MÉMOIRE DESCRIPTIF Annexe A
TITRE: Éliminateur de signaux communs d'une source stéréo
Cette invention est reliée au domaine du son, particulièrement en ce qui a trait à la manipulation de différents signaux de sources stéréo. ART ANTÉRIEUR
Les dispositifs existants sont soit des décodeurs de son « surround », soit des dispositifs qui contrôlent trois canaux ou plus dont les canaux arrières sont généralement monos, c'est-à-dire identiques. Notons, entre autres, les brevets suivants : CA 2308576 un dispositif de décodage en post-amplification utilisant un canal central. De la façon illustrée, un des canaux alimente deux haut- parleurs arrière qui jouent le même signal donc mono.
CA 2330960 un décodeur de son « surround » utilisant un centre avant et un centre arrière. FR 2308267 un dispositif à quatre canaux qui isole des bandes de fréquences déterminées.
US 5497425 un système qui demande obligatoirement un amplificateur et un canal central.
US 5742691 un système de conversion dont les canaux arrière sont mono. US 6038324 un système de son « surround » pour l'automobile dont les canaux arrière sont « mono ».
US 6590983 un système qui utilise une paire de filtres pour atténuer des signaux au niveau de la voix humaine.
OBJECTIFS ET AVANTAGES C'est un objectif général de l'invention de produire un effet sonore tridimensionnel à partir de toute source de son stéréo.
C'est un objectif particulier de fournir un dispositif permettant, à partir
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d'une source de son stéréo primaire, conventionnelle ou encodée, de générer une seconde source stéréophonique différente de la première, particulièrement en éliminant les signaux communs de la source de son stéréo primaire afin de produire un son purement stéréo. Un objectif plus particulier est que le dispositif soit connecté aux signaux primaires gauche et droit et que ce dispositif produise deux nouveaux signaux, ces nouveaux signaux sont produits par la différence instantanée d'amplitude et de fréquence entre les signaux primaires gauche et droit respectivement. Le résultat pour un auditeur étant la perception d'une nouvelle modulation stéréo des signaux primaires, donnant ainsi l'impression d'une troisième dimension sonore.
Un autre objectif est que la différence de fréquence et d'amplitude soit canalisée par des condensateurs polarisés laissant passer une tranche de son à la fois, d'une intensité proportionnelle à la différence de potentiel entre les deux signaux primaires. DESSINS
Relativement aux dessins qui illustrent une réalisation de l'invention, FIG.l est une perspective d'un dispositif en utilisation. FIG.2 est un schéma du circuit préféré. FIG.3 est un schéma du circuit d'une seconde réalisation de l'invention. FIG.4 est une illustration d'un exemple des différents signaux. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES DESSINS
Dans la description qui suit et dans les dessins qui l'accompagnent les chiffres semblables renvoient à des parties identiques dans les figures. La FIG.l illustre un dispositif 20 comprenant un boîtier doté d'une face supérieure 22 et d'une face latérale 24. Sur la face supérieure on voit quatre contacts électriques : l'entrée du signal stéréo primaire gauche 34,
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l'entrée du signal stéréo primaire droit 36, la sortie gauche du signal stéréo modifié 30 et la sortie droite du signal stéréo modifié 32. Le dispositif est alimenté par une source de signaux stéréo comprenant un signal primaire gauche 26 et un signal primaire droit 28. Chacun de ces signaux primaires constitue une différence de potentiel entre une borne dite positive et une borne dite négative, ils alimentent tout le système. Le signal primaire gauche alimente à la fois le haut-parleur primaire gauche 38 et l'entrée gauche du dispositif 34. Le signal primaire droit alimente à la fois le haut-parleur primaire droit 40 et l'entrée droite du dispositif 36. Un circuit interne qui n'est pas visible dans la FIG. 1 relie les entrées du dispositif aux sorties. Les haut-parleurs secondaires gauche 42 et droit 44 sont reliés aux bornes de sorties gauche 30 et droit 32, respectivement. La FIG.2 illustre le circuit préféré 46 de façon simplifiée. Dans l'application préférée, les quatre condensateurs polarisés (58, 60, 64, 66) sont intégrés au circuit interne du boîtier illustré à la FIG.l. Ici, les bornes négatives des deux signaux primaires sont illustrées comme une borne négative commune 70. Nous retrouvons schématiquement les différences de potentiel associées aux signaux primaires gauche et droit stéréo entre la masse commune 70, et les bornes gauche 68 et droite 72 respectivement. Nous témoignons que les haut-parleurs primaires gauche 38, et droit 40, subissent directement ces différences de potentiel gauche et droite respectivement. De plus, la borne positive gauche 68 est reliée à la fois au positif du haut-parleur secondaire gauche 42 de façon directe et au négatif du haut-parleur secondaire droit 44 par l'entremise d'un condensateur polarisé 60, et vice-versa pour la borne positive droite 72. Les bornes négatives des deux haut-parleurs secondaires sont aussi reliées à la masse, chacune par l'entremise de deux condensateurs polarisés 64 et
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66.
Dans l'application préférée de l'invention, les condensateurs polarisés sont orientés comme la figure l'indique, cependant, il est important de noter que l'invention fonctionnera quand même peu importe l'orientation des condensateurs par exemple quand la masse commune 70 devient positive le blocage 66 en empêche le signal de passer vers le haut-parleur gauche 42 mais permet le passage du signal par le condensateur 64 vers le haut parleur 44 en étant bloqué par le blocage 60. Quand la masse commune 70 est négative les bornes 72 et 68 sont positives, le signal de la borne 68 va vers le haut parleur 42 et en passant le condensateur 60 va vers le haut parleur 44. Pendant ce temps la borne 72 qui est aussi positive ne peut pas aller vers la masse 70 à cause des condensateurs 64 et 58. En action, ce circuit est caractérisé par des potentiels locaux instantanés 48,50,52,54,56 caractérisant chacun un emplacement du circuit. Un emplacement attribué comme potentiel Primaire Gauche d'Alimentation PGA 48 connecté au haut-parleur 38, un potentiel Primaire Droit d'Alimentation PDA 50 connecté au haut-parleur primaire droit 40, un potentiel Secondaire Gauche d'Alimentation SGA 52 connecté au haut parleur secondaire gauche 42, un potentiel Secondaire Droit d'Alimentation SDA 54 connecté au haut parleur secondaire droit 44 et un potentiel primaire de masse 56. Dans la réalisation de la FIG.2 les potentiels sont pris sur les matériaux conducteurs à un emplacement représentatif du circuit, en relation à un potentiel existant, le conducteur 52 étant la suite du conducteur 48 sauf pour la perte à travers le terminal 68. De même pour les conducteurs 50 et 54. Les hauts parleurs primaires 38,40 sont réunis à une masse commune 56; les haut-parleurs secondaires
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42,44 sont réunis, respectivement du côté positif, aux haut-parleurs primaires 38,40 et aux bornes 68,72 qui sont réunies entre-elles indirectement à travers des condensateurs de blocage. À cet effet un blocage droite gauche 58 est disposé en parallèle avec le haut parleur secondaire droit 44 pour réduire le signal au haut parleur secondaire gauche 42. Un blocage gauche droite 60 est disposé en parallèle avec le haut parleur secondaire gauche 42 pour réduire le signal au haut-parleur secondaire droit 44. Après chacun des blocages 58 et 60 il y a deux autres condensateurs de blocage 64, 66, soit un condensateur 64 qui bloque à 50% du temps les signaux passant par le haut-parleur 44 et qui de cette façon relie à 50% du temps les signaux à la masse commune d'alimentation 70. Le même processus s'effectue pour le condensateur 66 cependant passant par le haut-parleur 42 alimenté par le conducteur 52. Les blocages 58 et 60 sont des condensateurs polarisés et dont la direction est semblable l'une par rapport à l'autre, pour à un moment laisser passer les signaux et dans un deuxième temps bloquer ces mêmes signaux. De même pour les condensateurs 64 et 66. L'utilisation de condensateurs polarisés sert à bloquer en temps voulu les signaux primaires. Explication : quand le signal du conduit 54 en provenance d'une source, soit l'alimentation droite positive 72, et en direction vers le haut-parleur secondaire droit 44 rencontre le chemin du condensateur de blocage 58 le signal est momentanément bloqué et il passe par l'élément haut-parleur 44 suite à quoi il trouve sur son chemin deux autres blocages 60,64. À ce moment, le signal est entièrement bloqué. Pendant ce même moment, le signal alimenté par la borne primaire gauche positive 68 peut passer par le haut-parleur 42 et passer simultanément le condensateur 60 vers le haut-parleur 44. C e qui passe dans 1 e haut-parleur 42 est bloqué
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par le condensateur 66 mais trouve un chemin ouvert à travers le condensateur 58 et retourne vers le conducteur 54 dont il diminue ou augmente le potentiel d'une valeur de « X » volts que le haut-parleur 42 va jouer, le même processus s'effectue pour le haut-parleur 44 mais passant par le condensateur 60. On réalise ainsi l'élimination des sources communes et le passage des signaux différents seulement. Quand la puise ou polarité change de phase le processus est inversé et c'est le négatif 70 devenu positif qui alimente les deux haut-parleurs 42,44 passant par les condensateurs 66,64. La FIG.3 illustre une réalisation alternative de l'invention. Dans cette réalisation, un haut-parleur additionnel est ajouté au circuit existant. Un conducteur additionnel se situe entre la borne positive du signal gauche 68 et la borne positive du signal droit 72. Deux condensateurs 65 et 67 sont installés le long de ce conducteur additionnel. Entre les condensateurs, le long du conducteur additionnel, un autre conducteur relie le conducteur additionnel à la masse 70. Le haut-parleur additionnel est positionné le long de cet autre conducteur avec sa borne positive reliée entre les condensateurs 65 et 67, tandis que la borne négative est reliée à la masse 70. Les condensateurs 65, 67 peuvent être orientés de n'importe quelle façon, mais avec la configuration illustrée ils agissent hors de phase avec les autres condensateurs ce qui a comme résultat de minimiser une baisse d'impédance du circuit et d'éviter ainsi l'altération de la stéréophonie du signal primaire. Un choix judicieux de valeur de capacitance des condensateurs 65,67 permet d'optimiser le système. L'avantage de l'ajout d'un tel haut-parleur additionnel est la possibilité d'obtenir un canal supplémentaire convenant à un haut-parleur central, le signal ainsi obtenu correspond aux signaux communs des signaux
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primaires gauche et droit, où la composante différente des signaux est éliminée. Un tel haut-parleur se place généralement très bien entre les deux enceintes principales.
Les FIGS. de 4 à 9 donnent un exemple qui illustre ce qui se produit aux signaux primaires grâce au dispositif. Nous voyons d'abord un exemple de signaux primaires gauche et droit aux FIGS. 4 et 5 respectivement. Chaque signal est présenté comme étant une variation dans le temps de l'amplitude du potentiel électrique entre la borne positive et négative de chaque signal. Le potentiel correspondant à la masse commune est représenté par la ligne horizontale de chaque figure. Le potentiel croît lorsque le point considéré s'éloigne de cette ligne horizontale, pour donner un potentiel positif vers le haut et négatif vers le bas. Ici, l'écoulement du temps est représenté par la progression le long de la ligne horizontale. Nous voyons que tous ces signaux sont alternatifs : il se produit un temps positif, puis un temps négatif.
Nous voyons que les FIGS. 4 et 5 sont différentes, ce qui peut correspondre, par exemple, à un signal gauche 78 FIG.4 et un signal droit 80 FIG.5 d'une source stéréo. La FIG.8 montre une superposition des deux signaux primaires 78,80 des FIGS. 4 et 5 de façon à pouvoir analyser les différentes composantes de ces signaux, ils ont des composantes communes 86 et des composantes différentes 82,84. Les FIGS. 6 et 7 représentent les signaux secondaires gauche 82 FIG.6 et droit 84 FIG.7 obtenus, respectivement. L'action du dispositif permet, comme nous l'avons précédemment cité, d'éliminer les composantes communes de la source stéréo. Nous pouvons donc voir que les FIGS. 6 et 7 représentent les signaux des FIGS. 4 et 5 respectivement où la composante de signal commune 86 FIG.9 est soustraite. Deux nouveaux
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signaux 82,84 FIGS.6 et 7 différents l'un de l'autre et des primaires sont obtenus.
La FIG. 9 montre un signal représentant la composante commune 86 aux deux signaux primaires. Ce signal représente donc ce qu'il faut soustraire aux FIGS.4 et 5 pour obtenir les FIGS.6 et 7 respectivement. La FIG. 9 démontre un signal qui pourrait être reproduit par un haut parleur avant 45 et des composantes additionnelles au circuit de la FIG.2. Ce signal peut très bien être utilisé comme signal tertiaire pour une enceinte centrale 45. DISCUSSION DES APPLICATIONS PRÉFÉRÉES DE L'INVENTION
Un objectif de la présente invention est que le circuit comprenne idéalement quatre haut-parleurs, dont deux primaires à l'avant (FR et FL) et deux secondaires pouvant être situés soit aux extrêmes gauche et droite à l'avant, soit à l'arrière (RR et RL). Dans l'application préférée, les deux haut-parleurs primaires jouent les signaux stéréos inaltérés; tandis que les deux haut-parleurs secondaires jouent les nouveaux canaux créés par des composantes électriques ou électroniques utilisées dans le circuit. Le circuit est ainsi alimenté uniquement par la source stéréo inaltérée et produit deux nouveaux canaux différents à partir de celle-ci, pour un total de quatre canaux différents. Les haut-parleurs secondaires produisent un signal correspondant aux haut-parleurs primaires mais avec tout signal commun éliminé; le résultat pour un auditeur est la perception d'une nouvelle modulation stéréo des signaux primaires, donnant ainsi l'impression d'une dimension sonore additionnelle. Les composantes électriques utilisées consistent préférablement en des condensateurs polarisés, laissant passer une tranche de son à la fois, d'une intensité proportionnelle à la différence de potentiel et de
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fréquence entre les deux signaux primaires, compte tenu de l'amplitude et de la fréquence des signaux. Les condensateurs polarisés permettent d'éliminer les signaux communs des signaux primaires dans les deux signaux secondaires nouvellement produits. Pour les éléments 58 et 60, il est préférable d'utiliser des condensateurs à valeur élevée pour éliminer le plus possible ce qui est commun dans les deux bandes passantes, tout en respectant une certaine limite afin de ne pas altérer les signaux primaires. L'utilisation de condensateurs polarisés de valeur de capacitance très élevée rapproche le cas extrême où il n'y a pas de condensateurs du tout et donc un court-circuit. En contraste, l'utilisation de condensateurs de faible capacitance approche le cas extrême où il n'y a pas de contact du tout et donc pas de signal secondaire. On peut donc facilement deviner qu'un choix judicieux de condensateurs est essentiel au fonctionnement optimal de l'invention.
Les avantages par rapport à l'art antérieur sont la possibilité d'apprécier une nouvelle dimension sonore avec un matériel peu coûteux et facile à utiliser, il peut s'installer directement sur à peu près n'importe quel appareil stéréo. Les deux haut-parleurs secondaires peuvent s'installer à une variété d'endroits, ce qui donne au système une plus grande versatilité.
Notre idée est d'utiliser la différence de potentiel entre les signaux de gauche et de droite comme indicateur pour envoyer le signal à des endroits spécifiques. Nous voulons que les canaux arrière gauche et droit jouent lorsque le signal est plus fort du côté gauche ou droit respectivement, de façon à ce que, quand les haut-parleurs secondaires sont installés à l'arrière de chaque côté respectivement, s'il passe un
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train de gauche à droite, on aura l'impression que ce train passe de l'arrière gauche à l'avant gauche, à l'avant droite puis à l'arrière droite créant ainsi une impression de son tridimensionnel. Nous avons choisi une onde rectifiée avec d'un côté la partie positive de l'onde et de l'autre la partie négative. Pour cela nous avons utilisé des condensateurs polarisés et les avons connectés de façon à inverser leurs orientations entre les bornes positives 68,72 et la borne négative 70 des signaux primaires. En utilisation courante, le dispositif pourra être distribué sous forme d'un boîtier comprenant deux paires de connecteurs, soit deux entrées de signal et deux sorties de signal. Les entrées 68,72 s'alimentent à la même source qui alimente les haut-parleurs primaires. Chaque sortie alimente un ou des haut-parleurs secondaires respectivement. Chaque sortie peut alimenter un ou plusieurs haut-parleurs connectés soit en série ou en parallèle par rapport à la sortie. LES DOMAINES D'UTILISATION
L'invention s'utilise autant en mode passif qu'en mode actif. Dans le mode actif, les canaux se raccorderont aux entrées d'un amplificateur plutôt que directement sur des haut-parleurs. De plus, il est possible d'utiliser l'invention sur différentes applications telles que : cinéma, spectacle, opéra, automobile, et autres qui utilisent une source stéréo standard ou encodée. RÉSUMÉ :
Un dispositif convertissant deux signaux de sons primaires gauche et droit d'une entrée stéréo en quatre signaux différents, les quatre signaux identifiés de la façon suivante : un = avant gauche 38, deux = avant droit 40, trois = arrière gauche 42, quatre = arrière droit 44; les signaux secondaires étant destinés à produire un ou des sons différents des sons
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primaires, le dispositif comprenant : - une paire de connexions à gauche 26 et à droite 28 aux haut-parleurs primaires 38,40 gauche et droit, une paire de connexions à gauche 30 et à droite 32 aux haut-parleurs secondaires gauche 42 et droit 44, les connexions à droite 28,32 reliées en un côté positif et les connexions à gauche 26,30 reliées en un second côté positif, les haut-parleurs primaires gauche et droit 38,40 reliés ensemble en un côté négatif par un commun flottant 56, les signaux secondaires comprenant des moyens de blocage destinés à bloquer respectivement une partie d'une onde générée par les signaux primaires.
Les signaux un et deux définissent des signaux primaires et les signaux trois et quatre définissent des signaux secondaires nouveaux respectivement correspondants, les signaux nouveaux étant non nul lorsqu'il y a une différence de potentiel positive ou négative entre les signaux primaires correspondant.
Le dispositif permet, à partir d'une source stéréo de signaux primaires comprenant des parties communes, de générer une seconde source stéréophonique différente de la première, le dispositif comprenant des moyens d'éliminer les parties communes de la source stéréo primaire. Le dispositif peut fonctionner avec une source de son primaire encodée. Les dispositifs peuvent être utilisés en mode passif, dans lesquels les signaux de sons primaires sont reliés à des haut-parleurs. Les dispositifs peuvent être utilisés en mode actif, dans lesquels les signaux de sons primaires sont reliés à des amplificateurs et/ou préamplificateurs.
Les moyens de blocage comprennent un circuit parallèle branché sur un conduit 50,54 reliant le 40 au 44, le circuit parallèle destiné au 42 et
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comprenant en son centre un blocage DG 58 et semblablement pour un conduit 48,52 comprenant un blocage 60, le circuit parallèle comprenant de plus une liaison à la masse comprenant un blocage 66 et un blocage 64, les blocages 58,60 étant non opposés l'un à l'autre et les blocages 66 et 64 étant eux aussi non opposés l'un à l'autre. Le blocage 66 pourrait être opposé au 64 afin d'éviter de faire baisser l'impédance permettant le blocage lorsque le Potentiel PM 56 est positif et permet le passage lorsque le Circuit préféré 46 est positif.
Les blocages 58,60,66,64 sont des condensateurs polarisés dans l'illustration; c'est cela qui a donné les meilleurs résultats lors de l'expérimentation. Il est important de noter, bien sûr, que d'autres moyens de blocages peuvent être utilisés, comme l'utilisation de diodes ou de transistors au lieu des condensateurs, et que des moyens électriques et/ou électroniques différents et/ou supplémentaires peuvent être utilisés comme équivalant aux moyens utilisés présentement. En conséquence, il est important de comprendre que les moyens utilisés, dans les illustrations et la description des réalisations, constituent seulement une des multiples façons d'arriver aux fins exprimées plus haut consistant essentiellement à la création de deux canaux supplémentaires ayant le potentiel d'accroître la stéréophonie du fait que les signaux communs aux signaux primaires sont éliminés. Les mêmes fins peuvent être atteintes par un circuit différent mais équivalent. La façon illustrée ne fait que démontrer une façon qui s'est avérée simple et efficace d'arriver aux résultats espérés. II est bien entendu que le mode de réalisation de la présente invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à titre indicatif et nullement limitatif, et que des modifications et
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adaptations peuvent être apportées sans que l'objet s'écarte pour autant du cadre de la présente invention.
D'autres réalisations sont possibles et limitées seulement par l'étendue des revendications qui suivent:
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LEGENDE 54- Potentiel SDA
20- Éliminateur de signaux comm. 56- Potentiel PM
22- Face supérieure 58- Condensateur 4
24- Face latérale 60- Condensateur 1
26- Sortie primaire gauche 64- Condensateur 2
28- Sortie primaire droite 65- Condensateur 5
30- Sortie secondaire gauche 66- Condensateur 3
32- Sortie secondaire droite 67- Condensateur 6
34- Entrée gauche source stéréo 68- Alimentation Gauche +
36- Entrée droite source stéréo 70- Masse Commune
38- Haut-parleur primaire gauche 72- Alimentation Droite +
40- Haut-parleur primaire droit 74- Signal gauche secondaire
42- Haut-parleur sec. gauche 76- Signal droit secondaire
44- Haut-parleur secondaire droit 78- Signal gauche primaire
45- Haut-parleur tertiaire 80- Signal droit primaire
46- Circuit préféré 82- Signal gauche secondaire 48- Potentiel PGA 84- Signal droit secondaire 50- Potentiel PDA 86- Signal tertiaire 52- Potentiel SGA
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