FR2980071A1

FR2980071A1 - IMPROVEMENT TO STEREOPHONIC REPRODUCTION DEVICES FOR MOTOR VEHICLES

Info

Publication number: FR2980071A1
Application number: FR1102745A
Authority: FR
Inventors: Claude Carpentier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2013-03-15
Anticipated expiration: 2031-09-12
Also published as: FR2980071B1; WO2013057386A1

Abstract

L'invention consiste principalement à rajouter à l'installation d'origine deux mini enceintes acoustiques positionnées aux extrémités du tableau de bord reproduisant au moins la bande des fréquences du registre médium. L'axe du haut parleur reproduisant ces fréquences étant sensiblement horizontal.The invention consists mainly in adding to the original installation two mini acoustic speakers positioned at the ends of the dashboard reproducing at least the frequency band of the midrange. The axis of the speaker reproducing these frequencies being substantially horizontal.

Description

Perfectionnement aux dispositifs de reproduction stéréophonique des automobiles. Improvement to stereophonic reproduction devices of automobiles.

Tous les véhicules de tourisme fabriqué par les constructeurs d'automobiles sont équipés d'un système de haut-parleurs destiné à reproduire des modulations stéréophoniques. Or, le procédé stéréophonique exige que les auditeurs soient placés à égale distance des haut-parleurs gauche et droit ce qui est impossiblè dans une automobile de conception traditionnelle. La différence de distance entre les haut-parleurs gauche et droit et les auditeurs entraîne des distorsions acoustiques de niveau et de phase entre les canaux qui perturbent profondément la reproduction de l'image sonore stéréophonique. De nombreux dispositifs ont été proposés pour améliorer la reproduction stéréophonique en automobile dont certains sont proposés sur les véhicules de haut de gamme d'origine ou en option. Mais, les véhicules d'entrée et de milieu de gamme sont équipés d'installations traditionnelles qui ne disposent d'aucun moyen permettant de corriger les effets provoqués par la différence de distance entre les haut-parleurs gauche et droit et les auditeurs et, dans ces véhicules, le son semble principalement provenir d'une zone située à proximité immédiate du haut-parleur le plus proche l'auditeur. La solution actuellement proposée par les revendeurs d'autoradios pour améliorer la restitution stéréophonique dans les véhicules d'entrée et de milieu de gamme est de remplacer les haut-parleurs d'origine par des modèles plus performants et d'ajouter des amplificateurs de puissance et des appareils de traitement du signal. Ce type d'intervention pose un double problème. D'une part la modification des installations d'origine devient de plus en plus délicate d'où un temps de main-d'oeuvre important qui rend ce genre d'opération hors de portée financière de la majorité des amateurs ; et d'autre part, le réglage de ces installations est une procédure délicate hors de portée de la grande majorité des installateurs. All passenger vehicles manufactured by car manufacturers are equipped with a loudspeaker system designed to reproduce stereophonic modulations. However, the stereophonic process requires that the listeners are placed equidistant from the left and right loudspeakers which is impossible in a car of traditional design. The difference in distance between the left and right speakers and the listeners results in level and phase acoustic distortions between the channels which profoundly disturb the reproduction of the stereophonic sound image. Numerous devices have been proposed to improve car stereophonic reproduction, some of which are offered on high-end original or optional vehicles. However, the entry and mid-range vehicles are equipped with traditional installations which have no means of correcting the effects caused by the difference in distance between the left and right loudspeakers and the listeners and, in these vehicles, the sound seems mainly come from an area located in close proximity to the nearest speaker the listener. The solution currently proposed by car radio retailers to improve stereophonic reproduction in entry and mid-range vehicles is to replace the original speakers with higher performance models and to add power amplifiers. signal processing equipment. This type of intervention poses a double problem. On the one hand the modification of the original installations becomes more and more delicate from where a long time of labor which makes this kind of operation out of financial reach of the majority of the amateurs; and on the other hand, the adjustment of these installations is a delicate procedure out of reach of the vast majority of installers.

La présente invention est un procédé et un dispositif d'amélioration des installations traditionnelles des véhicules d'entrée et de moyenne gamme permettant aux amateurs de HIFI d'obtenir une amélioration très sensible de la qualité de reproduction sonore dans leur véhicule d'un prix de revient pose comprise à la portée du plus grand nombre et dont l'installation et le réglage sont à la portée de tous les professionnels et amateurs avertis. The present invention is a method and a device for improving the traditional installations of entry and mid-range vehicles allowing HIFI enthusiasts to obtain a very significant improvement in the sound reproduction quality in their vehicle at a price of return installation within the reach of the greatest number and whose installation and adjustment are within the reach of all professionals and amateurs.

L'idée originale de la présente invention est au lieu de remplacer des haut-parleurs d'origine par des modèles plus performants installés dans les mêmes emplacements ce qui devient de plus en plus problématique, d'utiliser dans la mesure du possible les haut-parleurs d'origine dans la ou les bandes de fréquences ou leurs performances sont acceptables et d'ajouter des haut-parleurs installés dans des enceintes acoustiques dans les bandes de fréquences ou l'installation d'origine ne donne pas satisfaction. Ce procédé suivant la présente invention conduit à la réalisation de dispositifs destinés à améliorer la restitution stéréophonique dans les véhicules qui ont l'avantage de s'installer rapidement dans le véhicule et se désinstaller aussi rapidement lors de sa revente en laissant le véhicule intact. The original idea of the present invention is instead of replacing original speakers with more efficient models installed in the same locations which becomes more and more problematic, to use as far as possible the built-in loudspeakers. speakers in the frequency band (s) or their performances are acceptable and adding loudspeakers installed in loudspeakers in the frequency bands or the original installation is unsatisfactory. This method according to the present invention leads to the realization of devices intended to improve stereophonic reproduction in vehicles which have the advantage of settling quickly in the vehicle and to uninstall as quickly during its resale leaving the vehicle intact.

Une caractéristique constante dè la reproduction sonore dans les véhicules d'entrée et de moyenne gamme et la médiocrité de la reproduction du registre des fréquences médium car les haut-parleurs diffusant ce registre ne sont jamais orientés vers les auditeurs et de plus la qualité de l'image stéréophonique est mauvaise à cause des distorsions de niveau et de phase et le son semble le plus souvent provenir de l'environnement immédiat du haut-parleur le plus proche l'auditeur. Cette constatation conduit à rajouter systématiquement à la configuration d'origine des mini enceintes placées aux extrémités du tableau de bord et diffusant au moins le registre médium c'est-à-dire les fréquences situées entre environ 150 Hertz et 3000 Hertz. La face avant de ces mini enceintes est positionnée de manière sensiblement verticale ce qui permet aux haut- parleurs reproduisant les fréquences médium d'être dirigés vers les auditeurs pour .une bonne reproduction des transitoires. Lorsque la qualité de diffusion des fréquences aiguës par les haut-parleurs de l'installation d'origine n'est pas satisfaisante l'idéal théorique est d'utiliser dans les mini enceintes un haut-parleur large bande diffusant aussi les fréquences aiguës de manière satisfaisante. Mais on peut lui préférer la solution d'équiper ces mini enceintes d'un haut-parleur conventionnel pour la reproduction du registre médium et de rajouter un tweeter. Dans ce cas le tweeter est installé soit sur la face avant des mini enceintes à côté des haut-parleurs de médium soit sur la face horizontale supérieure de la mini enceinte avec un axe vertical, le son se réfléchissant sur le pare-brise. Lorsque les faces avant de ces mini enceintes sont écartées du pare-brise et du tableau de bord de distances constantes de l'ordre de 10 cm du pare-brise est de l'ordre de 5 cm du tableau de bord l'influence de l'habitacle sur la courbe de réponse est sensiblement constante et une égalisation standard valable pour tous les véhicules peut-être préprogrammée, ce qui limite le réglage de l'installation à ajuster le niveau sonore produit par les mini enceintes par rapport à celui de l'installation d'origine et parfois retoucher la tonalité à l'aide du correcteur grave/aigu de l'autoradio ce qui est à la portée de tous les professionnels et de tous les amateurs avertis. Selon la présente invention, les mini enceintes sont alimentées en signal par un boîtier électronique contenant au moins deux amplificateurs de puissance, deux filtres passe haut accordés à environ 150 Hertz, un moyen de correction électronique de la phase stéréophonique de type connu et un dispositif d'égalisation paramétrique de type connu destiné à corriger la courbe de réponse de l'enceinte une fois installée. Selon la présente invention, le boîtier électronique sera alimenté par un faisceau qui viendra s'intercaler entre les connecteurs du véhicule et ceux de l'autoradio pour y prélever d'alimentation en puissance, la commande de remote et le signal de modulation sur les sorties haut-parleurs de l'autoradio. A constant characteristic of sound reproduction in vehicles of entry and of medium range and the mediocrity of the reproduction of the register of the frequencies medium because the loudspeakers diffusing this register are never directed towards the listeners and in addition the quality of the Stereophonic image is bad because of level and phase distortions and the sound most often comes from the immediate surroundings of the speaker closest to the listener. This finding leads to systematically adding to the original configuration of the mini speakers placed at the ends of the dashboard and broadcasting at least the midrange that is to say the frequencies between about 150 Hertz and 3000 Hertz. The front of these mini speakers is positioned substantially vertically which allows the speakers reproducing the mid frequencies to be directed to the listeners for good transient reproduction. When the quality of broadcasting of the high frequencies by the speakers of the original installation is not satisfactory the theoretical ideal is to use in the mini speakers a broadband speaker also diffusing the high frequencies satisfactory. But we can prefer the solution to equip these mini speakers with a conventional speaker for the reproduction of the midrange and add a tweeter. In this case the tweeter is installed either on the front of the mini speakers next to the midrange speakers or on the upper horizontal side of the mini speaker with a vertical axis, the sound reflected on the windshield. When the front faces of these mini speakers are separated from the windshield and the instrument panel of constant distances of the order of 10 cm from the windshield is of the order of 5 cm from the dashboard the influence of the cockpit on the response curve is substantially constant and a standard equalization valid for all vehicles may be preprogrammed, which limits the setting of the installation to adjust the sound level produced by the mini speakers compared to that of the original installation and sometimes retouch the tone with the help of the bass / treble corrector of the car stereo which is within the reach of all professionals and all amateurs. According to the present invention, the mini loudspeakers are supplied with a signal by an electronic box containing at least two power amplifiers, two high pass filters tuned at about 150 Hertz, an electronic correction means of the stereophonic phase of known type and a control device. parametric equalization of known type intended to correct the response curve of the enclosure once installed. According to the present invention, the electronic unit will be powered by a beam that will be interposed between the connectors of the vehicle and those of the car radio to take power supply, the remote control and the modulation signal on the outputs car stereo speakers.

Dans la pratique l'installateur n'aura qu'à déconnecter l'autoradio des connecteurs de la voiture et à les relier au moyen du faisceau d'alimentation du boitier électronique prévu pour le véhicule. Une variante consiste à installer tout ou partie de l'électronique dans les mini enceintes elles-mêmes ce qui en augmente le volume et réserve cette solution aux véhicules dont l'habitacle est suffisamment spacieux pour supporter l'augmentation de volume. Dans la plupart des cas le son diffusé par les mini enceintes viendra se rajouter à celui diffusé par l'installation d'origine de la voiture. En ajustant convenablement le niveau des mini enceintes par rapport à celui de l'installation d'origine et en retouchant le réglage du correcteur grave aigu de l'autoradio on obtient pour un prix de revient minimum une amélioration très sensible de la qualité de de la reproduction stéréophonique. Lorsque la reproduction des basses fréquences par l'installation d'origine est perfectible et que le budget le permet plusieurs options sont possibles en fonction des caractéristiques de l'installation d'origine et du résultat recherché. Une première option consiste lorsque l'installation d'origine présente un déficit dans la restitution des basses fréquences est de rajouter au moins une enceinte spécialisée dans la reproduction des basses fréquences dans le coffre et/ou une autre enceinte de basses à l'avant du véhicule, le ou les amplificateurs et les moyens de correction alimentant le ou les haut-parleurs de basses étant situés soit dans le boîtier électronique soit dans la ou les enceintes de basses elles-mêmes. Une deuxième option lorsque les haut-parleurs de l'installation d'origine sont de bonne qualité mais que la courbe de réponse de l'installation est mal réglée consiste à alimenter les haut-parleurs d'origine par un système d'amplification situé dans le boîtier électronique et de corriger la courbe de réponse de l'installation d'origine par des moyens situés dans le boîtier électronique en amont du système d'amplification Le meilleur résultat est obtenu lorsque l'on place au moins une enceinte de basses à l'avant du véhicule et une autre à l'arrière du véhicule. In practice, the installer will only have to disconnect the car radio from the connectors of the car and connect them by means of the power beam of the electronic box provided for the vehicle. One variant is to install all or part of the electronics in the mini speakers themselves which increases the volume and reserves this solution to vehicles whose cabin is spacious enough to support the increase in volume. In most cases the sound broadcast by the mini speakers will be added to that broadcast by the original installation of the car. By properly adjusting the level of the mini speakers compared to that of the original installation and retouching the adjustment of the acute correction of the car stereo is obtained for a minimum cost price a very significant improvement in the quality of the stereophonic reproduction. When the reproduction of the low frequencies by the original installation is perfectible and that the budget allows it several options are possible according to the characteristics of the installation of origin and the desired result. A first option is when the original installation has a deficit in the return of low frequencies is to add at least one speaker specialized in the reproduction of low frequencies in the trunk and / or another bass speaker at the front of the vehicle, the amplifier or amplifiers and the correction means supplying the one or the bass speakers being located either in the electronic box or in the bass speaker or speakers themselves. A second option when the speakers of the original installation are of good quality but the response curve of the installation is incorrectly set is to feed the original speakers by an amplification system located in the electronic box and correct the response curve of the original installation by means located in the electronic box upstream of the amplification system The best result is obtained when one places at least one bass speaker at the 'front of the vehicle and another at the rear of the vehicle.

L'expérience montre qu'il est possible de prédéterminer des réglages de courbe de réponse de niveau des enceintes reproduisant les fréquences basses en fonction du type de haut-parleurs et de l'emplacement sélectionné convenant à tous les véhicules. Une variante à l'ajout d'un boîtier électronique est de remplacer l'autoradio par un modèle comportant une programmation spécifique afin de le rendre compatible avec toutes les options décrites plus haut du procédé suivant la présente invention Il peut être défini pour chaque modèle de véhicule plusieurs options possibles en fonction des caractéristiques du véhicule et du budget de l'utilisateur et de définir les programmes de réglage correspondants. Ces programmes pourront être téléchargés à partir d'un site Internet et introduit dans l'autoradio ou le bloc électronique par une mémoire type carte flash ou par une connexion avec ou sans fil appropriée. La présente invention sera mieux comprise à l'examen des figures que nous allons en décrire. La figure 1 montre l'emplacement des haut-parleurs dans une configuration d'origine traditionnelle installée dans un véhicule 1. Des haut-parleurs 2 et 3 sont installés aux extrémités du tableau de bord reproduisant soit uniquement les fréquences aiguës soit les fréquences médium et les fréquences aiguës avec un axe vertical qui fait réfléchir le son dans le pare-brise. Des haut-parleurs 4 et 5 sont installés dans les portes avant reproduisant les fréquences basses et parfois aussi les fréquences médium. Des haut-parleurs 6 et 7 sont installés dans les portes arrière reproduisant généralement l'ensemble du spectre. Ce type d'installation comporte pour principal défaut que les haut-parleurs reproduisant les fréquences médium qu'ils soient situés sur le tableau de bord ou dans les portes ne sont jamais orientés vers les auditeurs et qu'aucune correction de la phase stéréophonique n'est prévue. La figure 2 illustre une configuration conforme à la présente invention dans laquelle les haut-parleurs 2 et 3 de la figure 1 sont présents mais n'ont pas été représentés pour la clarté du dessin. Des mini enceintes 8 et 9 contiennent chacune au moins un haut-parleur reproduisant les fréquences médium avec un axe horizontal orienté vers les auditeurs. Les fréquences aiguës sont reproduites par les haut-parleurs 2 et 3 de l'installation d'origine et/ou par ce même haut-parleur, soit par un tweeter situé dans la mini enceinte. Les haut-parleurs 4, 5,6 et 7 de l'installation d'origine reproduisent une modulation conforme à une des options décrites plus haut. Une enceinte 10 est installée dans le coffre arrière et affectée à la reproduction des bandes de fréquences basses mal reproduites par l'installation d'origine. Experience shows that it is possible to predetermine low-frequency speaker response curve settings based on the type of speakers and the selected location suitable for all vehicles. An alternative to adding an electronic box is to replace the car radio by a model with a specific programming to make it compatible with all the options described above of the method according to the present invention It can be defined for each model of vehicle several possible options according to the characteristics of the vehicle and the budget of the user and to define the corresponding adjustment programs. These programs can be downloaded from an Internet site and introduced into the car radio or electronic block by a flash card type memory or an appropriate wired or wireless connection. The present invention will be better understood on examining the figures that we will describe. Figure 1 shows the location of the loudspeakers in a traditional home configuration installed in a vehicle 1. Speakers 2 and 3 are installed at the ends of the dashboard reproducing either only the high frequencies or the mid and high frequencies. the high frequencies with a vertical axis that makes the sound reflect in the windshield. Speakers 4 and 5 are installed in the front doors reproducing the low frequencies and sometimes also the medium frequencies. Speakers 6 and 7 are installed in the rear doors that generally reproduce the entire spectrum. The main defect of this type of installation is that the loudspeakers reproducing the midrange frequencies on the dashboard or in the doors are never oriented towards the listeners and that no correction of the stereophonic phase is planned. Figure 2 illustrates a configuration according to the present invention in which the speakers 2 and 3 of Figure 1 are present but have not been shown for clarity of the drawing. Mini speakers 8 and 9 each contain at least one speaker reproducing the medium frequencies with a horizontal axis facing the listeners. The high frequencies are reproduced by the speakers 2 and 3 of the original installation and / or by the same speaker, or by a tweeter located in the mini speaker. The speakers 4, 5, 6 and 7 of the original installation reproduce a modulation according to one of the options described above. An enclosure 10 is installed in the trunk and assigned to the reproduction of low frequency bands poorly reproduced by the original installation.

La figure 3 illustre l'ensemble 11 des différentes fonctions de traitement du signal qui sont à prévoir dans le boîtier électronique ou à programmèr dans l'autoradio de manière à fournir tous les signaux de toutes les options décrites plus haut. Figure 3 illustrates the set 11 of the various signal processing functions that are to be provided in the control unit or to program in the car radio to provide all the signals of all the options described above.

On trouve à son entrée les canaux gauche et droit CG et CD, et à sa sortie les signaux MG et MD destinés à alimenter les amplificateurs de puissance des mini enceintes gauche et droite, le signal W destiné à alimenter l'amplificateur de puissance des haut-parleurs d'origine du véhicule lorsque ceux-ci sont affectés à la reproduction des basses fréquences ou de l'enceinte de basses situées à l'avant du véhicule. Le signal SW destiné à alimenter l'amplificateur de puissance du Subwoofer additionnel. Un premier étage 12 assure la séparation entre les fréquences situées au-dessus et au-dessous d'environ 150 Hertz. Deux filtres passe haut 16 et 18 assurent le filtrage des signaux destinés aux mini enceintes. Le filtre passe-bas 17 monté en additionneur des canaux gauche et droit élimine les fréquences situées au-dessus d'eviron 150 Hertz. The left and right channels CG and CD are found at its input, and at its output the MG and MD signals for supplying the power amplifiers of the left and right mini-speakers, the signal W intended to power the high-power amplifier. the vehicle's original speakers when they are assigned to reproduce the low frequencies or the bass speaker located at the front of the vehicle. The signal SW intended to supply the power amplifier of the additional Subwoofer. A first stage 12 provides separation between frequencies above and below about 150 Hertz. Two high pass filters 16 and 18 filter the signals for the mini speakers. The low-pass filter 17 mounted in the adder of the left and right channels eliminates frequencies above about 150 Hertz.

Un deuxième étage 13 assure l'égalisation séparée de chaque canal il comporte quatre égaliseurs paramétriques 19 20 21 et 22 chaque cellule de ces égaliseurs étant réglable en fréquence, largeur et gain. Un troisième étage 14 assure l'égalisation de phase entre les canaux reproduisant les fréquences médium au moyen d'un retard temporel et/ou d'un égaliseur paramétrique de phase stéréophonique tel que décrit dans le brevet français N° 2 855 931. Le quatrième étage 15 règle la bande passante et le gain des canaux woofer et subwoofer au moyen de filtres passe-haut 25 et passe-bas 26 à gains réglables de manière à A second stage 13 provides for the separate equalization of each channel, it comprises four parametric equalizers 19 and 21 and 22 each cell of these equalizers being adjustable in frequency, width and gain. A third stage 14 provides the phase equalization between the channels reproducing the medium frequencies by means of a time delay and / or a stereophonic phase parametric equalizer as described in French Patent No. 2,855,931. stage 15 sets the bandwidth and the gain of the woofer and subwoofer channels by means of high-pass filters 25 and low-pass 26 with adjustable gains so as to

Claims

CLAIMS1 - A method for improving the quality of reproduction of stereophonic reproduction facilities of origin of motor vehicles characterized in that we add to the original installation of mini additional speakers at the ends of the dashboard reproducing at less the spectrum of the sound frequencies of the medium register that is to say the frequencies between about 150 Hertz and 3000 Hertz. The axis of the speaker reproducing the medium frequencies being substantially horizontal.

2 - Process according to claim 1 and characterized in that it delays in time or phase the signal supplying the speaker closest to a favored listener to obtain for this listener the center of the sound image stereophonic near the longitudinal axis of symmetry of the vehicle.

3 - Process according to claim 1 and characterized in that it further adds at least one chamber diffusing all or part of the sound spectrum less than about 150 Hertz.

4 - Process according to claim 1 and characterized in that one uses some speakers of the original installation only in certain frequency bands.

5 Improvement device for stereophonic reproduction in automobiles composed mainly of two mini acoustic speakers intended to be installed at the ends of the vehicle dashboard the loudspeaker diffusing the medium frequencies having its substantially horizontal axis.

6 - Device according to claim 5 and characterized in that it further comprises an electronic unit comprising at least two power amplifiers, two high-pass filters grant at about 150 Hertz, means delaying in time or phase a channel relative to the other and an equalizer device. - Device according to claim 5 and characterized in that it furthermore comprises: at least one speaker reproducing the low frequencies, and adjustment and power means to power this enclosure. 8 - Device according to claim 5 or 6 characterized in that it further comprises adjustment means and power to supply some speakers of the original installation. 9 - Device according to claim 5 and characterized in that the power means feeding the mini speakers and the original speakers are those of the car radio in which was introduced a program to achieve the configurations described in the Claims 1,2,3 and 4.