Dispositif de reproduction sonore à partir d'un enregistrement stéréophonique

Abstract

 57 Le dispositif comprend, en plus d'un ensemble stéréophonique ayant des enceintes (10a, 10b; 12a, 12b), au moins une paire d'enceintes additionnelles (14a, 14b) placées à l'opposé des enceintes de l'ensemble stéréophonique dans la pièce d'écoute. Le circuit d'alimentation des enceintes additionnelles comporte une ligne à retard recevant le signal d'excitation des enceintes (10a, 10b). Une fraction du signal de sortie de la ligne à retard est combinée avec le signal direct pour alimenter les enceintes (14a, 14b) et une autre fraction est ramenée en amont de la ligne à retard à travers un filtre. On simule ainsi la réverbération des salles de concert.

Description

[0001] La présente invention concerne les dispositifs de reproduction sonore à plusieurs dimensions à partir d'un enregistrement stéréophonique.

[0002] Les dispositifs de reproduction existants destinés à l'écoute à domicile, c'est-à-dire dans des pièces dont les dimensions sont limitées, visent à donner à l'auditeur une impression se rapprochant de celle qu'il ressent dans une salle de concert.

[0003] En fait, ces dispositifs n'atteignent que très imparfaitement ces résultats.

[0004] Parmi leurs défauts, on peut citer les suivants.

[0005] L'impression reçue par l'auditeur est très différente de celle d'une salle de concert, même destinée à la musique de chambre, car les réverbérations sur les parois de la pièce d'écoute de faibles dimensions ont des intensités, un spectre de fréquence et des retards très différents de ceux de la pièce d'origine et les manipulations lors de la prise de son ne peuvent compenser ces différences.

[0006] Les deux enceintes (ou même quatre enceintes) utilisées pour la reproduction ne permettent pas à l'auditeur de retrouver la répartition des timbres à laquelle il est habitué, l'effet stéréophonique n'existe pratiquement que pour une seule position d'écoute et tout déplacement à partir de cette position se traduit par un déplacement relatif apparent des instruments et des voix. De façon générale, l'auditeur d'un système stéréophonique qui sait que, dans un orchestre symphonique, les cuivres se situent en haut de l'orchestre, est choqué de les entendre concentrés avec les bois et les violons.

[0007] L'invention vise à fournir un dispositif de reproduction permettant, à partir d'enregistrements stéréophoniques classiques, de mieux restituer l'ambiance d'une salle de concert, de donner une répartition des timbres correspondant à celle de l'orchestre et de figer cette disposition de timbres quelle que soit la position de l'auditeur dans un large volume d'écoute.

[0008] Pour atteindre ce résultat, l'invention met en oeuvre un dispositif qui comporte un ensemble de restitution, dont le rôle est de donner la meilleure représentation possible des sources sonores, et un ensemble de simulation de la propagation dans la salle de concert, qu'on désignera par la suite pour simplifier sous le nom d'ensemble de propagation.

[0009] Dans son mode de réalisation le plus simple, l'invention propose un dispositif de reproduction sonore comportant, en plus d'un ensemble stéréophonique classique, au moins une paire d'enceintes additionnelles destinées à être placées à l'opposé des enceintes de l'ensemble stéréophonique dans une pièce d'écoute et un circuit d'alimentation de la paire d'enceintes additionnelles à partir des signaux d'excitation des enceintes de l'ensemble stéréophonique, circuit comportant une ligne à retard recevant le signal d'excitation, une fraction du signal de sortie de la ligne à retard étant combinée avec le signal direct pour alimenter les enceintes et une autre fraction étant ramenée en amont de la ligne à retard à travers un filtre.

[0010] Les enceintes additionnelles et le circuit d'alimentation qui leur est associé constituent l'ensemble de propagation permettant de donner une impression similaire à celle d'une salle de concert : la ligne à retard prévue pour chaque enceinte(ou commune a--x deux enceintes), avantageusement réglable, permet de reproduire l'effet de la longueur et de la largeur de la salle de concert ; le filtre ou les filtres permettent de reproduire l'effet de la nature des parois de la salle de concert ainsi que leur réflexion et leur mélange, grâce au mélangeur. Le gain du circuit d'alimentation de la paire d'enceintes additionnelles est avantageusement réglable, de façon à permettre à l'auditeur de doser la proportion de volume sonore provenant de l'ensemble stéréo et de l'ensemble de propagation.

[0011] Dans un mode plus élaboré de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un ensemble de restitution donnant une représentation plus fidèle de la répartition des timbres et évitant de plus le déplacement apparent de ces divers timbres les uns par rapport aux autres en cas de déplacement de l'auditeur dans la salle d'écoute. Pour cela, l'ensemble de propagation comporte quatre enceintes disposées suivant un trapèze, les deux enceintes placées suivant la grande base du trapèze étant situées à la même hauteur à proximité de deux coins opposés de la pièce, suivant la largeur de celle-ci, tandis que les deux autres enceintes sont placées à plus faible hauteur et sont plus rapprochées de l'emplacement d'écoute.

[0012] Dans la pratique, on obtiendra de bons résultats en disposant les quatre enceintes de façon que la projection sur le sol des côtés du trapèze fasse un angle de l'ordre de 30 à 40° avec la grande dimension de la pièce.

[0013] Pour mieux simuler les réflexions latérales des parois d'une salle de concert, deux enceintes latérales peuvent être prévues et alimentées par un circuit similaire à celui associé aux enceintes additionnelles mentionnées plus haut.

[0014] Toutes les enceintes seront avantageusement constituées par des mini-enceintes directives, éventuellement associées à des caissons de basses. De telles mini-enceintes peuvent se loger plus facilement dans une pièce d'appartement et, de plus, tiennent compte des caractéristiques de l'oreille humaine, qui localise d'autant moins facilement une source d'émission que celle-ci est de plus faible dimension.

[0015] On arrive ainsi à obtenir une véritable restitution sonore en trois dimensions, qu'on peut qualifier d'holophonie, la multiplicité des enceintes acoustiques empêchant l'oreille de localiser les sources individuelles et donnant une impression de bain sonore où les différents timbres se retrouvent en apparence dans leur position relative normale.

[0016] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :

- la figure 1 est un schéma de principe en perspective montrant la disposition des enceintes du dispositif dans une pièce,

- la figure 2 est une vue en élévation de la pièce, suivant sa grande longueur, et de la disposition des enceintes montrées en figure 1,

- la figure 3 est un schéma de principe d'un mode de réalisation du circuit d'alimentation de l'ensemble de propagation,

- la figure 4 est un schéma montrant une constitution possible de l'étage de tête du circuit de la figure 3.

[0017] Le mode de réalisation de l'invention qui sera maintenant décrit est destiné à équiper un volume d'écoute parallélépipédique, ce qui est la forme habituelle d'une pièce d'habitation. Lorsque, comme dans le cas montré en figures 1 et 2, la pièce a une longueur et une largeur différentes, l'ensemble de restitution comportera deux enceintes 10a et 10b placées à proximité d'un des murs formant la largeur de la pièce dans les angles de celle-ci. Ces deux enceintes 10a et 10b sont avantageusement placées de façon que leur base soit environ 15 cm au-dessus de le tête de l'auditeur lorsque celui-ci est dans sa position d'écoute. Cette disposition profite du caractère non homogène de la perception auditive. Deux autres enceintes 12a et 12b sont placées de la façon suivante : à partir de la projection des enceintes 10a et 10b sur le plancher, on trace deux lignes faisant un angle α d'environ 35 à 40° avec les murs latéraux. Les enceintes 12a et 12b seront placées à la verticale de ces lignes, à une hauteur h₀ telle que leur sommet soit à peu près au niveau de la poitrine de l'auditeur, afin d'éviter une perception trop axiale de ces enceintes. Le rapport entre les écartements 1₂ des enceintes 12a-12b et 1₁ des enceintes 10a-10b sera de l'ordre de 0,6. Si par exemple I₁= 3,3 m, la distance 1₂ entre les enceintes 12a et 12b sera de l'ordre de 2 m.

[0018] Les deux enceintes 10a et 12a seront alimentées par l'une des voies d'une chaîne de restitution stéréophonique qui peut être de nature classique, les enceintes 10b et 12b par l'autre voie. Toutes ces enceintes seront avantageusement de type miniature, afin de diminuer les possibilités de localisation individuelle de ces enceintes par l'oreille. Elles pourront être complétées par des caissons de basse.

[0019] L'ensemble de propagation destiné à simuler les réverbérations par le fond de la pièce comporte, dans son mode de réalisation le plus simple, deux enceintes 14a et 14b placées à proximité du mur opposé à celui qui reçoit les enceintes 10a et 10b. Leur hauteur h₁ correspond à la hauteur d'oreilles de l'auditeur.

[0020] Les enceintes 14a, 14b sont alimentées par un circuit du genre montré en figure 3. Ce circuit s'ajoute à un circuit de reproduction stéréophonique classique 18, pouvant être de constitution quelconque, comportant des organes classiques de lecture et de pré-amplification, schématisés en 20, et un amplificateur de puissance 22 alimentant les enceintes 10 et 12. Le circuit comporte, dans la version qui incorpore les connexions montrées en tirets sur la figure 3, un étage de tête 24 qui remplit notamment la fonction de sommateur des signaux des deux voies stéréophoniques prélevés sur le pré-amplificateur 20. Cette sommation permet de mélanger les signaux stéréophoniques comme sont mélangées, dans une salle de spectacle ou de concert, les ondes sonores provenant de la scène lorsqu'elles arrivent à proximité du fond de la salle.

[0021] Le signal provenant du circuit de tête 24 est ensuite appliqué à une ligne à retard 26 qui le retient un temps variable selon la longueur de la salle que l'on désire simuler, en tenant compte que 100 ms correspondent à 34 m environ. Le signal sortant de la ligne à retard 26 est ensuite envoyé dans un mélangeur 28 qui reçoit également, par l'intermédiaire d'une ligne directe 30 munie d'un potentiomètre 32 d'ajustement, une composante non retardée. Une fraction du signal sortant de la ligne à retard est renvoyée en amont de cette ligne à travers un filtre 34 destiné à atténuer les sons au-delà d'une fréquence de 500 Hz environ. La courbe de réponse de ce filtre pourra avantageusement présenter une atténuation particulièrement marquée pour une fréquence intermédiaire, entre 500 Hz et 1 kHz environ. Enfin, le signal de sortie du mélangeur 28 attaque un amplificateur de puissance 36 relié aux enceintes 14a et 14b. Dans le cas où la ligne à retard 26 est à plusieurs éléments, le circuit peut comporter des moyens permettant de réinjecter le signal ayant traversé le filtre 34 plus ou moins vers l'entrée de la ligne à retard, pour modifier la sensation de volume.

[0022] Le circuit comporte encore les potentiomètres ou rhéostats usuels de réglage de volume et d'équilibrage.

[0023] Dans une réalisation particulièrement favorable du point de vue acoustique, la ligne à retard 26 du circuit de la figure 3 utilise des circuits à transfert de charge associés à une horloge à fréquence élevée (typiquement 200 kHz) et le circuit de tête 24 peut alors avoir la constitution montrée en figure 1. Le mélangeur-séparateur d'entrée 38 attaque un filtre actif du deuxième ordre 40, destiné à couper les fréquences dépassant la bande audio. Ce filtre attaque, à travers un séparateur-adaptateur d'impédance 42, un circuit de compression de dynamique 44 (utilisant par exemple un circuit intégré NE 571) rendu nécessaire par l'emploi d'une ligne à retard à transfert de charge. Cette ligne à retard comporte un circuit d'échantilonnage, chaque échantillon étant stocké dans un condensateur, puis transféré dans un autre, cette technique permettant aisément de réintroduire le signal en retour provenant du filtre 34 à un étage variable.

[0024] Le circuit de la figure 3 peut être complété par un filtre supplémentaire, immédiatement en amont de l'amplificateur 36, permettant de modeler la réponse aux fréquences élevées et de simuler une salle de spectacle. Ce filtre peut être muni d'un commutateur pour affaiblir le signal, par exemple à raison de 3 dB par octave, à partir d'une fréquence haute variable. On peut par exemple prévoir quatre positions, correspondant à un affaiblissement partir de 4, 6, 8 et 10 kHz.

[0025] Dans une variante de réalisation, un circuit du genre montré en figure 3 est associé à chacune des enceintes 14a et 14b. Dans ce cas, les connexions indiquées en tirets sont supprimées sur la figure 3 et un circuit supplémentaire est branché sur la sortie 48.

[0026] Comme indiqué en figure 2, l'ensemble de propagation peut comporter une paire supplémentaire d'enceintes 16a, 16b situées de chaque côté de la pièce et approximativement à mi-longueur de celle-ci. Ces deux enceintes pourront être placées sur deux lignes reliant chacune l'enceinte avant de l'ensemble de restitution à l'enceinte de l'ensemble de propagation correspondante. Chacune de ces enceintes 16a, 16b est associé à un circuit d'alimentation du genre montré en trait plein en figure 3, raccordé à la sortie du pré-amplificateur 20.

[0027] Les deux enceintes supplémentaires 16a et 16b permettent de simuler la réverbération des murs latéraux, fonction de la largeur et de la réflexivité des parois de la salle.

[0028] On voit que le dispositif, dans sa réalisation la plus élaborée, permet de simuler la largeur et la longueur de la pièce, grâce aux lignes à retard ; la nature des parois, grâce aux filtres ; l'intensité des réflexions successives, grâce aux réinjections de signaux ; et les mélanges grâce aux sommateurs.

[0029] Comme on l'a indiqué plus haut, il est avantageux d'utiliser des enceintes acoustiques miniatures, dont le volume peut se réduire à quelques décimètres cube, afin de diminuer l'encombrement et également de profiter de leurs propriétés favorables du point de vue de la localisation des sources sonores.

[0030] L'invention est susceptible de nombreuses variantes. En particulier, il est possible d'utiliser le même circuit à ligne à retard pour alimenter les enceintes arrière 14 et les enceintes 16.

Revendications

1. Dispositif de reproduction sonore à plusieurs dimensions à partir d'un enregistrement stéréophonique, caractérisé en ce qu'il comprend,en plus d'un ensemble stéréophonique, au moins une paire d'enceintes additionnelles (14a, 14b) destinées à être placées à l'opposé des enceintes (10a, 10b) de l'ensemble stéréophonique dans une pièce d'écoute, et un circuit d'alimentation de la paire d'enceintes additionnelles (14a, 14b) à partir des signaux d'excitation des enceintes de l'ensemble stéréophonique, circuit comportant une ligne à retard (26) recevant le signal d'excitation, une fraction du signal de sortie de la ligne à retard étant combinée avec le signal direct pour alimenter les enceintes et une autre fraction étant ramenée en amont de la ligne à retard à travers un filtre (34).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation de la paire d'enceintes additionnelles comprend un circuit de tête (24) muni d'un mélangeur des signaux d'entrée des deux voies stéréophoniques provenant de l'ensemble stéréophonique.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ensemble stéréophonique comprend deux enceintes pour chacune des deux voies, les quatre enceintes (10a, 10b ; 12a, 12b) étant disposées approximativement suivant un trapèze, les deux enceintes (10a,10b) placées suivant la grande base du trapèze étant à la même hauteur et à proximité de deux coins opposés de la pièce, suivant la largeur de celle-ci, tandis que les autres enceintes (12a, 12b) sont placées à plus faible hauteur et plus rapprochées de l'emplacement d'écoute.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les quatre enceintes sont placées de façon que la projection sur le sol des côtés du trapèze fasse un angle de l'ordre de 30 à 40° avec la grande dimension de la pièce.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux enceintes latérales, placées à mi-longueur de la pièce, alimentées chacune par un circuit similaire à celui alimentant les enceintes additionnelles (14a, 14b).

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les enceintes sont des enceintes miniature, ayant un volume de quelques décimètres cube.

Dessins