Brevet FR2449935A1 — publié le 19800919

La présente invention est du domaine de la transmission et du stockage d'informations numériques et elle se rapporte aux instruments de musique qui utilisent des moyens electriques et/ou electroniques et plus particu lièrement les instruments à clavier. Un tel instrument comporte un ensemble d'organes de commande et un ensemble de générateurs de sons. Les liaisons entre ces deux ensembles sont assurées soit méoaniquement,soit électro-mécaniquement, soit électro niquement depuis quelques années. I1 est une catégorie d'instruments pour lesquels le nombre d'organes de commande aussi bien que le nombre de générateurs de sons sont très importants, de l'ordre de plusieurs centaines, ce sont les instruments à clavier et plus particulièrement les orgues. On con çoit que pour ce type d'instrument le grand nombre de liaisons soit un inconvénient car il conduit à une multiplication des contacts assurant lesdites liaisons et, de manière évidente, entrasse un coût de fabrication et risques d'avaries importants.De plus, la transmission en parallèle des informations correspondant aux commandes actionnées par l'instrumentiste rend très difficile la réalisation de dispositifs permettant l'enregistrement de tout ou partie de ces informations. Le dispositif selon l'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de permettre la transmission des informations qui correspondent aux commandes envoyées par l'instrumentiste. De plus, le dispositif permet d'enregistrer ces informations sur support magnétique et ensuite de commander au moment voulu l'ensemble des générateurs de sons par lecture de l'enregistrement. D'autres avantages et caracteristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, et illustrée par des figures qui représentent: - la figure I, le synoptique général du système selon l'invention, - les figures 2 et 2bis un exemple de réalisation du dispositif multi plexeur, - la figure 3, un diagramme en temps des principaux signaux, - la figure 4, un exemple de réalisation du dispositif codeur, - la figure 5, un synoptique du dispositif décodeur, - la figure 6, un exemple de réalisation des circuits propres au décodage, - la figure 7, un synoptique du dispositif de démultiplexage. Selon une des caractèristiques principales de l'invention, les infor mations provenant des commandes sont codées et envoyées en série dans un canal de transmission unique avec un séquencement dans le temps qui permet de simplifier grandement la réalisation du système. Le système selon l'invention, schématisé figure I, comporte un premier dispositif de traitement (I) recevant les signaux électriques (4) issus de l'ensemble des organes de commande (IO) et fournissant un seul signal élec- trique sous forme codée représentatif de toutes les commandes (I3), un canal de transmission (3), un deuxième dispositif de traitement (2) recevant le signal électrique issu du canal de transmission et restituant les signaux (4) vers ensemble des générateurs de sons (20). Le dispositif de traitement (I) comporte des moyens de multiplexage avec conversion numérique des signaux (11) et des moyens de codage (I2) tandis que le dispositif de traitement (2) comporte des moyens de décodage (21) et des moyens de démultiplexage (22). Le signal électrique fourni par le dispositif (I) est envoyé dans un canal de transmission (3) qui selon une réalisation préférée del'invention est un enregistreur magnétique. Suivant une autre réalisation de l'invention, le canal de transmission peut être un câble ou un système d'émission-réception radioélectrique par ondes hertziennes. Le dispositif (2) peut recevoir le signal du canal de transmission soit en temps réel, soit en temps différé. Avantageusement, ensemble des organes de commande est relié à l'en semble des organes générateurs de sons (20) du même instrument par l'intermédiaire des dispositifs (II) et (2a). Le système selon l'invention permet ainsi de combiner différentes possibilités d'utilisation: - l'interprètation sur l'instrument en enregistrant cette interprètation puis restitutions au moment voulu, de l'interprètation soit sur le même instrument, soit sur un autre instrument du même type, - l'interprètation sur les organes de commande d'un instrument avec restitution au même instant sur les générateurs de sons d'un autre instru- ment du même type, avec ou sans enregistrement. Pour cette deuxième utilisation, selon une variante du système, uw dispositif démultiplexeur (23) identique au dispositif (22) est connecté au dispositif (II) de manière à obtenir la possibilité de commander en mème temps les générateurs de sons de l'instrument lui-mEme (20 bis) et ceux d'un autre instrument du meme type. La description du système, selon l'invention, qui suit est relative à un orgue qui est un instrument à plusieurs claviers auxquels s'ajoutent des commandes particulières telles que pédalier, tirasses, registration, tutti, crescendo, expression, jeux, accouplements, qui sont des termes de facture instrumentale dont on trouve l'origine par exemple dans le Dictionnaire de la Musique-- Science de la Musique - de Marc Honnegger - editions Bordas Les techniques qui sont mises en oeuvre pour la réalisation du système sont du domaine de l'électronique digitale. Des circuits logiques connus sont donc utilises, tels que des portes ET, OU et le fonctionnement de ces circuits est rythme par un signal rectangulaire périodique ou horloge HI tel que représenté sur la figure 3.Ce signal d'horloge peut fournir d'autres signaux d'horloge comme H3 et egalement des signaux de synchronisation comme H2. Le dispositif (II) comporte plusieurs étages connectés entre eux en SI et E2 comme indiqué sur la figure 2 qui représente la structure d'un seul étage. Il y a autant d'étages que de claviers, plus un pour le pédalier; chaque étage comporte un circuit (15) représenté sur la figure 2bis. Les informations provenant des touches d'un clavier sont converties en niveaux de tension par une série de contacts (34) en nombre N reliés à un générateur de tension (35) et elles sont multiplexées dans le temps à la période T de 1' horloge HI par l'intermédiaire des circuits d'adressage (31), de sélection de ligne (32), de multiplexage (33), connus de l'homme de l'art.A un instant donne,le signal en sortie du circuit (33) est composé de N informations en série sur une durée NT, ces informations etant sous forme binaire. Ce signal est envoyé à l'entrée d'une porte OU (18) et dans un circuit (I7) qui memorise les informations.Ce circuit est constitue,par exemple,d'un registre à décalage commandé par le signal H3 représenté sur la figure 3 et qui est rebouclé sur lui-meme à l'état bas de l'horloge H3. Le signal en sortie du registre est formé des informations du clavier retardées d'un nombre entier de fois NT. Ce signal est ensuite envoyé aux entrées des portes ET (I6) commandées par le signal H3 et dont les sorties sont connectées à la porte OU (I8).Chaque porte ET (I6) décide de l'accouplement avec les informations du clavier des étages précedents, et leur nombre est égal au nombre d'étages precédents. En sortie de la porte OU du dernier étage, le signal obtenu S est formé de M séquences jointives de duree NT contenant les informations des M claviers ou pédalier avec le jeu d'accouplements ou tirasses désiré par l'interprète, comme schématisé figure 3 pour M=3. Les M séquences jointives sont représentatives de l'ensemble de l'état des commandes de l'instrument à un instant donne. Selon une caractèristique de l'invention, elles occupent un temps très faible: les valeurs couramment employés: pour la fréquence d'horloge HI sont de-I+ordre~;dueX4gaheatzaet si l'instrument est composé par exemple de 5 claviers à 61 touches,I pédalier et jusqu'à I28 jeux, en prenant T = I microseconde, M = 8 et N = 64, la durée obtenue est égale à 512 microsecondes. Selon une autre caractèristique de l'invention, la transmission de l'état des commandes, qui correspond à un instant, est effectué à intervalles de temps régulièrement espacés dans le temps avec une cadence de quelques centièmes de seconde appelé période d'échantillonage P, par exemple 0,03 secondes. Le rythme du balayage séquentiel de chaque clavier est obtenu par un signal d'horloge H2 formant un signal de synchronisation comme représenté sur la figure 3. Il est appliqué au dispositif I5 par l'intermédiaire du circuit 31 qui commande l'adressage du circuit multiplexeur proprement dit 33. Le temps tres court, quelques centaines de microsecondes, de transmission des informations de l'état des commandes à un instant donné évite de mémoriser ces informations avant de les appliquer aux systèmes générateurs de sons et d'introduire un retard perceptible lors de la restitution entre deux commandes actionnées simultanément. Un autre avantage du système de l'invention est la suppression d'un grand nombre de liaisons entre les contacts des différents claviers pour la réalisation des tirasses et accouplements. En sortie du dispositif 11, trois signaux sont fournis au dispositif I2: le signal S porteur des informations, le signal d'horloge HI et la synchronisation H2. Le dispositif I2 représenté figure 4 comporte un circuit (40) qui modifie le rythme de transmission des informations à l'intérieur de la période d'échantillonage P pour en rendre le débit uniforme dans le temps; ainsi, si la séquence d'informations contient par exemple 512 données, la durée de transmission de chacune sera égale à P/5I2. Ce circuit (40) est principalement composé d'une mémoire à accès aléatoire (41), d'un dispositif d'adressage d'écriture (42), d'un dispositif d'adressage t43) de lecture commandé par un signal d'horloge H4 de période égale à P/5I2 obtenu à partir du signal d'horloge HI, tandis que l'écriture s'effectue au rythme de l'horloge HI elle-même. Le circuit (40) est connecté en sortie à un circuit de codage (44). Ce circuit (44) permet de traiter les informations binaires sortant du circuit (40) pour les adapter aux caractèristiques du canal de transmission (3). Il existe plusieurs types de codage, soit à deux niveaux (Code de Miller, Code biphase par exemple), soit à plus de deux niveaux (Code bipolaire, codes HDS d'ordre n -de l'anglo-saxon t'High Density Bipolar"- par exemple).De nombreuses références peuvent être citées en ce qui concerne les types de codes numériques adaptés à la transmission par câble ou à l'enregistrement magnétique; on peut citer par exemple l'article d'intérêt général relatif à l'enregistrement magnétique à haute densité paru dans la revue "Toute l'Electronique", mars I978, pages 69 et suivantes, et le brevet français nO 77.I2953 relatif aux codes HDB d'ordre n. La figure 4 représente un exemple de réalisation d'un codage bipolaire avec brouilleur NRZB qui est utilisé dans le système selon l'invention. Le registre à décalage (45) associé à deux portes OU EXCLUSIF (46), permet de brouiller préalablement les informations binaires NRZ arrivant du circuit (40). En effet, ces informations NRZ contiennent de longues suites sans transitions, ce qui est nuisible pour l'obtention d'un bon décodage. Un circuit de type bascule (47) commandé par le signal d'horloge H4 associé à deux portes ET (48) permet d'obtenir en sortie (50) d'un amplificateur différentiel (49) un nouveau signal contenant les informations binaires NRZB codées bipolaire; c1 est à dire que les "I" de la séquence NRZB sont alternativement codés "+V" et "-VI',V représentant un niveau de tension, tandisque que les "O" sont codés "OV", c'est à dire absence de tension. En outre, comme il est connu dans tout codage adapté à une transmission, le début de chaque séquence d'informations, c'est à dire à chaque période P, contient des informations stables et connues qui ne sont pas relatives à l'étant des commandes de manière à constituer une synchronisation en vue de la restitution après transmission. Ces informations sont contenues durant quelques périodes de l'horloge H1, par exemple I6. Le signal ainsi codé est transmis à un canal de transmission ou d'enregistrement/reproduction unique, ce qui est un avantage important du système selon l'invention. En aval du canal de transmission ou d'enregistrement/reproduction, le dispositif (2) restitue dans une première étape les informations en série qui avaient été appliquées au dispositif codeur (I2) par le circuit (21) puis dans une deuxième étape distribue les informations aux générateurs de sons par le circuit (22). Les informations codées sont altérées par le canal qui a une bande passante en fréquences limitée. Egalement le bruit dudit canal s'ajoute au signal utile pour diminuer le rapport "signal à bruit". Pour restituer convenablement les informations, le circuit (21) représenté sur la figure 5 comporte principalement un filtre correcteur (52), un circuit décodeur (52) proprement dit connecté à un premier circuit (54). Le premier circuit (53) combine différentes portes logiques et un registre à décalage série-parallèle de manière à tester les informations de synchronisation qui se trouvent au début de la séquence de période P et à fournir en sortie une impulsion de synchronisation marquant le debut de chaque séquence. Le second circuit (54) modifie le rythme de transmission des informations à l'intérieur de la période P de manière identique au circuit (40) dans lequel les signaux d'horloge appliqués aux circuits (42) et (43) sont permutés, savoir: HI est appliqué au circuit (43), alors qu'un signal d'horloge H'4, de période sensiblement égale à la période de H4, mais provenant du circuit (67) de restitution d'horloge comme décrit ci-après,est appliqué au circuit (42). Les circuits (51) et (52) sont représentés sur la figure 6 dans le cas où, par exemple, le code est du type décrit précédemment. Les informations provenant du canal de transmission sont envoyées aux entrées de deux amplificateurs (6I) et (62) dont les sorties respectives sont déphasées de I800 et qui sont connectés à deux ecrbteurs (63) et (64) dont le seuil est réglable par un potentiomètre (65). Les deux signaux en sortie des deux éor8- teurs sont ensuite envoyés d'une part sur une porte OU (66) qui restitue le signal NRZB, d'autre part sur un circuit (67) qui fournit le signal d'horloge H'4 par redressement et filtrage, ainsi que les horloges H'3 par divi sion binaire de H' . Le signal NRZB reconstitué par (66) est ensuite envoyé 4. dans un circuit (68) qui supprime le brouillage introduit sur le code en amont du canal de transmission. Le signal S' obtenu en sortie du circuit (54), c'est à dire du circuit (21), est identique en tout pointez au signal (S) obtenu en sortie du cir- cuit multiplexeur (II). D'autres codes peuvent être utilisés et la réalisation des circuits (51) et (52) doit évidemment être adaptée au type de code choisi. La figure 7 représente le dispositif (22) qui démultiplexe les informations contenues dans le signal (S'), les sélectionne et les applique aux dispositifs générateurs de sons pour linterprètation de la partition musicale originale. Il comporte un circuit (71) commandé par les signaux HIt H2 H3 jce circuit (7I) oombine des mémoires et des compteurs digitaux pour former une logique séquentielle qui selectionne entre elles et dans le temps les informations binaires du signal (s'). Les sorties multiples (72) du cir- cuit (71) fournissent en parallèle des signaux qui correspondent aux sonorités ou aux jeux selectionnés par l'instrumentiste; ces signaux commandent directement les générateurs de sonorités ou de couleurs de sons, par exmple les tirages de registres d'un orgue à tuyaux. En outre, les sorties (73) du circuit (71) fournissent en série les informations relatives aux notes d'une gamme de sonorité, par exemple un sommier relatif à un clavier dans un orgue à tuyaux. Les signaux oorrespon- dants aux sorties (73) sont envoyés chacun simultanément sur un registre à décalage (74) commandé par les horloges HI et H2 pour obtenir les informations en parallèle sur les sorties multiples (75). Le nombre de sorties peut être avantageusement égal au nombre de touches d'un clavier, par exemple 64 avec les caractèristiques du signal S considérées précédemmentou supérieur si l'instrument comporte des reprises et/ou des emprunts comme certains orgues à tuyaux.Les signaux correspondants aux sorties (75) commandent directement les dispositifs générateurs de notes par un moyen electronique ou electromécanique, par exemple les soupapes eleotromécaniques règlant l'ou- verture des tuyaux d'un orgue. Suivant une caractèristique de l'invention, les signaux (75) sont transmis avec une durée très faible devant les constantes de temps des commandes des dispositifs générateurs de sons. En conséquénce, on obtient une restitution simultanée des sons qui correspondent à un état de commandes à un instant donné, sans autre dispositifs. Un avantage important du système décrit apparaît quand le canal de transmission est constitué par un enregistreur magnétique. La transmission étant effectuée par un canal unique et le signal étant codé de façon adéquate, l'enregistreur peut comporter un nombre réduit de pistes, en général une suffit, et avoir des caractèristiques, en particulier en bande passante et en dynamiqueSqui sont celles des enregistreurs du commerce; un enregistreur magnétique tel que les magnétophones AKAI type GX 2I5D ou REVOX type A77 peuvent par exemple convenir. REVniJ)ICATIONS I. Système de transmission d'informations relatif aux instruments de musique utilisant l'électricité, et en particulier aux instruments à claviers tels que orgues classiques à tuyaux ou électroniques caractérisé en ce qutil comporte un premier dispositif de traitement (I) comprenant des rnoyens de multiplexage dans le temps avec conversion numérique (II) et des moyens de codage (I2) des signaux ou informations provenant de l'ensemble des commandes manipulées par l'instrumentiste, ledit dispositif (I) fournissant un signal (S) unique composé desdites informations, un canal de transmission unique (3) par lequel transite le signal, un deuxième dispositif de traitement (2) comprenant des moyens de décodage (21) et des moyens de démultiplexage (22), ledit dispositif (2) sélectionnant et distribuant les informations contenues dans le signal de sortie du canal vers les dispositifs générateurs de sons et de sonorités (20). 2. Système selon la revendication I permettant l'enregistrement de l'en- semble des commandes manipulées par l'instrumentiste caractérisé en ce que le canal de transmission (3) est un enregistreur magnétique permettant de stocker les informations contenues dans le signal de transmission pour ensuite les restituer au moment voulu sur ledit instrument comportant ledit dispositif de traitement (2). 3. Système selon les revendications I et 2 permettant simultanément l'enregistrement et l'interprétation sur l'instrument caractérisé en ce que le dispositif (II) est directement connecté au dispositif (22). 4. Système selon la revendication I permettant simultanement l'interprétation sur deux instruments du même type, distincts, caractérisé en ce que le canal de transmission (3) est un câble coaxial ou bifilaire, l'instrument situe en amont dudit canal comportant ledit dispositif de traitement (I) et ledit dispositif démultiplexeur (22) tandis que l'instrument situe en aval du canal comporte ledit dispositif de traitement (2). 5. Système selon la revendication 4 caractérisé en ce que le canal de transmission (3) est une liaison radioélectrique utilisant des ondes hertziennes. 6. Système selon la revendication I caractérisé en ce que le code utilisé dans ledit dispositif (12) est un code du type Tiller, biphase, NRZ enrichi, NRZ brouillé ou tout autre code à deux niveaux de tension. 7. Système selon la revendication I caractérisé en ce que le code utilisé dans ledit dispositif (I2) est un code à plus de deux niveaux de tension du type code bipolaire ou codes HDB d'ordre n, ou tout autre code. 8. Système selon l'ensemble des revendications précédentes, carac térisé en ce que les informations qui correspondent à ltétat des commandes à un instant donné sont contenues dans une séquence dont la durée est petite devant la constante de temps des dispositifs générateurs de sons -permettant de supprimer la mise en mémoire desdites informations et de restituer les sons sans écarts de temps. 9. Système selon l'ensemble des revendications précédentes pour lequel l'instrument d'application possède plusieurs claviers pouvant être accouplés, caractérisé en ce que ledit dispositif de multiplexage (II) comporte plusieurs étages en nombre égal au nombre de claviers plus un pour le pédalier si ce dernier existe, chaque étage comportant en particulier un registre à décalage rebouclé sur lui-même et des circuits logiques ET connectés à sa sortie et aux commandes d'accouplements permettant de supprimer l'ensemble des liaisons entre claviers.