ISOPHASES http://www.isophases.com LE PROCESSEUR D IMAGE STEREOPHONIQUE ISO-B12 par Claude Carpentier v :3.1 - Juin 2004 OFF 160 320 630 ISOPHASE 1250 2500 5000 80 160 320 640 1250 2500 ON LEVEL BALANCE PHASE BALANCE ISO B-12 STEREOPHONIC SOUNDSTAGE PROCESSOR L ISO B-12 est un appareil de conception entièrement nouvelle destiné à régler avec précision l image stéréophonique en automobile. C est le premier processeur équipé d un égaliseur de phase stéréophonique. L égalisation de phase à l avantage sur l alignement temporel d améliorer l image stéréophonique simultanément pour le conducteur et le passager avant. Il est en outre équipé d une balance de niveau gauche/droite permettant de compenser la dissymétrie des habitacles pour chaque octave. L ISO-B12 permet d obtenir soit une image stéréophonique parfaite pour un seul auditeur soit une image largement améliorée pour le conducteur et le passager. I Le problème de la reproduction stéréophonique en automobile : Une reproduction stéréophonique correcte exige que des sons identiques émis simultanément par les haut-parleurs droits et gauches parviennent à l auditeur avec le même niveau et en phase. Mais en automobile, la différence de distance entre les haut-parleurs et les auditeurs ainsi que les réflexions sur les portes et les vitres provoquent des différences de niveau et des conflits de phase et entre les 2 canaux qui détériorent largement l image sonore stéréophonique.
La solution la plus couramment employée pour y remédier est l alignement temporel complété par un réajustement des niveaux relatifs des canaux gauche et droit au moyen de la balance. L avantage de cette solution est sa grande facilité de mise en œuvre. Mais elle a trois inconvénients : - d une part l alignement temporel ne vaut que pour une position d écoute. - d autre part il ne corrige que les conflits de phases induits par la différence de distance entre les haut-parleurs. - et enfin les différences de niveau entre les canaux ne sont pas les mêmes dans toutes les bandes de fréquences. D où la difficulté à obtenir avec cette méthode une reproduction stéréophonique correcte sur toute la bande spectrale même pour une seule position d écoute. II Le temps et la phase : La pratique de l alignement temporel ainsi qu une mauvaise interprétation de l effet de Haas tendent à faire croire que c est le temps qui est le principal paramètre dans la formation de l image stéréophonique. En réalité, le cerveau localise les sons dans l espace en fonction des différences de niveau et de phase des sons parvenant à nos deux oreilles. Le temps agit sur la phase qui agit sur l image et c est la phase et non le temps qui est le principal paramètre dans la formation de l image stéréophonique. Il est donc plus logique d agir directement sur la différence de phase entre les canaux. III Le mode corrélé et le mode non corrélé Supposons une scène sonore composée d un chanteur situé en son milieu, d une batterie à droite et d un piano à gauche. La voix du chanteur est reproduite par des signaux issus des canaux gauches et droits égaux en niveau et en phase. Ils sont dits «corrélés». Par contre l instrument de gauche est reproduit par des signaux situés uniquement sur le canal gauche et l instrument de droite par des signaux situés uniquement sur le canal droit. Les signaux reproduisant les instruments sont indépendants ils sont dits «non corrélés». Le signal stéréophonique est composé d un mélange de signaux corrélés et non corrélés. Pour que le centre de l image sonore soit reproduit correctement il faut que les signaux corrélés parviennent en phase aux oreilles des auditeurs. Ceci implique que la distorsion de phase stéréophonique soit la plus faible possible.
IV La distorsion de phase stéréophonique en automobile 180 135 90 45 0-45 -90-135 -180 DISTORSION DE PHASE R21 CONDUCTEUR PASSAGER STRUCTURELLE 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Fig.1 Relevés de mesures de distorsions de phase dans un véhicule automobile Dans la figure 1, la courbe noire est la distorsion de phase théorique due à la différence de distance entre les haut-parleurs et les auditeurs dans une Renault 21. Elle est appelée aussi structurelle car elle dépend de la position des haut-parleurs. Les courbes bleues et rouges sont des relevés de mesure des différences de phase entre les haut-parleurs aux positions d écoute conducteur et passager dans ce même véhicule. Les différences entre la courbe noire et les courbes bleues et rouges sont dues aux réflexions sur les parois du véhicule. Les différences entre les courbes bleues et rouges sont dues aux dissymétries de l habitacle générées par l aménagement du poste de conduite. V La corrélation binaurale L image stéréophonique perçue par un auditeur n est pas le résultat direct de la différence de phase et de niveau entre les haut-parleurs à l endroit d écoute mais de la différence de phase et de niveau entre les signaux parvenant à chacune des deux oreilles de l auditeur. C est le coefficient de corrélation entre les pressions acoustiques à nos deux oreilles appelé «coefficient de corrélation binaurale» qui mesure la qualité de reproduction du mode corrélé. Lorsque les signaux parvenant aux deux oreilles sont égaux en niveau et en phase le coefficient de corrélation binaurale est égal à 1. Lorsque ces signaux ne sont pas corrélés ce coefficient est égal à zéro. Lorsque ces signaux sont égaux en niveau et sont de phases opposées ce coefficient vaut -1.
VI La correction de l image stéréophonique en automobile En HIFI domestique le coefficient de corrélation binaural est proche de 1 dans toutes les bandes de fréquence importantes pour la formation de l image sonore. En HIFI automobile ce coefficient est en moyenne plus proche de 1 que de 1 ce qui est une confirmation du caractère très dégradé de la reproduction du mode corrélé en stéréophonie automobile. Lorsque le coefficient de corrélation binaural est proche de 1 c est toujours que la distorsion de phase stéréophonique est proche de 180, et, dans ce cas, une inversion locale de la phase stéréophonique permet de revenir vers des valeurs proches de 1 et ceci pour les deux emplacements d écoute car l inversion de phase de 180 est symétrique. Dans notre document «Les technologies ISOPHASES», nous avons montré l existence d un filtre théorique permettant de corriger la distorsion structurelle de phase en automobile d une manière parfaitement symétrique pour les deux emplacements d écoute. Mais comme le montre la figure 1 la dissymétrie des habitacles rend préférable de pouvoir adapter la correction à chaque véhicule. VII Les phase shifters Les seuls outils actuellement commercialisés permettant d intervenir sur la phase stéréophonique sont les «phase shifters» Les «phase shifters» appelés aussi «delay» sont des circuits électroniques apportant un retard constant entre 0 Hz et leur fréquence d accord. Ce retard varie avec la fréquence d accord. Lorsqu on combine les actions de deux phase shifters, un sur le canal gauche et l autre sur le canal droit et l autre sur le canal gauche, il est possible d obtenir une différence de phase de 180 entre les deux canaux dans une bande de fréquence. Le problème est que cette bande est très large, que sa largeur n est pas réglable, ce qui entraîne des rotations de phase qui détériorent la reproduction des fréquences basses. VIII La cellule paramétrique de réglage de phase ISOPHASE Afin de permettre d intervenir de manière précise et facile sur la phase stéréophonique nous avons mis au point et breveté un circuit électronique permettant de modifier la différence de phase entre les canaux dans une bande de fréquence d une manière similaire à celle employée dans les égaliseurs de niveau.
Ce circuit est une cellule paramétrique d égalisation de phase dont on peut régler séparément la fréquence centrale, la largeur et le gain (le gain étant la différence de phase entre les canaux). 180 135 CELLULE ISOPHASE 90 45 0-45 10 100 1000-90 -135-180 Fig. 2 Différents réglages d une même cellule ISOPHASE La figure 2 représente différents réglages d une même cellule ISOPHASE. Les courbes du haut sont obtenues en faisant varier la largeur pour une même différence de phase entre les canaux ; et les courbes du bas en faisant varier la différence de phase pour une même largeur. En mettant plusieurs de ces cellules en série il est possible de réaliser des égaliseurs paramétriques de phase permettant d intervenir en plusieurs points du spectre. En fixant la largeur et en ajustant les fréquences centrales sur les fréquences normalisées on obtient un égaliseur de phase de type graphique c est à dire un appareil car de faire varier la différence de phase entre les canaux droits et gauches entre 180 et + 180 dans des bandes de fréquence normalisées. L ISO-B12 est équipé d un égaliseur de phase de type graphique permettant de corriger la phase stéréophonique sur 6 octaves entre 80 Hz et 2500 Hz. IX- Le processeur d image stéréophonique ISO-B12 L ISO-B12 est un appareil de conception entièrement nouvelle conçu pour régler de manière précise la scène stéréophonique en automobile. Une bonne scène stéréophonique est le résultat d'un bon équilibre droite/gauche en mode non corrélé et d'un bon positionnement du centre en mode corrélé dans toutes les bandes de fréquence. Pour y parvenir l ISO-B12 possède 12 commandes de réglage. 6 commandes permettent de régler l équilibre des niveaux en mode non corrélé et les six autres au
positionnement du centre de l image sonore et ceci pour les six octaves importants pour la reproduction de l image sonore. Ces réglages s effectuent à l oreille en utilisant les plages de bruit rose du disque de réglage. L ISO-B12 s installe avant l amplificateur de puissance correspondant à la bande des fréquences médiums. Il possède une paire d entrées et deux paires de sorties stéréophoniques. Les sorties A sont des sorties normales, les sorties B sont des sorties soit directes soit processées en fonction de la position du contacteur SP en face arrière. Lorsque le contacteur SP est poussé les sorties B sont processées. Les sorties B peuvent être utilisées pour alimenter des woofers. X Caractéristiques : Bande passante : 5 Hz 20 000 Hz +- 1dB Niveaux d entrée et sortie maxi : 4 volts RMS Distorsion typique : < 0,1% Rapport Signal/bruit > 105 dba Dimensions : Largeur :165 mm Hauteur : 35 mm Profondeur : 110 mm Encastrable dans 30 mm x 160 mm Chassis en aluminium brossé noir. Face avant : sérigraphie blanche sur fond noir Prix : 450 Euros (version OEM disponible à 350 Euros port compris) Garantie minimum 2 ans. Distribué par : ISOPHASES 16 rue du Moulin des Bruyères 92400 COURBEVOIE tél. : 01 43 34 17 16 - FAX : 0143 34 59 09 - mail : oem@isophases.com