Brevet FR2447112A1 — publié le 19800814

La présente invention a pour objet un dispositif do traite- ment de la fréquence d'un signal et son application notamment aux instruments de musique électroniques. Différents dispositirs sont déjà connus pour engendrer des 'fréquences de base dans des instruments de-musique électroniques. Parmi ceux-ci on peut citer notamment les dispositifs dits "généra- teurs d'octaves',. Dans ces dispositifs, les N notes du clavier de l'instrument sont obténues par comptage des-périodes d'une fréquen- ce de référence fixe, qui est de l'ordre de un à deux mégahertz. En pratique, on utilise par exemple diviseurs comportant q étages binaires, remis individuellement à zéro lorsqu'est atteint le nombre exact de périodes désiré pour chaque nota. On obtient ainsi N notes distinctes. De tels dispositifs sont par exemple disponibles au catalogue THOMSON-CSF sous les références SFF 5010, 5011, 5013. Ce genre de dispositif présente l'inconvénient de nécessiter une fréquence de référence élevée, un grand nombre do diviseurs et de présenter des temps de traitement de signal important. I1 apparait par ailleurs que les dispositifs connus sont difficilement utilisables pour réaliser un établissement en fréquence glisse. On rappelle qu'on entend par établissement glisse la variation progressive de la fréquence, d'une note de la mélodie à la note suivante. En effet, l'établissement glissé exige soit la multiplication du nombre des fréquences d'intermédiaires, ce qui est en pratique difficile à réaliser avec les dispositifs mentionnés cidessus, soit le glissement en fréquence de l'oscillateur pilote, ce qui pose également des problèmes@technologiques. La présente invention a pour objet un dispositif permettant d'éviter ces inconvénients principalement par l'utilisation d'un seul compteur de périodes programmable, associé à une mémoire morte contenant les nombres par lesquels il faut diviser la fréquence pilote pour obtenir les différentes notes. Plus précisément, ce dispositif comporte - un oscillateur pilote fournissant une fréquence F ; - un compteur programmable permettant de compter un nombre N de périodes de l'oscillateur pilote, fournissant ainsi une fréquence - une mémoire morte dans laquelle sont stockées M valeurs du nombre N correspondant aux M fréquences désirées ; cette mémoire fournit sur commande du clavier de l'instrument le nombre N au compteur programmable. D'autres objets, caractéristiques des résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 est le schéma général d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention - la figure 2 représente le schéma d'un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel est obtenu un établissement en fréquence glissé - la figure 3 représente schématiquement une variante de la figure précédente ; - la figure 4 est un schéma illustrant l'effet de rappel de la note précédente, réalisable dans le dispositif selon l'invention - la figure 5, a et b, illustre l'effet de maintien d'une note, réalisable dans le dispositif selon l'invention. La figure 1 représente donc le schéma d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur cette figure est représenté un clavier comportant t touches T1 Tti à savoir t = P x 12 touches, si P est le nombre d' octaves que comporte le clavier et étant donné que la gamme chromatique comporte 12 tons. Chacune de ces touches est reliée à un dispositif A ayant pour fonction de sélectionner selon une règle fixée une touche parmi toutes celles qui sont enfoncées à chaque instant et de lui faire correspondre un signal binaire (a) exprimé sur m + p bits, qui représente l'adresse dans le clavier de la touche enfoncée. Cette adresse a se compose de deux parties - les m bits de poids faibles qui représentent le rang de la touche T dans l'octave à laquelle elle appartient ; - les p bits de poids forts représentent le rang Q de l'octave considérée dans le clavier. Les m bits de poids faibles sont dirigés vers une mémoire morte M qui comporte M mots de n bits chacun. Les m bits de poids faibles fournis par le dispositif A sont l'adresse de l'un des M mots soit N ce mot (exprimé sur n bits). Il est dirigé vers un compteur programmable CNJ qui reçoit par ailleurs une fréquence F fournie par un oscillateur pilote 0. Le compteur programmable i délivre en conséquence une fréquence F/N. Par ailleurs, les p bits de poids forts fournis par le dispositif A, avec 2 p p = P, sont dirigés vers un sélecteur d'octaves S. Le sélecteur d'octaves comporte une chaîne de P - 1 diviseurs de fréquence par deux (D1 ...Dp 1-) et un dispositif d'aiguillage Cp. Les diviseurs de fréquence D reçoivent la fréquence F/N fournie par le compteur programmable CN précédent-; la sortie de chacun des diviseurs D est reliée à l'aiguillage Cp, ainsi que l'entrée F/N. L'aiguillage Cp reçoit par ailleurs l'indication (sur p bits) du rang Q de l'octave considérée dans le clavier. On sait que, d'une octave à l'autre, les notes se correspondent par simple division par deux de leur fréquence. On obtient en sortie du compteur programmable CN la fréquence F/N correspondant - å la note considérée dans l'octave la plus haute. I1 suffit alors de la diviser par deux un nombre Q de fois (on rappelle que Q est le rang de l'octave considérée, fourni à l'aiguillage Cp) pour obtenir la fréquence F5 de sortie du dispositif. A cet effet, l'aiguillage Cp est constitué par exemple par des portes logiques ou par un multiplexeur, et sélectionne en fonction du rang Q, la fréquence correspondante. Avec le dispositif de la figure 1, on obtient donc l'établis- sement d'une fréquence correspondant à une touche sélectionnée, 'a' l'aide d'une mémoire M qui peut ne contenir que M = 12 mots, correspondant aux douze tons de la digamma chromatique, d'un seul compteur programmable C N et de P-l diviseurs de fréquence, P étant le nombre d'octaves du clavier. Cette structure en deux parties, dans laquelle l'adresse de la touche sélectionnée comporte n- bits représentant le rang de la touche dans l'octave et p bits représentant le rang de l'octave dans le clavier, permet donc de réduire au minimum le nombre de mots stockés dans la mémoire M. Le dispositif selon l'invention est en outre facilement utilisab: pour réaliser un établissement en fréquence glissé ou "glissando". On sait en-effet que l'établissement en fréquence- est glissé lorsque le passage d'une fréquence F1, représentant une première note, à une fréquence F2, représentant une seconde note, n'est pas brutal mais progressif, et se produit dans un temps approximativement proportionnel à la distance qui sépare les touches sur le clavier. I1 est connu par ailleurs que l'oreille est en pratique insensible au quart de demi-ton. I1 est donc possible pour obtenir un effet de "glissendo" de réaliser toutes les fréquences intermédiaires entre F1 et F21 mais cela par saut de 1/8 de demi-ton. I1 faut alors que la mémoire M contienne M =@ 12 x G mots avec G. 8, soit au total 96 mots pour obtenir toutes les fréquences nécessaires en pratique à l'effet de glissendo recherché. Un mode de réalisation du dispositif selon l'invention permettant d'obtenir cet effet est donné figure 2. On retrouve sur la figure 2 le clavier comportant t touches T, reliées au dispositif A qui fournit une adresse a. On retrouve par ailleurs la mémoire morte M, l'oscillateur pilote 0, le compteur programmable C N et le sélecteur d'octave S qui fournit la fréquence de sortie Fs. Toutefois, la mémoire M et le sélecteur d'octave S ne reçoivent pas ici directement l'adresse a fournie par le dispositif. A, mais la reçoivent par l'intermédiaire d'éléments permettant de poursuivre en permanence la valeur de l'adresse instantanée. Ces éléments sont les suivants - un oscillateur auxiliaire 0a fournissant un signal de fréquence f ; - un compteur-décompteur Cdl qui compte les périodes du signal délivré par l'oscillateur auxiliaire 0a ; le nombre af qu'il produit est fourni d'une part à un autre comparateur C a et à une mémoire tampon Mt - le comparateur C a reçoit, d'une part, l'adresse a fournie par le dispositif A et, d'autre part, le nombre a f fourni par le compteurdécompteur Cd ; ce comparateur C a fournit une information appelée c qui est dirigée vers le compteur-décompteur Cd.L'information c indique au dispositif Cd soit de continuer à compter lorsque le nombre a f est inférieur au nombre a, soit de stopper le compte ou le décompte lorsque aF = a, soit de décompter lorsque le nombre se trouve être plus grand que le nombre a. I1 apparaît ainsi que le nombre af poursuit en permanence la valeur de l'adresse a précé dente, et cela avec une vitesse qui est-fonction de la fréquence f fournie par l'oscillateur auxiliaire 0a A titre d'exemple, la fréquence f peut-être de quelques dizaines ou quelques centaines de Hertz. - la mémoire tampon Mt reçoit l'adresse a f et la transmet aux éléments M et S comme l'était l'adresse a dans le schéma de la figure 1. Pour faire varier la vitesse du "glissendo", il est bien entendu possible de faire varier la fréquence f au niveau de l'oscillateur 0a' mais il peut etre technologiquement plus facile de procéder comme représenté figure 3, par insertion de diviseurs de fréquence entre l'oscillateur Oa et le compteur Cd. Sur la figure 3, on a représenté l'oscillateur auxiliaire 0a et le compteur décompteur Cd et, inséré entre eux, un sélecteur Sf. Ce sélecteur Sf permet de choisir, sur commande extérieure 20, une fréquence auxiliaire fR parmi R valeurs. A cet effet, le sélecteur Sf, constitué de façon analogue au sélecteur d'octave S, comporte : - un ensemble de R-l diviseurs par deux, dl ... dRl reliés en série à l'oscillateur Oa un dispositif d'aiguillage Cf, recevant la fréquence f et les sorties de chacun des diviseurs d, et l'indication par la commande 20, de la fréquence à sélectionner ; l'aiguillage Cf fournit la fréquence f R correspondante au compteur décompteur Sf. Le dispositif décrit ci-dessus, aussi bien figure 1 que figure 2, a un fonctionnement satisfaisant en régime établi. Toutefois, au moment de la sélection d'une fréquence particulière, parue touche du clavier ou par le compteur-décompteur Cd, il est souhaitable d'éviter la génération de signaux non contrôlées (impulsions de largeur quelconque).Pour cela, il est possible par exemple de procéder comme représenté figure 2, en insérant un détecteur de transition D entre la sortie du sélecteur d'octave S et la mémoire tampon T M . Ce détecteur DT a pour fonction de détecter les fins de périodes ou de demi périodes du signal de sortie de fréquence F5, de remettre transitoirement à zéro le compteur programmable CN ainsi que la chaine des diviseurs par deux du sélecteur d'octave S (cette remise à zéro doit bien entendu être effectuée dans un délai inférieur à la durée de la plus courte période ou demi période, selon le mode de réalisation) et d'autoriser immédiatement après, mais seulement à cet instant, le chargement de la nouvelle adresse a ou On réalise ainsi une synchronisa@ion du chargement des valeurs de comptage avec les transitions du signal de sortie. Par ailleurs, l'établissement en fréquence peut ou non s' accom- pagner d'un effet de mémoire. L'effet de rappel de la note prédédente,qui est un effet de mémoire du dispositif, est illustrée sur le schéma de la figure 4. Sur ce schéma, on a représenté la fréquence de sortie FS en fonction du temps : - jusqu'à un instant tl, la fréquence de sortie est égale à F1, correspondant à une note donnée - entre l'instant tl et un instant ultérieur t2, on suppose un silence - à l'instant t2, la note jouée sur le clavier de l'instrument correspond à une fréquence F2. La ligne en traits mixtes 31 montre l'établissement de la fréquence de sortie à la valeur F2. La ligne 32 illustre l'effet de mémoire : en effet, à l'instant t2 la fréquence F9 est égale à la fréquence F1 de la note précédente et décroît avec le temps vers F2 jusqu'à un instant t3 ,où elle laz rejoint.Dans ce dernier cas, la fréquence F ne se trouve donc établie à l'instant t3. La figure 5 illustre un autre effet de mémoire, qui est l'effet de maintien de la note précédente. La figure a illustre les notes sélectionnées au clavier. Jusqu'à un instant tl, la note sélectionnée est de fréquence F1. De tl à un instant t2, la note sélectionnée est de fréquence F2. De l'instant t2 à un instant t3, la note sélectionnée est de fréquence F3, et enfin à partir de t3 il y a un silence. La figure 5b illustre les fréquences qui peuvent etre obtenues en sortie du dispositif selon l'invention, en fonction des touches sélectionnées comme illustré sur le diagramme 4a précédent. Jusqu'à l'instant tlrla fréquence de sortie FS est égale F1 ; de tl à un instant t5 inférieur à t2, il se produit un effet de glissando de la fréquence F1 à la fréquence F2. De l'instant t5 à l'instant t21 la fréquence est égale à F2. A l'instant t2 où est sélectionnée la note correspondant à une fréquence F3, par effet de glissendo on a une transition progressive de la fréquence F2 à la fréquence F3. Toutefois, dans le cas représenté, la vitesse de glissendo étant assez lente, l'instant t3 auquel commence un silence intervient avant que la fréquence F3 ne soit établie. Dans ce cas, deux solutions sont possibles - soit l'interruption du son à l'instant t3 : clest ce qui est représenté par la ligne mixte 41 ; - soit le maintien de la fréquence de sortie jusqu'à ce qu'elle atteigne la valeur F3, ce qui se produit sur la figure à un instant repéré t4: à ce moment le son s'interrompt. Pour la réalisation de ces effets de mémoire, que ce soit l'effet de rappel de la figure 4 ou l'effet de maintien de la figure 5, on utilise le fait que si l'effet de glissando est réalisé suffisamment rapidement, il n'est pas audible. Cette caractéristique transforme le choix entre glissando - absence de glissando d'une part, et effet de mémoire - absence d'effet de mémoire d'autre part, difficiles à réaliser simplement, en une variation de la vitesse de glissando. Cela peut etre réalisé à l'aide d'un dispositif tel que celui auxilliaire qui est décrit figure 3. La fréquence f de l'oscillateur Oa doit alors être suffisament élevée pour que le glissando le plus rapideaqui lui correspond ne soit pas audible. On réalise ainsi des effets de mémoire sans compliquer la structure du compteur-décompteur Cd. Le dispositif selon l'invention permet donc de réaliser l'établissement en fréquence d'un instrument à l'aide d'un seul compteur programmable par une mémoire morte, structure qui se prête particu fièrement à la réalisation d'effets variables de glissando et de mémoire, simplement par l'addition d'un oscillateur auxiliaire, d'un compteur-décompteur et d'un comparateur. Cette simplicité de structure est particulièrement adaptée à une réalisation en circuit intégré , en technologie ZOZOS par exemple. Le dispositif décrit ci-dessus est plus particulièrement destiné à l'établissement des fréquences dans un instrument de musique élec tronique. I1 peut être toutefois appliqué dans d'autrss domaines, notamment celui des communications, à chaque fois qu'il est nécessaire d'obtenir simplement, à partir d'une fréquence fixe, la génération d'une pluralité de fréquences de sortie. REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement de la fréquence d'un signal, caractérisé par le fait qu'il comporte - un oscillateur pilote (O), fournissant un signal de fréquence F ; - un compteur programmable (CN)1 assurant le comptage d'un nombre N de périodes du signal (F) fourni par l'oscillateur pilota (0), fournissant ainsi un signal de fréquence F/N , - une mémoire (M) dans laquelle sont stockées M valeurs du nombre N, cette mémoire fournissant au compteur programmable ( i) (CN) l'une des M valeurs du nombre N sur commande extérieure (a). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un sélecteur d'octaves comportant une plu- ralité de (P-l) diviseurs de fréquence par deux (D1 ... Dp-1) connectés en série, le premier d'entre eux recevant le signal de fréquence F/N, la sortie de chacun de ces diviseurs étant reliée à un dispositif d'aiguillage (C ) qui fournit un signal de sortie de p fréquence F@ divisé Q fois par deux, le nombre Q étant reçu sur une entrée du dispositif d'aiguillage (Cp). 3. Dispositif selon l'une des revendications précedentes. caracté- risé par le fait qu'il comporte de plus, connecté avant la commande extérieure (a) de la mémoire (M),un ensemble d'éléments assurant un établissement en fréquence glissé lors du changement de la commande extérieure (a), cet ensemble d'élement, comportant : un oscillateur auxiliaire ( a) fournissant un signal de fréquence f, un compteur-décompteur (Cd) du nombre depêriodes du signal de fréquence f, fournissant un nombre af, et un comparateur recevant le nombre af, la commande extérieure (a) et commandant le compteur décompter (Cd)1 cet ensemble assurant ainsi la variation progressive du nombre af qu'il transmet à la mémoire (M). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus, connecté entre l'oscillateur extérieur ( a) et le compteur-décompteur (Cd), un sélecteur comportant un ensemble de (R-l) de diviseurs de fréquence par deux (dl... dg - 1) connectés en série, le premier d'entre eux recevant le signal de fréquence f, la sortie de chacun de ces diviseurs étant reliée à un dispositif d'aiguillage (Cf) qui fournit un signal de sortie dont la fréquence (f (fR) est divisée ou non par un nombre donné de fois par deux, ce nombre étant fourni sur une entrée (20) de l'aiguillage (SF) 5.Dispositif selon l'une des revendications précédente, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un détecteur de transition (DT) recevant le signal de sortie du dispositif et n'autorisant le changement de la fréquence (Fs) de ce signal que lors de ses zéros. 6. Instrument de musique électronique, comportant des touches (T1 ... Tt), caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un dispositif selon l'une des revendications précédentes et un dispositif (A) associant à chacun des groupes de touches enfoncées à un même instant, un signal (a) représentant l'adresse de l'une des valeurs de nombre N dans la mémoire (M) et qui est reçue par la commande extérieure (a) de cette mémoire. 7. Instrument selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'adresse (a) est exprimée sous forme binaire et comporte deux parties, la première partie, constituée par les bits da poids faibles, constituant l'adresse d'un nombre N dans la mémoire (M) et représentant la position de la touche considéré dans une octave, et la seconde partie, constituée par les bits de poids forts, representant la position de l'octave considérée dans l'ensemble des touches de l'instrument, et constituant le nombre Q fourni au sélecteur d'octaves.