Brevet FR2409567A1 — publié le 19790615

La présente invention a pour objet un instrument de musique opto-électronique, à codage linéaire des notes, qui permet -en un premier temps, de coder et de programmer graphiquement sur une bande fixe de papier tranaparent,les informations relatives aux différentes notes d'uns composition musicale7 suivant un mode de représentation linéaire, sur des pistes parallèles qui permettent de spécifier pour chacune des notes : sa hauteur et sa puissance, sa durée étant conditionnée par la longueur du marquage; -puis en un second temps, la bande ainsi codée étant entrainée t la bonne vitesse et passant sur une tête de lecture optique,de de détecter ces marquages et d'utiliser les signaux électriques résultants pour commander la sélection des sons correspondants produits par un générateur de fréquences musicales fixes, ces dernières sont alors amplifiées et émises en haut-parleur. Les domaines dtapplications concernent : la composition musicale, l'enseignement audiovisuel de la musique et la pratique instrumentale. Différents appareils automatiques de musique électronique, ayant pour origine orgue de Barbarie, utilisent également des bandes de papier fort ou de carton pour programmer les notes de musique sous forme de perforations qui permettent dtétablir des contacts électriques servant à commuter les fréquences musicales correspondantes sur un amplificateur. Ces appareils n'offrent aux musiciens que des possibilités réduites pour la composition musicale. Les perforations rendent la bande fragile et la correction des erreurs difficile, de plus il est impossible d'obtenir des notes de courte durée d'émission. Les techniques modernes de fabrication des cellules photo-sensiblesi permettent à présent de concevoir une nouvelle génération d'instruments de nlusique codée et programmée, où le marquage graphique des notes peut étire facilement effectué par les utilisateurs. -De tels appareils présentent alors de très grands avantages pour la composition et la pratique musicale ainsi que pour ltétude. Le codage linéaire des notes correspond à une représentation logique et temporelle des sons. Il facilite considérablement la compréhension de la théorie musicale et met sa connaissance à la portée de tous, suivant des régles simples et compatibles avec les méthodes classiques dtenseignement de la musique vocale ou instrumentale. La figure 1 donne un exemple de réalisation d'un instrument de musique opto-électronique correspondant à la présente invention. La figure 2 donne un exemple de réalisation du dispositif de codage et de programmation des notes de musique. La figure 3 donne un exemple de réalisation du dispositif de décodage. La figure 4 représente le schéma de principe de ce dispositif associé à un petit orgue électronique classique. En se reportant sur la figure 1, ltinstrument de musique opto-électronique conforme à la présente description comporte - Un dispositif de codage et de programmation des notes, comprenant 1/ une plaque guide de codage par marquage graphique, 2/ un curseur de codage linéaire des notes et des accords. - Un dispositif de décodage des marquages par lecture optique, comprenant 3/ un mecanisme d'entrainement de la bande, 4/ une réglette de cellules photo-sensibles, 5/ une source de lumière linéaire, 6/ un index fisse de lecture représentant le clavier de Irappareil - Un dispositif électronique de sélection et de commande des sons musicaux. Ces dispositifs sont prévus pour équiper un petit orgue électronique classique dont le principe est connu. Cet appareil comporte donc 7/ un clavier à touches de sélection et de commande des sons musicaux, 8/ un générateur de fréquences musicales fixes, 9/ un amplificateur basse fréquence et son haut-parleur, 10/ une alimentation basse tension redressée et stabilisée. Cet ensemble électronique est placé à l'intérieur de l'appareil. Le dispositif de codage et de programmation des notes est représenté fig. 2. La bande vierge de papier transparent Il est positionnée au dessus de la plaque guide 12. Les gravures, visibles par transparence du papier, permettent de repérer les différentes pistes servant à marquer les notes et leur niveau ou leur transposition et de déterminer leur durée. Les pistes réparties sur la largeur de la plaque guide correspondent à 37 pistes notes 131-1337, parallèles et régulièrement espacées, I piste de transposition haute 14t, située au dessus des pistes notes, 1 piste de transposition basse 14, située au dessous des pistes notes, 3 pistes de niveaux 15l 2 3, situées dans le haut de la plaque, 1 bande marginale 16, non gravée, située au dessus des pistes niveaux, qui permet d'inscrire les paroles d'un chant correspondant aux notes de musique. La plaque guide comporte également une série de traits verticaux fins 171-17i,régulièrement espacés qui correspondent à des unités de temps. Les marquages : notes 23i,transpositions 241 ou 2, niveaux 251 2 3, sont effectués à l'aide d'un stylo feutre dont l'encre à séchage rapide est opaque. L'autre extrémité du stylo comporte une meche imprégnée dtun diluant qui permet d'effacer, le cas échéant, les marquages pour les modifier. Poar faciliter les différents marquages, on se sert d'un curseur 2 qui est transparent. n est composé d'une partie fixe 26,qui sert à tracer les marquages de transpositions 241 ou 2et les niveaux sonores 251 2 3 et d'une partie mobile27 qui sert à tracer les notes et leurs accords, Les perforations du curseur permettent dtengager la pointe du stylo feutre pour tracer des marquages bien droits, axéS sur la longueur des pistes, ces marquages se font en déplaçant le curseur sur la glissière. En dévissant le bouton moleté 28 on peut déplacer la partie mobile du curseur vers le haut ou vers le bas pour effectuer les transpositions. Le dispositif de lecture et décodage des marquages représenté figure 3 est vu en coupe en a/ et en plan en b/. La bande de papier transparent 11 est enroulée sur la bobine dévidrice 29, son extrémité libre est engagée dans la fente de la bobine réceptrice 30. Elle passe au dessus de la plaque guide 1 puis entre la tête de lecture optique 31 et la lampe tube d'éclairage 32. La tête de lecture comporte autant de cellules photo-sensibles que la plaque guide comporte de pistes : notes, transpositions et niveaux, c'est-à-dire 42 cellules. La largeur de chaque piste est de 2, 54 mm. Celle de la bande de 125 mm et sa longueur de 20 mètres. Le dispositif dlentraînement 3 de la bande comporte un variateur de vitesse, mécanique ou électronique, non revendiqué, lequel permet de régler l'avance de bande à une vitesse linéaire constante qui correspond à celle de la mesure. La bande est entrainée par un cylindre caoutchouté 20,couplé au variateur 21,et un cylindre presseur 22. Un inverseur de marche 37 permet de rebobiner la bande sur la bobine dévidrice. Un levier 38 commande la marche avant ou la marche arrière, ou bien immobilise la bande pour effectuer les marquages. Un index fixe de lecture 39, placé au dessus de la tête optique de lecture, représente la disposition des touches du clavier et leur correspondance avec les pistes notes. Il indique également les pistes transpositions et niveaux. Le dispositif de sélection et commande des sons musicaux est schématisé figure 4 en association avec les éléments constituants d'un orgue électronique classique représenté au dessous. Dans le montage dTun orgue électronique classique, l'oscillateur 40 est branché sur l'entrée d'un synthétiseur d'octave 41 qui. produit les 12 demi-tons de la gamme chromatique bien tempérée. Chacune de ses sorties est branchée sur l'entrée d'un diviseur de fréquences 42-42 dont les 6 ou 7 étages de division par 2 permettent dtobtenir la meme note mais dans les différentes octaves, par exemple DO1-DO2-DO3-DO4-DO5-DO6-DO7. Ces différentes fréquences musicales fixes sont appliquées sur l'entrée dtun amplificateur basse fréquence 9 et émises en haut-parleur lorsqu'un des circuits commutateur 431 - 4361est commandé par ltenfoncement dtune touche 44j du clavier. Le dispositif opto-électronique de sélection et de commande d'émission des sons musicaux est représenté au dessus dans le cadre en pointillé. Ce dispositif ne peut fonctionner que lorsque la bande est entraînée en marche avant. Son fonctionnement est alors le suivant Lorsqu'un marquage note 23j, tracé avec une encre opaque sur une des pistes 13j, vient en un instant donné se présenter entre la source de lumière et la cellule photo-résistante 33j affectée à cette piste, l'interception des rayons lumineux qui en résulte fait passer la résistance de la cellule de I KQ à 1 Mc et se traduit par un signal électrique de forme carrée ou rectangulaire dont la durée est égale au temps de passage du rnarquage sur la tête de lecture.Ce signal commande alors un circuit commutateur 45j et la fréquence de la note correspondante est appliquée sur l'entrée de ltamplificateur de la même façon que si elle était commandée par ltenfoncernent d'une touche du clavier. La grille guide ne permet de marquer qu'une suite de notes correspondant seulement à 3 octaves, mais il est possible d'obtenir un registre de 5 octaves grace à un dispositif spécial de transposition automatique, Un marquage de transposition tracé au dessus des pistes notes et détecté par la cellule 341 commute le circuit orienteur 461 lequel commande le transfert automatique des fréquences musicales programmées sur une octave plus haute. Un marquage de transposition tracé au dessous des pistes notes et détecté par la cellule 342 commute le circuit orienteur 462 lequel commande le transfert automatique des fréquences musicales programmées sur une octave plus basse. En l'absence d'un marquage de transposition, la fréquence musicale qui est émise correspond à celle de la note programmée. Le circuit orienteur 463 qui est commandé par les transistors Tlou T2 est au travail. Lorsqu'un marquage de transposition est détecté par la cellule 341 ou 342 le circuit orienteur 463 vient au repos. Ces différents états sont les suivants Ordre normal des octaves : C2 C1 C cl c2 Transposition vers le haut: --- > C cl c2 Direct sans transposition : C1 C cl Transposition vers le bas : C2 C1 C Le dispositif de réglage automatique des niveaux sonores est également commandé par des marquages tracés sur les pistes spéciales de niveau l51 2 3 et détectés par les cellules correspondantes 351-2-3.Les signaux électriques résultants sont utilisés pour commander les transistors T3-T4-T5 qui agissent sur le gain de l'amplificateur. En l'absence de marquage niveau, le gain de l'amplificateur est de 25 % de sa puissance totale. Un marquage effectué sur la piste 151 donne un gain de 50 %. Sur la piste 152 il donne 75 % et sur la piste 153 le gain est maximum, L'intérêt principal de ltinstrument opto-électronique ainsi réalisé, rCsidc dans ses possibilités de coder et de programmer les notes de musique sous une fore logique et teMpox!hlle, puis de les beproduire par lecture optique simple. Le mode de notation classique de la musique par signes conventionnels est illogique et difficilement compréhensible. Tout d'abord, la représentation de la hauteur des notes sur une portée ne fait pas ressortir de façon évidente les intervalles de ton et de 1/2 ton entre les degrés et il existe une multitude de gammes diésées ou bémolisées où la position des notes est différente sur les portées.De plus la représentation par signes de la valeur des notes ntindique pas des durées mais seulement des rapports entre signes et il existe 48 'temps' différents où chacune des mesures peut comporter : soit une seule note, soit une centaine. L'exécutant doit déchiffrer la partition au moment menine où elle doit être interprètée, il doit alors concentrer toute son attention pour traduire ces signes très compliqués, en tenant compte continuellement : de la clé, de son armature et de ses changements, de Ia mesure et de ses variations, des accords et de leurs renversements, et en plus, de la suppression des sons qui comporte autant de signes que leur émission. Plus ces signes sont nombreux dans une mesure et donc compliqués à lire, plus ils doivent être joués ou chantés rapidement. Tout ceci est très compliqué et explique pourquoi les élèves doivent consacrer de nombreuses années d'études et de travail pour apprendre la musique. Dans la méthode linéaire, la partition est traduite en clair avant son exécution, suivant des conventions logiques compatibles avec la théorie musicale traditionnelle. Toutes les notes diésées ou bémolisées sont représentées à leur hauteur exacte et leur durée est représentée de façon temporelle. La bande est entraidée à la vitesse fixée par le compositeur. Les différents marquages notes viennent se présenter devant l'index de lecture qui indique de façon précise: leur hauteur sur l1échelle des fréquences et leur niveau sur l'échelle des puissance. Leur durée est conditionnée par la longueur des marquages et donc par leur temps de passage sur la tête de lecture. Les fréquences musicales sont émises simultanément et il est possible de régler leur puissance générale. Les marquages d'une note et de son niveau doivent en principe concorder, c'est à-dire étire de nieme longueur, les traits verticaux gravés sur la grille guide facilitent ce travail. Ils permettent aussi de déter-miner très e.:actement la durée des notes par division des espaces . Par exemple, dans une mesure à 4 temps chaque temps correspond à un espace entre 2 traits verticaux et une mesure correspond à 4 espaces. Une ronde occupe 4 espaces, une blanche 2 espaces, une noire I espace, une croche simple 1/2 espace, une double croche 1/4, une triple croche 1/8 d'espace et une quadruple croche 1/I6 dlexpace, et cela quelle que soit la mesure. C'est au moment de la lecture que l'on réglera la vitesse d'entraihement de la bande suivant la vitesse d'exécution du morceau. La durée des silences, ou absence de marquage, est déterminée de la même manière que celle des notes. R=r exemple dans une mesure à 4 temps, une pause correspond à 4 espaces et un soupir à 1 espace, etc.... Le mode de représentation graphique des notes sous une forme linéaire est illustré figure 2 comparativement à la notation traditionnelle par signes conventionnels, représentés au dessus. Le curseur 2 a été étudié spécialement pour permettre un codage simple des notes et de leurs accords ainsi que de leur puissance et il permet aussi de transposer facilement les morceaux de musique dans d'autres tonalités. Sur sa partie fixe 26, on distingue. sur le coté gauche,la perforation qui correspond à la piste 241 de transposition haute et celle qui correspond à la piste 242 de transposition basse. Les 3 perforations de droite servent à marquer les niveaux sonores : piste 15= 50 %, piste 15= 75 7c, piste 15 = 100 so. La partie mobile représentée 27 correspond à la disposition des notes et des intervalles de la gamme modèle de DO Majeur. Les trois premières rangées verticales de perforations sur la gauche, représentent de façon mnémoLechnique la disposition des touches d'un clavier 1ère rangée, les touches noires (notes diésées ou bémolisées), 2e rangée, les trois premières touches blaùches de la gamme, 3e rangée, les quatre touches blanches suivantes de la gamme. Les sept rangées suivantes de perforations, situées sur la droite, correspondent aux accords de 3 sons pour chacune des notes de la gamme. Par exemple pour la note FA, cette perforation note sur la piste 13i correspond à celle qui se trouve sur la ligne oblique qui coupe la 4e rangée verticale de perforations, cette rangée représente alors tous les accords possibles de FA, soit à l'étant fondamental : FA-LA-DO, soit en ler ren;rersement : LA-DO FA, soit en 2e renversement : DO-FA-LA., dans toutes les octaves. Polr composer un morceau dans la gamme modèle de DO Majeur, on positionne la partie mobile du curseur de sorte que la flèche 18 de la partie mobile corresponde avec la note DO de l'index fixe de lecture. Pour composer dans une autre tonalité, par exemple dans la tonalité de MI Majeur qui comporte 4 diéses à la clé, on positionne la flèche 18 sur cette note, En déplaçant verticalement la plaque 27, toutes les notes et les intervalles de ton et de 1/2 ton se trouvent transposés automatiquement et on peut retrouver toutes les structures des gammes diésées ou bémolisées du mode Majeur. Poar composer dans les gammes mineures, on remplace le curseur décrit par un second légérement différent qui correspond au mode mineur. Dans les deux cas, on procède alors comme sXil s'agissait de composer dans une gamme inodble quelle que soit la tonalité choisie. Sur le curseur de marquage représenté figure 2, qui correspond au mode Majeur, on repère sur la partie fixe de gauche, une première rangée verticale de chiffres de 1 à 7 qui indiquent le nombre de diéses que comporte chacune des 7 gammes diésées, espacées d'une quinte juste, dans l'ordre ascendant diéses I 2 3 4 5 6 7 tonalités SOL RE LA.MI SI FAT DO Les chiffres de 7 à 1 de la seconde rangée verticale indiquent le nombre de bémols que comporte chacune des 7 gammes bémolisées dans l'ordre inverse bémols 7 6 5 4 3 2 1 tonalités DO) SOL) LA MIt SIi FA La répartition et le nombre de perforations que comporte la partie mobile du curseur permet d'obtenir de façon simple la transposition des notes et de leurs accords,sur toute ltetendue du registre de 12appareil,et ce,queLle que soit la transposition à effectuer. Cet instrument de musique opto-électronique ainsi équipe permet à un amateur de inusique, même stil ne possède aucune connaissance de la théorie et du solfège, de jouer quand même des morceaux de musique représentés suivant la méthode linéaire. La bande partition étant entraînée à la vitesse correspondant à la mestre du morceau, les différents marquages viennent se présenter, les uns après les autres devant l'index fixe de lecture qui représente la disposition des touches sur un clavier. L'amateur peut alors, en appuyant sur les touches correspondantes de Irappareil, jouer sans faute et en mesure un grand nombre de morceaux de musique de tous les genres.La répétition de ces exercices à une vitesse de plus en plus rapide lui permettra dlacquérir-très rapidement le doigté et la dextérité d'un bon pianiste. Il pourra ensuite, après quelques études très simples, transcrire en représentation linéaire des partitions classiques ou modernes écrites en signes conventionnels, ou même composer lui meme de petits morceaux. La bande de papier transparent étant immobile sur la plaque guide, il dispose de tout le temps voulu pour effectuer correctement les marquages. Chaque séquence programmée peut être écoutée une ou plusieurs fois, en apportant chaque fois s'il le faut les corrections nécessaires.Puis le morceau étant terminé, à la lecture optique il sera reproduit en haut-parleur sans coupure et en mesure Il pourra alors le faire écouter en public en ltaccompagnant en chantant ou en utilisant le clavier et ltenregistrer sur bande magnétique. Il obtiendra donc les mêmes résultats qu'un musicien qualifié mais en passant naturellement un peu plus de temps au début. Le réglage séparé de la puissance sonore de la lecture optique et de celle du clavier offre également bien des possibilités, notamment pour les études chez soi le soir et pour le play back. L'utiLisatio de cet instrument de musiqua codée et programmée et de ce mode cte représentation linéaire se prète particulièrement bien à Itenseignement audiovisuel moderne de tous les genres de musique vocale ou instrumentale. Pour ltenseignement du chant chaque partie correspond à une couleur. Pour ltenseignement instrumental, le thème principal et son accompagnement peuvent être de couleurs différentes. L'index fixe de lecture peut correspondre à une tablature différente de celle du clavier, par exemple celle d'une guitare ou celle d'une flûte. Un rétro-projecteur étant placé sur la bande, des bandes préenregistrées dtenseignement peuvent être projetées sur un écran placé devant les élèves, les notes étant émises en neume temps que leurs marquages. La représentation logique de la hauteur des notes à leur place exacte avec la représentation temporelle précise de leur durée d'émission et l'indication de leur puissance correspondante, simplifient considérablement ltétude de la théorie musicale et de la pratique instrumentale. La mémoire visuelle des diagrammes thématiques et la mémoire auditive des sons musicaux correspondants facilitent encore plus la compréhension des élèves. Les professionnels de la musique : chanteurs, compositeurs ou paroliers trouveront grâce à cet instrument et à son mode de notation une simplification importante de leur travail et la réponse immédiate de leur composition. Ils pour rons aussi préparer sur la bande ltaccompagnement ou le fond sonore de leurs créations et écrire les paroles de la musique en concordance exacte avec les notes . L'orchestration pourrait aussi bénéficier de ces avantages, la partition étant projetée sur un écran placé devant les instrumentistes. REVENDICATIONS. I/ Instrument de musique opto-électronique permettant le codage et la program mation des notes sous une forme linéaire, puis le décodage de ces marquages graphiques par lecture optique avec émission simultanée des sons correspondants le dispositif de codage et de programmation des notes comporte - une plaque guide située sous une bande immobile de papier transparent qui permet d'enregistrer graphiquement les informations relatives aux différentes notes d'une composition musicale, suivant un mode de représentation linéaire sur des pistes parallèles qui permettent de spécifier pour chaque note sa hauteur sur Itéchelle des fréquences, son niveau sur Itéchelle des puissances sa durée d'émission étant conditionnée par la longueur du marquage;; - un curseur de marquage facilite cette opération, il comporte en plus une régle de transposition des tonalités et une régIe d'accord des notes; Le dispositif de decrodage des marquages par lecture optique comporte - un mécanisme dtentrainement de la bande à vitesse linéaire réglable, - une tête de lecture optique à cellules photo-sensibles et source lumineuse, - un index fixe de lecture visuelle directe, - un montage électronique de sélection et de reproduction des sons musicaux. L'ensemble est prévu pour être utilisé seul ou pour équiper un petit orgue, Z/ Instrument de musique opto-électronique selon revendication I, caractérisé en ce que le dispositif de codage et de programmation des notes comporte une plaque guide gravée, placée sous la bande fixe de papier transparent et que ses gravures représentent la disposition des pistes : notes, transpositions, niveaux, réparties sur la largeur de la plaque et des divisions régulières réparties sur la longueur de la plaque qui représentent des unités de temps et qui servent à déterminer la durée d'émission des notes suivant la longueur des marquages. :3/ Instrument de musique opto-électronique selon revendication I, caractérisé en ce que le curseur de marquage comporte une régle de transposition et une régle d'accords, it est composé d'une partie fixe dont les perforations permettent de marquer les transpositions d'octaves et les niveaux sonores et d'une partie mobile dont les perforationsreprésentant la disposition des intervalles musicaux, permettent de marquer les notes; en déplaçant verticalement cette partie mobile on recompose toutes les gammes diésées ou bémolisées dans le mode Majeur; les perforations de la régle dtaccords permettent de connaltre et de marquer les accords de 3 sons correspondants à chaque note, soit à ltëtat fondamental, soit en ler ou 2e renversement; un second -curseur correspond au mode mineur. 41 Instrument de musique opto-électronique selon revendication I, caractérisé en ce que le dispositif de décodage des marquages par lecture optique comporte un mécanisme d'entrainement de la bande à vitesse linéaire constante dont la vitesse peut être réglée pour correspondre à celle de la mesure; ce mécanisme est composé d'une bobine dévidrice et d'une bobine réceptrice; un cylindre d'entrainement caoutchouté couplé à un variateur de vitesse et un cylindre presseur font avancer la bande; un levier commande la marche avant ou le rebobinage. 5/ Instrument de musique opto-électronique selon revendication I, caractérisé en ce que le dispositif de décodage des marquages est une tête de lecture optique qui comporte autant de cellules photo-résistantes que la plaque guide comporte de pistes pour marquer les notes,les niveaux et les transpositions d'octaves; la bande programmée passe entre les cellules et une lampe tube d'éclairage; la détection des marquages par les cellules photo-résistantes est traduite sous forme de signaux électriques de forme carrée ou rectangulaire 6/ Instrument de musique opto-électronique selon revendication I, caractérisé en ce que la tête de lecture optique selon revendication 5 comporte sur le dessus un index fixe qui permet la lecture visuelle directe en concordance avec la lecture optique qui commande émission des notes; cet index fixe de lecture représente la disposition des touches d?un clavier de piano ou la tablature d'un autre instrument de musique en concordance avec les pistes notes de la grille guide. 7/ Instrument de musique opto-électronique selon revendication I, caractérisé en ce que le dispositif de sélection et démission des sons musicaux entre en action lorsqutun marquage sur une piste note est détecté par la cellule photorésistante affectée à cette piste, le signal résultant commande le circuit de commutation qui applique la fréquence musicale correspondante sur ventrée de l'amplificateur un marquage sur une piste transposition détecté par la cellule correspondante commande un circuit orienteur qui opére le transfert d'octave; un marquage sur une piste niveau détecté par la cellule correspondante comman de le gain de I'amplificateur suivant la position de la piste marquée. 8/ Instrument de musique opto-électronique selon revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte : un dispositif de codage et de programmation des notes selon les revendications 2 et 3, un dispositif de décodage des marquages selon les revendications 4, 5, 6, et un dispositif de sélection et d'émission des sons musicaux selon la revendication 7. 9/ Instrument de musique opto-électronique selon I'ensemble des revendications ! à 8, caractérisé en ce quril est monté sur un petit orgue électronique dont il utilise : le générateur de notes, ltamplificateur, le haut-parleur et le clavier. 10/Instrument de musique opto-électronique selon ensemble des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qutil est utilisé pour ltenseignement audiovisuel de la musique codée linéaire et qutun rétro-projecteur placé sur la tête de lecture permet de projeter sur un écran des bandes préenregistrées d'enseignement avec émission simultanée des sons musicaux correspondant.