FR2632801A1

FR2632801A1 - Adaptateur pour acoustique curviligne

Info

Publication number: FR2632801A1
Application number: FR8808057A
Authority: FR
Original assignee: VOISE SERGE
Current assignee: VOISE SERGE
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1989-12-15

Abstract

Dispositif de reproduction des ondes acoustiques allant des infrasons aux harmoniques inférieures à 1 000 Hertz. L'invention concerne un dispositif permettant de rendre circulaire les trajectoires des ondes infrasoniques de telle sorte qu'elles ne soient plus ou peu soumises au régime d'ondes stationnaires dans le local à sonoriser. Elle est constituée de deux enceintes closes repérées 1 interagissant en phase électrique sur un volume résonateur 2 qui met en forme les fondamentaux acoustiques qui diffusent par trois orifices verticaux FA. Le dispositif suivant l'invention est particulièrement destiné à tous les systèmes de reproduction électroacoustique.

Description

- DESCRIPTION
A/ GENERALITES
L'adaptateur pour acoustique curviligne est un appareil électroacoustique, qui partant d'une electronique simple, permettra a tout possesseur dudit système d'adapter au curvilisme acoustique son équipement stéréophonique conventionnel.

Contrairement au système précédemment dépose sous le numéro-de demande de brevet, référencE sous le matricule 87 11241 ; celui-ci est directement industrialisable, à un prix intéressant pour le grand public.

Avant de décrire cet adaptateur, nous devons definir ce qu'il faut entendre par CURVILIGNE. Le curvilisme acoustique découle d'une découverte.effectuêe par l'auteur de cette demande de brevet. Le mémoire des travaux a été déposé.

Pour résumer le mémoire, l'auteur a prouvé que les ondes de particules se déplacent à vitesses constantes sur des trajectoires quasicirculaires appelées TROCHOÏDALES.

La plus simple et plus connue en ACOUSTIQUE-est la CARDIOïDE.

Le curvilisme est latent dans la nature ; il sera la consè- quence d'une mise en résonnance.

En électroacoustique dite stéréophonique ; la mise.

en résonnance n'est pas linéaire en fréquence. Toutes les enceintes acoustiques existantes ont pour fréquence de coupure basse 80 Hertz. Cette coupure s'explique par le fonctionnement en piston de la membrane du haut-parleur.

Il a été prouvé que pour les très basses fréquences électriques, les molécules d'air sont expulsées dans 0'axe de déplacement du piston ; le champ acoustique ainsi créé est
PROJECTIF, il en résulte
- un champ d'ondes stationnaires,
- une très mauvaise propagation des sons car les
molécules d'air oscillent autour d'un point de repos.

L'adaptateur pour acoustique curviligne aura pour effet de rendre EQUIPROJECTIVE toute la bande des fréquences acoustiques a reproduire, c'est a dire de faire en sorte que leaccélération de la particule soit orthogonale au déplacement de celle-ci aux basses fréquences. D'autre part cet adaptateur aura pour effet de réduire le taux d'ondes stationnaires en transformant le champ acoustique. Celui-ci devient circulaire, le local sonorisé devient un milieu résonnant.

Bz DESCRIPTION DU MATERIEL
1") Enceinte acoustique dite CURVILIGNE : (planche 2/2)
Cette enceinte est expérimentée depuis décembre 1985. Elle est telle, que deux haut-parleurs basses fréquences projectent l'un vers l'autre les molécules d'air.

Pour ce faire il faut que les deux haut-parleurs soient coplanaires d'une part, et leurs membranes en vis a vis d'autre part.

Electriquement les deux haut-parleurs sont en phase électrique. Ceux-ci sont montés dans deux coffrages clos hermétique, repérés i sur la planche 2X2. Contrairement aux enceintes conventionnelles, le volume arrière n'est pas critique.

Le volume m est tel,que sur trois faces verticales, il laisse passer le flux acoustique, repère FA sur la planche. La distance entre chaque cône des haut-parleurs est égale au diamètre de ceux-ci.

Le volume z reçoit l'électronique d'adaptation.

2") Electronipue d'adaptation : (planche 1/2)
Celle-ci est en grande partie contenue dans la planche 1,'2. Elle comporte
- un filtrage passif en haute puissance (maximum
100 Watts),
- un mélangeur d'ou est issu un signal monophonique
de bande passante (0 Hertz, 256 Hertz.

- un commutateur électromécanique qui protège
l'électronique lorsque l'adaptateur est hors
tension,
- un amplificateur 130 Watts sous 8 Ohms,
- une alimentation secteur délivrant 10 Ampères sous
55 Volts.

a > Amplificateur
Le montage est un classique PUSH PULL de bande passante 5 Hertz a 20 Kilohertz. Il a été choisi pour
- sa faible distorsion 1 eco aux crêtes de modulation,
son très bon rapport signal sur bruit 100 DB mo,
- son cout 400 francs français.

I1 est précéde par un filtrage 40- dbmo par décade.

Les fréquences au-delà de 1 000 Hertz sont fortement atténuées. De la sorte l'atténuation des signaux å la fréquence de coupure des haut-parleurs basses fréquences, atteindra 50 dbmo.

b > Commutateur électromécanique :
Ce montage est rendu nécessaire du fait que l'amplificateur stéréophonique, peut a to-ut instant débiter des puissances électriques vers l'adaptateur qui est branché en interface.

Les ponts diviseurs de tension sont tels, que le rapport signal sur bruit soit a chaque instant maximal.

Ainsi la tension appliquée aux amplificateurs opérationnels peut être de l'ordre de + 5,6 Volts pour 45 Volts aux crêtes de puissance.

En l'absence du relais repère-R, ces tensions pourraient être appliquées alors que l'adaptateur est hors tension. Il en résulterait une altération des amplificateurs opérationnels...

Le commutateur electromécanique comporte un circuit de commande qui autorise le collage du relais R si et seulement Si, la différence de poténtiel basses tensions (au niveau des fleches > dépasse 24 Volts,
Pendant quélques secondes une tension de 24 Volts est appliquée au relais R. le temps résulte d'une constante d'intégration . il y a collage du relais.

Par la suite le relais R se maintient par la tension
ALP au travers d'une résistance supplémentaire qui fait chutter a 12 Volts la tension de maintien du relais.

c > Mélangeur de signaux
Les signaux de références présents sur les fils
- EG entrée gauche,
- ED entrée droite, sont affaiblis par des ponts diviseurs de tensions de rapport 1/8.

Les signaux appliqués sur les enceintes présents sur les fils
- SG sortie gauche,
- SD sortie droite, sont inversés et additionnés. Le rapport de tension en principe 118 peut être ajusté par un potentiomètre. Ce réglage permettra de compenser les erreurs relatives dues au montage.

Par la suite les quatre signaux EG, ED, SG, SD sont additionnés, de la sorte le signal AMP est le complément vectoriel de la somme des signaux SG+SD.

d > Filtrage passif
Il est bistandard, le commutateur double inverseur AI permet l'adaptation d'impédance 4 ou 8 Ohms. Les sorties vers enceinte sont effectuées en parallèle sur une self choc de 10 milihenrys.

L'adaptateur AI met en parallèle une capacité de 82 F sur la capacité fixe de 68 F. Les capacités sont en technologie polypropilène de tension 160 Volts.

Les performances du filtre sont reproduites dans les tabl eauxsui vants:

<tb> <SEP> Impédance <SEP> 4 <SEP> Ohms
<tb> f(hertz) <SEP> ||VS|| <SEP> |VS <SEP> || <SEP> Zi|| <SEP> |Zi
<tb> <SEP> 8 <SEP> 0,004 <SEP> 173 <SEP> 134 <SEP> -90
<tb> <SEP> 16 <SEP> 0,015 <SEP> 166 <SEP> 67,8 <SEP> -90
<tb> <SEP> 32 <SEP> 0,057152 <SEP> 32,84 <SEP> <SEP> -88
<tb> <SEP> 64 <SEP> 0, <SEP> 192 <SEP> 127 <SEP> <SEP> 14,82 <SEP> -82 <SEP>
<tb> <SEP> 128 <SEP> 0,482 <SEP> 90 <SEP> 7,44 <SEP> -60
<tb> <SEP> 256 <SEP> 0,813 <SEP> 54 <SEP> 1 <SEP> <SEP> 4,78 <SEP> -40
<tb> <SEP> 512 <SEP> O, <SEP> 939 <SEP> <SEP> 29 <SEP> 4,23 <SEP> -22
<tb> <SEP> 1024 <SEP> 1 <SEP> 0,983 <SEP> 14 <SEP> 4,06 <SEP> -10
<tb> <SEP> 2048 <SEP> <SEP> 0,996 <SEP> 7 <SEP> 4,01 <SEP> -5 <SEP>
<tb>

<tb> <SEP> 4096 <SEP> 0,999 <SEP> 4 <SEP> 4,00 <SEP> -l <SEP>
<tb> <SEP> 8192 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> X <SEP> 4.00
<tb> <SEP> Impedance <SEP> 8 <SEP> ohms
<tb> f(hertz) <SEP> <SEP> l||VS|| <SEP> |VS <SEP> ||Zi|| <SEP> |Zi
<tb> <SEP> 8 <SEP> 0.002 <SEP> 176 <SEP> 266 <SEP> -90
<tb> <SEP> 16 <SEP> 0,007 <SEP> 173 <SEP> 160 <SEP> -90
<tb> <SEP> 32 <SEP> 0,026 <SEP> 1 <SEP> -1.66 <SEP> 73,1 <SEP> -90
<tb> <SEP> 64 <SEP> 0,107 <SEP> 1 <SEP> <SEP> 150 <SEP> 32,72 <SEP> -86
<tb> <SEP> 128- <SEP> 0,38. <SEP> 119 <SEP> * <SEP> 14,87 <SEP> -74. <SEP>
<tb> <SEP> 256 <SEP> 0,81 <SEP> 69 <SEP> 8,73 <SEP> -42
<tb> <SEP> 512 <SEP> 0,97 <SEP> 33 <SEP> 8,08 <SEP> -19
<tb> <SEP> 1024 <SEP> 0,99 <SEP> 17 <SEP> 8,02 <SEP> -10
<tb> <SEP> 2048 <SEP> 0,998 <SEP> 8 <SEP> 8,00 <SEP> -4
<tb> <SEP> 4096 <SEP> 0,999 <SEP> - <SEP> 4 <SEP> 8,00 <SEP> -2
<tb> <SEP> i <SEP> I <SEP>
<tb> <SEP> 8192 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> W <SEP> 8.00 <SEP> -1
<tb>

Les signaux présents. sur les sorties SG et SD correspondent a l'évolution souhaitee. L'impédance vue par l'amplificateur, baisse régulièrement et se stabilise vers 512 Hertz.

Par contre en ce qui concerne la composante AMP, celle-ci est trop forte. A 1024 Hertz; il subsiste un signal de l'ordre de 30 % du signal incident. Celui-ci necessiterait une reproduction dans le registre médium aigu. Ceci n'est pas souhaitable au niveau de l'adaptateur. Le filtre 1000 Hertz portera l'affaiblissement a 13 dbmo a 1024 Hertz et 50 dbmo à 4096 Hertz. De la sorte les haut-parleurs basses fréquences suffiront au bon fonctionnement de l'adaptateur
Nous savons que l'oreille est peu sensible a l'erreur de phase, aussi accepterons-nous-une-telle distorsion.

L'erreur sera- inférieure à 20 d'angle sur les 4 octaves couvrant la bande passante, allant de 256 Hertz-à 4096 Hertz.

En amplitude l'erreur vectorielle est infinitessinale car toujours inférieure a 1,7 %.

C/ CONCLUSIONS
L'intérêt de l'adaptateur curviligne est évident. Une étude des spectres de fréquences produits par des sources modulantes diverses a montré que toutes ces sources ont un même fondamental de fréquence 16 Hertz, ainsi
- un LA 3 chanté a pour fondamental un niveau égal
à + 5 DBa à 16 Hertz,
- a l'extrême une percussion de cymbales à pour fon
damental un niveau sonore égal à -15 DBa à 16 Hertz.

Les enceintes acoustiques existantes sont en fait des filtres passe bande étendus de (50 Hertz à 16 Kilohertz)
L'atténuation du filtre varie suivant l'architecture retenue pour l'enceinte.

Le son HIFI (soit haute fidélité) est un son qui ignore les fondamentaux 16 Hertz.

Par la suite le local provoque une nouvelle distorsion acoustique. Ledit local interdit, si son volume est insuffisant, toute propagation d'ondes projectives de fréquences inférieures à 180 Hertz.

En reproduction conventionnelle. dans la bande passante électrique 120 Hertz - 180 Hertz) il s'établit un régime d'ondes stationnaires. Les fréquences en résonnance dépendent des dimensions sur les trois axes du volume a sonoriser.

La mise en résonnance d'ondes projectives est à l'origine d'un champ d'interférences. L'intégrale curviligne qui en principe se propage à 331 Mètres par seconde, est fixe. Les molécules d'air oscillent autour d'un point fixe.

Ceci a pour conséquence de réduire considérablement la fidélité de tout le spectre audible.

Au-dela de 600 Hertz les haut-parleurs sont tels que le déplacement des molécules d'air devienne progressivement orthogonal au déplacement du piston. Il y a apparition d'une distribution isopuissante CARDIOiDIQUE. Cette obser ion signifie que le CURVILISME ACOUSTIQUE existe naturellement.

L'enceinte acoustique curviligne assure la transformation d'un champ projectif de vitesse, en champ équiprojectif de vitesse. C'est la raison pour laquelle le dispositif projette les molécules d'air les unes vers les autres
De l'interaction moléculafre, résulte une force conservative qui physiquement ne travaille pas. Elle a pour direction l'axe de déplacement du piston inducteur. Cette force conservative est la résultante d'un TORSEUR qui propage la molécule d'air sur une trajectoire TROCHOÏDALE de plan orthogonal a la force conservative
Le TORSEUR engendre deux trajectoires simultanement :
- la première est RELATIVE, c'est celle de la
particule dans un espace mobile de rotation instan
née de pulsation w ; nous l'appelons ROULANTE,
- la seconde est ABSOLUE, c'est celle qui est
apparente dans notre référentiel d'observation.

Telle est bien la différence physique entre un champ projectif et équiprojectif. Une enceinte conventionnelle provoque un champ d'interférences telles, -que les molécules d'air sty propagent fort peu A contrario l'enceinte CURVILIGNE provoque le déplacement des molécules qu'elle induit.

La roulante a pour pulsation une constante qui ne dépend que des conditions de température et de. pression.

La fréquence instantanée est voisine de 10 Megahertz. C'est en fait la fréquence appelée PLASMA en RADIOCOMMUNICATION.

La seconde est apparente dans notre ESPACE vectoriel.

C'est elle qui nous donne la sensation auditive. Elle est circulaire- et a pour pulsation quelques radiahs. La portez est fonction de la racine carrez de la puissance à l'emission
De la sorte l'auditeur est assujetti a un flux variable en puissance. Toutesles trajectoires des molecules sont tangentes a l'origine
si la puissance crolt, la trajectoire apparente
tend a augmenter,
a contrario si elle décroît, elle tend 9 être
ponctuelle.

L'auditeur perçoit ce déplacement d'onde. Les variations instantanées lui donnent le ton du programme musical.

Les enceintes stéreophoniques traditionnelles colorent les trajectoires circulaires en les tordant par addition et soustraction d'harmoniques. Cette interaction a pour résultante la hauteur du son.

Le dernier avantage présenté par le curvilisme acoustique, intéressera les professionnels du spectacle. L'effet
LARSEN est l'une des résultantes du régime d'ondes stationnaires acoustiques. Dans la mesure ou celui-ci est fortement atténué, l'effet LARSEN est partiellement supprimé.

L'accrochage subsiste a très haut niveau de reproduction acoustique. Pour un niveau de reproduction raisonnable, l'utilisateur d'un microphone peut être situé à proximité de l'inducteur acoustique. A distance de quelques mètres de l'inducteur, le même utilisateur pourra être situé dans le flux acoustique induit de niveau plus élevé.

Claims

- REVENDICATIONS

1") Dispositif destiné à la. reproduction des ondes acoustiques basses fréquences caractérisé en ce qu il comporte un boîtier menuisé représenté en planche (2/2), permettant l'agencement de deux haut-parleurs basses fréquences et d'une électronique d'adaptation des signaux électriques reçus d'un amplificateur stéréophonique conventionnel.

l'amplificateur stéréophonique conventionnel.

des signaux électriques à reproduire issus de

- le volume (3) reçoit l'électronique d'adaptation

orifices verticaux (FA) sur la planche (2/2)

circulaires vers le local à'sonoriser par trois

deux haut-parleurs et la diffusion des ondes

torsion des puissances acoustiques émises par les

- le volume (2) est un' résonnateur permettant la

(2) qui les sépare

ondes acoustiques soient émises vers le volume

tes closes disposées de telle sorte quels

- les deux volumes désignés (1) soient des encein

Le boîtier comporte quatre volumes distincts tels que

2") Dispositif selon la revendication- 1 caractérisé en ce que les deux haut-parleurs basses fréquences sont disposés horizontalement, inversés l'un par rapport a l'autre, non couplés acoustiquement par les deux volumes (1) et alimentés par un seul signal monophonique. Chacune des bobines électriques est raccordée en série et en phase électrique avec celle de l'autre haut-parleur.

3') Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé encre qu'un filtrage passif représenté en planche (1/2) permet l'interfagage entre un amplificateur stéréophonique branché sur les accès (ED) et (EG) puis les deux enceintes stéréophoniques conventionnelles raccordées sur les accès (SG) et (SD). Les signaux sortant de l'adaptateur en (SG) et (SD) sont fortement atténués pour'les fréquences inferieures à 256 Hertz. Par mélanges les signaux absents sur les accès (SG) et (SD) par rapport aux entrées (EG) et (ED) sont additionnés et présentés â un amplificateur monophonique complémentaire raccordé sur l'accès (AMP). L'amplificateur monophonique agit sur les deux haut-parleurs suivant la revendication 2.