WO2024095093A1 - Enceinte acoustique a dispositif de transmission acoustique optimal, et ensemble enceinte acoustique associe - Google Patents

Enceinte acoustique a dispositif de transmission acoustique optimal, et ensemble enceinte acoustique associe Download PDF

Info

Publication number
WO2024095093A1
WO2024095093A1 PCT/IB2023/060570 IB2023060570W WO2024095093A1 WO 2024095093 A1 WO2024095093 A1 WO 2024095093A1 IB 2023060570 W IB2023060570 W IB 2023060570W WO 2024095093 A1 WO2024095093 A1 WO 2024095093A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acoustic
transmission device
enclosure
loudspeaker
acoustic transmission
Prior art date
Application number
PCT/IB2023/060570
Other languages
English (en)
Inventor
Laurent MARPHAY
Original Assignee
Marphay Laurent
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 Marphay Laurent filed Critical Marphay Laurent
Publication of WO2024095093A1 publication Critical patent/WO2024095093A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/28—Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means
    • H04R1/2807—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements
    • H04R1/2853—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements using an acoustic labyrinth or a transmission line
    • H04R1/2857—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements using an acoustic labyrinth or a transmission line for loudspeaker transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/28—Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means
    • H04R1/2869—Reduction of undesired resonances, i.e. standing waves within enclosure, or of undesired vibrations, i.e. of the enclosure itself
    • H04R1/2873—Reduction of undesired resonances, i.e. standing waves within enclosure, or of undesired vibrations, i.e. of the enclosure itself for loudspeaker transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/403—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers loud-speakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06—Loudspeakers

Definitions

  • the present invention relates to the field of acoustic speakers, and relates in particular to an acoustic speaker with an optimal acoustic transmission device and to an associated acoustic speaker assembly.
  • a classic speaker emits sound waves forward, but also sound waves backward. Indeed, when the speaker membrane moves forward, the air in front of the membrane is compressed, while that located behind it is rarefied, and vice versa when the speaker membrane moves backwards, the air in front of the membrane is rarefied, while that behind it is compressed. Thus, when the speaker reproduces audio content, its membrane moves forward and backward, creating unwanted pressure or depression with each forward or backward movement. A sound wave is thus created in phase opposition to that of the original signal, inducing an acoustic problem.
  • Some monitor speakers can also be based on acoustic transmission line speaker technology in which the acoustic enclosure includes inside it a long conduit that acts as a guide for sound waves emitted from the back of the speaker to a port.
  • these existing acoustic transmission line loudspeakers cannot cover the entire 20Hz – 20kHz frequency range and generally use multiple drivers to attempt to achieve a wider spectral range. Some are capable of reaching a minimum frequency of around 40Hz but the speaker then reaches a very high price (namely, several thousand euros).
  • the present invention aims to resolve the drawbacks of the prior art, by proposing an acoustic enclosure comprising an optimal acoustic transmission device which makes it possible to propagate the sound waves emitted from the rear of the loudspeaker towards a vent, and whose characteristic length and characteristic cross section are dimensioned such that the acoustic resistance of the acoustic transmission device is identical to the acoustic resistance of the loudspeaker, which makes it possible to obtain, with a single loudspeaker, a response flat spectral range over a very wide frequency band, for example over the entire frequency range 20Hz – 20kHz.
  • the present invention thus makes it possible to improve the audio reproduction of the acoustic speaker which can provide the most faithful sound possible with maximum efficiency in comparison with traditional speakers currently on the market.
  • the present invention therefore relates to an acoustic enclosure comprising a box in which at least one loudspeaker is mounted, said box comprising, for each loudspeaker, an opening closed by the front part of the associated loudspeaker and an opening vent on the exterior, the acoustic enclosure further comprising, inside the box and for each speaker, an acoustic transmission device extending between an input end configured to receive the sound waves emitted from the rear of the associated loudspeaker and an output end opening into the associated vent, said acoustic transmission device being configured to propagate the sound waves emitted from the rear of the associated loudspeaker towards the associated vent, said device for acoustic transmission having a low cut-off frequency, characterized in that each acoustic transmission device has a characteristic length and a constant characteristic cross section, said characteristic length and said characteristic cross section being dimensioned such that, for any frequency greater than the low cutoff frequency of the sound transmission device, the sound resistance of the sound transmission device is the same as the sound resistance of the associated speaker
  • Pr HP is the maximum pressure (in Pa) exerted on the air by the membrane of the associated loudspeaker when the membrane is at its maximum displacement
  • Vo HP is the volume of maximum air (in m 3 ) displaced by the membrane of the associated loudspeaker when the membrane is at its maximum displacement
  • Lo LT is the characteristic length (in m) of the acoustic transmission device.
  • the dimensioning of the acoustic transmission device so that its acoustic resistance is equal to that of its loudspeaker makes it possible to obtain maximum acoustic power and maximum efficiency of the acoustic enclosure, in addition to a response flat spectral of the acoustic enclosure over a very wide frequency band (for example, over the entire frequency range 20Hz – 20kHz) due to the constancy of the cross section of the acoustic transmission device.
  • the cross section of the sound transmitting device must remain constant over the entire length of the sound transmitting device to ensure constant acoustic resistance of the sound transmitting device, regardless of the frequency above the low cutoff frequency of the sound transmitting device. acoustic transmission. Below the latter, the acoustic resistance of the acoustic transmission device collapses.
  • the acoustic transmission device thus ensures a constant acoustic power whatever the frequency above the low cutoff frequency of the acoustic transmission device.
  • the acoustic transmission device allows optimal control of the movement of the loudspeaker membrane, allowing a reduction in physical constraints on it, and therefore makes it possible to guarantee greater longevity of the loudspeaker as well as an increase in the admissible power thereof.
  • the acoustic transmission device allows an increase in the total efficiency of the acoustic enclosure and therefore a reduction in the return to the audio amplifier of reactive power which is harmful to digital amplifiers (Class D), particularly at low frequencies.
  • small speakers can ensure a maximum bandwidth of up to 20 kHz. Larger speakers will not be able to reach 20 kHz. Using small speakers will not affect the low cutoff frequency of the sound transmission device. Only the power will be reduced, so it will be enough to add several loudspeakers to achieve the desired power.
  • the present invention is based on acoustic transmission line technology which allows, in the acoustic field, strict control of the frequency spectrum of the acoustic enclosure. It can provide a flat spectral response from the highest to the lowest frequencies, where the latter are defined by the length of the acoustic transmission line following a simple linear relationship.
  • the acoustic enclosure according to the invention is independent of the resonant frequency of the at least one speaker. Even if the speaker has a resonant frequency of 80 Hz or even 120 Hz, this will not prevent the loudspeaker from reaching lower frequencies like 20 Hz or even lower only depending on the length of the sound transmission device .
  • the highest frequency of the loudspeaker will be limited by the maximum frequency that the at least one loudspeaker can provide.
  • the present invention makes it possible, with a single loudspeaker, to cover at least the entire frequency range 20Hz – 20kHz. Furthermore, with the present invention, there is no management of frequency overlap, nor uncontrolled phase shift, which makes it possible to reduce unwanted resonance/rejection behavior.
  • Virtually no equalization is necessary with the acoustic enclosure according to the invention, which allows a frequency response made flat by acoustic transmission line technology, self-compensation for loudspeaker defects, and lower sensitivity to the reverberations of the room.
  • the acoustic resistance of the acoustic transmission device being much higher than the acoustic resistance of a room (having a large volume compared to that of the acoustic transmission device and therefore no constraint on variations in air pressure), this makes the frequency response of the acoustic enclosure of the present invention almost independent of its location as well as the size and furnishings of the room in which it is installed.
  • classic loudspeakers generally have low acoustic resistance and not constant frequency, which makes them very dependent on the configuration of the rooms.
  • the acoustic enclosure according to the invention has significant power efficiency (acoustic power / electrical power) for all frequencies: use of both the front and rear acoustic power of the speaker (the rear acoustic power being restored through the vent with the same frequency response as the front acoustic power by simply adding a fixed phase shift (same as reverberation from a wall)), high dynamic range, ability to obtain a full range in a small volume (e.g.
  • the minimum response frequency does not depend on the resonant frequency of the loudspeaker (for example, 20Hz can be reached with a loudspeaker having a resonant frequency of 80Hz or even 120Hz), there is no need for a separate subwoofer.
  • a low-end loudspeaker is sufficient to obtain a high-level acoustic result (the solution can be used for professional acoustic solutions), compatibility with class D amplifiers even at low frequencies ( low return in reactive power), fully scalable in power by association of several acoustic speakers without impact on the frequency response or on the phase shift.
  • the choice of the low cutoff frequency of the acoustic transmission device makes it possible to define the characteristic length of the latter.
  • the maximum pressure Pr HP and the maximum air volume Vo HP are independent of the electrical signal supplied to the loudspeaker but rather correspond to the maximum pressure and air volume obtained when the loudspeaker membrane is at its maximum admissible displacement, that is to say at the linearity limit defined by the manufacturer. This maximum admissible displacement of the loudspeaker membrane is thus independent of an electrical signal which could be supplied to the loudspeaker.
  • the maximum pressure exerted by the loudspeaker membrane is defined by the characteristics of the loudspeaker allowing it to remain within the manufacturer's operating range to guarantee the linearity of the loudspeaker. If this maximum pressure is exceeded, the manufacturer no longer guarantees distortion-free acoustic reproduction.
  • the characteristic cross section of the acoustic transmission device is one of circular, oval, rectangular, and polygonal.
  • any other shape is possible for the characteristic cross section of the acoustic transmission device, the essential being that the value of the surface of the characteristic cross section is constant over the entire length Lo LT .
  • the shape of the cross section of the acoustic transmission device may, for example, be circular, so that the acoustic transmission device constitutes a tubular conduit.
  • the shape of the cross section can also be rectangular to optimize the size of the acoustic enclosure.
  • the acoustic enclosure comprises a plurality of identical and adjacent speakers, a common opening for the plurality of speakers, a common vent for the plurality of speakers and a transmission device common acoustic for the plurality of speakers, said common acoustic transmission device having a length corresponding to the characteristic length and a cross section corresponding to the characteristic cross section multiplied by the number of speakers.
  • the plurality of loudspeakers mounted adjacent in the same box are associated with the same acoustic transmission device, this increases the surface area of displaced air and therefore the volume of air displaced, which has the effect of consequence of increasing the surface of the cross section of the common acoustic transmission device and therefore the volume of the acoustic enclosure.
  • a speaker with two speakers is equivalent in terms of volume and admissible power to two speakers each coupled with a single speaker.
  • each acoustic transmission device comprises one of an acoustic transmission line arranged between its input end and its output end, and several parallel acoustic transmission lines arranged between its end of inlet and its outlet end.
  • the acoustic transmission device comprises either a single acoustic transmission line having the characteristic cross section, or several parallel acoustic transmission lines whose sum of the cross sections is equal to the characteristic cross section.
  • Each acoustic transmission line may include one or more bends (to be, for example, serpentine-shaped) so as to reduce the volume of the acoustic enclosure box.
  • bends to be, for example, serpentine-shaped
  • the acoustic enclosure further comprises, for each acoustic transmission device, an anti-resonance device configured to attenuate the resonances of the structural elements of the acoustic enclosure.
  • the anti-resonance device makes it possible to attenuate the resonances of the structural elements of the acoustic enclosure due to the shape of the acoustic transmission device.
  • the acoustic enclosure comprises a single acoustic transmission device, the acoustic enclosure further comprising internal separation walls arranged in a parallel manner inside the box to form a path between the rear of the at least one loudspeaker and the vent, constituting a serpentine-shaped acoustic transmission line between the input end and the output end of the acoustic transmission device.
  • the staggered arrangement of the internal parallel separation walls in the box makes it possible to create a path serving as an acoustic transmission line between the rear of the speaker and the port.
  • the acoustic transmission device comprises a single acoustic transmission line consisting of a sealed conduit having the characteristic length and the characteristic cross section, the acoustic enclosure further comprising, as an anti-resonance device , a plurality of anti-resonance axes arranged inside the box, each anti-resonance axis passing through all of the parallel internal separation walls.
  • the anti-resonance axes make it possible to greatly reduce the internal resonances of the acoustic enclosure. However, they do not allow them to be completely canceled when used at high power.
  • each acoustic transmission device comprises a plurality of superimposed acoustic transmission lines, each acoustic transmission line consisting of a sealed conduit having the characteristic length, the sum of the cross sections of the plurality of conduits corresponding to the characteristic cross section of the acoustic transmission device.
  • the characteristic cross section can be divided into several distinct cross sections. This configuration ensures the absence of internal resonances which can seriously harm the quality of sound reproduction. Unlike anti-resonance axes, the solution by multiplication of sections ensures total cancellation of internal resonances. It is therefore a preferred solution, especially when the loudspeaker is subjected to high acoustic power.
  • the plurality of sealed conduits could also be arranged in series instead of being arranged in parallel, while still making it possible to eliminate structural resonances. This will multiply the length of the overall transmission line and divide its cross section.
  • the present invention also relates to a loudspeaker assembly comprising a plurality of loudspeakers as described above, the speakers of the plurality of loudspeakers being electrically connected together in at least one manner among series and in parallel.
  • the combination of several acoustic speakers according to the invention makes it possible to increase the acoustic power, while maintaining maximum bandwidth.
  • the plurality of loudspeakers will affect neither the total frequency response nor the phase of the acoustic signal but will multiply the total admissible power accordingly.
  • the plurality of acoustic speakers are distributed into a plurality of groups of acoustic speakers, each group of acoustic speakers comprising an even number of acoustic speakers connected electrically in parallel, the groups of acoustic speakers being electrically connected in series, so that the electrical impedance of the acoustic speaker assembly is compatible with an audio amplifier.
  • the most commonly used electrical impedance in audio amplifiers is 8 Ohms.
  • the acoustic speaker assembly is connected to an audio amplifier having an electrical impedance of 8 Ohms, the acoustic speakers will be connected together so as to also have an electrical impedance of 8 Ohms.
  • the acoustic enclosure assembly further comprises a housing comprising a plurality of locations configured to respectively receive the plurality of acoustic enclosures.
  • a magnetic fixing system is installed and configured to cooperate with the box of the associated acoustic enclosure.
  • the magnetic fixing system may include one or more magnets and makes it possible to removably immobilize the acoustic enclosure inside the housing of the acoustic enclosure assembly.
  • a phase meter is placed in the box of the associated acoustic speaker and electrically connected to the at least one speaker of the associated acoustic speaker .
  • phase meters of the acoustic enclosure assembly thus make it possible to check whether the plurality of acoustic enclosures are in phase and not in phase opposition.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an acoustic enclosure according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an acoustic enclosure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an acoustic enclosure according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram in the field of acoustics of an acoustic enclosure according to the present invention.
  • FIG. 1 is a horizontal sectional view of an acoustic enclosure as an example according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of an acoustic enclosure assembly according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of an acoustic enclosure assembly according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of an acoustic enclosure assembly according to yet another embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of an acoustic enclosure assembly according to yet another embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of an acoustic enclosure assembly according to yet another embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of an acoustic enclosure assembly according to yet another embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an acoustic enclosure assembly according to a particular embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of an acoustic enclosure assembly according to another particular embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of an acoustic enclosure assembly according to yet another particular embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a diagram representing a loudspeaker with its acoustic transmission line
  • FIG. 1 is a diagram representing an acoustic transmission line
  • FIG. 1 is a vertical sectional view of an acoustic enclosure according to a first variant of the first embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view of an acoustic enclosure according to a second variant of the first embodiment of the invention.
  • phase meter is an electrical diagram of a phase meter according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is an electrical diagram of a phasemeter according to another embodiment of the invention.
  • the acoustic enclosure 1 comprises a box 2 in which a loudspeaker 3 is mounted.
  • Box 2 includes an opening 2a closed by the front part of speaker 3 and a vent 4 opening to the outside.
  • the acoustic enclosure 1 further comprises, inside the box 2, an acoustic transmission device 5 in the form of an acoustic transmission line extending between an input end 5a, formed in a chamber 6 in which the speaker 3 is arranged and configured to receive the sound waves emitted from the rear of the speaker 3, and an output end 5b opening into the vent 4.
  • an acoustic transmission device 5 in the form of an acoustic transmission line extending between an input end 5a, formed in a chamber 6 in which the speaker 3 is arranged and configured to receive the sound waves emitted from the rear of the speaker 3, and an output end 5b opening into the vent 4.
  • the acoustic transmission device 5 Since the opening 2a and the vent 4 are formed on the same side of the box 2, the acoustic transmission device 5 is bent. However, the acoustic transmission device 5 could also be rectilinear in the case where the opening 2a and the vent 4 are formed on two opposite sides of the box 2, without departing from the scope of the present invention.
  • the acoustic transmission device 5 is configured to propagate the sound waves emitted from the rear of the speaker 3 towards the vent 4.
  • the acoustic transmission device 5 has a characteristic length and a constant characteristic cross section, said characteristic length and said characteristic cross section being dimensioned such that the acoustic resistance of the acoustic transmission device 5 is identical to the acoustic resistance of the loudspeaker 3.
  • sizing the acoustic transmission device so that its acoustic resistance is equal to that of its loudspeaker makes it possible to obtain maximum acoustic power and efficiency with a flat spectral response of the acoustic enclosure on the entire frequency range 20Hz – 20kHz.
  • the cross section of the acoustic transmission device 5 must remain constant along its length in order to guarantee constant acoustic resistance of the acoustic transmission device 5, regardless of the frequency above the frequency low cutoff of the acoustic transmission device 5. Below the latter, the acoustic resistance of the acoustic transmission device 5 collapses.
  • the acoustic transmission device 5 allows optimal control of the movement of the membrane of the speaker 3, allowing a reduction in the physical constraints on it, and therefore makes it possible to guarantee greater longevity of the speaker 3 as well as a increase in its admissible power.
  • the acoustic transmission device 5 allows an increase in the total efficiency of the acoustic enclosure 1 and therefore a reduction in the return to the audio amplifier of reactive power which is harmful to digital amplifiers (Class D), particularly at low frequencies.
  • the acoustic enclosure 1 according to the invention is independent of the resonant frequency of the speaker 3. Even if the speaker 3 has a resonant frequency of 80 Hz or even 120 Hz, this will not prevent the enclosure acoustic 1 to reach lower frequencies like 20 Hz or even less, the low frequency being solely dependent on the length of the acoustic transmission device 5.
  • the highest frequency of loudspeaker 1 will be limited by the maximum frequency that loudspeaker 3 can provide.
  • the characteristic cross section of the acoustic transmission device 5 may, for example, have a circular, oval, rectangular or polygonal shape. It should be noted that any other shape is possible, the main thing being that the value of the surface of the characteristic cross-section is constant over its entire length.
  • the shape of the cross section of the acoustic transmission device 5 can be circular, so that the acoustic transmission device 5 constitutes a tubular conduit.
  • the shape of the cross section can also be rectangular to optimize the size of the acoustic enclosure 1.
  • the characteristic length Lo LT (in meters) of the acoustic transmission device 5 is defined according to the following equation:
  • c is the speed of sound in air (in m/s)
  • F C is the desired low cutoff frequency of the acoustic transmission device 5 (in Hz).
  • Pr HP is the maximum pressure (in Pa) exerted on the air by the membrane of speaker 3
  • Vo HP is the maximum volume of air (in m 3 ) displaced by the membrane of the loudspeaker 3
  • Lo LT is the characteristic length (in m) of the acoustic transmission device 5.
  • the acoustic enclosure 7 according to the second embodiment is identical to the acoustic enclosure 1 according to the first embodiment, with the exception of the fact that it further comprises:
  • a second acoustic transmission device 11 in the form of an acoustic transmission line extending between an input end 11a, formed in the second chamber 9 and configured to receive the sound waves emitted from the rear of the second top -speaker 8, and an output end 11b opening into the second vent 10.
  • the second acoustic transmission device 11 is configured to propagate the sound waves emitted from the rear of the second speaker 8 towards the second vent 10.
  • the second acoustic transmission device 11 has a characteristic length and a constant characteristic cross section, said characteristic length and said characteristic cross section being dimensioned such that the acoustic resistance of the second acoustic transmission device 11 is identical to the acoustic resistance of the second loudspeaker 8.
  • acoustic enclosure 7 could also include any number of speakers, each associated with a separate vent and a separate acoustic transmission device, without departing from the scope of the present invention.
  • the acoustic enclosure 12 according to the third embodiment is identical to the acoustic enclosure 7 according to the second embodiment, with the exception of the fact that:
  • the two speakers 3 and 8 are identical, adjacent and arranged in a common chamber 6 of the box 2;
  • the acoustic enclosure 12 has a common opening 2a for the two speakers 3 and 8;
  • the acoustic enclosure 12 has a common vent 13 for the two speakers 3 and 8;
  • the acoustic enclosure 12 has a common acoustic transmission device 14 for the two speakers 3 and 8, in the form of an acoustic transmission line extending between an input end 14a, formed in the common chamber 6 and configured to receive the sound waves emitted from the rear of the two speakers 3 and 8, and an output end 14b opening into the common vent 13.
  • the common acoustic transmission device 14 has a length corresponding to the characteristic length (that is to say, the length of the acoustic transmission device 5 according to the first embodiment) and a cross section corresponding to the characteristic cross section multiplied by the number of speakers (that is to say, to the cross section of the acoustic transmission device 5 according to the first embodiment multiplied by two).
  • acoustic enclosure 12 could also include any number of adjacent speakers, with a common vent 13 and a common acoustic transmission device 14, without departing from the scope of the present invention.
  • the parameters to be taken into account to obtain a flat spectral response are its length and its cross section (or its diameter in the case of a tubular conduit type transmission line).
  • the cross section of the acoustic transmission line impacts the spectral response, it must be constant over the entire length of the acoustic transmission line to achieve a flat response.
  • the length of the acoustic transmission line defines the minimum admissible frequency, i.e. the low cutoff frequency of the acoustic transmission device.
  • the low cutoff frequency of the acoustic transmission device is defined according to the equation:
  • F c is the low cutoff frequency of the acoustic transmission line (in Hz)
  • c is the speed of sound in air (approximately equal to 300 m/s)
  • Lo LT is the characteristic length of the line acoustic transmission (in meters)
  • the coefficient 4 is due to the fact that a quarter of the signal period needs to be taken into account.
  • the minimum allowable frequency (also called low cutoff frequency) will be:
  • the acoustic impedance is constant and equal to the acoustic resistance Rac of the acoustic transmission line.
  • the sound power Pac is defined by the air pressure multiplied by the air flow:
  • the air compression capacity of the acoustic transmission line is inversely proportional to the section of the acoustic transmission line.
  • the air displacement capacity of the acoustic transmission line is proportional to the section of the acoustic transmission line.
  • the speaker's ability to move air depends linearly on the speaker cone diameter and the speaker cone travel, defined by the voltage (V coil ) applied to the speaker coil.
  • the speaker's ability to compress air depends linearly on the force applied to the cone, defined by the current (I coil ) applied to the speaker coil.
  • the K HP parameter can be compared to the KV parameter (turns per volt ratio) for a brushless motor (magnetic motor) which allows efficiency up to 98%.
  • the K HP parameter depends on its physical characteristics (diameter of the cone, elasticity of the damper, weight of the moving part, etc.).
  • the acoustic transmission line makes it possible to transmit the acoustic power from the rear of the loudspeaker to the port without changing the spectrum but only with a fixed phase shift:
  • the acoustic power at the port allows the acoustic power at the front of the speaker to be doubled, which ensures very high power efficiency.
  • the acoustic impedance of the acoustic transmission line in the admissible frequency range can be introduced.
  • the acoustic impedance of an acoustic transmission line in the admissible frequency domain can be defined by:
  • the acoustic resistance of the loudspeaker is mainly related to the elasticity of the loudspeaker damper and the membrane surface. In practice, the resistance will increase at high frequencies because the weight of the moving part of the loudspeaker will no longer be negligible (this is why it is important to keep the loudspeakers small to allow the reproduction of frequencies up to 20kHz).
  • This acoustic resistance of the loudspeaker should not be confused with the overall acoustic resistance associated with both the loudspeaker and the transmission line, in fact this overall acoustic resistance is different and corresponds to the total acoustic resistance of the system Top -speaker/transmission line.
  • the present invention makes it possible to completely complete the existing physical models of a loudspeaker/transmission line system in order to obtain total control of the frequency response and optimization of the acoustic power restored to approach 90% efficiency whatever whatever the frequency in the defined domain.
  • the acoustic enclosure according to the present invention can thus be modeled in the field of acoustics by the equivalent in the field of electricity.
  • a voltage divider bridge in the field of acoustics, which includes a loudspeaker acoustic model 15 and an acoustic transmission line acoustic model 16.
  • Ap LT is the air pressure of the acoustic transmission line
  • Ap HP is the air pressure of the loudspeaker
  • Rac HP is the acoustic resistance of the loudspeaker
  • Rac LT is the acoustic resistance of the line acoustic transmission.
  • Ad is the air flow
  • loudspeaker sound power is as follows:
  • Pac HP is the acoustic power of the loudspeaker
  • Pr HP is the maximum pressure produced by the loudspeaker membrane
  • De HP is the maximum air flow produced by the loudspeaker membrane.
  • the force exerted on the speaker membrane is defined as follows:
  • Fo HP is the force exerted by the loudspeaker coil on the membrane
  • B HP is the magnetic field in the air gap of the permanent magnet of the loudspeaker
  • L coil HP is the length of the coil wire of the loudspeaker speaker
  • I HP is the electric current passing through the coil.
  • the force Fo HP will therefore be the weight (in kg) added to the membrane multiplied by 9.81 N/kg.
  • the pressure exerted by the speaker membrane on the air is defined as follows:
  • Pr HP is the maximum pressure exerted on the air by the speaker diaphragm
  • Fo HP is the force exerted by the speaker coil on the diaphragm
  • Su HP is the surface area of the speaker diaphragm .
  • the surface area of the loudspeaker diaphragm is defined as follows:
  • Su HP is the surface area of the membrane
  • D HP is the diameter of the membrane
  • the volume of air displaced by the speaker is defined as follows:
  • Vo HP is the maximum volume of air displaced by the speaker diaphragm
  • Su HP is the surface area of the speaker diaphragm
  • Cu HP is the maximum stroke of the diaphragm
  • thermodynamic equation To define the relationships between pressures and volumes of air, the following thermodynamic equation is used:
  • P is the pressure (in Pa)
  • V is the volume (in m 3 )
  • n is the quantity of matter (in mol)
  • R is the universal constant of ideal gases ( ⁇ 8.314 JK -1 .mol -1 )
  • T is the absolute temperature (in K).
  • the conduit of the acoustic transmission line can be considered closed, given that below this frequency the air pressure will no longer have any effect on the system. This also explains the collapse of acoustic resistance below this frequency.
  • Vo LT is the volume of the acoustic transmission line
  • P0 is the atmospheric pressure (subsequently assumed to be 101000 Pa).
  • P is the system pressure
  • P0 is the atmospheric pressure
  • Pr LT is the pressure exerted in the acoustic transmission line.
  • V is the system volume
  • Vo LT is the volume of the acoustic transmission line
  • dV is the volume change in the acoustic transmission line.
  • volume of the acoustic transmission line is:
  • Vo LT is the volume of the acoustic transmission line
  • Su LT is the cross-sectional area of the acoustic transmission line
  • Lo LT is the length of the acoustic transmission line
  • the acoustic enclosure 1 shown on the has dimensions of 60 x 220 x 150mm with an acoustic transmission device 5 of four meters making it possible to obtain a bandwidth of 20Hz-20kHz.
  • an acoustic transmission device having a length greater than four meters makes it possible to reach frequencies lower than 20Hz. For example, a length of eight meters allows you to go down to 10Hz, which can be useful for certain acoustic installations.
  • the acoustic transmission device of the present invention keeps all its qualities and characteristics below 20Hz with an appropriate length, when this is useful for, for example, physically feeling very low frequencies even if the latter remain inaudible to the human ear.
  • the acoustic transmission device 5 is bent several times between its input end 5a and its output end 5b so as to reduce the size of the box 2 and therefore of the acoustic enclosure 1.
  • the acoustic enclosure 1 comprises internal vertical separation walls 17 arranged in a parallel and staggered manner inside the box 2 to form a path between the rear of the speaker 3 and the vent 4, constituting a serpentine-shaped acoustic transmission line between the input end 5a and the output end 5b of the acoustic transmission device 5.
  • the acoustic enclosure 1 further comprises, as an anti-resonance device, a plurality of anti-resonance axes 18 arranged horizontally inside the box 2, each anti-resonance axis 18 passing through all of the vertical internal separation walls 17 .
  • the anti-resonance axes 18 thus make it possible to greatly reduce the resonances of the structural elements of the acoustic enclosure 1. However, they do not make it possible to completely cancel them in the event of use at high power.
  • the acoustic enclosure 1 further has a lateral conduit 19 allowing the passage of a connecting wire through it, so as to electrically connect the loudspeaker 3 to a connector 20 disposed at the rear of the enclosure acoustic 1.
  • the volume of the box 2 of the acoustic enclosure 1 is thus composed of the volume of the acoustic transmission device 5 and the volume of the structural material required (namely, the internal partition walls 17) to construct the acoustic transmission device 5 rigidly and stablely.
  • the structural volume could range from 1/2 to 1 time the volume of the acoustic transmission device 5, depending on the material used for the acoustic enclosure 1.
  • Each acoustic enclosure assembly 21, 22, 23, 24, 25 and 26 comprises a plurality of acoustic enclosures 1 as described above, the speakers 3 of the plurality of acoustic enclosures 1 being electrically connected together in at least one way among series and parallel.
  • the combination of several acoustic enclosures 1 makes it possible to increase the acoustic power of the acoustic enclosure assembly 21, 22, 23, 24, 25 and 26, while maintaining maximum bandwidth.
  • the plurality of acoustic speakers 1 will affect neither the total frequency response nor the phase of the acoustic signal but will multiply the total admissible power accordingly.
  • the relationship between the power and the size of an acoustic enclosure 1 according to the invention is constant and evaluated for a speaker 3 of 10 Watts RMS at approximately 10 Watts RMS/dm 3 or 10 Watts RMS/liter. This value can be reduced by increasing the acoustic impedance of the acoustic transmission device 5 and therefore by increasing the acoustic impedance of the speaker 3.
  • acoustic speaker assembly 21 in a sound bar using two 20W acoustic speakers 1 (60 x 300 x 110mm) making it possible to obtain an overall power of 40W.
  • Figures 9 to 11 represent acoustic enclosure assemblies 22, 23 and 24 of shelves using acoustic enclosures 1 of 20W (60 x 150 x 220mm).
  • the acoustic enclosure assembly 22 of the comprises two acoustic speakers 1 spaced from one another (namely, one acoustic speaker 1 of 20W per channel), to obtain two small ambient (or “surround”) speakers.
  • the acoustic speaker assembly 23 of the includes two 20W acoustic speakers 1 joined together, to obtain a 40W central speaker (with a total size of 60 x 300x 220mm).
  • the acoustic speaker assembly 24 of the includes two groups of four 20W acoustic speakers 1 superimposed (i.e. one group per channel), to obtain main speakers of 80W per channel (with a total size of 240 x 150 x 220mm or 120 x 300 x 220mm).
  • Figures 12 and 13 represent high-power speaker assemblies 25 and 26 using 20W (60 x 75 x 440mm) speakers 1.
  • 4*8 32 acoustic speakers 1 of 20W are used to obtain an overall acoustic power of 640W (with a total size of 480 x 300 x 440mm or 240 x 600 x 440mm).
  • 16*8 128 20W acoustic speakers 1 are used to obtain an overall acoustic power of 2560W (with a total size of 960 x 600 x 440mm).
  • all speaker assemblies 21, 22, 23, 24, 25 and 26 will have the same bandwidth (for example, 20Hz to 20kHz).
  • the combination of several identical loudspeakers also allows, if each of them is individually controlled very precisely by digital processing, a very precise spatialization of the sound.
  • This method is very commonly used to simulate rear speakers from a single soundbar at the front, including a large number of speakers (around ten to several dozen) each controlled individually using the effect laser of light wave propagation, but applied here to sound waves.
  • this method is particularly interesting because the greater the number of speakers, the more the spatialization precision will be increased.
  • the plurality of loudspeakers 1 are distributed into a plurality of groups of loudspeakers 30, each group of loudspeakers 30 comprising an even number of loudspeakers 1 electrically connected in parallel, the groups of loudspeakers 30 being connected electrically in series, so that the electrical impedance of the acoustic enclosure assembly 27, 28 or 29 is compatible with an audio amplifier (not shown in the Figures).
  • the most commonly used electrical impedance in audio amplifiers is 8 Ohms.
  • the acoustic enclosures 1 will be connected together in such a way that the acoustic enclosure assembly 27, 28 or 29 also has an electrical impedance of 8 Ohms.
  • an acoustic enclosure assembly 27 by way of example comprising two groups 30 of two acoustic enclosures 1 (each with a speaker 3 of 8 Ohms).
  • an acoustic enclosure assembly 28 by way of example comprising four groups 30 of four acoustic enclosures 1 (each with an 8 Ohm speaker 3).
  • an acoustic enclosure assembly 29 As an example comprising eight groups 30 of four acoustic enclosures 1 (each with a 4 Ohm speaker 3).
  • each of the acoustic speaker assemblies 26, 27 and 28 of Figures 14 to 16 has an electrical impedance of 8 Ohms.
  • the cross section of the acoustic transmission device 5 formed by the internal vertical separation walls 17 has a rectangular shape.
  • An acoustic transmission device 5 for a complete frequency range can be made up of 10 to 20 internal separation walls 17 which are almost all the same size and therefore all have the same internal resonance frequency. This can cause the speaker 1 to vibrate and therefore strongly affect the frequency response.
  • a first solution is to add anti-resonance axes 18 passing through each internal separation wall 17, over the entire width of the acoustic enclosure 1.
  • the diameter of the anti-resonance axes 18 must remain small so as not to have an impact on the section of the conduit of the acoustic transmission device 5.
  • the anti-resonance axes are removed and replaced by a multiplication of conduits placed in parallel.
  • three horizontal separations can be created which will form four superimposed four-meter conduits with a section four times smaller than the initial conduit.
  • the impedance of a duct is linked to its section, the sum of the four sections of the four ducts will give the same total section and therefore the same acoustic impedance.
  • the thickness of the horizontal separations must remain low so as not to have too much impact on the sum of the sections.
  • the acoustic enclosure 1 has four identical and stacked stages 31, and an upper closing cover 32, which makes it possible to create four superimposed conduits 33 having the same length and the same cross section, the total section 34 of the four cross sections of the four conduits 33 being equal to the cross section of the conduit of the , so that the cross section of each conduit 33 is equal to a quarter of the cross section of the conduit of the .
  • the four stages 31 and the upper closing cover 32 are injection molded or manufactured by 3D printing, then the four stages 31 are superimposed and fixed together (for example, by gluing or screwing), then the upper cover of closure 32 is fixed on the last floor 31 (for example, by gluing or screwing), the different elements being assembled to present an airtight seal, in particular by means of joints and/or directly by means of the glue.
  • phase meter according to one embodiment of the present invention, which can be integrated into an acoustic enclosure according to the present invention by being electrically connected to the loudspeaker LS1 of the acoustic enclosure.
  • the phase meter includes a two-pin connector J2, the two pins of which are respectively connected, using two electrical wires, to the two input terminals of the speaker coil LS1.
  • the phase meter further comprises, successively arranged between said two electrical wires, a green-colored light-emitting diode (LED) D2 and a red-colored LED D1 arranged in parallel and head to tail, then a diode D4 and a diode D3 arranged in parallel and head to tail, then a resistor R1 (for example of 100 Ohms), and finally a switch SW1, a resistor R2 (for example of 1k Ohms) being placed between the diode D3 and the resistor R1.
  • a green-colored light-emitting diode (LED) D2 and a red-colored LED D1 arranged in parallel and head to tail then a diode D4 and a diode D3 arranged in parallel and head to tail, then a resistor R1 (for example of 100 Ohms), and finally a switch SW1, a resistor R2 (for example of 1k Ohms) being placed between the diode D3 and the resistor R1.
  • Switch SW1 allows you to activate or deactivate the phase meter.
  • resistors R1 current limitation for all of the two red LEDs D1 and green D2
  • R2 additional current limitation for the red LED D1 which is generally brighter than the green LED D2 for a given current
  • the red D1 and green D2 LEDs can also be replaced by a double red and green LED polarized in the opposite direction in the same housing, this allowing better integration and therefore saving space as well as better mixing to obtain a yellow color in the case where both colors are visible at the same time.
  • the two red LEDs D1 and green D2 (or the double LED) must be integrated into the front of the loudspeaker box (for example next to the vent).
  • All of the components of the phase meter can be integrated into the empty space where the LS1 loudspeaker is inserted in the acoustic enclosure, the size used by these components having almost no consequence on the overall frequency response of the acoustic speaker.
  • phase meter according to another embodiment of the present invention, which can be integrated into an acoustic enclosure according to the present invention by being electrically connected to the loudspeaker LS1 of the acoustic enclosure.
  • phase meter is identical to that shown in , except that the two-terminal connector J2 is replaced by a four-terminal connector J1, and the switch SW1 is replaced by a two-metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) optocoupler U1, the third terminal of connector J1 being directly connected to the optocoupler U1, while the fourth terminal of connector J1 is connected to the optocoupler U1 via a resistor R3 (for example 1k Ohms).
  • MOSFET metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
  • the U1 optocoupler can, for example, be a TLP3123 component from the company TOSHIBA®, and makes it possible to control the activation or deactivation of the phasemeter electronically and therefore centrally.
  • this acoustic enclosure assembly may, in the case of the optocoupler phasemeter, integrate the activation command of all the phase meters of all the acoustic enclosures, by paralleling all the inputs of all the optocouplers (pins 3 and 4 of the J1 connector on the ) by applying a voltage of:
  • the housing of the acoustic speaker assembly can therefore integrate one or more other electronic systems such as an amplifier to obtain an amplified acoustic speaker assembly for example, as well as a digital sound field processing (DSP) processor to carry out response corrections in frequency.
  • DSP digital sound field processing
  • the phase meter first makes it possible to check that all of the acoustic enclosures are in phase and not in phase opposition (because this would subtract the power instead of adding it) for all of the acoustic enclosures of the acoustic enclosure assembly, as well as for one speaker set compared to another.
  • phase meter manually or centrally electrically
  • the LEDs must flash at a period of 1Hz in red for the positive part of the sinusoid for half a second and green for the negative part of the sinusoid for half a second. If the frequency of 1Hz is too fast to clearly visualize the synchronicity of the LEDs on, for example, the left and right speakers spaced too far apart, this frequency can be reduced to 0.5Hz or even 0.25Hz; And
  • phase meter active will provide a level meter with both LEDs lit at the same time which will give a yellow color.
  • the brightness of the two LEDs will be proportional to the power received by the speaker.
  • the phase meter also allows you to check that the speaker is working properly. Indeed, in the event that one of the speakers is out of service (therefore cut), the red and green LEDs of the adjacent acoustic speaker connected in series will be turned off. Please note, this is not the case for the LEDs of the loudspeaker where the loudspeaker is cut, but rather the one connected in series with it (it should be noted that, in the case where only one loudspeaker is used, this function will not be functional).
  • the phase meter also allows you to check the loudspeaker power supply. Indeed, if for one reason or another (for example a problem on the connector between the loudspeaker and the loudspeaker assembly) the loudspeaker is not powered, in this case the two loudspeakers connected in series in the loudspeaker assembly will have their LEDs off (note that, in the case where only one loudspeaker is used, this function remains functional).
  • phase meters Centralizing the control of the phase meters is particularly useful in the case where the acoustic speaker assemblies are used in a concert hall and they are suspended high up (difficult to access). Knowing that the phase meter function is only useful during the test phase and could be annoying during the concert itself, it is important to be able to easily deactivate it remotely.
  • an electronic energy recovery system on the low frequency (LF) power cables of the assembly An acoustic speaker as well as a small battery can be added to power a system connected in standard 2.4Ghz point-to-point wireless mode, Bluetooth® or Wifi. This system consumes very little (less than 1 W), which will ensure sufficient continuous power for the tests but also throughout the duration of use of the acoustic enclosure assembly if necessary. It should be noted that the problem does not arise in the case of an amplified speaker assembly (speaker power cable required).
  • a magnet placed at the rear of the box of each acoustic speaker and of an opposite magnet placed at the bottom of each location in the enclosure of the speaker assembly.
  • a hole can also be added next to the magnet placed at the bottom of each location in the housing of the speaker assembly, to facilitate the extraction of a speaker by inserting a finger for example.
  • the felts placed on the four interior faces of the locations in the housing of the acoustic enclosure assembly.
  • the clearance between the location and the loudspeaker box must be adapted to both allow a relatively simple introduction of the acoustic enclosure into the location but also ensure a lack of mobility.
  • the felt must be slightly crushed (for example given that this can change depending on the composition of the felt, if the felt is 1mm thick, once the acoustic enclosure is in place, the felts of each of the four faces must be crushed by 0.5mm).
  • acoustic speakers for example, 2, 4 or 8
  • several acoustic speakers can be glued together. It will therefore be necessary to adapt the size of the locations in the housing of the speaker assembly accordingly. This will be particularly useful for large loudspeaker sets containing 16, 32 or 64 or more loudspeakers.
  • a group of 8 loudspeakers can weigh around 5 kg, it would not be wise to group 16 or more together. The actual weight of a group of loudspeakers depends on the characteristics of the loudspeakers used, this limit may therefore change accordingly.
  • the acoustic enclosure described in the present invention has an almost flat acoustic response which does not correspond to the listening standard currently used in recording studios. Indeed, at low frequencies, the speakers almost generally used are reflex bass speakers. These have their own characteristic consisting of a particularly pronounced resonance around 50Hz. Sound engineers know this characteristic and therefore adapt the filtering curve by lowering the level of the 50Hz band. Consequently, as long as the loudspeaker described in the present invention is not used at the recording stage, it will be necessary to correct the frequency response by introducing an increase in the level of the 50Hz band from 3 to 6dB to compensate for the reduction made during recording.
  • DSP digital sound field processing

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Details Of Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Abstract

La présente invention concerne une enceinte acoustique (1) comprenant une boîte (2) dans laquelle est monté au moins un haut-parleur (3), ladite boîte (2) comprenant, pour chaque haut- parleur (3), une ouverture (2a) obturée par la partie avant du haut-parleur (3) associé et un évent (4) débouchant sur l'extérieur, l'enceinte acoustique (1) comprenant en outre, pour chaque haut- parleur (3), un dispositif de transmission acoustique (5) s'étendant entre une extrémité d'entrée (5a) configurée pour recevoir les ondes sonores émises depuis l'arrière du haut-parleur (3) associé et une extrémité de sortie (5b) débouchant dans l'évent (4) associé, chaque dispositif de transmission acoustique (5) possédant une longueur caractéristique et une section transversale caractéristique constante dimensionnées de telle sorte que la résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique (5) est identique à la résistance acoustique du haut-parleur (3) associé.

Description

ENCEINTE ACOUSTIQUE A DISPOSITIF DE TRANSMISSION ACOUSTIQUE OPTIMAL, ET ENSEMBLE ENCEINTE ACOUSTIQUE ASSOCIE
La présente invention concerne le domaine des enceintes acoustiques, et porte en particulier sur une enceinte acoustique à dispositif de transmission acoustique optimal et sur un ensemble enceinte acoustique associé.
Un haut-parleur classique émet des ondes sonores vers l’avant, mais également des ondes sonores vers l’arrière. En effet, lorsque la membrane du haut-parleur se déplace vers l’avant, l’air se trouvant en face de la membrane est compressé, tandis que celui situé à l’arrière est raréfié, et inversement lorsque la membrane du haut-parleur se déplace vers l’arrière, l’air se trouvant en face de la membrane est raréfié, tandis que celui situé à l’arrière est compressé. Ainsi, lorsque le haut-parleur restitue un contenu audio, sa membrane se déplace en avant et en arrière, créant une pression ou dépression non voulue à chaque mouvement avant ou arrière. Une onde sonore est ainsi créée en opposition de phase avec celle du signal d’origine, induisant un problème d’acoustique.
Afin de surmonter ce problème d’acoustique, il est connu de placer le haut-parleur dans une enceinte acoustique afin de permettre au haut-parleur de restituer de manière plus fidèle le signal audio d’origine.
Les principaux types d’enceintes acoustiques existantes sont :
- l’enceinte fermée, dans laquelle les ondes émises vers l’arrière du haut-parleur sont isolées dans l’enceinte,
- l’enceinte avec évent, dans laquelle les ondes émises vers l’arrière du haut-parleur rejoignent les ondes émises vers l’avant par l’intermédiaire d’un évent,
- l’enceinte à radiateur passif, dans laquelle l’évent est remplacé par un haut-parleur de basses démuni de moteur (bobine et aimant), et
- l’enceinte à double haut-parleur.
Tous ces types d’enceintes acoustiques existantes tentent de corriger les défauts des haut-parleurs avec plus ou moins d’efficacité et introduisent une réponse en fréquence d’ordre élevé non souhaitée.
Des solutions complexes existent également pour tenter d’atteindre un niveau optimal et constant à toutes les fréquences requises dans le domaine de fréquences de l’oreille humaine (couramment admises entre 20Hz et 20kHz). Cependant, ces solutions nécessitent souvent plusieurs types de haut-parleurs pour couvrir la bande complète de fréquences, la plupart du temps en utilisant en même temps des haut-parleurs de basse, de medium et d’aigu mais également parfois un caisson séparé supplémentaire pour les extrêmes graves.
La faiblesse de ces solutions qui utilisent plusieurs haut-parleurs sont multiples :
- difficulté d’avoir chaque haut-parleur au même niveau,
- recouvrement de fréquences entre haut-parleurs quasiment impossible à calibrer (nécessite une égalisation graphique ou paramétrique pour une correction approximative),
- très sensibles aux caractéristiques physiques du haut-parleur,
- contrôle du décalage de la phase suivant les fréquences complexe et souvent impossible (introduction de filtrage non souhaité d’ordre élevé),
- égalisation globale très difficile, et
- sensibles aux réverbérations de la salle où est placée l’enceinte acoustique.
Certaines enceintes de contrôle (ou « monitoring »), couramment utilisées dans les studios d’enregistrement, peuvent également être basées sur la technologie des enceintes à ligne de transmission acoustique dans laquelle l’enceinte acoustique comprend à l’intérieur de celle-ci un long conduit qui agit comme guide pour les ondes acoustiques émises depuis l’arrière du haut-parleur jusqu’à un évent. Cependant, ces enceintes acoustiques existantes à ligne de transmission acoustique ne permettent pas de couvrir toute la gamme de fréquences 20Hz – 20kHz et utilisent généralement plusieurs haut-parleurs pour tenter d’atteindre une plus large gamme spectrale. Certaines sont capables d’atteindre une fréquence minimale d’environ 40Hz mais l’enceinte atteint alors un tarif très élevé (à savoir, plusieurs milliers d’euros).
La demande de brevet américain US5821471A divulgue une enceinte acoustique comprenant un haut-parleur et une ligne de transmission acoustique. Cependant, dans ce document, le dimensionnement (c’est-à-dire, la longueur et la surface de la section transversale) de la ligne de transmission n’est pas optimal, de telle sorte que cette enceinte acoustique existante ne permet pas d’obtenir une puissance acoustique maximale et un rendement maximal tout en ayant une réponse spectrale plate sur une très large bande de fréquences.
Ainsi, aucune enceinte acoustique actuellement sur le marché ne permet d’obtenir une réponse spectrale plate sur l’ensemble de la gamme de fréquences 20Hz – 20kHz, tout en étant peu onéreuse.
La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l’état antérieur de la technique, en proposant une enceinte acoustique comprenant un dispositif de transmission acoustique optimal qui permet de propager les ondes sonores émises depuis l’arrière du haut-parleur vers un évent, et dont la longueur caractéristique et la section transversale caractéristique sont dimensionnées de telle sorte que la résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique est identique à la résistance acoustique du haut-parleur, ce qui permet d’obtenir, avec un seul haut-parleur, une réponse spectrale plate sur une très large bande de fréquences, par exemple sur l’ensemble de la gamme de fréquences 20Hz – 20kHz.
La présente invention permet ainsi d’améliorer la restitution audio de l’enceinte acoustique qui peut fournir un son le plus fidèle possible avec une efficacité maximale en comparaison avec les enceintes traditionnelles actuellement sur le marché.
La présente invention a donc pour objet une enceinte acoustique comprenant une boîte dans laquelle est monté au moins un haut-parleur, ladite boîte comprenant, pour chaque haut-parleur, une ouverture obturée par la partie avant du haut-parleur associé et un évent débouchant sur l’extérieur, l’enceinte acoustique comprenant en outre, à l’intérieur de la boîte et pour chaque haut-parleur, un dispositif de transmission acoustique s’étendant entre une extrémité d’entrée configurée pour recevoir les ondes sonores émises depuis l’arrière du haut-parleur associé et une extrémité de sortie débouchant dans l’évent associé, ledit dispositif de transmission acoustique étant configuré pour propager les ondes sonores émises depuis l’arrière du haut-parleur associé vers l’évent associé, ledit dispositif de transmission acoustique possédant une fréquence de coupure basse, caractérisée par le fait que chaque dispositif de transmission acoustique possède une longueur caractéristique et une section transversale caractéristique constante, ladite longueur caractéristique et ladite section transversale caractéristique étant dimensionnées de telle sorte que, pour toute fréquence supérieure à la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique, la résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique est identique à la résistance acoustique du haut-parleur associé ;
la longueur caractéristique LoLT (en mètre) du dispositif de transmission acoustique étant définie selon l’équation suivante :
,
où c est la vitesse du son dans l’air (en m/s), et FC est la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique (en Hz) ; et
la surface SuLT (en m²) de la section transversale caractéristique du dispositif de transmission acoustique étant définie selon l’équation suivante :
,
où P0 est la pression atmosphérique (en Pa), PrHP est la pression maximale (en Pa) exercée sur l’air par la membrane du haut-parleur associé lorsque la membrane est à son déplacement maximal, VoHP est le volume d’air maximal (en m3) déplacé par la membrane du haut-parleur associé lorsque la membrane est à son déplacement maximal, et LoLT est la longueur caractéristique (en m) du dispositif de transmission acoustique.
Ainsi, le dimensionnement du dispositif de transmission acoustique de manière à ce que sa résistance acoustique soit égale à celle de son haut-parleur permet d’obtenir une puissance acoustique maximale et un rendement maximal de l’enceinte acoustique, en plus d’une réponse spectrale plate de l’enceinte acoustique sur une très large bande de fréquences (par exemple, sur l’ensemble de la gamme de fréquences 20Hz – 20kHz) en raison de la constance de la section transversale du dispositif de transmission acoustique.
La section transversale du dispositif de transmission acoustique doit rester constante sur toute la longueur du dispositif de transmission acoustique afin de garantir une résistance acoustique constante du dispositif de transmission acoustique, quelle que soit la fréquence au-dessus de la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique. En dessous de cette dernière, la résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique s’effondre.
Le dispositif de transmission acoustique assure ainsi une puissance acoustique constante quelle que soit la fréquence au-dessus de la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique.
Le dispositif de transmission acoustique permet un contrôle optimal du déplacement de la membrane du haut-parleur, permettant une diminution des contraintes physiques sur celui-ci, et donc permet de garantir une plus grande longévité du haut-parleur ainsi qu’une augmentation de la puissance admissible de celui-ci.
Le dispositif de transmission acoustique permet une augmentation du rendement total de l’enceinte acoustique et donc une diminution du renvoi vers l’amplificateur audio de puissance réactive néfaste pour les amplificateurs digitaux (Classe D) tout particulièrement dans les basses fréquences.
L’utilisation de petits haut-parleurs pourra permettre d’assurer une bande passante maximale pouvant atteindre jusqu’à 20 kHz. Des haut-parleurs plus gros ne pourront pas atteindre 20 kHz. L’utilisation de petits haut-parleurs n’affectera pas la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique. Seule la puissance sera réduite, il suffira donc d’ajouter plusieurs enceintes acoustiques pour atteindre la puissance souhaitée.
Avec la présente invention, contrairement aux enceintes traditionnelles, tous les effets de bords sont corrigés.
La présente invention est basée sur la technologie à ligne de transmission acoustique qui permet, dans le domaine acoustique, un contrôle stricte du spectre de fréquence de l’enceinte acoustique. Elle peut fournir une réponse spectrale plate des fréquences les plus élevées à celles les plus basses, où ces dernières sont définies par la longueur de la ligne de transmission acoustique suivant une relation linéaire simple.
L’enceinte acoustique selon l’invention est indépendante de la fréquence de résonance de l’au moins un haut-parleur. Même si le haut-parleur a une fréquence de résonance de 80 Hz ou même 120 Hz, cela n’empêchera pas l’enceinte acoustique d’atteindre des fréquences plus basses comme 20 Hz ou même moins uniquement selon la longueur du dispositif de transmission acoustique.
Etant donné que l’architecture à ligne de transmission acoustique n’a pas de limite dans les hautes fréquences, la fréquence la plus élevée de l’enceinte acoustique sera limitée par la fréquence maximale que l’au moins un haut-parleur pourra fournir.
La présente invention permet, avec un seul haut-parleur, de couvrir au moins toute la gamme de fréquences 20Hz – 20kHz. En outre, avec la présente invention, il n’y a pas de gestion de recouvrement de fréquences, ni de décalage de phase incontrôlé, ce qui permet de réduire les comportements de résonances/réjections non souhaités.
Pratiquement aucune égalisation n’est nécessaire avec l’enceinte acoustique selon l’invention, ce qui permet une réponse en fréquence rendue plate par la technologie à ligne de transmission acoustique, une auto-compensation des défauts du haut-parleur, et une sensibilité moindre aux réverbérations de la salle.
La résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique étant bien plus élevée que la résistance acoustique d’une salle (ayant un volume important par rapport à celui du dispositif de transmission acoustique et donc aucune contrainte sur les variations de pression d’air), cela rend la réponse en fréquence de l’enceinte acoustique de la présente invention quasiment indépendante de sa localisation ainsi que de la taille et de l’ameublement de la salle dans laquelle elle est installée. Au contraire, les enceintes acoustiques classiques ont généralement une résistance acoustique faible et non constante en fréquence, ce qui les rend très dépendantes de la configuration des salles.
L’enceinte acoustique selon l’invention possède une efficacité en puissance importante (puissance acoustique / puissance électrique) pour toutes les fréquences : utilisation à la fois de la puissance acoustique avant et arrière du haut-parleur (la puissance acoustique arrière étant restituée à travers l’évent avec la même réponse en fréquence que la puissance acoustique avant en ajoutant simplement un déphasage fixe (identique à la réverbération d’un mur)), gamme dynamique élevée, capacité d’obtenir une gamme complète dans un petit volume (par exemple, 20Hz – 20kHz avec une enceinte de 2 litres pour 20 Watts RMS en puissance acoustique équivalente), la fréquence minimale de réponse ne dépend pas de la fréquence de résonance du haut-parleur (par exemple, 20Hz peut être atteint avec un haut-parleur ayant une fréquence de résonance de 80Hz ou même de 120Hz), inutilité d’un caisson de basses séparé.
Le coût global de la solution est réduit : un haut-parleur bas de gamme est suffisant pour obtenir un résultat acoustique de haut niveau (la solution peut être utilisée pour des solutions acoustiques professionnelles), compatibilité avec les amplificateurs classe D même en basses fréquences (faible retour en puissance réactive), totalement évolutive en puissance par association de plusieurs enceintes acoustiques sans impact sur la réponse en fréquence ni sur le décalage de phase.
Conformément à l’équation , le choix de la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique permet de définir la longueur caractéristique de ce dernier.
En outre, conformément à l’équation , une fois que la longueur caractéristique LoLT du dispositif de transmission acoustique est définie, la connaissance des valeurs PrHP et VoHP associées au haut-parleur permet de définir la valeur SuLT du dispositif de transmission acoustique permettant d’obtenir une résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique identique à celle du haut-parleur.
La pression maximale PrHP et le volume d’air maximal VoHP sont indépendants du signal électrique fourni au haut-parleur mais correspondent plutôt aux pression et volume d’air maximaux obtenus lorsque la membrane du haut-parleur est à son déplacement maximal admissible, c’est-à-dire à la limite de linéarité définie par le constructeur. Ce déplacement maximal admissible de la membrane du haut-parleur est ainsi indépendant d’un signal électrique qui pourrait être fourni au haut-parleur.
La pression maximale exercée par la membrane du haut-parleur est définie par les caractéristiques du haut-parleur permettant de rester dans le domaine de fonctionnement constructeur pour garantir la linéarité du haut-parleur. Si cette pression maximale est dépassée, le constructeur ne garantit plus une restitution acoustique sans distorsion.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, la section transversale caractéristique du dispositif de transmission acoustique est l’une parmi circulaire, ovale, rectangulaire, et polygonale.
Il est à noter que tout autre forme est possible pour la section transversale caractéristique du dispositif de transmission acoustique, l’essentiel étant que la valeur de la surface de la section transversale caractéristique soit constante sur toute la longueur LoLT.
La forme de la section transversale du dispositif de transmission acoustique peut, par exemple, être circulaire, de sorte que le dispositif de transmission acoustique constitue un conduit tubulaire. La forme de la section transversale peut également être rectangulaire pour optimiser la taille de l’enceinte acoustique.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’enceinte acoustique comprend une pluralité de haut-parleurs identiques et adjacents, une ouverture commune pour la pluralité de haut-parleurs, un évent commun pour la pluralité de haut-parleurs et un dispositif de transmission acoustique commun pour la pluralité de haut-parleurs, ledit dispositif de transmission acoustique commun ayant une longueur correspond à la longueur caractéristique et une section transversale correspondant à la section transversale caractéristique multipliée par le nombre de haut-parleurs.
Il est à noter que, lorsque plusieurs haut-parleurs utilisent un même dispositif de transmission acoustique, les caractéristiques de ces haut-parleurs doivent être identiques.
Ainsi, la pluralité de haut-parleurs montés adjacents dans la même boîte sont associés au même dispositif de transmission acoustique, cela augmente d’autant la surface d’air déplacé et donc d’autant le volume d’air déplacé, ce qui a pour conséquence d’augmenter d’autant la surface de la section transversale du dispositif de transmission acoustique commun et donc d’autant le volume de l’enceinte acoustique. Ainsi, à titre d’exemple, une enceinte avec deux haut-parleurs est équivalente en termes de volume et de puissance admissible à deux enceintes couplées chacune avec un seul haut-parleur.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, chaque dispositif de transmission acoustique comprend l’un parmi une ligne de transmission acoustique agencée entre son extrémité d’entrée et son extrémité de sortie, et plusieurs lignes de transmission acoustique parallèles agencées entre son extrémité d’entrée et son extrémité de sortie.
Ainsi, le dispositif de transmission acoustique comprend soit une seule ligne de transmission acoustique ayant la section transversale caractéristique, soit plusieurs lignes de transmission acoustique parallèles dont la somme des sections transversales est égale à la section transversale caractéristique.
Chaque ligne de transmission acoustique peut comprendre un ou plusieurs coudes (pour être, par exemple, en forme de serpentin) de manière à réduire le volume de la boîte de l’enceinte acoustique. Toutefois, pour des soucis de simplicité de conception, il est préférable d’avoir le moins de coudes possibles.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’enceinte acoustique comprend en outre, pour chaque dispositif de transmission acoustique, un dispositif antirésonance configuré pour atténuer les résonances des éléments structurels de l’enceinte acoustique.
Ainsi, le dispositif antirésonance permet d’atténuer les résonances des éléments structurels de l’enceinte acoustique dus à la forme du dispositif de transmission acoustique.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’enceinte acoustique comprend un unique dispositif de transmission acoustique, l’enceinte acoustique comprenant en outre des parois internes de séparation disposées de manière parallèle à l’intérieur de la boîte pour former un chemin entre l’arrière de l’au moins un haut-parleur et l’évent, constituant une ligne de transmission acoustique en forme de serpentin entre l’extrémité d’entrée et l’extrémité de sortie du dispositif de transmission acoustique.
Ainsi, la disposition en quinconce des parois internes de séparation parallèles dans la boîte permet de créer un chemin servant de ligne de transmission acoustique entre l’arrière du haut-parleur et l’évent.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, le dispositif de transmission acoustique comprend une unique ligne de transmission acoustique constituée d’un conduit étanche ayant la longueur caractéristique et la section transversale caractéristique, l’enceinte acoustique comprenant en outre, en tant que dispositif antirésonance, une pluralité d’axes antirésonance disposés à l’intérieur de la boîte, chaque axe antirésonance traversant l’ensemble des parois internes de séparation parallèles.
Ainsi, les axes antirésonance permettent de réduire fortement les résonances internes de l’enceinte acoustique. Toutefois, ils ne permettent pas de les annuler totalement en cas d’utilisation à forte puissance.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, chaque dispositif de transmission acoustique comprend une pluralité de lignes de transmission acoustique superposées, chaque ligne de transmission acoustique étant constituée d’un conduit étanche ayant la longueur caractéristique, la somme des sections transversales de la pluralité de conduits correspondant à la section transversale caractéristique du dispositif de transmission acoustique.
Ainsi, pour des raisons d’annulation de toute résonance interne de l’enceinte acoustique, la section transversale caractéristique peut être divisée en plusieurs sections transversales distinctes. Cette configuration permet de garantir l’absence de résonances internes qui peuvent gravement nuire à la qualité de la restitution sonore. Contrairement aux axes antirésonance, la solution par multiplication des sections assure une annulation totale des résonances internes. C’est donc une solution à privilégier, surtout lorsque l’enceinte acoustique est soumise à de fortes puissances acoustiques.
Il est à noter que la pluralité de conduits étanches pourraient également être agencés en série au lieu d’être agencés en parallèle, tout en permettant toujours de supprimer les résonances structurelles. Ceci multipliera d’autant la longueur de la ligne de transmission globale et divisera d’autant la section transversale de cette dernière.
La présente invention a également pour objet un ensemble enceinte acoustique comprenant une pluralité d’enceintes acoustiques telles que décrites ci-dessus, les haut-parleurs de la pluralité d’enceintes acoustiques étant reliés électriquement entre eux dans au moins une manière parmi en série et en parallèle.
Ainsi, la combinaison de plusieurs enceintes acoustiques selon l’invention permet d’augmenter la puissance acoustique, tout en conservant une bande passante maximale.
La pluralité d’enceintes acoustiques n’affectera ni la réponse en fréquence totale, ni la phase du signal acoustique mais multipliera d’autant la puissance totale admissible.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, la pluralité d’enceintes acoustiques sont réparties en une pluralité de groupes d’enceintes acoustiques, chaque groupe d’enceintes acoustiques comprenant un nombre pair d’enceintes acoustiques reliées électriquement en parallèle, les groupes d’enceintes acoustiques étant reliés électriquement en série, de manière à ce que l’impédance électrique de l’ensemble enceinte acoustique soit compatible avec un amplificateur audio.
L’impédance électrique la plus communément utilisée dans les amplificateurs audio est de 8 Ohms. Ainsi, dans le cas où l’ensemble enceinte acoustique est relié à un amplificateur audio ayant une impédance électrique de 8 Ohms, les enceintes acoustiques seront reliées entre elles de manière à présenter également une impédance électrique de 8 Ohms.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’ensemble enceinte acoustique comprend en outre un boîtier comportant une pluralité d’emplacements configurés pour respectivement recevoir la pluralité d’enceintes acoustiques.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, au fond de chaque emplacement du boîtier de l’ensemble enceinte acoustique, un système de fixation magnétique est installé et configuré pour coopérer avec la boîte de l’enceinte acoustique associée.
Ainsi, le système de fixation magnétique peut comprendre un ou plusieurs aimants et permet d’immobiliser de manière amovible l’enceinte acoustique à l’intérieur du boîtier de l’ensemble enceinte acoustique.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, pour chacune de la pluralité d’enceintes acoustiques, un phasemètre est disposé dans la boîte de l’enceinte acoustique associée et relié électriquement à l’au moins un haut-parleur de l’enceinte acoustique associée.
L’ensemble des phasemètres de l’ensemble enceinte acoustique permettent ainsi de vérifier si la pluralité d’enceintes acoustiques sont bien en phase et non en opposition de phase.
Pour mieux illustrer l’objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, des modes de réalisations préférés, avec référence aux dessins annexés.
Sur ces dessins :
est une vue en coupe schématique d’une enceinte acoustique selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;
est une vue en coupe schématique d’une enceinte acoustique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ;
est une vue en coupe schématique d’une enceinte acoustique selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ;
représente la courbe d’évolution de l’impédance acoustique d’une ligne de transmission acoustique en fonction de la fréquence ;
est un schéma de principe dans le domaine de l’acoustique d’une enceinte acoustique selon la présente invention ;
représente la courbe d’évolution de la puissance acoustique d’une ligne de transmission acoustique en fonction de sa résistance acoustique ;
est une vue en coupe horizontale d’une enceinte acoustique à titre d’exemple selon le premier mode de réalisation de l’invention ;
est une vue en perspective d’un ensemble enceinte acoustique selon un mode de réalisation de l’invention ;
est une vue en perspective d’un ensemble enceinte acoustique selon un autre mode de réalisation de l’invention ;
est une vue en perspective d’un ensemble enceinte acoustique selon encore un autre mode de réalisation de l’invention ;
est une vue en perspective d’un ensemble enceinte acoustique selon encore un autre mode de réalisation de l’invention ;
est une vue en perspective d’un ensemble enceinte acoustique selon encore un autre mode de réalisation de l’invention ;
est une vue en perspective d’un ensemble enceinte acoustique selon encore un autre mode de réalisation de l’invention ;
est un schéma de principe d’un ensemble enceinte acoustique selon un mode de réalisation particulier de l’invention ;
est un schéma de principe d’un ensemble enceinte acoustique selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention ;
est un schéma de principe d’un ensemble enceinte acoustique selon encore un autre mode de réalisation particulier de l’invention ;
est un schéma représentant un haut-parleur avec sa ligne de transmission acoustique ;
est un schéma représentant une ligne de transmission acoustique ;
est une vue en coupe verticale d’une enceinte acoustique selon une première variante du premier mode de réalisation de l’invention ;
est une vue en coupe verticale d’une enceinte acoustique selon une seconde variante du premier mode de réalisation de l’invention ;
 est un schéma électrique d’un phasemètre selon un mode de réalisation de l’invention ; et
est un schéma électrique d’un phasemètre selon un autre mode de réalisation de l’invention.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté une enceinte acoustique 1 selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
L’enceinte acoustique 1 comprend une boîte 2 dans laquelle est monté un haut-parleur 3.
La boîte 2 comprend une ouverture 2a obturée par la partie avant du haut-parleur 3 et un évent 4 débouchant sur l’extérieur.
L’enceinte acoustique 1 comprend en outre, à l’intérieur de la boîte 2, un dispositif de transmission acoustique 5 sous la forme d’une ligne de transmission acoustique s’étendant entre une extrémité d’entrée 5a, formée dans une chambre 6 dans laquelle est disposé le haut-parleur 3 et configurée pour recevoir les ondes sonores émises depuis l’arrière du haut-parleur 3, et une extrémité de sortie 5b débouchant dans l’évent 4.
Etant donné que l’ouverture 2a et l’évent 4 sont formés sur le même côté de la boîte 2, le dispositif de transmission acoustique 5 est coudé. Cependant, le dispositif de transmission acoustique 5 pourrait également être rectiligne dans le cas où l’ouverture 2a et l’évent 4 sont formés sur deux côtés opposés de la boîte 2, sans s’écarter du cadre de la présente invention.
Le dispositif de transmission acoustique 5 est configuré pour propager les ondes sonores émises depuis l’arrière du haut-parleur 3 vers l’évent 4.
Le dispositif de transmission acoustique 5 possède une longueur caractéristique et une section transversale caractéristique constante, ladite longueur caractéristique et ladite section transversale caractéristique étant dimensionnées de telle sorte que la résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique 5 est identique à la résistance acoustique du haut-parleur 3.
Ainsi, le dimensionnement du dispositif de transmission acoustique de manière à ce que sa résistance acoustique soit égale à celle de son haut-parleur permet d’obtenir une puissance acoustique et un rendement maximums avec une réponse spectrale plate de l’enceinte acoustique sur l’ensemble de la gamme de fréquences 20Hz – 20kHz.La section transversale du dispositif de transmission acoustique 5 doit rester constante sur sa longueur afin de garantir une résistance acoustique constante du dispositif de transmission acoustique 5, quelle que soit la fréquence au-dessus de la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique 5. En dessous de cette dernière, la résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique 5 s’effondre.
Le dispositif de transmission acoustique 5 permet un contrôle optimal du déplacement de la membrane du haut-parleur 3, permettant une diminution des contraintes physiques sur celui-ci, et donc permet de garantir une plus grande longévité du haut-parleur 3 ainsi qu’une augmentation de la puissance admissible de celui-ci.
Le dispositif de transmission acoustique 5 permet une augmentation du rendement total de l’enceinte acoustique 1 et donc une diminution du renvoi vers l’amplificateur audio de puissance réactive néfaste pour les amplificateurs digitaux (Classe D) tout particulièrement dans les basses fréquences.
L’enceinte acoustique 1 selon l’invention est indépendante de la fréquence de résonance du haut-parleur 3. Même si le haut-parleur 3 a une fréquence de résonance de 80 Hz ou même 120 Hz, cela n’empêchera pas l’enceinte acoustique 1 d’atteindre des fréquences plus basses comme 20 Hz ou même moins, la fréquence basse étant uniquement dépendante de la longueur du dispositif de transmission acoustique 5.
Etant donné que la ligne de transmission acoustique n’a pas de limite dans les hautes fréquences, la fréquence la plus élevée de l’enceinte acoustique 1 sera limitée par la fréquence maximale que le haut-parleur 3 pourra fournir.
Le coût global de la solution est ainsi réduit, étant donné qu’un haut-parleur 3 bas de gamme est suffisant pour obtenir un résultat acoustique de haut niveau.
La section transversale caractéristique du dispositif de transmission acoustique 5 peut, par exemple avoir une forme circulaire, ovale, rectangulaire ou polygonale. Il est à noter que tout autre forme est possible, l’essentiel étant que la valeur de la surface de la section transversale caractéristique soit constante sur toute sa longueur.
A titre d’exemple, la forme de la section transversale du dispositif de transmission acoustique 5 peut être circulaire, de sorte que le dispositif de transmission acoustique 5 constitue un conduit tubulaire. La forme de la section transversale peut également être rectangulaire pour optimiser la taille de l’enceinte acoustique 1.
La longueur caractéristique LoLT (en mètre) du dispositif de transmission acoustique 5 est définie selon l’équation suivante :
,
où c est la vitesse du son dans l’air (en m/s), et FC est la fréquence de coupure basse souhaitée du dispositif de transmission acoustique 5 (en Hz).
En outre, la surface SuLT (en m²) de la section transversale caractéristique du dispositif de transmission acoustique 5 est définie selon l’équation suivante :
,
où P0 est la pression atmosphérique (en Pa), PrHP est la pression maximale (en Pa) exercée sur l’air par la membrane du haut-parleur 3, VoHP est le volume d’air maximal (en m3) déplacé par la membrane du haut-parleur 3, et LoLT est la longueur caractéristique (en m) du dispositif de transmission acoustique 5.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté une enceinte acoustique 7 selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
Les éléments communs entre le premier mode de réalisation de l’invention sur la et ce deuxième mode de réalisation de l’invention portent le même chiffre de référence, et ne seront pas décrits plus en détail ici lorsqu’ils sont de structures identiques.
L’enceinte acoustique 7 selon le deuxième mode de réalisation est identique à l’enceinte acoustique 1 selon le premier mode de réalisation, à l’exception du fait qu’elle comprend en outre :
- un second haut-parleur 8 disposé dans une seconde chambre 9 de la boîte 2 et dont la partie avant obture une seconde ouverture 2b formée dans la boîte 2 ;
- un second évent 10 débouchant sur l’extérieur ; et
- un second dispositif de transmission acoustique 11 sous la forme d’une ligne de transmission acoustique s’étendant entre une extrémité d’entrée 11a, formée dans la seconde chambre 9 et configurée pour recevoir les ondes sonores émises depuis l’arrière du second haut-parleur 8, et une extrémité de sortie 11b débouchant dans le second évent 10.
Le second dispositif de transmission acoustique 11 est configuré pour propager les ondes sonores émises depuis l’arrière du second haut-parleur 8 vers le second évent 10. Le second dispositif de transmission acoustique 11 possède une longueur caractéristique et une section transversale caractéristique constante, ladite longueur caractéristique et ladite section transversale caractéristique étant dimensionnées de telle sorte que la résistance acoustique du second dispositif de transmission acoustique 11 est identique à la résistance acoustique du second haut-parleur 8.
Il est à noter que l’enceinte acoustique 7 pourrait également comprendre un nombre quelconque de haut-parleurs, chacun associé à un évent distinct et à un dispositif de transmission acoustique distinct, sans s’écarter du cadre de la présente invention.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté une enceinte acoustique 12 selon un troisième mode de réalisation de la présente invention.
Les éléments communs entre le deuxième mode de réalisation de l’invention sur la et ce troisième mode de réalisation de l’invention portent le même chiffre de référence, et ne seront pas décrits plus en détail ici lorsqu’ils sont de structures identiques.
L’enceinte acoustique 12 selon le troisième mode de réalisation est identique à l’enceinte acoustique 7 selon le deuxième mode de réalisation, à l’exception du fait que :
- les deux haut-parleurs 3 et 8 sont identiques, adjacents et disposés dans une chambre commune 6 de la boîte 2 ;
- l’enceinte acoustique 12 possède une ouverture commune 2a pour les deux haut-parleurs 3 et 8 ;
- l’enceinte acoustique 12 possède un évent commun 13 pour les deux haut-parleurs 3 et 8 ; et
- l’enceinte acoustique 12 possède un dispositif de transmission acoustique commun 14 pour les deux haut-parleurs 3 et 8, sous la forme d’une ligne de transmission acoustique s’étendant entre une extrémité d’entrée 14a, formée dans la chambre commune 6 et configurée pour recevoir les ondes sonores émises depuis l’arrière des deux haut-parleurs 3 et 8, et une extrémité de sortie 14b débouchant dans l’évent commun 13.
Le dispositif de transmission acoustique commun 14 possède une longueur correspond à la longueur caractéristique (c’est-à-dire, à la longueur du dispositif de transmission acoustique 5 selon le premier mode de réalisation) et une section transversale correspondant à la section transversale caractéristique multipliée par le nombre de haut-parleurs (c’est-à-dire, à la section transversale du dispositif de transmission acoustique 5 selon le premier mode de réalisation multipliée par deux).
Il est à noter que l’enceinte acoustique 12 pourrait également comprendre un nombre quelconque de haut-parleurs adjacents, avec un évent commun 13 et un dispositif de transmission acoustique commun 14, sans s’écarter du cadre de la présente invention.
Comme indiqué ci-dessus, pour chacun des dispositifs de transmission acoustique 5, 11 et 14 des trois enceintes acoustiques 1, 7 et 12, les paramètres à prendre en compte pour obtenir une réponse spectrale plate sont sa longueur et sa section transversale (ou son diamètre dans le cas d’une ligne de transmission de type conduit tubulaire).
Comme la section transversale de la ligne de transmission acoustique a un impact sur la réponse spectrale, elle doit être constante sur toute la longueur de la ligne de transmission acoustique pour obtenir une réponse plate.
Plus la section transversale de la ligne de transmission acoustique sera importante, plus le déplacement d’air se fera. D’un autre côté, plus la section transversale de la ligne de transmission acoustique sera élevée, moins l’air sera comprimé et moins il corrigera les défauts du haut-parleur. C’est la raison pour laquelle la section de la ligne de transmission acoustique doit être choisie de façon optimale pour rendre maximale la puissance acoustique. Cela est dû au volume du déplacement d’air qui doit être transformé en compression par la ligne de transmission acoustique pour transmettre la puissance acoustique actant comme une résistance acoustique.
La longueur de la ligne de transmission acoustique définit la fréquence minimale admissible, c’est-à-dire la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique.
La fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique est défini selon l’équation :
,
où Fc est la fréquence de coupure basse de la ligne de transmission acoustique (en Hz), c est la vitesse du son dans l’air (approximativement égale à 300 m/s), LoLT est la longueur caractéristique de la ligne de transmission acoustique (en mètre), et le coefficient 4 est dû au fait qu’un quart de la période du signal nécessite d’être pris en compte.
Par exemple, pour une ligne de transmission acoustique de quatre mètres, la fréquence minimale admissible (également appelée fréquence de coupure basse) sera :
.
La représente la courbe d’évolution de l’impédance acoustique d’une ligne de transmission acoustique en fonction de la fréquence (échelle logarithmique).
On constate qu’en dessous de Fc, les fréquences sont acoustiquement court-circuitées (l’impédance acoustique tendra vers zéro) et que l’efficacité s’effondre très violemment.
Au contraire, au-dessus de Fc, l’impédance acoustique est constante et à égale à la résistance acoustique Rac de la ligne de transmission acoustique.
La puissance acoustique Pac est définie par la pression de l’air multipliée par le débit d’air :
.
La capacité de compression de l’air de la ligne de transmission acoustique est inversement proportionnelle à la section de la ligne de transmission acoustique. La capacité de déplacement de l’air de la ligne de transmission acoustique est proportionnelle à la section de la ligne de transmission acoustique. Ainsi, la section optimale de la ligne de transmission acoustique doit être définie pour obtenir une transmission maximale de la puissance acoustique.
La capacité du haut-parleur à déplacer l’air dépend linéairement du diamètre du cône du haut-parleur et de la course du cône du haut-parleur, définie par la tension (Vbobine) appliquée sur la bobine du haut-parleur. La capacité du haut-parleur à comprimer l’air dépend linéairement de la force appliquée sur le cône, définie par le courant (Ibobine) appliqué sur la bobine du haut-parleur.
Il est à noter que le paramètre KHP peut être comparé au paramètre KV (rapport de tours par volt) pour un moteur sans balais (moteur magnétique) qui permet une efficacité jusqu’à 98%. Pour un haut-parleur, le paramètre KHP dépend des caractéristiques physiques de celui-ci (diamètre du cône, élasticité de l’amortisseur, poids de la partie mobile, etc.). Par analogie, une enceinte acoustique selon la présente invention permet de restituer de façon optimale la puissance acoustique en utilisant un haut-parleur magnétique.
En outre, il est à noter que la ligne de transmission acoustique permet de transmettre la puissance acoustique de l’arrière du haut-parleur à l’évent sans changer le spectre mais uniquement avec un déphasage fixe:
De cette façon, la puissance acoustique au niveau de l’évent permet de doubler la puissance acoustique de l’avant du haut-parleur, ce qui permet d’assurer une très grande efficacité en puissance.
Sur la base de cette définition, l’impédance acoustique de la ligne de transmission acoustique dans le domaine de fréquences admissible peut être introduite.
En utilisant l’analogie des équations électriques du haut-parleur :
,
,
et par la définition de la puissance acoustique, l’impédance acoustique d’une ligne de transmission acoustique dans le domaine de fréquences admissible peut être définie par:
La résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique (ou ligne de transmission acoustique) est ainsi définie par le débit d’air provoqué par une pression exercée à l’entrée du dispositif de transmission acoustique par la relation : Résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique = Pression d’air exercée / Débit d’air provoqué. Cette relation reste vraie à pression constante ou transitoire à la condition de rester au-dessus de la fréquence minimum du mode linéaire de la ligne de transmission (c’est-à-dire, la fréquence de coupure basse). C’est la raison pour laquelle il est ici fait référence à une résistance et non à une impédance.
Il est à noter que, pour une section importante de la ligne de transmission acoustique, la pression de l’air tendra vers zéro, RacLT sera alors proche de zéro. Au contraire, pour une section nulle de la ligne de transmission acoustique (enceinte fermée), le déplacement de l’air sera nul et RacLT tendra vers l’infini.
Pour l’impédance acoustique d’un haut-parleur, on obtient les équations suivantes :
La résistance acoustique du haut-parleur peut également être définie par le débit d’air provoqué par une pression exercée par la membrane du haut-parleur, liée au courant de la bobine du haut-parleur par la relation suivante : Résistance acoustique du haut-parleur = Pression d’air exercée par la membrane / Débit d’air provoqué. Cette relation reste vraie à pression constante ou transitoire. C’est la raison pour laquelle il est ici fait référence à une résistance et non à une impédance. La résistance acoustique du haut-parleur est principalement liée à l’élasticité de l’amortisseur du haut-parleur et de la surface de la membrane. En pratique, la résistance augmentera à des fréquences élevées car le poids de la partie mobile du haut-parleur ne sera plus négligeable (c’est la raison pour laquelle il est important de garder des haut-parleurs de petites dimensions pour permettre la restitution des fréquences jusqu’à 20kHz).
De par la définition même de la résistance acoustique du haut-parleur, qui caractérise la capacité même du haut-parleur à transformer une pression d'air exercée par la bobine en déplacement d'air, par la relation RacHP = PressionHP / Déplacement_d'airHP, celle-ci est uniquement liée aux éléments physiques du haut-parleur, à savoir la rigidité de la suspension (spider), l'élasticité du caoutchouc de l'amortisseur, le diamètre de la membrane et le poids de la partie mobile (considéré ici comme négligeable jusqu'au-delà de la bande passante maximum du haut-parleur). Cette résistance acoustique du haut-parleur ne doit pas être confondue avec la résistance acoustique globale associée à la fois au haut-parleur et à la ligne de transmission, en effet cette résistance acoustique globale est différente et correspond à la résistance acoustique totale du system Haut-parleur/Ligne de transmission.
La présente invention permet de compléter totalement les modèles physiques existants d’un système haut-parleur/ligne de transmission afin d’obtenir une maîtrise totale de la réponse en fréquence et une optimisation de la puissance acoustique restituée pour approcher les 90% de rendement quelle que soit la fréquence dans le domaine défini.
L’enceinte acoustique selon la présente invention peut ainsi être modélisée dans le domaine de l’acoustique par l’équivalent dans le domaine de l’électricité. La représente un pont diviseur de tension dans le domaine de l’acoustique, qui comprend un modèle acoustique de haut-parleur 15 et un modèle acoustique de ligne de transmission acoustique 16.
L’utilisation de l’équivalent du pont diviseur de tension dans le domaine acoustique permet d’obtenir :
,
où ApLT est la pression d’air de la ligne de transmission acoustique, ApHP est la pression d’air du haut-parleur, RacHP est la résistance acoustique du haut-parleur, et RacLT est la résistance acoustique de la ligne de transmission acoustique.
Et l’équivalent de la loi d’Ohm dans le domaine acoustique donne :
,
où Ad est le débit d’air.
En utilisant la définition de la puissance acoustique pour une ligne de transmission acoustique :
En combinant les trois dernières équations, on obtient :
En prenant la dérivée de cette équation en utilisant RacLT comme variable, on constate que le maximum de puissance se trouve à :
La puissance maximale est ainsi obtenue lorsque la résistance acoustique de la ligne de transmission acoustique et la résistance acoustique du haut-parleur sont identiques.
La représente la courbe de puissance acoustique de la ligne de transmission acoustique PacLT en fonction de RacLT.
Etant donné que RacLT évolue inversement proportionnellement à la section de la ligne de transmission acoustique, il existe ainsi un lien direct entre le maximum de puissance du haut-parleur et la taille de la ligne de transmission acoustique et donc la taille de l’enceinte acoustique. En conséquence, à une puissance donnée du haut-parleur, la restitution de puissance maximale d’une enceinte à ligne de transmission ne dépend linéairement que de son volume.
Le dimensionnement de la section de la ligne de transmission acoustique va maintenant être décrit ci-dessous.
La définition de la puissance acoustique du haut-parleur est la suivante :
(N/m² * m3/s).
où PacHP est la puissance acoustique du haut-parleur, PrHP est la pression maximale produite par la membrane du haut-parleur, et DeHP est le débit d’air maximal produit par la membrane du haut-parleur.
La force exercée sur la membrane du haut-parleur est définie de la façon suivante :
où FoHP est la force exercée par la bobine du haut-parleur sur la membrane, BHP est le champ magnétique dans l’entrefer de l’aimant permanent du haut-parleur, Lbobine HP est la longueur du fil de la bobine du haut-parleur, et IHP est le courant électrique passant dans la bobine.
Etant donné qu’il est souvent difficile d’obtenir la valeur du champ magnétique dans l’entrefer ainsi que la longueur du fil de la bobine, il est décrit ci-dessous une méthode simple pour déterminer la force exercée par la bobine.
Il faut tout d’abord mettre à plat le haut-parleur seul (non monté dans une enceinte), membrane vers le haut.
Il faut ensuite ajouter un poids pour déplacer la membrane au déplacement maximal du haut-parleur dans la limite de linéarité du constructeur (sans application de signal électrique sur le haut-parleur). Ce déplacement sera réutilisé dans le calcul plus bas, et sera noté CuHP.
La force FoHP sera donc le poids (en kg) ajouté sur la membrane multiplié par 9,81 N/kg.
La pression exercée par la membrane du haut-parleur sur l’air est définie de la façon suivante :
,
où PrHP est la pression maximale exercée sur l’air par la membrane du haut-parleur, FoHP est la force exercée par la bobine du haut-parleur sur la membrane, et SuHP est la surface de la membrane du haut-parleur.
La surface de la membrane du haut-parleur est définie de la façon suivante :
,
où SuHP est la surface de la membrane, et DHP est le diamètre de la membrane.
Le volume d’air déplacé par le haut-parleur est défini de la façon suivante :
,
où VoHP est le volume d’air maximal déplacé par la membrane du haut-parleur, SuHP est la surface de la membrane du haut-parleur, et CuHP est la course maximale de la membrane.
La représente ces différents paramètres.
Etant donné que la résistance acoustique du haut-parleur est :
,
et que la résistance acoustique de la ligne de transmission acoustique est :
,
comme les deux résistances acoustiques doivent être identiques ( ), on obtient :
.
Et, sachant que la puissance est conservée dans le système :
Les deux dernières équations impliquent que :
Pour définir les relations entre les pressions et les volumes d’air, l’équation de la thermodynamique suivante est utilisée :
,
où P est la pression (en Pa), V est le volume (en m3), n est la quantité de matière (en mol), R est la constante universelle des gaz parfaits (≈8,314 J.K-1.mol-1), et T est la température absolue (en K).
Etant donné que dans le cas présent, la quantité de matière ainsi que la température restent constantes, elles seront remplacées par la constante K :
Sachant que le volume d’air à prendre en compte dans le système est le volume de la ligne de transmission acoustique car au-dessus de la fréquence minimale définie par la longueur de la ligne de transmission acoustique, le conduit de la ligne de transmission acoustique pourra être considéré comme clôt, étant donné qu’en dessous de cette fréquence la pression d’air n’aura plus d’effet sur le système. Ceci explique d’ailleurs, l’effondrement de la résistance acoustique en dessous de cette fréquence.
où K est une constante, VoLT est le volume de la ligne de transmission acoustique, et P0 est la pression atmosphérique (supposée par la suite égale à 101000 Pa).
Dans l’équation initiale de la thermodynamique, K peut être remplacée par sa valeur :
Ainsi, dans le cas général, la relation entre le volume V et la pression P est :
Les variables P et V sont définies de la façon suivante :
,
où P est la pression du système, P0 est la pression atmosphérique, et PrLT est la pression exercée dans la ligne de transmission acoustique.
,
où V est le volume du système, VoLT est le volume de la ligne de transmission acoustique, et dV est la variation de volume dans la ligne de transmission acoustique.
La représente ces différents paramètres.
Ainsi, en combinant les trois dernières équations, on obtient :
Donc :
Par conséquent, en factorisant VoLT et en mettant tout sur le même dénominateur, on obtient :
Sachant que les pressions du haut-parleur et de la ligne de transmission acoustique doivent être les mêmes, on obtient :
Sachant que la variation de volume est le volume d’air déplacé par la membrane du haut-parleur :
,
et que le volume de la ligne de transmission acoustique est :
,
où VoLT est le volume de la ligne de transmission acoustique, SuLT est la surface de la section de la ligne de transmission acoustique, et LoLT est la longueur de la ligne de transmission acoustique,
on obtient donc :
,
soit la surface de la section de la ligne de transmission acoustique :
.
Sachant que la pression exercée par le haut-parleur est négligeable comparée à la pression atmosphérique P0, on obtient au final :
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté une mise en œuvre à titre d’exemple de l’enceinte acoustique 1 selon le premier mode de réalisation.
L’enceinte acoustique 1 représentée sur la possède des dimensions de 60 x 220 x 150mm avec un dispositif de transmission acoustique 5 de quatre mètres permettant d’obtenir une bande passante de 20Hz-20kHz.
Il est à noter que l’utilisation d’un dispositif de transmission acoustique ayant une longueur supérieure à quatre mètres permet d’atteindre des fréquences inférieures à 20Hz. A titre d’exemple, une longueur de huit mètres permet de descendre à 10Hz, ce qui peut être utile pour certaines installations acoustiques. Ainsi, le dispositif de transmission acoustique de la présente invention garde toute ses qualités et caractéristiques en dessous de 20Hz avec une longueur appropriée, lorsque cela est utile pour, par exemple, ressentir physiquement de très basses fréquences même si ces dernières restent inaudibles à l’oreille humaine.
Le dispositif de transmission acoustique 5 est coudé plusieurs fois entre son extrémité d’entrée 5a et son extrémité de sortie 5b de manière à réduire la taille de la boîte 2 et donc de l’enceinte acoustique 1.
En particulier, l’enceinte acoustique 1 comprend des parois internes verticales de séparation 17 disposées de manière parallèle et en quinconce à l’intérieur de la boîte 2 pour former un chemin entre l’arrière du haut-parleur 3 et l’évent 4, constituant une ligne de transmission acoustique en forme de serpentin entre l’extrémité d’entrée 5a et l’extrémité de sortie 5b du dispositif de transmission acoustique 5.
L’enceinte acoustique 1 comprend en outre, en tant que dispositif antirésonance, une pluralité d’axes antirésonance 18 disposés de manière horizontale à l’intérieur de la boîte 2, chaque axe antirésonance 18 traversant l’ensemble des parois internes de séparation 17 verticales.
Les axes antirésonance 18 permettent ainsi de réduire fortement les résonances des éléments structurels de l’enceinte acoustique 1. Toutefois, ils ne permettent pas de les annuler totalement en cas d’utilisation à forte puissance.
L’enceinte acoustique 1 possède en outre un conduit latéral 19 permettant le passage d’un fil de liaison à travers celui-ci, de manière à relier électriquement le haut-parleur 3 à un connecteur 20 disposé à l’arrière de l’enceinte acoustique 1.
Comme il ne doit y avoir aucune fuite d’air à l’exception de l’évent 4, il est préférable d’utiliser du silicone à l’extrémité (coté haut-parleur 3) du conduit 19 prévu pour le passage du fil électrique du haut-parleur 3. Pour la même raison, il est préférable d’utiliser un joint entre l’ouverture 2a de la boîte 2 et la face avant du haut-parleur 3.
Le volume de la boîte 2 de l’enceinte acoustique 1 est ainsi composé du volume du dispositif de transmission acoustique 5 et du volume de la matière structurelle requise (à savoir, les parois internes de séparation 17) pour construire le dispositif de transmission acoustique 5 de manière rigide et stable.
Avantageusement, le volume structurel pourra aller de 1/2 à 1 fois le volume du dispositif de transmission acoustique 5, en fonction du matériau utilisé pour l’enceinte acoustique 1.
Comme : Volume structurel = (½ à 1) * VoLT
On obtient donc:
Volume de l’enceinte acoustique = VoLT + (½ à 1) * VoLT = (3/2 à 2) * VoLT
Si l’on se réfère aux Figures 8 à 13, on peut voir qu’il y est représenté différents ensembles enceintes acoustiques 21, 22, 23, 24, 25 et 26 selon des modes de réalisation particuliers de la présente invention.
Chaque ensemble enceinte acoustique 21, 22, 23, 24, 25 et 26 comprend une pluralité d’enceintes acoustiques 1 telles que décrites ci-dessus, les haut-parleurs 3 de la pluralité d’enceintes acoustiques 1 étant reliés électriquement entre eux dans au moins une manière parmi en série et en parallèle.
Ainsi, la combinaison de plusieurs enceintes acoustiques 1 permet d’augmenter la puissance acoustique de l’ensemble enceinte acoustique 21, 22, 23, 24, 25 et 26, tout en conservant une bande passante maximale.
La pluralité d’enceintes acoustiques 1 n’affectera ni la réponse en fréquence totale, ni la phase du signal acoustique mais multipliera d’autant la puissance totale admissible.
Etant donné que la taille d’un haut-parleur 3 définit sa puissance maximale, la relation entre la puissance et la taille d’une enceinte acoustique 1 selon l’invention est constante et évaluée pour un haut-parleur 3 de 10 Watts RMS à environ 10 Watts RMS/dm3 ou 10 Watts RMS/litre. Cette valeur peut être diminuée en augmentant l’impédance acoustique du dispositif de transmission acoustique 5 et donc en augmentant l’impédance acoustique du haut-parleur 3.
Pour un haut-parleur 3 donné, étant donné que la puissance d’une enceinte acoustique 1 selon l’invention dépend linéairement seulement de sa taille, l’empilement de plusieurs enceintes acoustiques 1 multipliera linéairement la puissance globale du système.
La représente un ensemble enceinte acoustique 21 en barre de son utilisant deux enceintes acoustiques 1 de 20W (60 x 300 x 110mm) permettant d’obtenir une puissance globale de 40W.
Les Figures 9 à 11 représentent des ensembles enceintes acoustiques 22, 23 et 24 d’étagères utilisant des enceintes acoustiques 1 de 20W (60 x 150 x 220mm).
L’ensemble enceinte acoustique 22 de la comprend deux enceintes acoustiques 1 espacées l’une de l’autre (à savoir, une enceinte acoustique 1 de 20W par canal), pour obtenir deux petites enceintes d’ambiance (ou « surround »).
L’ensemble enceinte acoustique 23 de la comprend deux enceintes acoustiques 1 de 20W accolées, pour obtenir une enceinte centrale de 40W (avec une taille totale de 60 x 300x 220mm).
L’ensemble enceinte acoustique 24 de la comprend deux groupes de quatre enceintes acoustiques 1 de 20W superposées (à savoir un groupe par canal), pour obtenir des enceintes principales de 80W par canal (avec une taille totale de 240 x 150 x 220mm ou 120 x 300 x 220mm).
Les Figures 12 et 13 représentent des ensembles enceintes acoustiques 25 et 26 de forte puissance utilisant des enceintes acoustiques 1 de 20W (60 x 75 x 440mm).
Dans la , 4*8 = 32 enceintes acoustiques 1 de 20W sont utilisées pour obtenir une puissance acoustique globale de 640W (avec une taille totale de 480 x 300 x 440mm ou 240 x 600 x 440mm).
Dans la , 16*8 = 128 enceintes acoustiques 1 de 20W sont utilisées pour obtenir une puissance acoustique globale de 2560W (avec une taille totale de 960 x 600 x 440mm).
Il est à noter que tous les ensembles enceintes acoustiques 21, 22, 23, 24, 25 et 26 auront la même bande passante (par exemple, 20Hz à 20kHz).
La combinaison de plusieurs enceintes acoustique identiques permet en outre, si chacune d’entre elles est commandée individuellement de façon très précise par traitement numérique, une spatialisation très précise du son. Cette méthode est très couramment utilisée pour simuler des enceintes arrières à partir d’une barre de son unique à l’avant, incluant un nombre important de haut-parleurs (d’une dizaine à quelques dizaines) chacun commandé individuellement en utilisant l’effet laser de la propagation d’onde lumineuse, mais appliquée ici aux ondes sonores. Dans le cas précis de la présente invention, cette méthode est particulièrement intéressante car plus le nombre de haut-parleurs sera important, plus la précision de spatialisation sera augmentée.
Si l’on se réfère aux Figures 14 à 16, on peut voir qu’il y est représenté différents exemples de connexions d’enceintes acoustiques 1 dans des ensembles enceintes acoustiques 27, 28 et 29.
La pluralité d’enceintes acoustiques 1 sont réparties en une pluralité de groupes d’enceintes acoustiques 30, chaque groupe d’enceintes acoustiques 30 comprenant un nombre pair d’enceintes acoustiques 1 reliées électriquement en parallèle, les groupes d’enceintes acoustiques 30 étant reliés électriquement en série, de manière à ce que l’impédance électrique de l’ensemble enceinte acoustique 27, 28 ou 29 soit compatible avec un amplificateur audio (non représenté sur les Figures).
L’impédance électrique la plus communément utilisée dans les amplificateurs audio est de 8 Ohms. Ainsi, dans le cas où l’ensemble enceinte acoustique 27, 28 ou 29 est relié à un amplificateur audio ayant une impédance électrique de 8 Ohms, les enceintes acoustiques 1 seront reliées entre elles de manière à ce que l’ensemble enceinte acoustique 27, 28 ou 29 présente également une impédance électrique de 8 Ohms.
L’interconnexion de plusieurs enceintes acoustiques 1 n’a pas d’impact sur le spectre global et le déphasage dans la mesure où toutes les enceintes acoustiques 1 restent identiques et alimentées par le même signal électrique.
A titre d’exemple, dix enceintes acoustiques 1 de 10 Watts RMS avec un volume de 10 litres restitueront 100 Watts RMS de puissance acoustique à toutes les gammes de fréquences.
La représente les connexions d’un ensemble enceinte acoustique 27 à titre d’exemple comprenant deux groupes 30 de deux enceintes acoustiques 1 (chacune avec un haut-parleur 3 de 8 Ohms).
La représente les connexions d’un ensemble enceinte acoustique 28 à titre d’exemple comprenant quatre groupes 30 de quatre enceintes acoustiques 1 (chacune avec un haut-parleur 3 de 8 Ohms).
La représente les connexions d’un ensemble enceinte acoustique 29 à titre d’exemple comprenant huit groupes 30 de quatre enceintes acoustiques 1 (chacune avec un haut-parleur 3 de 4 Ohms).
Ainsi, chacun des ensembles enceintes acoustiques 26, 27 et 28 des Figures 14 à 16 présente une impédance électrique de 8 Ohms.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté une vue en coupe verticale partielle de l’enceinte acoustique 1 représentée à la .
On constate que la section transversale du dispositif de transmission acoustique 5 formé par les parois internes de séparation 17 verticales possède une forme rectangulaire.
Etant donné que la structure du dispositif de transmission acoustique 5 est créée à partir de surfaces rectangulaires (parois internes de séparation 17 constituant le conduit du dispositif de transmission acoustique 5), certains renforcements doivent être intégrés à la conception pour éviter des résonances internes inattendues.
Un dispositif de transmission acoustique 5 pour une gamme de fréquences complète peut être constituée de 10 à 20 parois internes de séparation 17 qui ont quasiment toutes la même taille et donc ont toutes la même fréquence de résonance interne. Ceci peut faire vibrer l’enceinte acoustique 1 et donc affecter fortement la réponse en fréquence.
Pour éviter cela, une première solution est d’ajouter des axes antirésonance 18 traversant chaque paroi interne de séparation 17, sur toute la largeur de l’enceinte acoustique 1. Le diamètre des axes antirésonance 18 doit rester faible pour ne pas avoir d’impact sur la section du conduit du dispositif de transmission acoustique 5.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté une vue en coupe verticale partielle de l’enceinte acoustique 1 selon une variante de l’invention.
Dans cette variante de l’invention, les axes antirésonance sont supprimés et remplacés par une multiplication des conduits mis en parallèle. Par exemple, au lieu d’avoir un seul conduit de quatre mètres, trois séparations horizontales peuvent être créées qui formeront quatre conduits superposés de quatre mètres avec une section quatre fois plus petite que le conduit initial. Etant donné que l’impédance d’un conduit est liée à sa section, la somme des quatre sections des quatre conduits donnera la même section totale et donc la même impédance acoustique. L’épaisseur des séparations horizontales doit rester faible pour ne pas avoir trop d’impact sur la somme des sections.
Cette variante permet ainsi de garantir l’absence de résonances internes qui peuvent gravement nuire à la qualité de la restitution sonore. Contrairement aux axes antirésonance 18, la solution par multiplication des sections assure une annulation totale des résonances internes. C’est donc une solution à privilégier, surtout lorsque l’enceinte acoustique 1 est soumise à de fortes puissances acoustiques.
Cette variante a ainsi deux avantages:
- elle réduit encore plus que les axes antirésonance 18 les possibilités de résonance interne, et
- elle permet la construction de l’enceinte acoustique 1 par couche (construction par moulage puis assemblage).
Dans la , l’enceinte acoustique 1 possède quatre étages 31 identiques et empilés, et un capot supérieur de fermeture 32, ce qui permet de créer quatre conduits 33 superposés ayant la même longueur et la même section transversale, la section totale 34 des quatre sections transversales des quatre conduits 33 étant égale à la section transversale du conduit de la , de telle sorte que la section transversale de chaque conduit 33 est égale au quart de la section transversale du conduit de la .
En pratique, les quatre étages 31 et le capot supérieur de fermeture 32 sont moulés par injection ou fabriqués par impression 3D, ensuite les quatre étages 31 sont superposés et fixés entre eux (par exemple, par collage ou vissage), puis le capot supérieur de fermeture 32 est fixé sur le dernier étage 31 (par exemple, par collage ou vissage), les différents éléments étant assemblés pour présenter une étanchéité à l’air, notamment par l’intermédiaire de joints et/ou directement par l’intermédiaire de la colle. Avantageusement, on utilisera une colle à base polyuréthane.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté un phasemètre selon un mode de réalisation de la présente invention, pouvant être intégré dans une enceinte acoustique selon la présente invention en étant relié électriquement au haut-parleur LS1 de l’enceinte acoustique.
Le phasemètre comprend un connecteur à deux broches J2 dont les deux broches sont respectivement connectées, à l’aide de deux fils électriques, aux deux bornes d’entrée de la bobine du haut-parleur LS1.
Le phasemètre comprend en outre, successivement agencés entre lesdits deux fils électriques, une diode électroluminescente (DEL) de couleur verte D2 et une DEL de couleur rouge D1 disposées en parallèle et tête-bêche, puis une diode D4 et une diode D3 disposées en parallèle et tête-bêche, puis une résistance R1 (par exemple de 100 Ohms), et enfin un commutateur SW1, une résistance R2 (par exemple de 1k Ohms) étant disposée entre la diode D3 et la résistance R1.
Le commutateur SW1 permet d'activer ou de désactiver le phasemètre.
Les valeurs des résistances R1 (limitation du courant pour l'ensemble des deux DEL rouge D1 et verte D2) et R2 (limitation supplémentaire du courant pour la DEL rouge D1 qui est généralement plus lumineuse que la DEL verte D2 pour un courant donné) peuvent être modifiées en fonction des caractéristiques des DEL, de la résistance électrique du haut-parleur LS1, ainsi que de sa puissance maximale admissible.
Les DEL rouge D1 et verte D2 peuvent également être remplacées par une DEL double rouge et verte polarisée en sens inverse dans le même boîtier, ceci permettant une meilleure intégration et donc un gain de place ainsi qu'un meilleur mélange pour obtenir une couleur jaune dans le cas où les deux couleurs sont visibles en même temps.
Les deux DEL rouge D1 et verte D2 (ou la DEL double) devront être intégrées en face avant de la boîte de l’enceinte acoustique (par exemple à côté de l'évent).
L'ensemble des composants du phasemètre peuvent être intégrés dans l'espace vide où est inséré le haut-parleur LS1 dans l’enceinte acoustique, l’encombrement utilisé par ces composants n'ayant quasiment aucune conséquence sur la réponse fréquentielle globale de l’enceinte acoustique.
Si l’on se réfère à la , on peut voir qu’il y est représenté un phasemètre selon un autre mode de réalisation de la présente invention, pouvant être intégré dans une enceinte acoustique selon la présente invention en étant relié électriquement au haut-parleur LS1 de l’enceinte acoustique.
Le phasemètre selon cet autre mode de réalisation est identique à celui représenté en , à l’exception du fait que le connecteur à deux bornes J2 est remplacé par un connecteur à quatre bornes J1, et le commutateur SW1 est remplacé par un optocoupleur U1 à deux transistors à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur (MOSFET), la troisième borne du connecteur J1 étant directement connecté à l’optocoupleur U1, tandis que la quatrième borne du connecteur J1 est connectée à l’optocoupleur U1 par l’intermédiaire d’une résistance R3 (par exemple de 1k Ohms).
L’optocoupleur U1 peut, par exemple, être un composant TLP3123 de la société TOSHIBA®, et permet de commander l'activation ou la désactivation du phasemètre de façon électronique et donc de façon centralisée.
Dans le cas d’un ensemble enceinte acoustique comprenant un boîtier dans lequel sont agencées une puissance de 2 d’enceintes acoustiques selon la présente invention, cet ensemble enceinte acoustique pourra, dans le cas du phasemètre à optocoupleur, intégrer la commande d'activation de tous les phasemètres de la totalité des enceintes acoustiques, par la mise en parallèle de toutes les entrées de tous les optocoupleurs (broches 3 et 4 du connecteur J1 sur la ) en y appliquant une tension de :
- 5V à 12V suivant la sensibilité de la DEL interne de l'optocoupleur U1 pour activer le phasemètre ; ou
- 0v pour désactiver le phasemètre.
Etant donné que la forme du boîtier de l’ensemble enceinte acoustique n'est pas contrainte par les équations définies ci-dessus (comme l'est au contraire la boîte de l’enceinte acoustique contenant la ligne de transmission acoustique), le boîtier de l’ensemble enceinte acoustique peut donc intégrer un ou plusieurs autres systèmes électroniques tels qu'un amplificateur pour obtenir un ensemble enceinte acoustique amplifié par exemple, ainsi qu'un processeur de traitement numérique des champs sonores (DSP) pour effectuer des corrections de réponse en fréquence.
Le phasemètre permet tout d’abord de vérifier que la totalité des enceintes acoustiques sont en phase et non en opposition de phase (car cela soustrairait la puissance au lieu de l'ajouter) pour la totalité des enceintes acoustiques de l’ensemble enceinte acoustique, ainsi que pour un ensemble enceinte acoustique par rapport à un autre.
Le mode opératoire pour tester la phase est le suivant :
- activer le phasemètre manuellement ou de façon centralisée électriquement ;
- envoyer un signal sinusoïdal de 1Hz depuis l'amplificateur qui alimente les enceintes acoustiques (sur les deux enceintes gauche et droite pour un système stéréo) ;
- les DEL doivent clignoter à une période de 1Hz en rouge pour la partie positive de la sinusoïde pendant une demi-seconde et en vert pour la partie négative de la sinusoïde pendant une demi-seconde. Si la fréquence de 1Hz est trop rapide pour bien visualiser la synchronicité des DEL sur par exemple les enceintes gauche et droite espacées d'une trop grande distance, cette fréquence pourra être diminuée à 0,5Hz voir 0,25Hz ; et
- si toutes les DEL rouges s'illuminent en même temps et les DEL vertes aussi, alors le système complet est en phase.
En outre, durant une écoute normale de musique, le fait de laisser actif le phasemètre aura pour utilité d'obtenir un vumètre avec les deux DEL allumées en même temps qui donnera une couleur jaune. La luminosité des deux DEL sera proportionnelle à la puissance reçue par le haut-parleur.
Le phasemètre permet également de vérifier le bon fonctionnement du haut-parleur. En effet, dans le cas où un des haut-parleurs est hors service (donc coupé), les DEL rouge et verte de l’enceinte acoustique adjacente reliée en série seront éteintes. Attention, ce n'est pas le cas des DEL de l’enceinte acoustique où le haut-parleur est coupé, mais bien celui relié en série avec lui (il est à noter que, dans le cas où une seule enceinte acoustique est utilisée, cette fonction ne sera pas fonctionnelle).
Le phasemètre permet en outre de vérifier l'alimentation du haut-parleur. En effet, si pour une raison ou une autre (par exemple un problème sur le connecteur entre l’enceinte acoustique et l'ensemble enceinte acoustique) le haut-parleur n'est pas alimenté, dans ce cas les deux enceintes acoustiques reliées en série dans l'ensemble enceinte acoustique auront leurs DEL éteintes (il est à noter que, dans le cas où une seule enceinte acoustique est utilisée, cette fonction reste fonctionnelle).
La centralisation de la commande des phasemètres est particulièrement utile dans le cas où les ensembles enceintes acoustiques sont utilisés dans une salle de concert et qu'ils sont suspendus en hauteur (difficile d'accès). Sachant que la fonction du phasemètre n'est utile que durant la phase de test et pourrait être gênante durant le concert lui-même, il est important de pouvoir la désactiver facilement à distance.
Dans le cas d'une centralisation de la commande des phasemètres, pour éviter d'ajouter deux fils supplémentaires pour chaque ensemble enceinte acoustique, un système de récupération d'énergie électronique sur les câbles d'alimentation basse fréquence (BF) de l'ensemble enceinte acoustique ainsi qu'une petite batterie pourront être ajoutés pour alimenter un système connecté en mode sans fil standard point à point 2,4Ghz, en Bluetooth® ou en Wifi. Ce système consommant très peu (moins d'1 W), ceci assurera une alimentation suffisante en continu pour les tests mais aussi durant toute la durée de l'utilisation de l'ensemble enceinte acoustique si nécessaire. Il est à noter que le problème ne se pose pas dans le cas d'un ensemble enceinte acoustique amplifié (câble d'alimentation de l'enceinte obligatoire).
Afin d’assurer l'immobilité des enceintes acoustiques dans le boîtier de l'ensemble enceinte acoustique, il pourra être fait usage d'un aimant placé à l'arrière de la boîte de chaque enceinte acoustique et d’un aimant opposé placé au fond de chaque emplacement dans le boîtier de l'ensemble enceinte acoustique.
Un trou pourra également être ajouté à côté de l'aimant placé au fond de chaque emplacement dans le boîtier de l'ensemble enceinte acoustique, pour faciliter l'extraction d'une enceinte acoustique en y introduisant le doigt par exemple.
Pour assurer l'absence de vibration de chaque enceinte acoustique dans l'ensemble enceinte acoustique, il pourra être fait usage de feutres placés sur les quatre faces intérieures des emplacements dans le boîtier de l'ensemble enceinte acoustique. Le jeu entre l'emplacement et la boîte de l’enceinte acoustique devra être adapté pour à la fois permettre une introduction relativement simple de l’enceinte acoustique dans l'emplacement mais aussi assurer une absence de mobilité. Pour cela le feutre devra être légèrement écrasé (à titre d'exemple étant donné que cela peut changer suivant la constitution du feutre, si le feutre fait 1mm d'épaisseur, une fois l’enceinte acoustique en place, les feutres de chacune des quatre faces devront être écrasés de 0,5mm).
Pour des raisons de simplicité d'utilisation, plusieurs enceintes acoustiques (par exemple, 2, 4 ou 8) pourront être collées ensemble. Il sera donc nécessaire d'adapter en conséquence la taille des emplacements dans le boîtier de l’ensemble enceinte acoustique. Cela sera particulièrement utile pour des gros ensembles enceintes acoustiques contenant 16, 32 ou 64 enceintes acoustiques ou plus. Un groupe de 8 enceintes acoustiques pouvant peser autour de 5 kg, il ne serait pas judicieux d'en regrouper 16 ou plus. Le poids réel d'un groupe d’enceintes acoustiques dépendant des caractéristiques des haut-parleurs utilisés, cette limite pourra donc évoluer en conséquence.
L’enceinte acoustique décrite dans la présente invention possède une réponse acoustique quasiment plate qui ne correspond pas au standard d'écoute actuellement utilisé dans les studios d'enregistrement. En effet, dans les basses fréquences, les enceintes utilisées de façon quasi-générale sont des enceintes basses reflex. Celles-ci ont une caractéristique propre consistant en une résonance particulièrement prononcée autour de 50Hz. Les ingénieurs du son connaissent cette caractéristique et donc adaptent la courbe de filtrage en abaissant le niveau de la bande de 50Hz. En conséquence, tant que l’enceinte acoustique décrite dans la présente invention ne sera pas utilisée au stade de l'enregistrement, il sera nécessaire de corriger la réponse en fréquence en introduisant une augmentation du niveau de la bande à 50Hz de 3 à 6dB pour compenser la baisse effectuée à l'enregistrement.
Pour effectuer cette correction, on pourra ajouter un processeur de traitement numérique des champs sonores (DSP) de faible puissance car peu de calculs seront nécessaires, en amont de l'étage d'amplification. Un DSP de type ADAU1701 de la société Analog Devices® (peu onéreux) permettra de couvrir largement le besoin pour l'ensemble du système acoustique. Dans le cas des systèmes de sonorisation professionnels, la fonction DSP est souvent déjà présente pour corriger d'autres défauts. Il ne sera donc pas nécessaire d'en ajouter une supplémentaire.
Il est bien entendu que les modes de réalisations particuliers qui viennent d’être décrits ont été donnés à titre indicatif et non limitatif, et que des modifications peuvent être apportées sans que l’on s’écarte pour autant de la présente invention.

Claims (13)

  1. Enceinte acoustique (1 ; 7 ; 12) comprenant une boîte (2) dans laquelle est monté au moins un haut-parleur (3, 8), ladite boîte (2) comprenant, pour chaque haut-parleur (3, 8), une ouverture (2a, 2b) obturée par la partie avant du haut-parleur (3, 8) associé et un évent (4, 10 ; 13) débouchant sur l’extérieur, l’enceinte acoustique (1 ; 7 ; 12) comprenant en outre, à l’intérieur de la boîte (2) et pour chaque haut-parleur (3, 8), un dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14) s’étendant entre une extrémité d’entrée (5a, 11a ; 14a) configurée pour recevoir les ondes sonores émises depuis l’arrière du haut-parleur (3, 8) associé et une extrémité de sortie (5b, 11b ; 14b) débouchant dans l’évent (4, 10 ; 13) associé, ledit dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14) étant configuré pour propager les ondes sonores émises depuis l’arrière du haut-parleur (3, 8) associé vers l’évent (4, 10 ; 13) associé, ledit dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14) possédant une fréquence de coupure basse, caractérisée par le fait que chaque dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14) possède une longueur caractéristique et une section transversale caractéristique constante, ladite longueur caractéristique et ladite section transversale caractéristique étant dimensionnées de telle sorte que, pour toute fréquence supérieure à la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14), la résistance acoustique du dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14) est identique à la résistance acoustique du haut-parleur (3, 8) associé ;
    la longueur caractéristique LoLT du dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14) étant définie selon l’équation suivante : ,
    où c est la vitesse du son dans l’air, et FC est la fréquence de coupure basse du dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14) ; et
    la surface SuLT de la section transversale caractéristique du dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14) étant définie selon l’équation suivante : ,
    où P0 est la pression atmosphérique, PrHP est la pression maximale exercée sur l’air par la membrane du haut-parleur (3, 8) associé lorsque la membrane est à son déplacement maximal, VoHP est le volume d’air maximal déplacé par la membrane du haut-parleur (3, 8) associé lorsque la membrane est à son déplacement maximal, et LoLT est la longueur caractéristique du dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14).
  2. Enceinte acoustique (1 ; 7 ; 12) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la section transversale caractéristique du dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14) est l’une parmi circulaire, ovale, rectangulaire, et polygonale.
  3. Enceinte acoustique (12) selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait qu’elle comprend une pluralité de haut-parleurs (3, 8) identiques et adjacents, une ouverture commune (2a) pour la pluralité de haut-parleurs (3, 8), un évent commun (13) pour la pluralité de haut-parleurs (3, 8) et un dispositif de transmission acoustique commun (14) pour la pluralité de haut-parleurs (3, 8), ledit dispositif de transmission acoustique commun (14) ayant une longueur correspond à la longueur caractéristique et une section transversale correspondant à la section transversale caractéristique multipliée par le nombre de haut-parleurs (3, 8).
  4. Enceinte acoustique (1 ; 7 ; 12) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que chaque dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14) comprend l’un parmi une ligne de transmission acoustique agencée entre son extrémité d’entrée (5a, 11a ; 14a) et son extrémité de sortie (5b, 11b ; 14b), et plusieurs lignes de transmission acoustique parallèles agencées entre son extrémité d’entrée (5a, 11a ; 14a) et son extrémité de sortie (5b, 11b ; 14b).
  5. Enceinte acoustique (1 ; 7 ; 12) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l’enceinte acoustique (1 ; 7 ; 12) comprend en outre, pour chaque dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14), un dispositif antirésonance configuré pour atténuer les résonances des éléments structurels de l’enceinte acoustique (1 ; 7 ; 12).
  6. Enceinte acoustique (1) selon l’une des revendications 4 et 5, caractérisée par le fait qu’elle comprend un unique dispositif de transmission acoustique (5), l’enceinte acoustique (1) comprenant en outre des parois internes de séparation (17) disposées de manière parallèle à l’intérieur de la boîte (2) pour former un chemin entre l’arrière de l’au moins un haut-parleur (3) et l’évent (4), constituant une ligne de transmission acoustique en forme de serpentin entre l’extrémité d’entrée (5a) et l’extrémité de sortie (5b) du dispositif de transmission acoustique (5).
  7. Enceinte acoustique (1) selon la revendication 6 en dépendance de la revendication 5, caractérisée par le fait que le dispositif de transmission acoustique (5) comprend une unique ligne de transmission acoustique constituée d’un conduit étanche ayant la longueur caractéristique et la section transversale caractéristique, l’enceinte acoustique (1) comprenant en outre, en tant que dispositif antirésonance, une pluralité d’axes antirésonance (18) disposés à l’intérieur de la boîte (2), chaque axe antirésonance (18) traversant l’ensemble des parois internes de séparation (17) parallèles.
  8. Enceinte acoustique (1 ; 7 ; 12) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que chaque dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14) comprend une pluralité de lignes de transmission acoustique superposées, chaque ligne de transmission acoustique étant constituée d’un conduit (33) étanche ayant la longueur caractéristique, la somme des sections transversales de la pluralité de conduits (33) correspondant à la section transversale caractéristique du dispositif de transmission acoustique (5, 11 ; 14).
  9. Ensemble enceinte acoustique (21 ; 22 ; 23 ; 24 ; 25 ; 26 ; 27 ; 28 ; 29) comprenant une pluralité d’enceintes acoustiques (1 ; 7 ; 12) selon l’une des revendications 1 à 8, les haut-parleurs (3, 8) de la pluralité d’enceintes acoustiques (1 ; 7 ; 12) étant reliés électriquement entre eux dans au moins une manière parmi en série et en parallèle.
  10. Ensemble enceinte acoustique (21 ; 22 ; 23 ; 24 ; 25 ; 26 ; 27 ; 28 ; 29) selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la pluralité d’enceintes acoustiques (1 ; 7 ; 12) sont réparties en une pluralité de groupes d’enceintes acoustiques (30), chaque groupe d’enceintes acoustiques (30) comprenant un nombre pair d’enceintes acoustiques (1 ; 7 ; 12) reliées électriquement en parallèle, les groupes d’enceintes acoustiques (30) étant reliés électriquement en série, de manière à ce que l’impédance électrique de l’ensemble enceinte acoustique (21 ; 22 ; 23 ; 24 ; 25 ; 26 ; 27 ; 28 ; 29) soit compatible avec un amplificateur audio.
  11. Ensemble enceinte acoustique (21 ; 22 ; 23 ; 24 ; 25 ; 26 ; 27 ; 28 ; 29) selon l’une des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait qu’il comprend en outre un boîtier comportant une pluralité d’emplacements configurés pour respectivement recevoir la pluralité d’enceintes acoustiques (1 ; 7 ; 12).
  12. Ensemble enceinte acoustique (21 ; 22 ; 23 ; 24 ; 25 ; 26 ; 27 ; 28 ; 29) selon la revendication 11, caractérisé par le fait que, au fond de chaque emplacement du boîtier de l’ensemble enceinte acoustique, un système de fixation magnétique est installé et configuré pour coopérer avec la boîte de l’enceinte acoustique (1 ; 7 ; 12) associée.
  13. Ensemble enceinte acoustique (21 ; 22 ; 23 ; 24 ; 25 ; 26 ; 27 ; 28 ; 29) selon l’une des revendications 9 à 12, caractérisé par le fait que, pour chacune de la pluralité d’enceintes acoustiques (1 ; 7 ; 12), un phasemètre est disposé dans la boîte (2) de l’enceinte acoustique (1 ; 7 ; 12) associée et relié électriquement à l’au moins un haut-parleur (3, 8) de l’enceinte acoustique (1 ; 7 ; 12) associée.
PCT/IB2023/060570 2022-11-02 2023-10-19 Enceinte acoustique a dispositif de transmission acoustique optimal, et ensemble enceinte acoustique associe WO2024095093A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2211384A FR3141552A1 (fr) 2022-11-02 2022-11-02 Enceinte acoustique a dispositif de transmission acoustique optimal, et ensemble enceinte acoustique associe
FRFR2211384 2022-11-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024095093A1 true WO2024095093A1 (fr) 2024-05-10

Family

ID=84820189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2023/060570 WO2024095093A1 (fr) 2022-11-02 2023-10-19 Enceinte acoustique a dispositif de transmission acoustique optimal, et ensemble enceinte acoustique associe

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3141552A1 (fr)
WO (1) WO2024095093A1 (fr)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2618284A1 (fr) * 1987-07-16 1989-01-20 Fenestraz Louis Jean Enceinte acoustique a haute definition musicale.
US5821471A (en) 1995-11-30 1998-10-13 Mcculler; Mark A. Acoustic system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2618284A1 (fr) * 1987-07-16 1989-01-20 Fenestraz Louis Jean Enceinte acoustique a haute definition musicale.
US5821471A (en) 1995-11-30 1998-10-13 Mcculler; Mark A. Acoustic system

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BARBER DAVID: "Customary wiring patterns.", 7 November 2008 (2008-11-07), XP093044609, Retrieved from the Internet <URL:http://tamivox.org/dave/speaker/usual_without.html> [retrieved on 20230505] *
ÉLIE FRÉDÉRIC: "Tuyaux sonores", 1 May 2009 (2009-05-01), pages 1 - 28, XP093044606, Retrieved from the Internet <URL:http://fred.elie.free.fr/tuyaux_sonores.pdf> [retrieved on 20230505] *
HIPPERSON JAMES ET AL: "A Fast And Efficient Model for Transmission Line Loudspeakers", AES CONVENTION 144; MAY 2018, AES, 60 EAST 42ND STREET, ROOM 2520 NEW YORK 10165-2520, USA, 14 May 2018 (2018-05-14), XP040698776 *
SCACHE D. ET AL: "Modélisation électrique de phénomènes acoustiques", vol. 91, no. 792, 1 March 1997 (1997-03-01), Paris, pages 391 - 406, XP093044389, ISSN: 0366-3876, Retrieved from the Internet <URL:http://materiel-physique.ens-lyon.fr/Logiciels/CD%20N°%203%20BUP%20DOC%20V%204.0/Disk%201/TEXTES/1997/07920391.PDF> [retrieved on 20230505] *

Also Published As

Publication number Publication date
FR3141552A1 (fr) 2024-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6381679B2 (ja) 上方発射ドライバのための受動および能動仮想高さフィルタ・システム
FR2583604A1 (fr) Dispositif pour convertir un signal electrique en un signal acoustique
JP2017520992A (ja) 反射音レンダリングのために上方発射ドライバをもつオーディオ・スピーカー
EP2571286A1 (fr) Procédé de renforcement des fréquences graves dans un signal audio numérique
FR2562353A1 (fr) Dispositif electro-acoustique
EP0015186A1 (fr) Système de reproduction acoustique triphonique
FR2859864A1 (fr) Haut-parleur et enceinte acoustique correspondante
FR2996400A1 (fr) Baffle electroacoustique
WO2024095093A1 (fr) Enceinte acoustique a dispositif de transmission acoustique optimal, et ensemble enceinte acoustique associe
WO2016083970A1 (fr) Absorbeur-diffuseur électroacoustique polyvalent
JP2012113130A (ja) サウンドマスキング装置
JP6816862B2 (ja) 周囲音響低圧イコライゼーション処理
US20170006380A1 (en) Front Enclosed In-Ear Earbuds
EP2636227B1 (fr) Enceinte acoustique multi-voies
CA2928995A1 (fr) Systeme de sonorisation a directivite reglable amelioree
FR3011156A1 (fr) Equipement de restitution sonore audio haute fidelite
EP3637792A1 (fr) Dispositif de commande d&#39;un haut-parleur et installation de restitution sonore associée
EP0295971A1 (fr) Transducteur électroacoustique de puissance, à haute fidélité,à système de diffusion étagé
FR2982111A1 (fr) Enceinte acoustique comprenant un haut-parleur coaxial a directivite controlee et variable.
Chang et al. Bass Extension of Microspeaker System on Mobile Device
FR3064146A1 (fr) Dispositif monobloc et stereophonique d&#39;enceinte acoustique amplifiee
FR3138750A1 (fr) Procédé de calibrage d’un dispositif audio nomade, système de calibrage d’un dispositif audio nomade et produit programme d’ordinateur associés
FR2857550A1 (fr) Enceinte acoustique omnidirectionnelle bipolaire
FR3114209A1 (fr) Systeme de reproduction de sons avec virtualisation du champ reverbere
WO2022136807A1 (fr) Casque audio a reduction de bruit active

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23800545

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1