La présente invention concerne un système de reproduction acoustique triphonique selon la pre- ambule de la revendications.
Dans les systèmes monophoniques ou stéréophoniques classiques, il est très difficile de reproduire fidélement avec un seul haut-parleur, toute la gamme des fréquences audibles, car la bande passante d'un haut-parleur dépend de sa conception et des ses dimensions. Par exemple, pour la reproduction des sons aigus, la membrane du haut-parleur doit être légère et rigide, alors que par contre, pour la reproduction des sons graves, la membrane doit être aussi grande que possible et suspendue souplement. On utilise donc généralement, pour obtenir une bonne reproduction dans toute la gamme des fréquences audibles, des systèmes de haut-parleurs combinés dans un coffret commun de manière à former une enceinte acoustique unique large bande passante, ou encore dans des coffrets séparés, formant ainsi des enceintes basse, moyenne ou haute fréquence.
La présente invention comporte les enceintes acoustiques basse fréquence et plus particulièrement les enceintes acoustiques basse fréquence pour les systèmes triphoniques.
En effet, dans les systèmes triphoniques classiques, tout comme dans les systèmes stéréophoniques, le son est reproduit à partir de deux signaux électriques, l'un provenant de la voie droite d'un amplificateur et l'autre de la voie gauche. Cependant, alors qu'en stéréophonie, chaque voie comporte en sortie un haut parleur ou une enceinte acoustique capable de restituer toute la bande des fréquences audibles, en triphonie chaque voie comporte en sortie un haut-parleur, ou une enceinte acoustique, capable de restituer les fréquences moyennes et hautes, c'est-à-dire les sons médiums et aigus, les sons graves étant restitués par un haut-parleur, ou une enceinte acoustique, commun aux deux voies.
En effet, en triphonie classique, le signal électrique provenant de la sortie de chacune des deux voies de l'amplificateur est injecté dans un filtre électronique qui sépare la composante basse fréquence du reste du signal. Les deux signaux basse fréquence ainsi obtenus sont ensuite injectés dans un mélangeur électronique, à la sortie duquel est connecté le haut-parleur basse fréquence.
L'utilisation de tels circuits électroniques, filtres et mélangeur, présente quelques inconvénients, aussi bien du point de vue de la fiabilité que du point de vue du coût. En effet, ces circuits, de par leur utilisation en sortie de l'amplificateur doivent supporter des courants de valeurs relativement élevées.
La présente invention supprime ces inconvénients en élaborant un système de reproduction acoustique triphonique qui comporte un caisson basse fréquence utilisable en sortie d'un amplificateur sans l'aide d'aucun filtre. De plus, la réponse en fréquence du caisson selon l'invention peut être adaptée en fonction de sa position dans le local d'écoute et il est possible de régler très facilement le niveau des fréquences basses.
Le système de reproduction acoustique triphonique selon l'invention est caractérisé en ce que le dispositif de restitution des signaux à basse fréquence est constitué par un caisson acoustique à deux enceintes supportant chacune au moins un haut-parleur de manière que la face arrière de chaque haut-parleur rayonne à l'intérieur de son enceinte, la face avant de chaque haut-parleur rayonnant à l'intérieur d'une cavité liée aux deux enceintes, l'espace intérieur de cette cavité communiquant avec l'extérieur par un ouverture de dimensions prédéterminées, cette cavité et cette ouverture étant telles que la fréquence de coupure haute du caisson dépend du volume de la cavité et que le rendement sonore du caisson est fonction de la surface de ladite ouverture, un haut-parleur de ce caisson étant directement connecté en sortie de la voie guache de l'amplificateur et l'autre haut-parleur étant directement relié en sortie de la voie de droite.
Un caisson acoustique à deux enceintes supportant chacune au moins un haut-parleur de manière que la face arrière de chaque haut-parleur rayonne à l'intérieur de son enceinte est certes déjà connu par le brevet US 3076520 mais ce document ne suggère pas l'utilisation, conforme à la présente invention, d'un tel caisson pour reproduire exclusivement les fréquences basses, c'est-à-dire l'utilisation d'un tel caisson en tant que filtre coupe-haut.
Selon un mode de réalisation de l'invention les deux enceintes sont placées symétriquement face à face, la face avant des haut-parleurs rayonnant alors dans la cavité formée par le prolongement des cloisons des deux enceintes, perpendiculairement aux faces support de haut-parleur(s) et de manière à laisser une ouverture de largeur prédéterminée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple non-limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent:
Le système triphonique représenté figure 1 comporte une source stéréophonique 1 telle qu'une platine tourne-disque ou encore un magnétophone. Cette source est connectée aux entrées d'un amplificateur haute fidélité 2 stéréophonique. Les deux voies, gauche 2G et droite 2D de l'amplificateur 2 comportent divers circuits de préamplification, de correction de tonalité et d'amplification de puissance. La voie gauche 2G amplifie donc le signal provenant de la sortie gauche SG de la source 1 et la voie droite 2D le signal provenant de la sortie droite SD.
Le signal amplifié par la voie droite 2D est ensuite injecté en entrée, d'un filtre électronique 3D. On dispose ainsi en sortie 7D de ce filtre de la composante basse fréquence, par exemple les fréquences inférieures à 200 Hz, de ce signal amplifié, et en sortie 8D des fréquences supérieures à par exemple 200 Hz.
La sortie 8D est connectée à un haut-parleur 5D permettant de restituer des sons médiums et aigus.
Le signal amplifié par la voie de gauche 2G est injecté en entrée d'un filtre électronique 3G au filtre 3D de la voie de droite. La sortie 8G de ce filtre est elle aussi connectée à un haut-parleur 5G permettant de restituer les sons médiums et aigus.
Les deux sorties basse-fréquence 7D et 7G des deux filtres sont connectées aus entrées d'un mélangeur 4, qui à partir des deux signaux basse fréquence appliqués sur ses entrées, fournit au haut-parleur 6 connecté à sa sortie, un signal basse-fréquence identique aux signaux injectés en entrée et de niveau adapté à ce haut-parleur basse fréquence 6.
Ces filtres, connectés aux sorties de l'amplificateur haute fidélité c'est-à-dire aux sorties de ses étages d'amplification de puissance, doivent supporter des courants relativement élevés.
Une source 1 stéréophonique, conforme à celle de la figure 1, a ses sorties, droite SD et gauche SG, connectées aux entrées d'un amplificateur haute-fidélité à deux voies 2D et 2G.
Le caisson basse fréquence comporte deux enceintes identiques 10D et 10G, par exemple parallélépipédiques, placées parallèlement l'une en face de l'autre à une distance prédéterminée. Chacune de ces enceintes supporte sur une de ses faces au moins un haut-parleur, 11D pour l'enceinte 10D et 11G pour l'enceinte 10G, de manière qu'un haut-parleur d'une enceinte soit en regard d'un haut-parleur identique de l'autre enceinte.
Ces enceintes peuvent être du type clos. Cependant de telles enceintes, qui évitent les phénomènes de court-circuit acoustique dus à la compensation de la pression entre les faces avant et arrière de la membrane du haut-parleur pour les fréquences basses, obligent à avoir des enceintes de dimensions importantes. En effet, dans les enceintes closes il apparaît un phénomène de résonance à des fréquences liées aux dimensions de l'enceinte. Plus la fréquence de résonance doit être basse, plus les dimensions de l'enceinte doivent être importantes.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention on adopte des enceintes du type à contre résonance ou "bass reflex". Dans ce cas, une ouverture, ou évent, est aménagée dans l'enceinte. Celle-ci se comporte alors en résonateur d'Helmholtz. Les dimensions de cette enceinte sont calculées de manière à ce que les sons basse fréquence de faible énergie soient amplifiés et émis vers l'extérieur par l'évent. Cet évent se comporte alors comme un second haut-parleur qui ne fonctionne que pour les fréquences très basses.
Les deux enceintes sont maintenues symétriquement, c'est-à-dire le haut-parleur de l'une face au haut-parleur de l'autre, et l'évent de l'une face à l'évent de l'autre.
Les deux enceintes closes ou à contre résonance ont leurs parois prolongées perpendiculairement aux faces support de haut-parleurs de manière à former une cavité 15. Cette cavité 15 possède une ouverture de largeur x, représentant la distance entre l'extrémité du prolongement de la cloison de l'enceinte 10D et l'extrémité du prolongement de la cloison de l'enceinte 10G.
Le haut-parleur basse fréquence 11 D de l'enceinte 10D est connecté en sortie de la voie de droite 2D de l'amplificateur 2 et le haut-parleur 11G de l'enceinte 10G en sortie de la voie de gauche 2G.
Ces deux haut-parleurs reçoivent les signaux amplifiés provenant de la source 1. Ces deux signaux sont différents pour les fréquences élevées et idendiques pour les fréquences basses. En effet, les enregistrements sonores, tels que les disques, sont effectués en stéréophonie pour les fréquences élevées et moyennes, c'est-à-dire supérieures à environ 200 Hz et peuvent être affectués en monophonie pour les fréquences inférieures, car l'oreille humaine n'est plus capable de localiser distinctement le lieu d'émission pour les sons très graves.
D'autre part les haut-parleurs basse fréquence ne possédant qu'une bande passante très restreinte, du fait de la grande inertie de leur membrane, ne rayonnent de façon audible que pour des fréquences relativement basses, par exemple inférieures à 200 Hz.
Les deux haut-parleurs face à face, étant alimentés pour les fréquences basses par des signaux identiques, vibrent en phase et l'ensemble fonctionne alors d'une manière dite à air pulsé. Les sons émis par les deux haut-parleurs sont mélangés dans le volume délimité par des deux faces support de haut-parleur, c'est-à-dire le volume de la cavité 15, et émis vers l'extérieur par l'ouverture de largeur x.
Le reste du spectre sonore est reproduit par deux haut-parleurs médium-aigu, l'un 5D étant connecté en sortie droite de l'amplificateur et l'autre 5G en sortie gauche.
D'autre part en jouant sur le volume de chacune des enceintes 10D et 10G, il est possible d'agir sur la fréquence basse d'accord du haut-parleur dans son enceinte close ou à contre résonance.
En modifiant le volume de la cavité 15, il est possible de jouer sur la fréquence de coupure haute du caisson basse fréquence. Lorsque ce volume augmente la fréquence de coupure devient plus élevée, et lorsque le volume diminue, la fréquence de coupure devient plus faible.
Le rendement sonore du caisson acoustique selon l'invention est lié aux dimensions de l'ouverture par laquelle est émis le son, c'est-à-dire la surface de largeur x par laquelle le volume de la cavité 15 communique avec l'extérieur du caisson. Toute modification de la distance entre les deux enceintes, c'est-à-dire toute modification de la largeur x, entraîne une modification de la surface émissive et donc une modification du rendement sonore de l'ensemble.
Il est donc possible d'adapter le rendement sonore du caisson en fonction de sa position dans la pièce d'écoute en agissant sur la valeur de la largeur x. Pour ce faire, les deux enceintes peuvent être maintenues à une distance variable, à l'aide d'un système de cales intercalées entre ces deux enceintes, ou encore à l'aide de vérins réglables ou tout autre moyen pouvant assurer cette fonction.
En effet, lorsque le caisson est positionné, par exemple le coin d'une pièce, de ses quatre faces émissives de largeur x, si les enceintes sont parallélépipédiques, seules deux sont effectives puisque les deux autres sont obturées par le mur de la pièce. En augmentant la largeur x, on peut alors augmenter la surface émissive et remédier à cet inconvénient.
La figure 3 représente un schéma synoptique d'un système triphonique équipé d'un caisson basse fréquence selon un second mode de réalisation de l'invention.
Les deux enceintes 10D et 10G sont placées côte à côte et possèdent une cloison commune. Le ou les haut-parleurs 11 G de l'enceinte 10G sont placés dans un même plan que le (ou les) haut-parleur(s) 11 G de l'enceinte 10G.
Les faces avant de ces haut-parleurs rayonnent dans une cavité 15 formée par le prolongement des cloisons non communes des enceintes 10D et 10G et par une paroi coiffant le tout parallélement auf faces support de haut-parleurs.
Le volume de cette cavité 15 communique avec l'extérieur par une ouverture 17 dont des dimensions conditionnent le rendement sonore du caisson.
Tout comme dans le cas de la figure 2, en jouant sur le volume des enceintes 10D et 10G, il est possible d'agir sur la fréquence basse d'accord du haut-parleur dans son enceinte qui peut être close ou à contre résonance, et en modifiant le volume de la cavité 15, il est possible d'agir sur la fréquence de coupure basse de caisson basse fréquence.
Le haut-parleur 11D de l'enceinte 10D, ainsi qu'un haut-parleur médium-aigu 5D sont connectés en sortie de la voie 2D d'un amplificateur 2, et le haut parleur 11G de l'enceinte 10G, ainsi qu'un haut-parleur 5G médium-aigu sont connectés en sortie de la voie 2G.
Tout comme à la figure 2, les haut-parleurs 11 D et 11 G vibrent en phase, et les sons émis par chacun d'eux sont mélangés dans la cavité 15, et émis vers l'extérieur par l'ouverture 17.
Ces caissons basse fréquence sont principalement utilisés dans les chaînes haute fidélité triphoniques, mais peuvent aussi être utilisés sans inconvénient pour la reproduction des sons graves sur une chaîne monophonique, ou encore une chaîne stéréophonique, un caisson conforme à l'invention étant connecté sur chacune des deux voies.