which it has a minimum impedance S.
  • the invention was carried out on a prototype in which four speakers each provided with a loudspeaker were mounted directly in parallel at the output of a single modulation source.
  • the transducers were chosen so as to selectively reproduce the following respective frequency bands: 31 to 40 Hz; 40 to 60 Hz; 60 to 85 Hz; 85 to 120 Hz.
  • Each of the transducers consisted of a loudspeaker of the electrodynamic type, coupled to a Helmholtz resonant cavity, so that for each set, the resonant frequency of the loudspeaker and that of the resonant cavity are identical or similar.
  • This resonance frequency was chosen, for each transducer, in the central zone of the frequency band which was assigned to it.
  • the invention finds a preferential application for the reproduction of low frequencies, less than 150 Hz. Indeed, it is in this frequency range that we encounter the most problems in high fidelity , particularly for the reproduction of a high power signal.
  • the method according to the invention which improves the efficiency of electro-acoustic systems, and specializes each transducer in a frequency range where it has a minimum impedance, provides an optimal solution to these problems.
  • the invention has the advantage of no longer requiring the use of additional filtering or correction devices for the frequency fractionation of the signal to be restored in the various output transducers.
  • the method of the invention may be used in cooperation with electrical or acoustic correction filtering devices.
  • several power amplifiers in cooperation with the same set of transducers according to the invention, the amplifiers working either over the entire frequency range of the signals to be reproduced, or selectively over only part of this range .
  • the same amplifier can supply a single transducer or even several transducers of the set of transducers considered.
  • the additional filtering or correction devices can be either inserted into, or constituted by, the power amplifier (s) placed directly upstream of the transducers.
  • the invention also has the advantage of regularizing the impedance curve of the complete transducer system, by improving the amplifier / transducer system interface. Indeed, while in the conventional system, the charge of the amplifier can vary in a ratio of 1 to 10 for the restitution of frequencies around the resonant frequency, the coupling of the transducers according to the invention makes it possible to limit load variations in a ratio of approximately 1 to 2 for the embodiment described.
  • FIG. 6 schematically illustrates the output levels of the three transducers Ti, 2; T 2 , 3 ; T 3 , 4 partners, depending on the frequency.
  • the output sound levels correspond to a maximum, for each transducer, in the frequency zone which is assigned to it.
  • the output sound levels must be defined so that they take account of the cumulative levels. More precisely, each frequency component f of the sound signal is essentially reproduced by the transducer of the corresponding frequency band. However, each transducer also restores, at a weakened level, the components of the signal whose frequencies lie outside its working interval. The total level of restitution of each component therefore results from the accumulation of its restitution by all the transducers.
  • the maximum output level Pi of the transducer T 1,2 is greater than the output level P 2 of the transducers T 2 , 3 ; T 3 , 4 . It is also possible to carry out an even more precise adjustment, by associating a specific and different maximum level for each transducer Ti, 2; T 2 , 3 ; T 3 , 4 , the differences in adjustment of each transducer being notably linked to the asymmetry of each response curve. In all cases, the objective is to adjust these maximum sound output levels of each transducer so as to obtain a cumulative level of restitution of the sound signal which is substantially constant over the entire frequency range of this signal.

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Abstract

Le domaine de l'invention est celui des enceintes acoustiques montées en sortie d'une source électrique, et chargées chacune de restituer un intervalle de fréquence donné d'un signal sonore. L'objectif de l'invention est de fournir un procédé de fractionnement qui permet de se passer, le cas échéant, de circuit de filtrage ou équivalent. Cet objectif est atteint à l'aide d'un procédé caractérisé en ce qu'il consiste à brancher au moins deux transducteurs (T1,2 ; T2,3) en parallèle sur la même source électrique, choisis de façon à faire travailler chacun sélectivement dans un intervalle de fréquence donné (F1-F2 ; F2-F3), chaque composante du signal étant sélectivement restituée pour l'essentiel en fonction de sa fréquence (f) dans le transducteur travaillant dans l'intervalle de fréquence correspondante, du fait que ledit transducteur y présente une zone d'impédance minimale. L'invention trouve une application préférentielle pour les haut-parleurs électrodynamiques montés dans une cavité résonnate de Helmholtz, de préférence pour des fréquences inférieures à 150Hz.

Description

  • L'invention a pour objet un procédé permettant de restituer sélectivement un signal sonore fourni par une source électrique dans plusieurs transducteurs montés en parallèle, chaque transducteur étant spécialisé pour la restitution d'un intervalle de fréquence du spectre du signal. Le procédé consiste plus précisément à fractionner en fréquence à tout instant le signal sonore pour affecter chaque composante au transducteur optimisé pour l'intervalle de fréquence correspondant, sans utiliser de circuit additionnel de sélection tels que les circuits de filtrage ou autres.
  • L'invention a également pour objet tous jeux de transducteurs associés permettant la mise en oeuvre de procédé.
  • En matière de restitution de signaux audibles par transducteurs électro-acoustiques, notamment les transducteurs formés d'au moins un haut-parleur couplé à une charge acoustique, par exemple une enceinte résonnante, il est toujours avantageux d'utiliser plusieurs haut-parleurs, spécialisé chacun pour la restitution d'une bande du spectre sonore. En effet, la restitution d'un signal sonore audible dans la gamme maximale de 20 Hz à 20000 Hz par exemple, implique que le haut-parleur satisfasse à des caractéristiques contradictoires de temps de réponse et de déplacement de la partie mobile, qui varient d'une extrémité à l'autre du spectre sonore. La décomposition du spectre en plusieurs bandes permet d'éviter un affaiblissement des composantes du spectre situées aux extrêmes.
  • D'une manière générale, dans les systèmes à haute fidélité, on prévoit trois voix parallèles correspondant aux graves, aux médiums et aux aigus.
  • Les techniques mises en oeuvre jusqu'à présent pour l'obtention du fractionnement des fréquences reposent sur la conception et la réalisation des transducteurs d'une part, et le traitement du signal électrique en amont du transducteur. On connaît notamment les techniques consistant à :
    • - simplement exploiter les effets de limitation des fréquences résultant des caractéristiques intrinsèques des modes de construction particuliers des transducteurs (exemple : certains des haut-parleurs dits "boomers") ;
    • - l'adjonction de circuits spéciaux en amont du transducteur, tels que les circuits de filtrage, actifs ou passifs ;
    • - l'association aux haut-parleurs de charges acoustiques introduisant un facteur de sélectivité.
  • Or, ces procédés connus comportent notamment trois types d'inconvénients majeurs qui nuisent au rendement des transducteurs électro-acoustiques et, par voie de conséquence, à la qualité de restitution du signal sonore.
  • Tout d'abord l'utilisation de circuits de filtrage entraîne des pertes de puissance du signal qu'il faut compenser par un surcroit d'amplification. Ceci nuit donc au rendement global de l'installation, et implique l'utilisation de composants travaillant à plus grande puissance, aved des exigences accrues de qualité pour éviter la distortion. De plus, les filtres eux-mêmes sont un facteur de distortion du signal, du fait de l'impossibilité de leur conférer une fonction de transfert parfaitement linéaire dans leur bande passante. Les filtres sont en outre sujets à des variations de leur caractéristique de réponse en fonction de la température ambiante, ou même de leur vieillissement.
  • En second lieu, les règles implicites adoptées jusqu'à présent en matière de restitution des signaux sonores en haute fidélité ont conduit à orienter la conception des enceintes électro-acoustiques dans une direction qui obère de plus en plus leur rendement.
  • En effet, le rendement d'un haut-parleur électrodynamique s'exprime sous la forme :
    Figure imgb0001
    avec B induction dans la bobine,
    • M masse dynamique totale du système mobile,
    • S section du piston,
    • Ze impédance électrique de la bobine mobile,
    • 1 longueur totale du fil constituant la bobine mobile,
    • v vitesse de déplacement de la membrane,
    • p masse volumique de la membrane,
    • Ri impédance interne de la source.
  • L'interprétation de ce résultat théorique reste toujours difficile, du fait que certaines conditions restent contradictoires. On peut dire pour simplifier qu'on a jusqu'à présent quasi-unanimement fait le choix de maximiser le produit B1, en tenant le raisonnement que la valeur de ce produit varie dans le même sens que le rendement, et que son augmentation se traduit par un amortissement élevé favorable à une bonne réponse en régime transitoire.
  • Or, la maximisation du produit B1 n'est pas neutre vis à vis de l'impédance électrique Ze de la bobine mobile, qui elle, influe défavorablement sur le rendement. Cette impédance est en effet lieé à la longueur du fil 1.
  • En outre, particulièrement dans le domaine des basses fréquences, les conditions d'utilisation des haut-parleurs conduisent à prévoir que pour certaines fréquences l'équipage mobile du haut-parleur se déplace sur une distance relativement grande, ce qui augmente la longueur de la bobine mobile, et donc indirectement son impédance Ze.
  • Le troisième type d'inconvénients inhérent aux systèmes existants est relatif à la courbe de réponse des ensembles "enceinte + haut-parleur" actuellement réalisés. La forme typique de cette courbe de réponse est représentée en figure 1, courbe A. On constate qu'à partir de 50 Hz le niveau de restitution des fréquences est naturellement accidenté avant de se stabiliser approximativement au-dessus de 100 Hz. Jusqu'à présent, les moyens de correction utilisés pour linéariser cette courbe de réponse consistent généralement à jouer sur les caractéristiques de l'évent ou autre, à amortir fortement les phénomènes acoustiques parasites de l'enceinte, par exemple par bourrage de ses parois internes à l'aide d'un matériau "d'étouffement" (laine de verre), ou encore à jouer sur les paramètres du haut-parleur (notamment QTS et VAS selon les procédés de Thiele et Small). Or, on constate par la courbe B de réponse du transducteur obtenue, que ces techniques connues abaissent, au moins pour les fréquences basses, le niveau de la puissance sonore restituée par Je transducteur : cet affaiblissement atteint plus de 5 dB ce qui est considérable.
  • La linéarisation de la courbe de réponse du haut-parleur, selon ces techniques, conduit donc à diminuer fortement le rendement de l'ensemble haut-parleur et enceinte, avec les inconvénients correspondants déjà mentionnés ci-dessus.
  • On connaît déjà notamment un "système de haut-parleur pour une reproduction sonore de haute qualité" tel que décrit dans le brevet allemand DE-35 06 139 délivré le 5 juin 1986 à Monsieur LUDENDORFF. Ce système consiste à brancher en parallèle plusieurs haut-parleurs munis chacun d'un condensateur assorti à la fréquence de résonance des haut-parleurs associés. Ce système antérieur aboutit, du fait de la présence des condensateurs, à diminuer le rendement des transducteurs par amortissement de certaines fréquences.
  • On connait également un système d'enceintes acoustiques tel que décrit dans la demande de brevet français 77 06 227 déposé le 3 mars 1977 au nom de la Société MERCURIALE SPECIFIQUE ACOUSTIQUE. Le système décrit dans ce document antérieur a pour objet de régulariser la courbe de réponse d'un haut-parleur monté dans une enceinte acoustique, notamment au moyen de moyens mécaniques de décompression de la membrane du haut-parleur jumelés à un résonnateur électrique. Là encore, la configuration proposée consiste à amortir la réponse du transducteur au niveau de la fréquence de résonance, et donc à en diminuer le rendement.
  • L'objectif de la présente invention est de pallier ces différents inconvénients des dispositifs existants.
  • Plus précisément, un premier objet de l'invention est de fournir un procédé de fractionnement d'un signal acoustique entre plusieurs transducteurs, sans aucun circuit ni aucune charge additionnelle, et donc pour un coût réduit et une fiabilité accrue.
  • Un second objet de l'invention est de fournir un tel procédé qui permette d'optimiser l'emploi de chaque transducteur en n'en lui faisant restituer que les composantes du signal sonore se trouvant à l'intérieur d'une gamme de fréquence donnée où il dissipe une puissance minimale.
  • Cette zone optimale de fonctionnement correspond également notamment à un déplacement minimal de l'équipage mobile de chaque haut-parleur, et de façon relativement homogène sur toute sa gamme de fréquence de travail (figure 3).
  • Un objet complémentaire de l'invention est de fournir un procédé de choix des différents transducteurs montés en parallèle d'un jeu donné de restitution d'un signal sonore, afin que chacun d'eux travaille effectivement de manière optimale.
  • Ces objectifs ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints à l'aide d'un procédé de restitution sonore de signaux électriques par transducteurs électro-acoustiques, notamment du type formés d'au moins un haut-parleur monté dans une enceinte résonnante et destinés à être branchés en sortie d'une source électrique, ce procédé consistant à brancher au moins deux transducteurs en parallèle sur ladite source, sans nécessité d'utilisation de filtres de sélection ou de correction additionnels le choix des transducteurs ainsi couplés étant réalisé de façon à faire travailler chacun sélectivement dans un intervalle de fréquence donné, les intervalles de fréquence de travail des transducteurs étant juxtaposés de manière à couvrir la gamme totale du signal sonore à restituer et chaque composante dudit signal étant sélectivement restituée pour l'essentiel en fonction de sa fréquence (f) dans le transducteur travaillant dans l'intervalle de fréquence correspondant du fait qu'il y présente une impédance minimale.
  • De façon avantageuse, le haut-parleur et l'enceinte résonnante sont choisis pour chaque transducteur de façon que l'intervalle de fréquence de travail affecté à ce transducteur corresponde à une zone d'impédance minimale pour ce transducteur par rapport à l'impédance offerte par les autres transducteurs sur le même intervalle, le jeu complet des transducteurs connectés en parallèle à la source étant constitué d'au moins deux transducteurs dont les zones respectives d'impédance minimale sont juxtaposées en fréquence.
  • D'autres charactéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention donné à titre non limitatif et des dessins annexés dans lesquels :
    • - la figure 1 représente la courbe de réponse typique d'une enceinte résonnante munie d'un haut-parleur, sans correction (courbe A) et avec correction par techniques connues (courbe B) ;
    • - la figure 2 représente la variation de l'impédance cinétique d'un transducteur (HP + enceinte) pour illustrer le phénomène de surcouplage entre le HP et l'enceinte (zone A) exploité par l'invention,
    • - la figure 3 illustre le déplacement de l'équipage mobile du haut-parleur monté dans son enceinte en fonction de la fréquence, en correspondance avec lafigure 2;
    • - la figure 4 schématise un jeu de deux transducteurs montés en parallèle, pour la reproduction de la voie basse d'un signal sonore;
    • - la figure 5 illustre le choix des différents transducteurs composant un jeu complet de restitution d'un spectre sonore suivant l'invention, en fonction de leurs zones optimales de fonctionnement respectives ;
    • - la figure 6 illustre les niveaux de restitution du signal sonore en sortie de chacun des transducteurs d'un jeu complet de transducteurs suivant l'invention.
  • Le principe de fractionnement de l'invention repose sur l'idée nouvelle de spécialiser le fonctionnement de chaque transducteur dans une plage limitée du spectre de fréquence, pour laquelle d'une part la fidélité de restitution sonore est la plus élevée dans le transducteur considéré, et d'autre part, l'aiguillage des fréquences s'effectue automatiquement vers chaque transducteur.
  • Ce procédé est atteint lorsque deux conditions sont remplies :
    • - tout d'abord, chaque transducteur doit présenter une zone d'impédance minimale sur l'étendue B du spectre total du signal sonore à restituer.
  • Dans les fréquences basses, la composante significative de l'impédance p est l'impédance cinétique Sem. Cette impédance cinétique est liée au déplacement de l'équipage mobile du haut-parleur monté dans son enceinte.
  • L'invention consiste à choisir le haut-parleur et son enceinte de façon à provoquer un fort surcouplage coustique entre le haut-parleur et l'enceinte. Ceci est notamment réalisé en couplant un HP et une enceinte de fréquences de résonance identiques ou voisines. On observe alors une zone A de forte diminution de l'impédance cinétique Zem, (figure 2) pour une gamme de fréquence dans laquelle le déplacement de l'équipage mobile du HP monté dans son enceinte est minimal (figure 3). Du fait de la prépondérance de Bem, la zone d'impédance Z minimale du transducteur correspond approximativement à la zone A de la figure 2. Selon l'invention cette zone A sera choisie pour la définition de la gamme de fréquence affectée au transducteur correspondant.
  • Le procédé selon l'invention s'applique préférentiellement aux fréquences basses, du fait du rôle particulier joué par oem. Mais il est clair que tout moyen permettant d'obtenir une zone d'impédance X minimale autour d'une fréquence quelconque reste dans le cadre de l'invention. Cette condition ne s'accompagne en outre d'aucune autre exigence en ce qui concerne la régularité de la courbe de réponse du transducteur (haut-parleur + enceinte) pourvu que la zone A d'impédance minimal se distingue clairement.
    • - la seconde condition est que les différents transducteurs connectés en parallèle en sortie de la source électrique de modulation présentent des zones A d'impédance minimal qui soient compatibles. Cette condition est illustrée en figure 5, où l'on a représenté la façon dont s'effectue le fractionnement du spectre de fréquence compris entre Fi et F4 en trois plages de fractionnement de trois transducteurs interconnectés, en fonction de leur zone d'impédance S minimale.
  • En effet, le fait que, pour chaque composante de fréquence f du signal à restituer, il existe un haut-parleur dont l'impédance Z à cette fréquence soit minimale par rapport aux autres haut-parleurs montés directement en parallèle, a pour conséquence que cette composante va être préférentiellement restituée dans ce haut-parleur. Plus précisément, le transducteur considéré va prélever une fraction prépondérante de courant I, et donc consommer une fraction prépondérante de la puissance P fournie par la source électrique
    Figure imgb0002
    • avec : <P> puissance moyenne consommée,
    • Re (...) partie réelle de ...
    • T période du signal
  • Afin que cette sélection automatique des fréquences s'effectue sur toute l'entendu du spectre sonore à restituer, il es nécessaire qu'à nouveau, deux conditions soient remplies :
    • - les plages Fi -F2, F2-F3; F3-F4 de fréquence de travail des transducteurs parallélisés T1,2, T2,3, T3,4 respectivement, doient être juxtaposées pour couvrir l'ensemble du spectre Fi - F4 du signal sonore à restituer, sans affaiblissement préjudiciable d'une fréquence quelconque du signal;
    • - pour permettre la sélectivité, il faut en outre que le transducteur affecté à chaque intervalle de fréquence présente une impédance Z plus faible que l'impédance offerte dans cette même gamme par tous les autres transducteurs du jeu complet de transducteurs suivant l'invention.
  • De façon avantageuse, l'intervalle de fréquence Fi -F2, F2-F3, F3-F4 dévolu à chaque transducteur T1,2; T2,3; T3,4 est approximativement centré autour de la fréquence pour laquelle il présente une impédance S minimale. L'invention a été réalisée sur un prototype dans lequel quatre enceintes munies chacune d'un haut-parleur ont été montées directement en parallèle à la sortie d'une source de modulation unique.
  • Les transducteurs ont été choisis de façon à reproduire sélectivement les bandes de fréquence respectives suivantes : 31 à 40 Hz; 40 à 60 Hz; 60 à 85 Hz; 85 à 120 Hz.
  • Chacun des transducteurs était constitué par un haut-parleur du type électrodynamique, couplé à une cavité résonnante de Helmholtz, de façon que pour chaque ensemble, la fréquence de résonance du haut-parleur et celle de la cavité résonnante soient identiques ou voisines.
  • La valeur de cette fréquence de résonance a été choisie, pour chaque transducteur, dans la zone centrale de la bande de fréquence qui lui était affectée.
  • Le tableau suivant reproduit les caractéristiques de chacun des haut-parleurs et de la cavité correspondante :
    Figure imgb0003
  • Bien entendu, le nombre de transducteurs montés en parallèle ne constitue pas une limitation de l'invention.
  • D'une façon avantageuse, toutefois, l'invention trouve une application préférentielle pour la restitution des fréquences basses, inférieures à 150 Hz. En effet, c'est dans cette gamme de fréquence que l'on rencontre le plus de problèmes en haute fidélité, particulièrement pour la restitution d'un signal à haute puissance. A cet égard, le procédé selon l'invention qui permet d'améliorer le rendement des systèmes électro-acoustiques, et spécialise chaque transducteur dans une plage de fréquence où il présente une impédance minimale, fournit une solution optimale à ces problèmes.
  • L'invention a pour avantage de ne plus nécessiter l'utilisation de dispositifs additionnels de filtrage ou de correction pour le fractionnement en fréquence du signal à restituer dans les différents transducteurs de sortie. Toutefois, il est clair que dans certaines applications, on pourra utiliser le procédé de l'invention en coopération avec des dispositifs de filtrage de correction électriques ou acoustiques. Il est également possible d'utiliser plusieurs amplificateurs de puissance en coopération avec un même jeu de transducteurs suivant l'invention, les amplificateurs travaillant soit sur la totalité de la gamme de fréquence des signaux à reproduire, soit sélectivement sur une partie seulement de cette gamme. Un même amplificateur peut alimenter un seul transducteur ou encore plusieurs transducteurs du jeu de transducteurs considéré. En outre, les dispositifs additionnels de filtrage ou de correction peuvent être soit insérés dans, soit constitués par, le ou les amplificateur(s) de puissance placé(s) directement en amont des transducteurs. L'invention a également pour avantage de régulariser la courbe d'impédance du système complet de transducteurs, en améliorant l'interface amplificateur/système transducteur. En effet, alors que, dans le système classique, la charge de l'amplificateur, peut varier dans un rapport de 1 à 10 pour la restitution de fréquences autour de la fréquence de résonance, le couplage des transducteurs selon l'invention permet de limiter les variations de charge dans un rapport de 1 à 2 environ pour le mode de réalisation décrit.
  • La figure 6 illustre schématiquement les niveaux de sortie des trois transducteurs Ti,2; T2,3; T3,4 associés, en fonction de la fréquence.
  • On note que les niveaux sonores de sortie correspondent à un maximum, pour chaque transducteur, dans la zone de fréquence qui lui est affectée. De plus, les niveaux sonores de sortie doivent être définis de façon qu'ils tiennent compte des cumuls des niveaux. Plus précisément, chaque composante de fréquence f du signal sonore est restituée pour l'essentiel par le transducteur de la bande de fréquence correspondante. Toutefois, chaque transducteur restitue également, de façon affaiblie, les composantes du signal dont les fréquences se trouvent en dehors de son intervalle de travail. Le niveau total de restitution de chaque composante résulte donc du cumul de sa restitution par l'ensemble des transducteurs.
  • En conséquence, afin de tenir compte de ce cumul, le niveau de sortie maximale Pi du transducteur T1,2 est supérieur au niveau de sortie P2 des transducteurs T2,3 ; T3,4. Il est également possible de réaliser un ajustement encore plus précis, en associant un niveau maximal spécifique et différent pour chaque transducteur Ti,2 ; T2,3 ; T3,4, les différences de réglage de chaque transducteur étant notamment liées à la dissymétrie de chaque courbe de réponse. Dans tous les cas, l'objectif est d'ajuster ces niveaux sonores maximaux de sortie de chaque transducteur de façon à obtenir un niveau cumulé de restitution du signal sonore qui soit sensiblement constant sur toute la gamme de fréquence de ce signal.
  • En conclusion, le procédé selon l'invention a pour avantage essentiel d'utiliser de façon optimale chaque transducteur dans une zone de fréquence de travail où il cumule plusieurs propriétés très positives :
    • - déplacement minimal de l'équipage mobile, et donc impédance cinétique faible;
    • - rendement maximal, car la puissance perdue est minimale du fait que chaque transducteur fonctionne en surtension sous faible impédance (proche de ce qu'on appelle sa "valeur nominale d'impédance", relevée généralement à 400 Hz ou à 1000 Hz), dans la zone de fréquence de travail;
    • - effet de sélectivité naturelle, par affectation automatique de chaque fréquence, pour l'essentiel, au transducteur correspondant.

Claims (9)

1) Procédé de restitution sonore de signaux électriques par transducteurs électro-acoustiques, notamment du type formés chacun d'au moins un haut-parleur monté dans une enceinte résonnante, et destinés à être branchés en sortie d'une source électrique,
procédé caractérisé en ce qu'il consiste à brancher au moins deux transducteurs (Ti,2 ; T2,3) en parallèle sur ladite source électrique, sans nécessité d'utilisation de filtres de sélection ou de correction additionnels;
le choix des transducteurs (T1,2 ; T2,3) ainsi connectés étant réalisé de façon à faire travailler chacun sélectivement dans un intervalle de fréquence donnée (Fi-F2 ; F2-F3), les intervalles de fréquence de travail des transducteurs étant juxtaposés de manière à couvrir la gamme totale (Fi-F3) du signal sonore à restituer, et
chaque composante dudit signal étant sélectivement restituée, en fonction de sa fréquence (f), pour l'essentiel dans le transducteur travaillant dans l'intervalle de fréquence correspondant, du fait que ledit transducteur présente dans cet intervalle une impédance (Z) minimale.
2) Procédé de restitution sonore de signaux électriques de fréquences inférieures à 150 Hz environ par transducteurs électro-acoustiques, notamment du type formés chacun d'au moins un haut-parleur monté dans une enceinte résonnante, et destinés à être branches en sortie d'une source électrique, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à brancher au moins deux transducteurs (Ti,2 : T2,3) en parallèle sur ladite source électrique, sans nécessité d'utilisation de filtres de sélection ou de correction additionnels.
Le choix des transducteurs (Ti,2 ; T2,3) ainsi connectés étant réalisé de façon à faire travailler chacun sélectivement dans un intervalle de fréquence donnée (F1 -F2 ; F2-F3), les intervalles de fréquence de travail des transducteurs étant juxtaposés de manière à couvrir la gamme totale (Fi -F3) du signal sonore à restituer, et
chaque composante dudit signal étant sélectivement restituée, en fonction de sa fréquence (f), pour l'essentiel dans le transducteur travaillant dans l'intervalle de fréquence correspondant, du fait que ledit transducteur présente dans cet intervalle une impédance cinétique (Zem) minimale.
3) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'intervalle de fréquence affecté à chaque transducteur est approximativement centré autour de la fréquence pour laquelle il présente une impédance (Z), une impédance cinétique (Zem) respectivement, minimale.
4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le transducteur (Ti ,2 ; T2,3) affecté à chaque intervalle (Fi -F2 ; F2-F3) présente une impédance (Z), une impédance cinétique (Zem) respectivement, plus faible que l'impédance offerte dans ce même intervalle par tous les autres transducteurs du jeu complet de transducteurs montés en parallèle sur la source électrique.
5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on ajuste le niveau sonore maximal (Pi,P2) de sortie de chaque transducteur (T1,2 ; T2,3) de façon à obtenir un niveau cumulé de restitution du signal sonore qui soit sensiblement constant sur toute la gamme de fréquence (F1-F3).
6) Jeu de transducteurs connectés électriquement en parallèle sur la même source permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
7) Jeu de transducteurs selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque transducteur est constitué d'au moins un haut-parleur couplé à une cavité résonnante, le ou les haut-parleurs et la cavité résonnante étant choisis de façon à ce que le ou les équipage(s) mobile(s) présentent un déplacement minimal dans l'intervalle de fréquence qui est affecté au transducteur.
8) Jeu de transducteurs selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque transducteur est constitué d'au moins un haut-parleur électrodynamique monté dans une cavité résonnante de Helmholtz, les fréquences de résonance du ou des haut-parleurs et de la cavité résonnante d'un même transducteur étant identiques ou voisines.
9) Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, et d'un jeu de transducteurs selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, pour la restitution des fréquences sonores inférieures à 150 Hz.
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