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Perfectionnements à l'enregistrement et à la repïà%lt 1 - on d'impulsions électriques.
La présente invention concerne l'enregistrement et la reproduction d'impulsions électriques telles que celles rencontrées dans les limites de fréquence audible, et elle a pour but principal de fournir un appareil et un mode de fonc- tionnement perfectionnés grâce auxquels le bruit de fond est éliminé, l'étendue en volume dans l'enregistrement des sons et la diffusion est augmentée et l'on empêche le dépassement dû à une modulation excessive du son pendant l'enregistrsment.
Dans la reproduction du son et particulièrement de la musique, deux facteurs essentiels doivent être considérés, savoir la qualité et la quantité. En musique ces facteurs sont
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appelés la "tonalité" et. le "volume des sons"; en technique ils sont associés à la sensibilité à la fréquence, et à l'am- plitude, respectivement. Inexécution' des appareils pour ce qui concerne la reproduction d'une large étendue de fréquences a reçu beaucoup d'attention et un progrès considérable a été réalisé dans l'équipement d'enregistrement et d'amplification.
Toutefois les musiciens ont fréquemment fait des critiques et des objections à la compression de l'étendue du volume qui a semblé être nécessaire à cause de limitations des appareils.
La limite inférieure de volume est régie par ce qu'on appelle le "niveau de bruit" tandis que la limite supérieure est régie par le point de surcharge de l'équipement. Dans l'enregistre- ment, ce point est atteint lorsqu'un sillon empiète sur le sillon adjacent.
Actuellement l'étendue permise de volume dans la ra- diodiffusion ou l'enregistrement de disques est de l'ordre de 25 ou 30 décibels (approximativement 30 à 1 en amplitude).
Du point de vue du musicien, il serait hautement désirable que cette étendue soit accrue jusqu'à 60 ou 70 db pour reproduire par exemple la musique d'un orchestre synphonique. Une pareil- le étendue ne peut être réalisée sans qu'on ait recours à un moyen de contrôle du volume s'ajoutant à celui inhérent au système d'enregistrement ou de radiodiffusion. La présente invention concerne un procédé pour obtenir une augmentation dans l'étendue de volume existante par l'emploi d'un signal "de contrôle de volume" appelé ci-après le "son de contrôle". Avec l'équipement décrit, l'étendue de volume dans la reproduction phonographique peut être portée à au moins 50 db.
En bref,, l'accroissement de l'étendue de volume ou de l'étendue dynamique reproductible est réalisé de la manière suivante. On supposera qu'on enregistre unpassage dont l'ampli-
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tude minimum est inférieure au bruit de fond du système.
Jusqu'à présent on élevait l'avance de l'amplificateur d'en- registrement en ce point pour relever le niveau de la musique à une valeur au-dessus de celle du bruit. Conformément à la présente invention, l'opérateur augmente l'avance de la même manière mais il ajoute en plus un son sub-audible ayant une fréquence différente telle que vingt cycles, au circuit d'en- trée de l'aiguille qui taille le sillon. Lorsque l'enregis- trement est ensuite reproduit, le voltage obtenu à partir de ce son de contrôle supplémentaire est employé pour réduire l'avance de l'amplificateur de reproduction. De cette manière, le signal reproduit peut être réduit très approximativement au niveau initial et en même temps le signal favorable pour le rapport de bruit, obtenu par l'élévation du niveau de signal dans l'enregistrement, est maintenu.
La limite de l'am- plitude maximum susceptible d'être reproduite est évidemment déterminée par l'équipement de reproduction et peut être rendue aussi élevée qu'on le désire, de sorte que l'étendue dynamique reproduite peut être rendue à peu près identique à l'original.
Comme on l'expliquera ci-après, ces différents ré- sultats sont obtenus par l'utilisation d'un courant de contrô- le du volume qui a une fréquence en dehors des limites de fréquence des signaux désirés, est enregistré en même temps que les signaux sur la même surface d'enregistrement et a son niveau commandé soit à la main soit automatiquement pour main- tenir le signal désiré à un niveau continûment élevé ou dans les limites relativement étroites de niveaux.
De cette maniè- re, dans le cas d'enregistrement et de reproduction de sons, le courant de controle peut par exemple avoir une fréquence sub-audible et peut-avoir son niveau contrôlé pour augmenter -
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le volume des impulsions audibles pour la faible modulation et pour diminuer le volume de ces impulsions pour la modulation élevée, ce qui maintient le courant de signal dans des limi- tes relativement étroites de niveaux. Pendant la reproduction, le courant de contrôle est séparé du courant de signal, soit électriquement, soit électro-mécaniquement, il est redressé et est utilisé pour ramener le volume du son reproduit à sa valeur initiale.
On comprend aisément qu'un semblable cou- rant de contrôle peut également être utilisé dans la radiodif- fusion pour corriger des défauts dus à une traduction défec- tueuse dans le studio ou endroit analogue.
D'autres buts de l'invention sont d'augmenter l'éten- due dynamique de la reproduction de disques d'approximative- ment 25 db comme à présent jusqu'à 50 db., d'accroître le rap- port du signal au bruit dans la reproduction jusqu'à une va- leur plus favorable en permettant que l'enregistrement soit fait à un niveau élevé et plus ou moins uniforme et en rédui- sant ce niveau jusqu'à l'original au moyen d'un son de con- trôle, et d'augmenter l'étendue de volume de la reproduction de films sonores ou de la transmission de radiodiffusion.
L'invention sera mieux comprise d'après la descrip- tion faite ci-après avec référence aux dessins annexés.
Dans ces dessins:
La fig. 1 est une représentation schématique d'un système de reproduction conforme à l'invention.'
La fig. 2 est une représentation schématique d'un système de reproduction construit conformément à l'invention.
La fig. 3 est une forme modifiée d'appareillage d'en- registrement établi pour le contrôle automatique du volume du son enregistré.
Les Figs. 4, 5 et 6 sont des schémas explicatifs montrant différents types d'enregistrement faits conformément à
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la présente invention.
La fig. 7 est une vue de côté d'un appareil repro- ducteur électrique qui peut être actionné électromagnétique- ment pour séparer les impulsions de contrôle et de signal reproduites d'après un disque à sillon ou dispositif enregis- treur équivalent.
La fig. 8 est une vue en plan de la partie de l'appa- reil de reproduction qui fonctionne pour reproduire les impul- sions de contrôle enregistrés sur un disque à sillon.
La fig. 9 est un schéma explicatif du fonctionnement de l'appareil de reproduction composite des fig. 7 et 8.
Le système enregistreur de la fig. 1 comprend un microphone ou un pick-up 10 à partir duquel des impulsions électriques sont fournies à un enregistreur 11 par l'inter- médiaire d'une ligne appropriée renfermant un amplificateur 12, un potentiomètre de réglage de contrôle de volume 13, un filtre passe-haut 13' et un amplificateur d'enregistrement 14.
Il est évident que la ligne 12-13-14 peut renfermer des élé- ments supplémentaires tels qu'un mélangeur ou d'autres élé- ments usuels utilisés dans une ligne de cette nature et que l'enregistreur 11 peut être construit pour enregistrer sur un disque à sillon, un film photographique ou sur une autre matière d'enregistrement appropriée.
Le courant de contrôle produit par une génératrice 15 est introduit dans la ligne 14 par des moyens comprenant un potentiomètre 16 qui peut être mécaniquement accouplé au potentiomètre 13, un tube de couplage 17, un transformateur 18 et un filtre passe-bas 19.
Dans ces conditions, les courants de signal et de contrôle sont enregistrés simultanément sur la même surface d'enregistrement ou la même bande-son. Les niveaux ou les vo-
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lumes des courants de contrôle et de signal peuvent être modifiés simultanément dans le cas,de commande intégrale des potentiomètres 13 et 16. Si les courants de signal sont de fréquence audible, la fréquence du courant de contrôle peut se trouver dans la gamme sub-audible, une fréquence de l'or- dre de 20 cycles convenant à cet effet. Si le son initial est trop fort pour être enregistré ou modulé, son volume est ré- duit et le volume ou l'amplitude du courant de contrôle est di- minué de façon correspondante en même temps.
Si le courant initial est tellement faible qu'il pourrait être masqué par les grattements de l'aiguille, le bruit de fond dû à un film encrassé ou griffé, etc., le niveau du signal et le niveau du courant de contrôle sont élevés, ce qui maintient le signal enregistré dans des limites relativement étroites de niveau, réduit le bruit de fond dû au niveau relativement élevé du signal, empêche le dépassement de l'enregistreur, et augmente le volume du signal qui peut être enregistré.
Il est désirable qu'environ 90% de la surface de la bande ou voie de son soient disponibles pour l'enregistrement de sons et que le restant soit utilisé pour enregistrer le courant de contrôle, c'est-à-dire qu'un maximum d'environ 905 de la voie de son soit utilisé pour le son le plus fort ou, la modulation de pourcentage le plus élevé. Le niveau d'enre- gistrement le plus bas du signal ne doit pas être moindre que 25 à 30% de la pleine échelle. Si le niveau de signal descend au-dessous de cette gamme de valeurs, les potentiomètres 13 et 16 sont actionnés pour relever les niveaux des courants de signal et de commande jusqu'à la valeur convenable.
Pendant les passages de silence, l'avance est aug- mentée par les potentiomètres 13 et 16 jusqu'à un point où Il le courant de contrôle est enregistré au niveau maximum de
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sorte que l'amplitude élevée du courant de contrôle réduit l'amplification du système et abaisse ainsi les niveaux des bruits de fond dans les passages de silence pendant la re- production. Lorsque le niveau du courant..de contrôle enre- gistré est élevé, le volume du son reproduit est faible.
Lorsque le niveau enregistré du courant de contrôle est bas, le volume du son reproduit est élevé. Des volumes intermé- diaires du son reproduit, dans les limites de 30 à 90% de la pleine échelle, ne nécessitent aucun changement.
Comme on le comprend immédiatement, la présente in- vention est destinée à s'occuper des plages au-dessus de 90% et en-dessous de 30% dans l'enregistrement normal, de telle façon que l'enregistrement tout entier est comprimé dans la plage de 30 à 90% de la pleine échelle, la différence re- quise en intensités ou en volumes étant le résultat de la va- riation d'amplification produite par le courant de contrôle quj occupe le restant de l'enregistrement et est superposé à l'enregistrement du son. De cette manière, un rapport de voltage de 30 à 1 est facilement obtenu pour un son qui nor- malement enregistrerait moins que 30% de la pleine échelle et un rapport de 10 à 1 est obtenu pour un son qui enregistre- rait plus que 90% ou dépasserait la pleine échelle.
La présen- te invention rend par conséquent possible d'obtenir une gamme de voltage de 30 X 3 X 10 ou 900 à 1 c'est-à-dire au moins une étendue de 60 décibels sans bruit de fond en comparaison de l'étendue de 30 à 35 possible jusque présent.
Le système de reproduction de la fig. 2 comprend un disque phonographique 20 et un dispositif de pick-up 21 à partir duquel des'impulsions électriques sont fournies à un haut-parleur 28 par l'intermédiaire d'un amplificateur 22, d'un filtre passe-haut 22', d'un transformateur de couplage 23, -
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d'une paire de tubes à variable relies en push-pull 24-25, d'un transformateur 26 et d'un amplificateur de puissance 27.
Une résistance 28 est intercalée dans lé conducteur commun des circuits d'entrée des tubes 24-25. Le courant de contrôle de volume est fourni à la résistance par le dispositif de pick-up 21, l'amplificateur 22, un filtre 29 pour séparer le courant de contrôle du courant de signal, un redresseur 30 pour produire un courant continu qui varie en concordance avec le niveau du courant de contrôle et un filtre 31 pour égaliser les impulsions redressées.
Comme on l'expliquera ci-après à propos des figs.7, 8 et 9, la fonction de séparer les impulsions de courant de signal et de courant de contrôle peut, dans le cas de la re- production à partir d'un disque, être remplie par un disposi- tif de pick-up composite au lieu du filtre électrique 29.
Il est évident que le courant de contrôle redressé fourni à la résistance 28 qui est reliée au circuit d'entrée des tubes à vide 24-25 fait varier l'action sur les grilles de contrôle et fonctionne ainsi pour faire varier l'amplifica- tion et le volume du son reproduit, ce volume étant réduit lorsque le niveau du courant de contrôle est élevé et-étant augmenté lorsque le niveaùdu courant de contrôle est bas. Il! est à remarquer que les tubes à variable 24 et 25 peuvent être du type connu habituellement la désignation UX-235 ou RCA-58.
L'amplificateur de puissance 27 peut être supprimé si ces tubes sont établis pour avoir un courant de débit suf- fisant pour faire fonctionner le haut-parleur 28..-. '
Bien que le contrôle de volume du système d'enregis- trament de la fig. 1 soit effectué par une manipulation à la main des potentiomètres 13 et 16, des moyens automatiques peuvent être prévus pour produire ce résultat. Ainsi dans le
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système d'enregistrement de la fig. 3, les impulsions élec- triques sont fournies du dispositif de pick-up ou de micro- phone 10 à l'enregistreur 11 par une ligne renfermant l'am- plificateur 12, un transformateur 35, un étage d'amplifica- tion en push-pull 36-37 contenant des tubes à variable, un transformateur 38, un filtre passe-haut 39-40-41 et l'ampli- ficateur de puissance 14.
Le courant de contrôle du volume est fourni de la génératrice 15 à l'enregistreur 16 par une ligne renfermant un transformateur 42, un étage d'amplifica- tion en push-pull 43-44 utilisant des tubes à variable, un transformateur 45, un filtre passe-bas 46-47-48 et l'amplifi- cateur de puissance 14.
Le courant pour commander automatiquement les niveaux ou les volumes des courants de signal et de contrôle comme on l'a expliqué précédemment est dérivé d'un enroulement se- condaire 50 du transformateur 35. Il est à remarquer que le courant venant de cet enroulement est fourni par l'intermé- diaire d'un amplificateur 51, d'un transformateur 52, d'un amplificateur 53, d'un transformateur 54, d'un redresseur 55 et d'un filtre 57-58-59, à une résistance 60 insérée dans le circuit d'entrée ou de commande de l'amplificateur 36-37 de la ligne de signal, et à une résistance 61 insérée dans le circuit de commande de l'amplificateur 43-44 de la ligne de contrôle.
Il est évident qu'un réglage convenable des poten- tiomètres d'entrée 60 et 61 a pour résultat une variation automatique des niveaux des courants de contrôle de signal de la manière expliquée à propos du système de la fig. 1.
Ainsi, lorsque le niveau du courant de signal est bas, les chutes de voltage, dans les résistances 60 et 61 seront com- parativement faibles et les niveaux des courants de signal et de contrôle augmentent. Lorsque le niveau du courant de
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signal est élevé, au contraire, les'chutes de voltage des résistances 60 et 61 seront comparativement élevées et les niveaux des courants de signal et de'contrôle s'abaissent.
Lorsqu'il n'y a pas de courant de signal, la chute de voltage de la résistance 61 est très basse et le niveau du courant de contrôle a sa valeur maxima.
Si l'enregistreur est du type photographique, l'en- registrement de son apparait approximativement commeindique la fig. 4, le courant de contrôle étant montré comme une li- gne sinusoïdale sur laquelle sont superposées les ondes de signal 63. Dans le court enregistrement représenté, il est évidemment impossible de montrer des variations de niveau.
Dans le cas de l'enregistrement à sillon de la fig. 5, les ondes audibles sont de même superposées à un sillon de forme sinusoïdale. A la fig. 6, le courant de signal est indiqué grossièrement par la courbe A, le courant de contrôle par la courbe B et le courant résultant par la courbe C.
L'appareil de reproduction électrique représenté aux figs. 7 et 8 comprend un reproducteur électrique 70 pour- vu d'un bras de support ou bras acoustique 71 pivotant en 72.
Ce reproducteur 70 reproduit le courant de signal du disque 73 de la manière usuelle et son fonctionnement se comprend facilement sans autres explications.
Sur le bras acoustique 71 est fixé, par une attache comprenant un boulon 73 et une pièce d'espacement 74, un re- producteur 75 qui fonctionne pour reproduire les impulsions dé courant de contrôle enregistrées sur le disque 73'. Ce re- producteur de courant de contrôle comporte un aimant 76 qui est pourvu d'une armature 77 montée sur un support élastique 78 et ayant un poids ou organe d'inertie réglable 79 pour accorder le reproducteur à la fréquence de contrôle. Sur l'armature 77, près des pièces polaires de l'aimant 76, est
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montée une bobine de pick-up 80 dans laquelle le courant de contrôle est produit.
La manière suivant laquelle le dispositif de pick-up 75 est accordé par le réglage de la position du poids 79 le long de l'armature 77 résulte clairement de l'examen de la fig. 9 dans laquelle: m1 = moment d'inertie de l'aiguille autour du pivot, c1= flexibilité de la pointe de l'aiguille, m2 = moment d'inertie de l'armature de pick-up autour du pivot., c2= flexibilité de l'amortissement de caoutchouc de l'armature R1 = résistance du caoutchouc, m3 = moment d'inertie du bras acoustique 71 autour de son axe horizontal.
C3 = flexibilité du bras acoustique 71, m4 = moment d'inertie du bras acoustique autour de son axe vertical, m5 = moment d'inertie de l'armature 77, C4 = flexibilité de la suspension de l'armature 77.
Par un réglage approprié de la position du poids 79, on peut évidemment faire en sorte que le facteur m5 ait n'im- porte quelle valeur nécessaire pour obliger le reproducteur 75 à répondre à la fréquence de courant de contrôle utilisée.
Comme le comprendront facilement les personnes du métier, ce type de filtrage est particulièrement avantageux lorsqu'on utilise un courant de contrôle de fréquence relativement bas- se. La manière dont le courant de contrôle ainsi séparé du signal est utilisé pour contrôler le volume du son reproduit se comprend à la lumière de ce qui a été dit à propos de la fig. 2.
De l'explication qui précède, il résulte clairement que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation particulière décrite mais que différents changements peuvent
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être apportés sans que l'on sorte du. cadre de l'invention.
REVEND I C A T I 0 N S 1) Procédé d'enregistrement de son, caractérisé par la su- perposition, sur les impulsions audibles enregistrées du son, d'un courant de contrôle de fréquence déterminée non audible.