EP4029288A1 - Dispositif de diffusion sonore a directivite large bande controlee - Google Patents

Dispositif de diffusion sonore a directivite large bande controlee

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EP4029288A1
EP4029288A1 EP20764127.5A EP20764127A EP4029288A1 EP 4029288 A1 EP4029288 A1 EP 4029288A1 EP 20764127 A EP20764127 A EP 20764127A EP 4029288 A1 EP4029288 A1 EP 4029288A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
acoustic
source
enclosure
sound
lateral
Prior art date
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Pending
Application number
EP20764127.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christian Heil
Christophe Combet
Mathias Remy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
L Acoustics SAS
Original Assignee
L Acoustics SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by L Acoustics SAS filed Critical L Acoustics SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • H04R3/12—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers

Definitions

  • the present application relates to an acoustic enclosure with controlled broadband directivity.
  • FIG. 1 illustrates the polar pattern of sound radiation for different types of directivity.
  • an effective summation towards the front that is to say in the direction of the axis at 0 ° in figure 1
  • sound radiation from the different sound diffusion devices and rear rejection that is to say, sound cancellation at the rear of the sound system, in the direction of the 'axis 180 ° of Figure 1
  • summation of the sound radiations coming from the different devices is meant the superposition of these radiations, creating constructive or destructive zones.
  • An effective summation is a solution where the superposition of the radiations creates constructive zones, that is to say, where the radiations do not cancel each other out.
  • Configurations by assembling products or by integrating new sound sources (loudspeaker, vents) within a product make it possible to achieve such directivities.
  • An example of a product assembly might be a front-to-back alignment of two stacks of subwoofers, or a stack of stack-inverted sources.
  • a front-to-rear alignment of two stacks of subwoofers is shown in Figure 2.
  • a stacked-inverted source set is shown in Figure 3. In this type of set some sources are directed forward and the others to the rear.
  • the physical configurations of products and / or components within the same product are accompanied by individual adjustments by electronic control (DSP) in magnitude and in phase and for each frequency in order to achieve the directivity control function.
  • DSP electronic control
  • the directivity control can be, depending on the settings of the electronic control, more or less localized in frequency.
  • the summation seen from the front of the various elements of the device can be more or less optimal.
  • a first example of the state of the art consists in designing a front-rear alignment of two stacks of sub-bass speakers as illustrated in FIG. 2 electronically controlled by a so-called "End Fire" setting.
  • This control consists in electronically adding to the front stacking a time delay, so that the waves coming from the front and rear stacks arrive at the same time in the front axis (axis denoted 0 °) so as not to deteriorate the perceived sound quality.
  • the wave emitted by the front stack arrives with a delay which is the sum of the path difference from the rear stack and the delay added electronically . This delay can be optimized to produce phase opposition between the two stacks at a precise sound frequency.
  • FIGS. 4A to 4D The performances of such a system are represented in FIGS. 4A to 4D: the phase difference curves show good sound quality at the front, that is to say the arrival in phase of the waves coming from the two front stacking (0 ° phase shift), as well as total rejection for a single frequency (180 ° phase shift).
  • a second example of the state of the art consists in designing a front-rear alignment of two stacks of sub-bass speakers as illustrated in FIG. 2 electronically controlled by a so-called "Gradient" setting.
  • This control consists of adding an electronic delay to the rear stacking so that the waves from the front and rear stacks arrive at the same time when viewed from the rear and adding phase opposition in order to cancel the sound at the rear.
  • Figures 5A to 5D illustrate the performance of such a system. An efficient rejection over a wide frequency band is obtained, as evidenced by the phase difference curve between the front and rear stacks equal to 180 °.
  • the wave emitted by the rear stack arrives with a constant time delay.
  • the misalignment of the two stacks can be observed over the entire frequency band, except for a frequency where the phase difference is zero.
  • the waves coming from the front and rear stacks are always temporally shifted by a constant delay, which produces an echo that is detrimental to the quality of the signal perceived in the front.
  • a third example of the state of the art consists in designing a front-rear alignment of two stacks of sub-bass speakers as illustrated in FIG. 2 electronically controlled by a so-called "AN pass filter” setting.
  • This electronic setting acts as a filter introducing a delay varying with the sound frequency.
  • This setting allows for a compromise between rear rejection over a wide frequency band and effective summation of waves from the front and rear sources.
  • the performance of such a system is illustrated in Figures 6A to 6D.
  • the polar graphs of the directivities at different frequencies are similar.
  • the phase difference curve at the back shows a more constant phase opposition in frequency.
  • the physical configurations of independent products have the advantage of offering flexibility of use to the user, who can adjust a physical configuration so as to achieve an objective of directivity and sound quality, but require a level greater expertise than products encapsulating the directivity and sound quality control function directly.
  • Some manufacturers therefore offer the integration of several electronically controlled sources in the enclosure.
  • some products feature two speaker / vent sets on the front, and two speaker / vent sets on the rear.
  • An example of this type of product is shown in figure 7.
  • the drawback of this type of product integrating several sources at the front and at the rear is that for a listener positioned at the front of the loudspeaker the phase and time alignment of the different sources is not good at higher frequencies. This disadvantage may possibly be acceptable for sub-bass but is no longer for products reproducing higher frequencies, especially above 60 Hz.
  • Figures 9A and 9B illustrate the response curves in dB SPL (Sound Pressure Levef) obtained in different listening directions of the front hemisphere of a speaker defined by the main emission direction of the speaker, in a first configuration, with sound sources at the front in an acoustic enclosure and in a second configuration, with additional sources on the sides.
  • the frequency curves show a faster decay of the directivity lobe on the sides in the second configuration with the additional sources on the sides, which produces a non-homogeneous diffusion over the whole audience.
  • the drawbacks of products with sound sources positioned more or less on the sides are, on the other hand, mechanical.
  • products having sources positioned more or less on the sides cannot be stacked on the side, or else, at the cost of a loss of efficiency of the product, as illustrated in FIG. 10; with this type of product, it is also difficult to create continuous matrices of products, or to attach other objects to the product; finally, the side sources are visible from the outside.
  • the present invention aims to remedy the drawbacks of the state of the art, and in particular to improve the quality of the directivity of the configurations of products comprising sources at the front and on the sides.
  • the subject of the invention is thus an acoustic enclosure having a volume shape with a front face, a rear face, two first and second side faces.
  • Said enclosure has a main emission direction perpendicular to the front face of the acoustic enclosure as well as a rear emission direction perpendicular to the rear face of the acoustic enclosure.
  • Said enclosure comprises:
  • At least one front acoustic source configured to emit through the front face and having a main front source emission direction, said main front source emission direction being substantially equal to the main emission direction of the enclosure acoustic
  • lateral acoustic source oriented towards at least one lateral face with source, said lateral face with source being one and / or the other of the two first and second lateral faces, said lateral acoustic source having a main direction of lateral source emission substantially perpendicular to one and / or the other of the first and second lateral faces,
  • said waveguide being positioned in front of the at least one lateral acoustic source so as to obscure the sound flow emitted by said lateral acoustic source in the main direction of emission of the lateral source, and directing the sound flow emitted by said lateral acoustic source towards two first and second pluralities of lateral directions on either side of the main direction of emission of lateral source, and said waveguide being assembled to said lateral face with source by assembly means,
  • the at least one front acoustic source is located in a front volume.
  • the at least one lateral acoustic source is located in a lateral volume separate from the front volume.
  • the at least one front acoustic source and the at least one lateral acoustic source are acoustic sources operating substantially in the same frequency band.
  • said front acoustic source and said lateral acoustic source are both acoustic sources operating substantially in a low frequency and / or medium frequency band.
  • the at least one front acoustic source and the at least one side acoustic source are configured to be individually powered by DSP and amplification channels and electronically controlled in amplitude and phase in such a manner. to control the directivity of the sound radiation of the acoustic enclosure.
  • the acoustic enclosure according to the invention is able to be stacked with a second acoustic enclosure according to the invention.
  • the acoustic enclosure and the second acoustic enclosure each further comprise respectively a first upper face and a first lower face, and a second upper face and a second lower face
  • the acoustic enclosure can be stacked with the second acoustic enclosure from below, from above, or from the side.
  • the acoustic enclosure according to the invention is of the bass reflex type, and further comprises at least one vent associated with the at least one lateral acoustic source.
  • bass reflex type acoustic enclosure is meant an enclosure provided with one or more vents also called resonators.
  • the at least one vent is positioned on the rear face of the loudspeaker.
  • said means obscuring the sound flow fully and continuously connect the side face with source and said sound waveguide on an upper face and a lower face of the acoustic enclosure (E ).
  • FIG. 2 already described, shows a front-rear alignment of two stacks of sub-bass speakers.
  • FIGS. 5A to 5D already described, show the acoustic performance of a sound diffusion system of the state of the art comprising two stacks of sound sources aligned one behind the other, controlled by an electronic control type "Gradient".
  • FIGS. 6A to 6D already described, show the acoustic performance of a sound diffusion system of the state of the art comprising two stacks of sound sources aligned one behind the other, controlled by an electronic control type "Garlic Pass Filter”.
  • FIG. 7 shows a top view of the geometry of an acoustic enclosure comprising sound sources at the front and rear of the acoustic enclosure.
  • FIG. 8 shows a top view of the geometry of an acoustic enclosure comprising sound sources at the front as well as additional sound sources positioned more or less on the sides of the acoustic enclosure.
  • FIGS. 9A and 9B already described, present a comparison of the performance of a loudspeaker presenting only sources at the front, with those of a loudspeaker having, in addition to the sources at the front, sources positioned more or less on the sides of the loudspeaker.
  • FIG. 11 A and 11 B respectively show a three-dimensional view and a two-dimensional top view of a digital model of a loudspeaker according to the invention.
  • FIG. 12 shows a top view of a diagram of another type of acoustic enclosure according to the invention.
  • FIGS. 13A and 13B represent two maps of the value of the SPL of a loudspeaker without and with a sound waveguide.
  • FIGS. 14A and 14B represent a comparison of the performances in terms of phase difference and magnitude, as a function of sound frequency, of an acoustic enclosure E without and with sound waveguide.
  • FIGS. 15A to 15D represent the performance of an acoustic enclosure E with a waveguide electronically controlled in amplitude and phase according to a first type of electronic control.
  • FIGS. 16A to A6D represent the performance of an acoustic enclosure E with waveguide electronically controlled in amplitude and phase according to a second type of electronic control.
  • Figures 11 A and 11 B illustrate in three-dimensional view and top view an acoustic enclosure E according to the invention.
  • the term “acoustic enclosure” is understood to mean a box comprising one or more acoustic sources, allowing the reproduction of sound from an electrical signal supplied by an audio amplifier.
  • the acoustic enclosure E has a volume shape defining an interior zone and an exterior zone to the enclosure, hereinafter referred to as interior and exterior of the enclosure, with a front face FE av , a rear face F Ea r, two first and second side faces F E iati and F Eiat 2, as well as an upper face F Esup and a lower face F Ein f.
  • FIG. 1A and 11B it is a parallelepiped.
  • the enclosure could take any other solid shape such as an extruded trapezoid, where the first and second side faces F Bati and F Eiat 2 are not perpendicular to the front face F Eav of the acoustic enclosure E, as shown in figure 12.
  • the acoustic enclosure E has a main direction of emission D av perpendicular to the front face F Eav directed towards the outside of the acoustic enclosure E, as well as a rear emission direction D ar perpendicular to the rear face F Ear directed towards the outside of the acoustic enclosure E.
  • D av or emission axis at 0 ° will be called indifferently the main direction of emission of the acoustic enclosure E.
  • D ar or emission axis at 180 ° the rear emission direction of the loudspeaker E we will call indifferently D ar or emission axis at 180 ° the rear emission direction of the loudspeaker E.
  • the acoustic enclosure E comprises at least one front acoustic source S av configured to emit a sound flow through the front face F Eav .
  • the at least one front acoustic source S av has a main source emission direction before D Sa v which is substantially equal to the main direction of emission D av of the acoustic enclosure E.
  • the acoustic enclosure E also comprises at least one lateral acoustic source Si at oriented towards at least one lateral face with source F Ei a t which corresponds to one and / or the other of the two first and second lateral faces F Ei a ti and F Eiat2 of the enclosure.
  • the at least one lateral acoustic source Si at has a main direction of emission of a lateral source Dsia t substantially perpendicular to one and / or the other of the lateral faces F Ei a ti and F Ei a t2 and directed towards the exterior of the loudspeaker E.
  • said front sound sources and side sound sources can be separated in different volumes, respectively front volume V S A V and side volume V Si _at, materialized by partitions C inside the acoustic enclosure E.
  • the fact of providing different volumes for the at least one source S av and the at least one lateral source Si at makes it possible to distribute a differentiated signal on these enclosures so as to control the directivity of the radiation.
  • An example of these embodiments can be seen in FIG. 12.
  • Such volumes make it possible to obtain a better quality of diffusion because they separate sound diffusion spaces in which the sound signals sent, respectively to said front acoustic sources and acoustic sources. sides, are different.
  • each of them can be located in a separate volume, or several can be grouped together in the same volume; likewise, in the case of the existence of several lateral acoustic sources, each of them can be located in a separate volume, or several can be grouped together in the same volume.
  • Figures 11 A and 11 B show an acoustic enclosure with symmetrical provided with two front acoustic sources and two side acoustic sources, the directivity effect can be obtained with a single front acoustic source and a single acoustic source side, as shown in figure 12.
  • the acoustic enclosure E further comprises at least one sound waveguide G.
  • sound waveguide is meant a physical device capable of directing the flow of a sound wave incident on this device.
  • the sound waveguide G can take, for example, the form of a single wall, or any other three-dimensional form designed to guiding the sound flow meeting the waveguide G in determined directions.
  • the waveguide can for example be designed so as to converge or diverge the sound flow which is incident on it.
  • the waveguide G is positioned in front of the at least one lateral acoustic source Si at so as to obscure the sound flow Fi at emitted by the at least one lateral acoustic source Si * in the main direction d 'emission of lateral source Dsiat, and to direct the sound flow Fi at towards two first and second pluralities of lateral directions Dsiati and D S iat2 on either side of the main direction of emission of lateral source Dsiat.
  • first and second pluralities of lateral directions means directions oriented respectively towards each of the half-spaces separated by the main direction of emission of lateral source Dsi at -
  • the waveguide G is assembled to said lateral face with source F E iat by means of assembly.
  • the waveguide G has an external face as well as an internal face.
  • the acoustic enclosure E also has at least one front orifice Osiat av formed by a space between the internal face of the sound waveguide G and a first internal partition of the acoustic enclosure E, so as to let the sound flow Fi at emitted by the acoustic source Si al in directions oriented towards a hemisphere defined by the main direction of emission D av .
  • Figures 11A-B and 12 show such a front port
  • the front orifice Osiat av lets pass the sound flow Fi at the at least one acoustic source Si a t in directions included in a hemisphere defined by a Dosi_at_av direction of the enclosure E determined by the front port Osiat_av.
  • the front Osiat av orifice lets the sound flow Fi at from the at least one acoustic source Si a t pass in directions included in a cone with an axis parallel to the Dosi_at_av direction of the enclosure and at a half-angle d 'opening 30 °.
  • Other arrangements are possible, involving in particular different opening angles.
  • the acoustic enclosure E also has at least one rear Osiat ar orifice formed by a space between the internal face of the sound waveguide G and a second internal partition of the acoustic enclosure E, so as to let the sound flow (Fi at ) emitted by the acoustic source Si al in directions oriented towards a hemisphere defined by the rear emission direction D ar .
  • Figures 11 AB and 12 show such a rear hole
  • the rear orifice Osiat ar lets pass the sound flow Fi at emitted by the at least one acoustic source Si a t in directions included in a hemisphere defined by a Dosi_at_ar direction of the acoustic enclosure E determined by rear port Osiat_ar.
  • the rear orifice Osiat_ar allows the sound flow Fi at from the at least one acoustic source Si at to pass in directions included in a cone with an axis parallel to the Dosi_at_ar direction of the enclosure E and at a half-angle of opening 30 °.
  • Other arrangements are possible, involving in particular different opening angles.
  • the enclosure E according to the invention with at least one sound waveguide G and at least one front orifice Osiat_av and at least one rear orifice Osiat_ar has a new modified emissive part, compared to an acoustic enclosure without waveguide.
  • the acoustic enclosure E includes blackout means for limiting or eliminating the diffusion of the sound flow in directions other than the preferred directions defined by the at least one front OSIat_av orifice and at least one rear orifice OSIat_ar.
  • these means can be specially designed to return the sound flow to the orifices and thus increase the sound flow emitted through these orifices and reinforce the desired cardioid directivity effect.
  • the means may comprise the internal wall of the upper face FEsup and the internal wall of the lower face FEinf.
  • These internal walls can be provided solid and continuous at the level of the space formed by the internal face of the waveguide with the side face (s) with source (FEIat) of the acoustic enclosure E.
  • this is obtained by extending the upper and lower walls of the loudspeaker, also allowing the fixing of the sound waveguide G.
  • the acoustic enclosure E can have a symmetry with respect to a plane corresponding to the median plane of the front face F Ea v of the enclosure E.
  • the enclosure E has a first plurality of Siati acoustic sources oriented towards the lateral face F E iati of the enclosure, and a second plurality of sources acoustic Si at 2 identical to the plurality of acoustic sources Si ati and positioned symmetrically with respect to the plane corresponding to the median plane of the front face F Ea v of the enclosure E, thus oriented towards the lateral face F Eiat 2 of the enclosure E .
  • FIGS. 13A and 13B show in gray levels the comparison of a mapping, seen from above, of the value of the SPL (response in dB) of an acoustic enclosure E without a waveguide, with a mapping of the same enclosure E with a waveguide.
  • These maps come from numerical simulations obtained with the COMSOL Multiphysics software marketed by the company COMSOL. The simulations are based on the finite element method. The lightest areas correspond to areas with a high SPL value, while the darker areas correspond to areas with a low SPL value.
  • the waveguide is formed by a flat wall assembled to the side face with source (F Eiat ) of the enclosure.
  • the enclosure has several sources on the front (speakers and vents) and acoustic sources on the sides (speakers).
  • the enclosure E taken as an example in figure 13 presents a left / right symmetry, and therefore two waveguides G. It can be observed that with the waveguide, the sound flow on the right side of the enclosure is reduced, in comparison with the mapping of the enclosure without a waveguide G. In addition, the sound level is increased at the exit of the rear port.
  • Figures 14A and 14B show a comparison of the performance in terms of modulus and phase difference between the front sources and the sources on the sides of the enclosure E previously presented in Figures 11 A and 11 B, depending frequency.
  • the curves correspond to a listening direction in the 0 ° axis, that is to say towards the front, and therefore towards the audience. It can be observed a better minimization of the phase difference over the frequency range between 180 Hz and 310 Hz, which corresponds to a better summation of the waves emitted by the assembly formed by the front sources and the sources on the sides. .
  • a splitting arbitrary but frequently used in the art, splits the sound spectrum at least partially covering the audible spectrum of man (namely 20 Hz to 20 kHz) into three or four frequency bands.
  • a high frequency band, or HF band covers the highest frequencies, corresponding to so-called high-pitched sounds, typically in an interval substantially between 1 kHz and 20 kHz.
  • a medium frequency band, or MF band covers the intermediate frequencies, typically in an interval substantially between 200 Hz and 1 kHz.
  • a low frequency band, or LF band covers the low frequencies corresponding to so-called serious sounds, typically frequencies in an interval substantially between 60 Hz and 200 Hz.
  • a very low frequency band corresponding to so-called sounds sub-bass or infra-bass, or the TBF band covers the frequency range substantially between 0 Hz and 60 Hz.
  • the same component can be used to reproduce the signals of the LF and MF bands.
  • an acoustic source can emit on several frequency ranges but will be defined by its main emission range.
  • the at least one front acoustic source S av and the at least one lateral acoustic source Si * are acoustic sources operating substantially in the same frequency band.
  • this same frequency band comprises one or more of: the very low frequency band, the low frequency band, the medium frequency band, the high frequency band.
  • said same frequency band comprises one or more bands other than the high frequency band.
  • the at least one front acoustic source S av and the at least one lateral acoustic source Si at are acoustic sources respectively operating in frequency bands which partially overlap in an interval in which the control directionality is desired.
  • the at least one front acoustic source S av and the at least one lateral acoustic source Si at are configured to be individually powered by DSP and DSP channels. amplification and electronically controlled in amplitude and phase. The power supply via DSP channels and the electronic amplitude and phase control are intended to control the directivity of the sound radiation from the loudspeaker E.
  • the distribution of the sound flow created by the use of at least one waveguide G in the enclosure E thus makes it possible to widen the panel of directivities of the enclosure E by means of the power supply of the DSP channels and electronic amplitude and phase control of the at least one front acoustic source S av and of the at least one lateral acoustic source Si at .
  • the G waveguide allows better control and a wider range of directivity of loudspeakers having side sources in addition to their main sources emitting forward.
  • EXAMPLE 1 DSP solution with perfect alignment in the axis
  • a symmetrical enclosure E having a front low frequency source and a low frequency source on two side faces of the enclosure.
  • the sources are fed by DSP channels and electronically controlled in amplitude and phase.
  • the check carried out aims for perfect alignment in the 0 ° axis direction D av of the enclosure E).
  • Figures 15A to 15D show the evolution curves of the sound level (SPL) (also called modulus or magnitude) and of the phase difference between the front sources and the sources on each side of the enclosure E, as a function of sound frequency.
  • SPL sound level
  • Several listening directions, between 0 ° and 90 °, that is to say distributed in the front hemisphere of the enclosure E are shown.
  • the two configurations without and with waveguide are presented. It can be observed that the waveguide G allows better control of the directivity lobe due to the new definition of the emissive part constituted by the front and rear Osiat a
  • the waveguide makes it possible to raise the sound level on the sides of the directivity lobe centered on the axis D av .
  • the waveguide allows a more even distribution of sound in the front hemisphere of the speaker E.
  • the waveguide G makes it possible to tighten the different curves corresponding to the different directions of observation between 0 ° and 90 °, in particular for the frequencies included between 180 Hz and 380 Hz.
  • the diffusion is thus more homogeneous over a wider frequency band thanks to the use of the waveguide G.
  • FIGS. 16A to 16D show the evolution curves of the sound level (SPL) (also called modulus or magnitude) and of the phase difference between the front sources and the sources on each side of the enclosure E, as a function of frequency.
  • SPL sound level
  • an enclosure E comprising at least one waveguide as described above
  • the use of such waveguides, for the case of products comprising acoustic sources on the sides provide certain advantages specific to mechanical and joint properties.
  • an acoustic enclosure E comprising at least one front acoustic source S av , at least one lateral acoustic source Si at , and at least one sound waveguide G positioned in front of the at least one lateral acoustic source If at , and where the external face of the sound waveguide G is flat, the acoustic enclosure E can be stacked with a second acoustic enclosure E 'including or not including a waveguide G' as described in the present application. .
  • Stacking can be done on the side; in this case, the stacking surfaces are the outer face of the speaker E waveguide and one of the side faces of the E speaker.
  • the stacking can be done from below or from above.
  • the stacking surfaces are then either the first upper face F Esup and the second lower face F E inf , or the first lower face F Einf and the second upper face F E sup .
  • acoustic enclosures E as described in the present application to create enclosure matrices by stacking on the side and from above or from below enclosures comprising waveguides G with face external flat, some speakers can be turned 180 ° in relation to other speakers. It is also possible to assemble transport handles on the outer face of a waveguide G with a planar outer face as described in the present application. In this case, the transport handles can be designed so as to be integrated flush with the flat external face of the waveguide G. Finally, it is possible to assemble a waveguide G to an enclosure E comprising sources at the front and sources on the sides oriented towards one or the other of the side faces of the enclosure E, in a manner similar to an external accessory. In this case, the waveguide is assembled to one or the other of the side faces F E iati and F E iat2 of the enclosure E by assembly means.

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Abstract

La présente demande a pour objet une enceinte acoustique comprenant une pluralité de sources acoustiques et présentant une directivité large bande contrôlée.

Description

Description
DISPOSITIF DE DIFFUSION SONORE A DIRECTIVITE LARGE BANDE CONTROLEE
[0001] La présente demande a pour objet une enceinte acoustique à directivité large bande contrôlée.
[0002] Etat de la technique
Les objectifs de la sonorisation moderne sont d’assurer :
- l’homogénéité du niveau sonore sur la zone d’audience couverte, et ce sur l’ensemble du spectre audio (20Hz - 20kHz), tout en évitant de générer du niveau sonore en dehors de cette zone,
- un niveau de qualité important sur l’audience du point de vue du couplage des différents éléments constitutifs des systèmes de sonorisation.
[0003] Les dispositifs de diffusion sonore émettant dans les fréquences basses, c’est-à-dire en dessous de 200Hz, sont très peu directifs car leur taille est petite devant la longueur d’onde générée par les sources sonores.
[0004] Pour pallier cette émission qui non seulement peut polluer des zones à éviter mais qui peut aussi exciter les modes de résonnance des salles et créer de la réverbération gênante sur l’audience, les utilisateurs et fabricants de systèmes de diffusion sonore ont inventé des configurations électroacoustiques conférant aux dispositifs sonores une directivité particulière, notamment de type cardioïde ou hyper-cardioïde. La figure 1 illustre le diagramme polaire de rayonnement sonore pour différents types de directivité.
[0005] Plus précisément, dans le cas de l’utilisation d’un système de sonorisation comprenant plusieurs dispositifs de diffusion sonore, une sommation efficace vers l’avant, c’est-à-dire dans la direction de l’axe à 0° sur la figure 1 , des rayonnements sonores provenant des différents dispositifs de diffusion sonore et une réjection à l’arrière, c’est-à-dire, une annulation du son à l’arrière du système de sonorisation, dans la direction de l’axe 180° de la figure 1 , sur une large bande de fréquences acoustiques sont recherchées. On entend par sommation des rayonnements sonores provenant des différents dispositifs la superposition de ces rayonnements, créant des zones constructives ou destructives. Une sommation efficace est une solution où la superposition des rayonnements crée des zones constructives, c’est-à-dire, où les rayonnements ne s’annulent pas mutuellement. [0006] Le phénomène physique suivant lequel, en présence de plusieurs sources sonores, l’auditeur percevra les ondes émises avec une différence temporelle induite par la différence de trajet entre sa position et celles de chaque source, permet d’envisager la conception des directivités particulières précédemment évoquées.
[0007] Un contrôle électronique en amplitude et phase des sources sonores permet d’adapter le diagramme de rayonnement, et donc la directivité des dispositifs de diffusion sonore. En d’autres termes, en injectant des signaux différents en phase en fonction de la fréquence (un délai par exemple) à ces différentes sources, on peut contrôler les zones destructives ou constructives résultant de la superposition des flux sonores de la pluralité de sources sonores utilisées. Le ratio de puissance entre chacune de ces sources peut aussi influencer l’efficacité de la directivité induite par ce réglage.
[0008] Des configurations par assemblage de produits ou par intégration de nouvelles sources sonores (haut-parleur, évents) au sein d’un produit permettent de réaliser de telles directivités. Un exemple d’assemblage de produits peut consister en un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves, ou en un ensemble de sources empilées-retournées. Un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves est illustré à la figure 2. Un ensemble de sources empilées- retournées est illustré à la figure 3. Dans ce type d’ensemble certaines sources sont dirigées vers l’avant et les autres vers l’arrière.
[0009] Dans la plupart des cas, les configurations physiques de produits et/ou de composants au sein d’un même produit s’accompagnent de réglages individuels par contrôle électronique (DSP) en magnitude et en phase et pour chaque fréquence afin de réaliser la fonction de contrôle de la directivité. Cependant, le contrôle de la directivité peut être, selon les réglages du contrôle électronique, plus ou moins localisé en fréquence. Par ailleurs, la sommation vue de l’avant des différents éléments du dispositif peut être plus ou moins optimale.
[0010] Un premier exemple de l’état de la technique consiste à concevoir un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves tel qu’illustré à la figure 2 contrôlé électroniquement par un réglage dit « End Fire ». Ce contrôle consiste à ajouter électroniquement à l’empilement avant un retard temporel, de sorte que les ondes provenant des empilements avant et arrière arrivent au même moment dans l’axe à l’avant (axe noté 0°) afin de ne pas détériorer la qualité du son perçu. Pour un utilisateur placé à l’arrière de l’alignement des deux empilements, l’onde émise par l’empilement avant arrive avec un retard qui est la somme de la différence de trajet par rapport à l’empilement arrière et du délai ajouté électroniquement. Ce retard peut être optimisé pour produire une opposition de phase entre les deux empilements à une fréquence sonore précise. Le résultat final de ce réglage est une non-détérioration du son à l’avant, au prix d’une réjection à l’arrière très localisée en fréquence. Les performances d’un tel système sont représentées sur les figures 4A à 4D : les courbes de différence de phase montrent une bonne qualité du son à l’avant, c’est-à-dire l’arrivée en phase des ondes issues des deux empilements à l’avant (déphasage de 0°), ainsi qu’une réjection totale pour une seule fréquence (déphasage de 180°).
[0011] Un deuxième exemple de l’état de la technique consiste à concevoir un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves tel qu’illustré à la figure 2 contrôlé électroniquement par un réglage dit « Gradient ». Ce contrôle consiste à ajouter un retard électronique à l’empilement arrière de sorte que les ondes issues des empilements avant et arrière arrivent au même moment vu de l’arrière et à ajouter une opposition de phase afin d’annuler le son à l’arrière. Les figures 5A à 5D illustrent les performances d’un tel système. Une réjection efficace sur une large bande de fréquences est obtenue, comme en témoigne la courbe de différence phase entre les empilements avant et arrière égale à 180°. Cependant, pour un utilisateur placé à l’avant, dans l’axe 0°, l’onde émise par l’empilement arrière arrive avec un retard temporel constant. Sur le graphe de différence de phase dans la direction de l’axe 0°, le mauvais alignement des deux empilements peut être observé sur toute la bande de fréquence, excepté pour une fréquence où la différence de phase est nulle. Aussi, les ondes issues des empilements avant et arrière sont toujours décalées temporellement d’un retard constant, ce qui produit un écho nuisible à la qualité du signal perçu à l’avant.
[0012] Un troisième exemple de l’état de la technique consiste à concevoir un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves tel qu’illustré à la figure 2 contrôlé électroniquement par un réglage dit « AN pass filter ». Ce réglage électronique agit comme un filtre introduisant un délai variant avec la fréquence sonore. Ce réglage permet de réaliser un compromis entre une réjection à l’arrière sur une large bande de fréquences et une sommation des ondes provenant des sources avant et arrière efficace. Les performances d’un tel système sont illustrées sur les figures 6A à 6D. Les graphes polaires des directivités à différentes fréquences sont similaires. Aussi, la courbe de différence de phase à l’arrière (dans l’axe 180°) montre une opposition de phase plus constante en fréquence.
[0013] Les configurations physiques de produits indépendants ont l’avantage d’offrir une flexibilité d’usage à l’utilisateur, qui peut régler une configuration physique de manière à atteindre un objectif de directivité et de qualité sonore, mais demandent un niveau d’expertise plus important que les produits encapsulant la fonction de contrôle de la directivité et de la qualité sonore directement.
[0014] Certains fabricants proposent donc l’intégration de plusieurs sources contrôlées électroniquement dans l’enceinte. Par exemple, certains produits présentent deux ensembles haut-parleurs/évents à l’avant, et deux ensembles haut-parleurs/évents à l’arrière. Un exemple de ce type de produit est présenté à la figure 7. L’inconvénient de ce type de produits intégrant plusieurs sources à l’avant et à l’arrière est que pour un auditeur positionné à l’avant de l’enceinte l’alignement en phase et en temps des différentes sources n’est pas bon dans les fréquences les plus élevées. Ce désavantage peut éventuellement être acceptable pour les sub-graves mais ne l’est plus pour des produits reproduisant des fréquences plus élevées, notamment supérieures à 60 Hz.
[0015] Ainsi, une solution connue dans l’état de l’art consiste à fabriquer des produits avec des sources sonores positionnées plus ou moins sur les côtés, en supplément de sources sonores positionnées à l’avant, afin de diminuer le temps de propagation des sources arrière, par une réduction de l’écartement entre les sources. Un exemple de ce type de produit est présenté à la figure 8.
[0016] Les inconvénients de ce type de configuration de produit sont d’une part propres à la qualité de la diffusion sonore obtenue. Les figures 9A et 9B illustrent les courbes de réponse en dB SPL (Sound Pressure Levef) obtenues dans différentes directions d’écoute de l’hémisphère avant d’une enceinte acoustique défini par la direction principale d’émission de l’enceinte, dans une première configuration, avec des sources sonores à l’avant dans une enceinte acoustique et dans une deuxième configuration, avec des sources additionnelles sur les côtés. Les courbes fréquentielles montrent une décroissance plus rapide du lobe de directivité sur les côtés dans la deuxième configuration avec les sources additionnelles sur les côtés, qui produit une diffusion non homogène sur toute l’audience.
[0017] Les inconvénients des produits avec des sources sonores positionnées plus ou moins sur les côtés sont d’autre part mécaniques. En effet, des produits présentant des sources positionnées plus ou moins sur les côtés ne peuvent pas être empilés sur le côté, ou alors, au prix d’une perte d’efficacité du produit, comme illustré à la figure 10 ; avec ce type de produits, il est également difficile de créer des matrices continues de produits, ni d’accoler d’autres objets au produit ; enfin, les sources latérales sont visibles de l’extérieur. [0018] La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l’état de la technique, et notamment améliorer la qualité de la directivité des configurations de produits comprenant des sources à l’avant et sur les côtés.
[0019] L’invention a ainsi pour objet une enceinte acoustique présentant une forme volumique avec une face avant, une face arrière, deux première et deuxième faces latérales. Ladite enceinte présente une direction principale d’émission perpendiculaire à la face avant de l’enceinte acoustique ainsi qu’une direction d’émission arrière perpendiculaire à la face arrière de l’enceinte acoustique. Ladite enceinte comprend :
- au moins une source acoustique avant configurée pour émettre à travers la face avant et présentant une direction principale d’émission de source avant, ladite direction principale d’émission de source avant étant sensiblement égale à la direction principale d’émission de l’enceinte acoustique,
- au moins une source acoustique latérale orientée vers au moins une face latérale avec source, ladite face latérale avec source étant l’une et/ou l’autre des deux première et deuxième faces latérales, ladite source acoustique latérale présentant une direction principale d’émission de source latérale sensiblement perpendiculaire à l’une et/ou l’autre des première et deuxième faces latérales,
- au moins un guide d’onde sonore, ledit guide d’onde étant positionné devant la au moins une source acoustique latérale de sorte à occulter le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale dans la direction principale d’émission de source latérale, et à diriger le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale vers deux première et deuxième pluralités de directions latérales de part et d’autre de la direction principale d’émission de source latérale, et ledit guide d’onde étant assemblé à ladite face latérale avec source par des moyens d’assemblage,
- au moins un orifice avant formé par un espace entre ladite face latérale avec source et ledit guide d’onde sonore, de sorte à laisser passer le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale dans des directions orientées vers un hémisphère défini par la direction principale d’émission de l’enceinte,
- au moins un orifice arrière formé par un espace entre ladite face latérale avec source et ledit guide d’onde sonore, de sorte à laisser passer le flux sonore émis par ladite source acoustique latérale dans des directions pointant vers un hémisphère défini par la direction d’émission arrière de l’enceinte;
- des moyens occultant le flux sonore renvoyé par ledit au moins un guide d’onde dans des directions autres que les directions dans lesquelles lesdits au moins un orifice avant et au moins un orifice arrière laissent passer ledit flux sonore, dans le but de renforcer le flux émis par ces orifices. [0020] Avantageusement, la au moins une source acoustique avant est située dans un volume avant.
[0021] Dans ce cas, avantageusement, la au moins une source acoustique latérale est située dans un volume latéral séparé du volume avant.
[0022] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la au moins une source acoustique avant et la au moins une source acoustique latérale sont des sources acoustiques fonctionnant sensiblement dans une même bande de fréquence.
[0023] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, ladite source acoustique avant et ladite source acoustique latérale sont des sources acoustiques fonctionnant toutes les deux sensiblement dans une bande basse fréquence et/ou moyenne fréquence.
[0024] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la au moins une source acoustique avant et la au moins une source acoustique latérale sont configurées pour être individuellement alimentées par des canaux de DSP et d’amplification et contrôlées électroniquement en amplitude et phase de manière à contrôler la directivité du rayonnement sonore de l’enceinte acoustique.
[0025] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’enceinte acoustique selon l’invention est apte à être empilée avec une deuxième enceinte acoustique selon l’invention. L’enceinte acoustique et la deuxième enceinte acoustique comprennent chacune en outre respectivement une première face supérieure et une première face inférieure, et une deuxième face supérieure et une deuxième face inférieure L’enceinte acoustique peut être empilée avec le deuxième enceinte acoustique par le dessous, par le dessus, ou sur le côté.
[0026] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’enceinte acoustique selon l’invention est de type bass reflex, et comprend en outre au moins un évent associé à la au moins une source acoustique latérale. Par enceinte acoustique de type bass reflex, on entend une enceinte munie d’un ou plusieurs évents appelés aussi résonateurs. Dans ces cas, le au moins un évent est positionné sur la face arrière de l’enceinte acoustique.
[0027] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, lesdits moyens occultant le flux sonore relient de façon pleine et continue la face latérale avec source et ledit guide d’onde sonore sur une face supérieure et une face inférieure de l’enceinte acoustique (E).
[0028] D’autres avantages et particularités de la présente invention résulteront de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées :
- La figure 1 , déjà décrite, illustre le diagramme de rayonnement en coordonnées polaires correspondant à différents types de directivités sonores.
-La figure 2, déjà décrite, présente un alignement avant-arrière de deux empilements d’enceintes sub-graves.
- La figure 3, déjà décrite, présente un ensemble de sources empilées-retournées.
- Les figures 4A à 4D, déjà décrites, présentent les performances acoustiques d’un système de diffusion sonore de l’état de la technique comprenant deux empilements de sources sonores alignées l’un derrière l’autre, contrôlé par un contrôle électronique de type « End Fire ».
- Les figures 5A à 5D, déjà décrites, présentent les performances acoustiques d’un système de diffusion sonore de l’état de la technique comprenant deux empilements de sources sonores alignées l’un derrière l’autre, contrôlé par un contrôle électronique de type « Gradient ».
-Les figures 6A à 6D, déjà décrites, présentent les performances acoustiques d’un système de diffusion sonore de l’état de la technique comprenant deux empilements de sources sonores alignées l’un derrière l’autre, contrôlé par un contrôle électronique de type « Ail Pass Filter ».
- La figure 7, déjà décrite, présente en vue de dessus la géométrie d’une enceinte acoustique comprenant des sources sonores à l’avant et à l’arrière de l’enceinte acoustique.
- La figure 8, déjà décrite, présente en vue de dessus la géométrie d’une enceinte acoustique comprenant des sources sonores à l’avant ainsi que des sources sonores additionnelles positionnées plus ou moins sur les côtés de l’enceinte acoustique.
- Les figures 9A et 9B, déjà décrites, présentent une comparaison des performances d’une enceinte acoustique présentant uniquement des sources à l’avant, avec celles d’une enceinte acoustique présentant, en plus des sources à l’avant, des sources positionnées plus ou moins sur les côtés de l’enceinte acoustique.
- La figure 10, déjà décrite, illustre schématiquement l’empilement par le côté d’enceintes acoustiques présentant des sources additionnelles sur les côtés des enceintes.
- Les figures 11 A et 11 B représentent respectivement une vue tridimensionnelle et une vue bidimensionnelle de dessus d’un modèle numérique d’une enceinte acoustique selon l’invention.
- La figure 12 représente une vue de dessus d’un schéma d’un autre type d’enceinte acoustique selon l’invention.
- Les figures 13A et 13B représentent deux cartographies de la valeur du SPL d’une enceinte acoustique sans et avec guide d’onde sonore. - Les figures 14A et 14B représentent une comparaison des performances en termes de différence de phase et de magnitude, en fonction de la fréquence sonore, d’une enceinte acoustique E sans et avec guide d’onde sonore.
- Les figures 15A à 15D représentent les performances d’une enceinte acoustique E avec guide d’onde contrôlée électroniquement en amplitude et en phase selon un premier type de contrôle électronique.
- Les figures 16A à A6D représentent les performances d’une enceinte acoustique E avec guide d’onde contrôlée électroniquement en amplitude et en phase selon un deuxième type de contrôle électronique.
Les figures 11 A-B à 16A-D sont commentées plus en détail au niveau de la description détaillée et des exemples qui suivent, qui illustrent l’invention sans en limiter la portée.
[0029] DESCRIPTION DETAILLEE
[0030] Les figures 11 A et 11 B illustrent en vue tridimensionnelle et vue de dessus une enceinte acoustique E selon l’invention. Par enceinte acoustique, on entend un coffret comportant une ou plusieurs sources acoustiques, permettant la reproduction du son à partir d'un signal électrique fourni par un amplificateur audio. L’enceinte acoustique E présente une forme volumique définissant une zone intérieure et une zone extérieure à l’enceinte, nommées par la suite intérieur et extérieur de l’enceinte, avec une face avant F Eav, une face arrière FEar, deux première et deuxième faces latérales FEiati et FEiat2, ainsi qu’une face supérieure FEsupet une face inférieure FEinf. Dans le cas des figuresl 1A et 11 B, il s’agit d’un parallélépipède. L’enceinte pourrait prendre toute autre forme volumique telle qu’un trapèze extrudé, où les première et deuxième face latérales FBati et FEiat2 ne sont pas perpendiculaires à la face avant FEav de l’enceinte acoustique E, comme représenté à la figure 12.
[0031] L’enceinte acoustique E présente une direction principale d’émission Dav perpendiculaire à la face avant FEav dirigée vers l’extérieur de l’enceinte acoustique E, ainsi qu’une direction d’émission arrière Dar perpendiculaire à la face arrière FEar dirigée vers l’extérieur de l’enceinte acoustique E. Par la suite on appellera indifféremment Dav ou axe d’émission à 0° la direction principale d’émission de l’enceinte acoustique E. De même on appellera indifféremment Dar ou axe d’émission à 180° la direction d’émission arrière de l’enceinte acoustique E.
[0032] L’enceinte acoustique E comprend au moins une source acoustique avant Sav configurée pour émettre un flux sonore à travers la face avant FEav. La au moins une source acoustique avant Sav présente une direction principale d’émission de source avant DSav qui est sensiblement égale à la direction principale d’émission Dav de l’enceinte acoustique E.
[0033] L’enceinte acoustique E comprend également au moins une source acoustique latérale Siat orientée vers au moins une face latérale avec source FEiat qui correspond à l’une et/ou l’autre des deux première et deuxième faces latérales FEiati et FEiat2 de l’enceinte. La au moins une source acoustique latérale Siat présente une direction principale d’émission de source latérale Dsiat sensiblement perpendiculaire à l’une et/ou l’autre des faces latérales FEiati et FEiat2 et dirigée vers l’extérieur de l’enceinte acoustique E.
[0034] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, lesdites sources acoustiques avant et sources acoustiques latérales peuvent être séparées dans différents volumes, respectivement volume avant VSAV et volume latéral VSi_at, matérialisés par des cloisons C à l’intérieur de l’enceinte acoustique E. Le fait de prévoir des volumes différents pour la au moins une source Sav et la au moins une source latérale Siat permet de distribuer un signal différencié sur ces enceintes de manière à contrôler la directivité du rayonnement. Un exemple de ces modes de réalisation est visible sur la figure 12. De tels volumes permettent d’obtenir une meilleure qualité de diffusion car ils séparent des espaces de diffusion sonore dans lesquels les signaux sonores envoyés, respectivement aux dites sources acoustiques avant et sources acoustiques latérales, sont différents. Ces volumes peuvent ainsi atténuer d’éventuels effets non désirés dégradant la qualité de diffusion de l’enceinte acoustique complète, tels que des interférences. Plusieurs configurations sont possibles : par exemple, dans le cas de l’existence de plusieurs sources acoustiques avant, chacune d’entre elles peut être située dans un volume séparé, ou plusieurs peuvent être regroupées dans un même volume ; de même, dans le cas de l’existence de plusieurs sources acoustiques latérales, chacune d’entre elles peut être située dans un volume séparé, ou plusieurs peuvent être regroupées dans un même volume.
[0035] Bien que les figures 11 A et 11 B présentent une enceinte acoustique avec symétrique munie de deux sources acoustiques avant et de deux sources acoustiques latérales, l’effet de directivité peut être obtenu avec une seule source acoustique avant et une seule source acoustique latérale, comme illustré par la figure 12.
[0036] L’enceinte acoustique E comprend par ailleurs au moins un guide d’onde sonore G. Par guide d’onde sonore, on entend un dispositif physique apte à diriger le flux d’une onde sonore incidente sur ce dispositif. Le guide d’onde sonore G peut prendre par exemple la forme d’une simple paroi, ou toute autre forme tridimensionnelle conçue pour guider le flux sonore rencontrant le guide d’onde G dans des directions déterminées. Le guide d’onde peut par exemple être conçu de sorte à faire converger, ou diverger le flux sonore qui est incident sur lui.
[0037] Le guide d’onde G selon l’invention est positionné devant la au moins une source acoustique latérale Siat de sorte à occulter le flux sonore Fiatémis par la au moins une source acoustique latérale Si* dans la direction principale d’émission de source latérale Dsiat, et à diriger le flux sonore Fiat vers deux première et deuxième pluralités de directions latérales Dsiati et DSiat2 de part et d’autre de la direction principale d’émission de source latérale Dsiat- Par les termes première et deuxième pluralités de direction latérales, on entend des directions orientées respectivement vers chacun des demi- espaces séparés par la direction principale d’émission de source latérale Dsiat- Le guide d’onde G est assemblé à ladite face latérale avec source FEiat par des moyens d’assemblage. Le guide d’onde G présente une face externe ainsi qu’une face interne.
[0038] L’enceinte acoustique E présente également au moins un orifice avant Osiat av formé par un espace entre la face interne du guide d’onde sonore G et une première cloison interne de l’enceinte acoustique E, de sorte à laisser passer le flux sonore Fiat émis par la source acoustique Sial dans des directions orientées vers un hémisphère défini par la direction principale d’émission Dav. Les figures 11A-B et 12 montrent un tel orifice avant
Osiat_av-
[0039] De préférence, l’orifice avant Osiat av laisse passer le flux sonore Fiat de la au moins une source acoustique Siat dans des directions comprises dans un hémisphère défini par une direction Dosi_at_av de l’enceinte E déterminée par l’orifice avant Osiat_av. Avantageusement, l’orifice avant Osiat av laisse passer le flux sonore Fiat de la au moins une source acoustique Siat dans des directions comprises dans un cône d’axe parallèle à la direction Dosi_at_av de l’enceinte et de demi-angle d’ouverture 30°. D’autres arrangements sont possibles, impliquant notamment des angles d’ouverture différents.
[0040] L’enceinte acoustique E présente également au moins un orifice arrière Osiat ar formé par un espace entre la face interne du guide d’onde sonore G et une deuxième cloison interne de l’enceinte acoustique E, de sorte à laisser passer le flux sonore (Fiat) émis par la source acoustique Sial dans des directions orientées vers un hémisphère défini par la direction d’émission arrière Dar. Les figures 11 A-B et 12 montrent un tel orifice arrière
Osiat_ar-
[0041] De préférence, l’orifice arrière Osiat ar laisse passer le flux sonore Fiat émis par la au moins une source acoustique Siat dans des directions comprises dans un hémisphère défini par une direction Dosi_at_ar de l’enceinte acoustique E déterminée par l’orifice arrière Osiat_ar. Avantageusement, l’orifice arrière Osiat_ar laisse passer le flux sonore Fiat de la au moins une source acoustique Siat dans des directions comprises dans un cône d’axe parallèle à la direction Dosi_at_ar de l’enceinte E et de demi-angle d’ouverture 30°. D’autres arrangements sont possibles, impliquant notamment des angles d’ouverture différents.
[0042] Ainsi, l’enceinte E selon l’invention avec au moins un guide d’onde sonore G et au moins un orifice avant Osiat_av et au moins un orifice arrière Osiat_ar présente une nouvelle partie émissive modifiée, par rapport à une enceinte acoustique sans guide d’onde.
[0043] Selon un mode de réalisation, l’enceinte acoustique E comporte des moyens occultants pour limiter ou éliminer la diffusion du flux sonore dans des directions autres que les directions privilégiées définies par les au moins un orifice avant OSIat_av et au moins un orifice arrière OSIat_ar.
[0044] Selon un mode de réalisation particulier, ces moyens peuvent être spécialement prévus pour renvoyer le flux sonore vers les orifices et ainsi augmenter le flux sonore émis à travers ces orifices et renforcer l’effet de directivité cardioïde recherché.
[0045] Selon un mode de réalisation particulier, les moyens peuvent comprendre la paroi interne de la face supérieure FEsup et la paroi interne de la face inférieure FEinf. Ces parois internes peuvent être prévues pleines et continues au niveau de l’espace formé par la face interne du guide d’onde avec la ou les faces latérales avec source (FEIat) de l’enceinte acoustique E. Dans le cadre de l’exemple illustré par les références Gsup et Glnf dans la figure 11 A , cela est obtenu par prolongement des parois supérieure et inférieure de l’enceinte acoustique, permettant de plus la fixation du guide d’onde sonore G. Ces parois occultent ainsi le flux sonore Fiat renvoyé par le guide d’onde sonore G dans des directions perpendiculaires d’une part à la direction d’émission dans la direction principale d’émission de source latérale DSIat et d’autre part à la face supérieure FEsup et à la face inférieure FEinf., c’est-à-dire dans le cadre du présent exemple, vers le dessus ou le dessous de l’enceinte acoustique. Ainsi, il n’y a pas d’autres orifices par lesquels le flux sonore peut s’échapper que les au moins un orifice avant OSIat_av et au moins un orifice arrière OSIat_ar.
D’autres structures peuvent être prévues pour l’implémentation de ces moyens, notamment des éléments occultants indépendants des parois supérieure et inférieure de l’enceinte acoustique E, par exemple sous la forme de pièces rapportées.
[0046] Selon un mode de réalisation, l’enceinte acoustique E peut présenter une symétrie par rapport à un plan correspondant au plan médian de la face avant FEav de l’enceinte E. Dans ce cas, l’enceinte E présente une première pluralité de sources acoustiques Siati orientées vers la face latérale FEiati de l’enceinte, et une deuxième pluralité de sources acoustiques Siat2 identiques à la pluralité de sources acoustiques Siati et positionnées symétriquement par rapport au plan correspondant au plan médian de la face avant FEav de l’enceinte E, ainsi orientées vers la face latérale FEiat2de l’enceinte E.
[0047] Les figures 13A et 13B présentent en niveaux de gris la comparaison d’une cartographie, vue de dessus, de la valeur du SPL (réponse en dB) d’une enceinte acoustique E sans guide d’onde, à une cartographie de la même enceinte E avec un guide d’onde. Ces cartographies proviennent de simulations numériques obtenues avec le logiciel COMSOL Multiphysics commercialisé par la société COMSOL. Les simulations sont basées sur la méthode des éléments finis. Les zones les plus claires correspondent à des zones dont la valeur du SPL est élevée, alors que les zones les plus sombres correspondent à des zones dont la valeur du SPL est faible. Le guide d’onde est formé par une paroi plane assemblée à la face latérale avec source (FEiat) de l’enceinte. L’enceinte présente plusieurs sources à l’avant (haut-parleurs et évents) et des sources acoustiques sur les côtés (haut-parleurs). L’enceinte E prise en exemple sur la figure 13 présente une symétrie gauche/droite, et donc deux guides d’onde G. Il peut être observé qu’avec le guide d’onde, le flux sonore sur le côté droit de l’enceinte est diminué, en comparaison avec la cartographie de l’enceinte sans guide d’onde G. De plus, le niveau sonore est augmenté en sortie de l’orifice arrière.
[0048] Les figures 14A et 14B présentent une comparaison des performances en termes de module et de différence de phase entre les sources avant et les sources sur les côtés de l’enceinte E précédemment présentée sur les figures 11 A et 11 B, en fonction de la fréquence. Les courbes correspondent à une direction d’écoute dans l’axe 0°, c’est-à- dire vers l’avant, et donc vers l’audience. Il peut être observé une meilleure minimisation de la différence de phase sur la plage de fréquences comprises entre 180 Hz et 310 Hz, ce qui correspond à une meilleure sommation des ondes émises par l’ensemble formé par les sources avant et les sources sur les côtés.
[0049] Un découpage, arbitraire mais fréquemment utilisé dans le métier, découpe le spectre sonore couvrant au moins partiellement le spectre audible de l’homme (à savoir 20 Hz à 20 kHz) en trois ou quatre bandes de fréquence. Une bande haute fréquence, ou bande HF, couvre les fréquences les plus hautes, correspondant à des sons dits aigus, typiquement dans un intervalle sensiblement compris entre 1 kHz et 20 kHz. Une bande moyenne fréquence, ou bande MF, couvre les fréquences intermédiaires, typiquement dans un intervalle sensiblement compris entre 200 Hz et 1 kHz. Une bande basse fréquence, ou bande BF, couvre les fréquences basses correspondant à des sons dits graves, typiquement des fréquences dans un intervalle sensiblement compris entre 60 Hz et 200 Hz. Enfin, une bande très basse fréquence correspondant à des sons dits sub-graves ou infra-graves, ou bande TBF, couvre l’intervalle des fréquences sensiblement compris entre 0 Hz et 60 Hz. Dans la pratique, un même composant peut être utilisé pour restituer les signaux des bandes BF et MF. De façon générale, une source acoustique peut émettre sur plusieurs plages de fréquences mais sera définie par sa plage principale d’émission.
[0050] Dans un ou plusieurs modes de réalisation de l’enceinte acoustique E, la au moins une source acoustique avant Savet la au moins une source acoustique latérale Si* sont des sources acoustiques fonctionnant sensiblement dans la même bande de fréquence. Selon un ou plusieurs modes de réalisation cette même bande de fréquence comprend une ou plusieurs parmi : la bande très basse fréquence, la bande basse fréquence, la bande moyenne fréquence, la bande haute fréquence.
[0051] Selon un mode de réalisation, ladite même bande de fréquence comprend une ou plusieurs bandes autres que la bande haute fréquence.
[0052] Selon une variante de réalisation, la au moins une source acoustique avant Savet la au moins une source acoustique latérale Siat sont des sources acoustiques fonctionnant respectivement dans des bandes de fréquences qui se superposent partiellement dans un intervalle dans lequel le contrôle de directivité est souhaité.
[0053] Dans un ou plusieurs modes de réalisation de l’enceinte acoustique E, la au moins une source acoustique avant Sav et la au moins une source acoustique latérale Siat sont configurées pour être individuellement alimentées par des canaux de DSP et d’amplification et contrôlées électroniquement en amplitude et phase. L’alimentation par des canaux de DSP et le contrôle électronique en amplitude et phase sont destinés à contrôler la directivité du rayonnement sonore de l’enceinte acoustique E.
[0054] La répartition du flux sonore créée par l’utilisation du au moins un guide d’onde G dans l’enceinte E permet ainsi d’élargir le panel de directivités de l’enceinte E par l’intermédiaire de l’alimentation des canaux de DSP et le contrôle électronique en amplitude et phase de la au moins une source acoustique avant Sav et de la au moins une source acoustique latérale Siat. Le guide d’onde G permet un meilleur contrôle et une plage de directivités élargie des enceintes acoustiques possédant des sources latérales en plus de leurs sources principales émettant vers l’avant.
[0055] Deux exemples vont être décrits, qui montrent le contrôle de la directivité permis par l’utilisation d’un guide d’onde dans une enceinte acoustique E présentant des sources avant et sur les côtés.
[0056] EXEMPLE 1 : Solution DSP avec alignement parfait dans l’axe [0057] On considère ici une enceinte E symétrique présentant une source basse fréquence avant et une source basse fréquence sur deux faces latérales de l’enceinte. Les sources sont alimentées par des canaux DSP et contrôlées électroniquement en amplitude et en phase. Le contrôle réalisé vise un alignement parfait dans l’axe 0° direction Dav de l’enceinte E). Les figures 15A à 15D présentent les courbes d’évolution du niveau sonore (SPL) (ou encore dénommé module ou magnitude) et de la différence de phase entre les sources avant et les sources sur chaque côté de l’enceinte E, en fonction de la fréquence sonore. Plusieurs directions d’écoute, comprises entre 0° et 90°, c’est-à-dire réparties dans l’hémisphère avant de l’enceinte E sont représentées. Les deux configurations sans et avec guide d’onde sont présentées. Il peut être observé que le guide d’onde G permet un meilleur contrôle du lobe de directivités du fait de la nouvelle définition de la partie émissive constituée par les orifices avant et arrière Osiat av et
Osiat_ar-
[0058] En effet, sur les courbes de magnitude, il peut être observé que le guide d’onde permet de relever le niveau sonore sur les côtés du lobe de directivité centré sur l’axe Dav. Le guide d’onde permet une distribution plus homogène du son dans l’hémisphère avant de l’enceinte E.
[0059] Par ailleurs, sur les courbes de différence de phase, il peut être observé que le guide d’onde G permet de resserrer les différentes courbes correspondant aux différentes directions d’observation entre 0° et 90°, notamment pour les fréquences comprises entre 180 Hz et 380 Hz. La diffusion est ainsi plus homogène sur une bande de fréquences plus large grâce à l’utilisation du guide d’onde G.
[0060] EXEMPLE 2 : Solution DSP pour une optimisation de la réjection arrière
[0061] On considère ici une enceinte E symétrique présentant une source basse fréquence avant et une source basse fréquence sur deux faces latérales de l’enceinte. Les sources sont alimentées par des canaux DSP et contrôlées électroniquement en amplitude et en phase. Le contrôle réalisé vise une optimisation de la réjection à l’arrière de l’enceinte. Les figures 16A à 16D présentent les courbes d’évolution du niveau sonore (SPL) (ou encore dénommé module ou magnitude) et de la différence de phase entre les sources avant et les sources sur chaque côté de l’enceinte E, en fonction de la fréquence. Plusieurs directions d’émission, comprises entre 0° et 180°, c’est-à-dire réparties dans un demi-espace, indifféremment gauche ou droite de l’enceinte E du fait de la symétrie de celle-ci, sont représentées. Les deux configurations sans et avec guide d’onde sont présentées. [0062] Sur les courbes d’amplitude, il peut être observé qu’avec le guide d’onde G, le niveau sonore, SPL, décroît moins vite dans l’hémisphère avant de l’enceinte, c’est-à- dire pour les directions d’écoute comprises entre 0° et 90°. Par ailleurs, le resserrement des courbes concernant les directions comprises entre 90° et 180° montre que le guide d’onde permet une meilleure homogénéité de réjection dans l’espace arrière.
[0063] Sur les courbes de différence de phase entre les sources basse fréquence avant et l’une des sources latérales basse fréquence sur l’une des faces latérales, il peut être observé que les courbes relatives au cône de couverture de l’enceinte, c’est-à-dire entre 0° et 50°, sont resserrées près de l’axe définissant une différence de phase nulle. Ceci traduit un meilleur alignement temporel dans l’hémisphère avant de l’enceinte E, à savoir dans l’axe 0° et hors de cet axe.
[0064] En plus du meilleur contrôle de la directivité d’une enceinte E comprenant au moins un guide d’onde tel que précédemment décrit, l’utilisation de tels guides d’onde, pour le cas de produits comprenant des sources acoustiques sur les côtés procurent certains avantages propres aux propriétés mécaniques et d’assemblages.
[0065] Dans le cas d’une enceinte acoustique E comportant au moins une source acoustique avant Sav, au moins une source acoustique latérale Siat, et au moins un guide d’onde sonore G positionné devant la au moins une source acoustique latérale Siat, et où la face externe du guide d’onde sonore G est plane, l’enceinte acoustique E peut être empilée avec une deuxième enceinte acoustique E’ comprenant ou non un guide d’onde G’ tel que décrit dans la présente demande.
[0066] L’empilement peut se faire sur le côté ; dans ce cas, les surfaces d’empilement sont la face externe du guide d’onde de l’enceinte E et l’une des faces latérales de l’enceinte E’.
[0067] Dans le cas où les enceintes E et E’ comprennent chacune en outre respectivement une première face supérieure FEsuP et une première face inférieure FEinf d’une part, et une deuxième face supérieure FE sUp et une deuxième face inférieure FE inf d’autre part, l’empilement peut être effectué par le dessous ou par le dessus. Les surfaces d’empilement sont alors soit la première face supérieure FEsup et la deuxième face inférieure FE inf, soit la première face inférieure FEinf et la deuxième face supérieure FE sup.
[0068] Il est possible avec des enceintes acoustiques E telles que décrites dans la présente demande de créer des matrices d’enceinte par empilement sur le côté et par le dessus ou par le dessous d’enceintes comprenant des guides d’onde G avec face externe plane, certaines enceintes pouvant être retournées de 180° par rapport aux autres enceintes. [0069] Il est également possible d’assembler des poignées de transport sur la face externe d’un guide d’onde G à face externe plane tel que décrit dans la présente demande. Dans ce cas, les poignées de transport peuvent être conçues de sorte à être intégrées de manière affleurante avec la face externe plane du guide d’onde G. Enfin, il est envisageable d’assembler un guide d’onde G à une enceinte E comportant des sources à l’avant et des sources sur les côtés orientées vers l’une ou l’autre des faces latérales de l’enceinte E, de manière similaire à un accessoire extérieur. Dans ce cas, le guide d’onde est assemblé à l’une ou l’autre des faces latérales FEiati et F Eiat2 de l’enceinte E par des moyens d’assemblage.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Enceinte acoustique (E) présentant une forme volumique avec une face avant (FEav), une face arrière (FEar), deux première et deuxième faces latérales ( F Eiati ) et (FEiat2), et ladite enceinte (E) présentant une direction principale d’émission (Dav) perpendiculaire à la face avant (FEav) de l’enceinte acoustique (E) ainsi qu’une direction d’émission arrière (Dar) perpendiculaire à la face arrière (FEar) de l’enceinte acoustique (E), ladite enceinte (E) comprenant :
- au moins une source acoustique avant (Sav) configurée pour émettre un flux sonore à travers la face avant (FEav) et présentant une direction principale d’émission de source avant (DSav), ladite direction principale d’émission de source avant étant sensiblement égale à la direction principale d’émission (Dav) de l’enceinte acoustique (E),
- au moins une source acoustique latérale (Siat) orientée vers au moins une face latérale avec source (FEiat), ladite face latérale avec source (FEiat) étant l’une et/ou l’autre des deux première et deuxième faces latérales (FEiati) et (FEiat2), ladite source acoustique latérale (Siat) présentant une direction principale d’émission de source latérale (Dsiat) sensiblement perpendiculaire à l’une et/ou l’autre des faces latérales
( F E|at1 ) et (FE|at2),
- au moins un guide d’onde sonore (G), ledit guide d’onde (G) étant positionné devant la au moins une source acoustique latérale (Siat) de sorte à occulter le flux sonore (Fiat) émis par ladite source acoustique latérale (Siat) dans la direction principale d’émission de source latérale (Dsiat), et à diriger le flux sonore (Fiat) émis par ladite source acoustique latérale vers deux première et deuxième pluralités de directions latérales (Dsiati) et (DSiat2) de part et d’autre de la direction principale d’émission de source latérale (Dsiat), et ledit guide d’onde (G) étant assemblé à ladite face latérale avec source (FEiat) par des moyens d’assemblage,
- au moins un orifice avant (Osiat av) formé par un espace entre ladite face latérale avec source (FEiat) et ledit guide d’onde sonore (G), de sorte à laisser passer le flux sonore (Fiat) émis par la source acoustique (Siat) dans des directions orientées vers un hémisphère défini par la direction principale d’émission (Dav),
- au moins un orifice arrière (Osiat ar) formé par un espace entre ladite face latérale avec source (FEiat) et ledit guide d’onde sonore (G), de sorte à laisser passer le flux sonore (Fiat) émis par la source acoustique latérale (Siat) dans des directions pointant vers un hémisphère défini par la direction d’émission arrière (Dar) de l’enceinte ;
- des moyens (Gsup, Ginf) occultant le flux sonore (Fiat) renvoyé par ledit au moins un guide d’onde (G) dans des directions autres que les directions dans lesquelles lesdits au moins un orifice avant (Osiat_av) et au moins un orifice arrière (Osiat_ar) laissent passer ledit flux sonore (Fiat), dans le but de renforcer le flux émis par ces orifices.
[Revendication 2] Enceinte acoustique (E) selon la revendication 1 , dans laquelle la au moins une source acoustique avant (Sav) est située dans un volume avant (VSav) et la au moins une source acoustique latérale (Siat) située dans un volume latéral (VSi_at) séparé du volume (VSav) par au moins une cloison (C).
[Revendication 3] Enceinte acoustique (E) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite source acoustique avant (Sav) et ladite source acoustique latérale (Siat) sont des sources acoustiques fonctionnant sensiblement dans une même bande de fréquence.
[Revendication 4] Enceinte acoustique (E) selon la revendication 3, dans laquelle ladite source acoustique avant (Sav) et ladite source acoustique latérale (Siat) sont des sources acoustiques fonctionnant toutes les deux sensiblement dans une bande basse fréquence et/ou moyenne fréquence.
[Revendication 5] Enceinte acoustique (E) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle ladite source acoustique avant (Sav) et ladite source acoustique latérale (Siat) sont configurées pour être individuellement alimentées par des canaux de DSP et d’amplification et contrôlées électroniquement en amplitude et phase de manière à contrôler la directivité du rayonnement sonore de l’enceinte acoustique (E).
[Revendication 6] Enceinte acoustique (E) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle ladite enceinte acoustique (E) est apte à être empilée avec une deuxième enceinte acoustique (E’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4,
- où les dites enceintes (E) et (E’) comprennent chacune en outre respectivement une première face supérieure (FEsup) et une première face inférieure (FEinf) d’une part, et une deuxième face supérieure (FE sUp) et une deuxième face inférieure (F™) d’autre part,
- où ladite enceinte acoustique (E) est apte à être empilée avec la deuxième enceinte acoustique (E’) par le dessous, par le dessus, ou sur le côté.
[Revendication 7] Enceinte acoustique (E) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, de type bass reflex, comprenant en outre au moins un évent associé à la au moins une source acoustique latérale (Slat), caractérisée en ce que le au moins un évent est positionné sur la face arrière (FEar) de l’enceinte acoustique (E). [Revendication 8] Enceinte acoustique (E) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle lesdits moyens (Gsup, Ginf) occultant le flux sonore relient de façon pleine et continue la face latérale avec source (FEiat) et ledit guide d’onde sonore (G) sur une face supérieure (FEsup) et une face inférieure (FEinf) de l’enceinte acoustique (E).
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