FR2944374A1 - Dispositif electroacoustique destine notamment a une salle de concert - Google Patents

Abstract

Le dispositif de l'invention comporte des moyens pour compenser les effets de la température pour des cellules utilisées pour procurer des effets de réverbération dans une salle de spectacle, On évite ainsi les effets désagréables de l'effet « Larsen », par exemple, Application à la sonorisation de salle de concert.

Description

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Dispositif électroacoustique destiné notamment à une salle de concert , La présente invention concerne un dispositif électroacoustique destiné notamment à une salle de concert, dispositif électroacoustique comportant au moins un organe de captation d'onde sonore et un organe de restitution d'ondes sonores reliés par au moins un circuit de traitement, Une application importante de ce genre de dispositifs est, notamment l'amélioration des conditions d'écoute dans les salles de concert. Ce que l'on souhaite souvent, c'est d'apporter une réverbération qui peut donner, par exemple, une sensation de grand espace fort appréciée pour les concerts symphoniques, Un tel dispositif est connu du document de brevet FR2449318. Comme ce genre de dispositif prélève des signaux sonores pour les resituer ensuite avec un certain retard, il existe donc un couplage entre les organes de captation (microphone) et les organes de restitution sonores (haut-parleurs). Ce couplage est susceptible d'apporter des instabilités qu'il convient de combattre.

Une cause principale d'instabilité est la température qui fait fluctuer la vitesse du son et lesdits circuits de de traitement risquent de ne plus être plus adaptés à des changements de chemins sonores modifiés par la fluctuation de vitesse. Peuvent survenir, alors des instabilités. L'objet de l'invention est de pallier aux effets néfastes de ces changements de température Pour cela, un tel dispositif électroacoustique est remarquable en ce qu'il comporte des organes de compensation qui fournisse une compensation aux changements de température La description suivante accompagnée des dessins ci-annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les dessins représentent: - à la figure 1 un dispositif d'un premier type de l'art antérieur, - à la figure 2 un dispositif d'un deuxième type à laquelle on a appliqué les mesures de l'invention, - à la figure 3 une cellule du premier type à laquelle on a appliqué les mesures de l'invention.

Sur les figures les éléments communs portent les mêmes références. On rappelle tout d'abord le problème. Les paramètres de stabilisation de tels dispositifs électroacoustique correspondent à un environnement donné entourant la cellule et à un chemin acoustique donné entre haut-parleur et microphone. En particulier, ces paramètres sont déterminés à une température donnée. Or lorsque la température évolue, la célérité du son évolue dans le même sens puisque les deux grandeurs sont reliées par la relation c = yRT . Quand la température varie, les réflexions sonores parvenant au microphone ne sont donc plus les mêmes puisqu'elles se propagent à une vitesse différente et arrivent donc à des instants différents. Le chemin acoustique Hhpm est lui aussi modifié puisque les propriétés du milieu de propagation des ondes sonore sont modifiées. Il en résulte que les paramètres de stabilisation de du dispositif ne correspondent plus à l'environnement pour lequel ils ont été déterminés.

De plus, l'utilisation expérimentale ces techniques de découplage microphone ù haut-parleur ont fait apparaître une dérive de la stabilité d'une cellule en fonction de la valeur de la température ambiante entourant la cellule. L'invention concerne la technique de correction de la stabilité en fonction de la température, pour chaque principe de stabilisation d'une cellule. Les paramètres de stabilité du dispositif sont déterminés lors du réglage à une température initiale Ta. L'invention consiste à ajuster en fonction des variations de température les paramètres déterminés à la température To. On rappelle ensuite qu'un système électroacoustique de contrôle actif de la réverbération d'une salle est composé : ù d' un ou plusieurs microphones permettant de capter un champ sonore, ù d'une ou plusieurs unités de traitement de signaux agissant sur le ou les signaux provenant du ou des microphones un ou plusieurs haut-parleurs afin de restituer le ou les signaux audio précédemment traités,

Les systèmes en ligne se caractérisent par le positionnement du ou des microphones proches de la source afin de capter rnajoritairement le champ direct émis par celle-ci. Les haut-parleurs sont répartis dans la salle afin d'assurer une couverture sonore homogène. Le traitement des signaux se compose alors essentiellement de réverbération artificielle.

Les systèmes régénératifs se caractérisent par le positionnement du ou des microphones dans le champ sonore réverbéré de la salle. Chaque microphone est relié à un ou plusieurs haut-parleurs par l'intermédiaire d'un gain de faible valeur.

Les systèmes hybrides utilisés se basent sur la captation du champ sonore réverbéré par le ou les microphones, auquel sont ajoutés des traitements de signaux basés sur de la réverbération artificielle. 1 Un système électroacoustique de contrôle actif de réverbération peut être constitué de plusieurs ensembles (microphone ù unité traitement de signal ù haut-parleur), dénommé cellule . Dans le cas où le microphone et le haut-parleur sont très proches, il existe un risque d'instabilité de la cellule (effet Larsen). Un système auquel peut s'appliquer l'invention est un système de type régénératif constitué de plusieurs cellules indépendantes. Le microphone et le haut-parleur de la cellule sont très proches, de l'ordre de lm. La figure 1 représente un premier exemple connu de cellule de système électroacoustique de contrôle actif de réverbération. Elle est donc composée d'un microphone 1 d'un préamplificateur 3 et d'un circuit de traitement 5 d'un amplificateur 7 et d'un haut-parleur 9. Pour contrôler la stabilité de cette cellule on utilise un microphone directionnel dont l'axe de minimum de sensibilité est dirigé dans l'axe de directivité du haut-parleur (comme mentionné dans le document de brevet mentionné ci-dessus), ainsi qu'un gain et un filtrage sélectif (filtre F1) par le circuit de traitement 5.

La figure 2 représente un autre exemple de cellule de système électroacoustique de contrôle actif de réverbération. Le circuit de traitement 5 comporte ici un filtre annulateur d'écho 11. Cet annulateur d'écho 11 est utilisé dans le cas où une directivité moins sélective du microphone diminue fortement le découplage acoustique de la cellule. Pour assurer un découplage suffisant de la cellule, le filtre annulateur d'écho 11 doit estimer le plus exactement possible la fonction de transfert acoustique (ou chemin acoustique) entre haut-parleur et microphone (Hhp,n). Les échos provenant uniquement du haut-parleur (et non pas du champ sonore présent dans la salle) sont alors annulés en retranchant le signal provenant du préamplificateur et le signal provenant du filtre FI au moyen du dispositif de soustraction 13.

L'annulateur d'écho 11 correspond au chemin acoustique Hhp,n (identifié à la température ro) qui varie avec la température. En connaissant la manière dont le chemin acoustique Hhpm est modifié avec la température, il est possible d'appliquer cette modification à l'annulateur 11 en mettant à jour ses coefficients. L'annulateur 11 correspond alors exactement au chemin acoustique Hhp , à la nouvelle température. Une stabilisation maximale de la cellule est de nouveau assurée. Selon l'invention, la mise à jour des coefficients de l'annulateur llest calculée en fonction du délai de propagation des ondes induit par le changement de température. Pour une température initiale To qui varie jusqu'à une température courante n le la valeur du délai induit par la différence de température AT = û To est donné par la formulation : d 1 j 1 A'r -=ri ûro = ( )1If(T0)!/2 (1+AT/T0)t/z'û1 Avec y=1.4, R = 287.Il(kg.K) AT -Ti û To , la température en Kelvins.30 Le retard à introduire dans la réponse du filtre de stabilisation est donné en fractions de période d'échantillonnage par A r = f s A z où fs représente la fréquence d'échantillonnage. L'algorithme fournit ci-après introduit le retard dans la réponse du filtre dans le domaine fréquentiel. La transformée de Fourier discrète du filtre de stabilisation initial s'écrit : Wlenù1 W,.(fk) _ EW,(n)exp(û2njkn/Men) , fk = kfs , ä_o Wlen k=0,1,•••,Wlenû1 avec j = . La transformée de Fourier discrète du filtre de stabilisation courant est obtenue par multiplication du terme de retard (termes complexes) :

W(fk)=W,.(fk)exp(û27ekAzS/Men) , k=0,1, •,Wlenû1

où azs représente le retard exprimé en fractions de période d'échantillonnage. Les coefficients de filtre courant sont obtenus par transformée de Fourier inverse : !Tienù1 _ W(n)= >W(fk)exp(+22Tjkn/Wlen), n=0,1,•••,Wlenû1 k=.0 On ne gardera que la partie réelle des coefficients calculés plus haut, la partie imaginaire non-nulle étant due aux erreurs d'arrondis.

La figure 3 montre comment on peut réaliser une compensation de la température sur une structure montrée à la figure 1. La réponse en fréquence du chemin acoustique Hhp,,, connaît une dérive en fréquence suivant l'évolution de la température û le spectre fréquentiel est décalé vers les hautes fréquences lorsque la température augmente, et vers les Basses Fréquences lorsque la température diminue. C'est pourquoi un filtre 15 est ajouté à l'unité de traitement de signaux de la cellule afin de corriger ce décalage en fréquence. Si xi est le signal entrant sur le filtre 15 et yr le signal sortant du filtre 15, alors le filtre 15 amène à la relation : y, (f) = x, (f + Af) où f est la fréquence du signal et Af un décalage en fréquence de ce signal. La quantité Af est calculée en fonction de la température de façon à compenser le décalage en fréquence généré par un changement de température.25