Brevet FR2517450A1 — publié le 19830603

La présente Invention concerne un dispositif de génération de notes de musique. Des générateurs de notes d'un premier type connu, présents dans les orgues ou pianos électroniques, utilisent généralement un ou plusieurs oscillateurs qui, après division, fournissent des signaux en forme d'onde rectangulaire ou triangulaire, dont les fréquences fondamentales sont celles des notes à générer. Chacun de ces signaux doit ensuite être filtré, pour obtenir l'affaiblissement désiré pour chaque harmonique et ainsi restltuer le timbre désiré. Des générateurs d'un second type, destinés à être pilotés par des ordinateurs, utilisent un ensemble d'oscillateurs sinusoïdaux en nombre suffisant pour couvrir toute la plage des harmoniques des notes pouvant être générées. Chaque note est alors synthétisée par addition pondérée de plusieurs de ces générateurs. La présente Invention fournit un générateur de notes de musique permettant d'obtenir une meilleure qualité que les générateurs du premier type rappelé ci-dessus, sans utiliser de filtres d'harmoniques complexes ; ce générateur ne possède pas la souplesse de synthèse des générateurs du second type mais il permet d'obtenir une génération en temps reel des notes avec une complexité plus faible. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de génération de notes de musique représentatives d'un instrument qui comprend essentiellement, en combinaison - des moyens de mémorisation, sous forme échantillonnee, de formes d'onde complexes correspondant à chaque note à générer, et caractéristiques du timbre de l'instrument, ces moyens fournissant un premier signal - des moyens de mémorisation de l'amplitude instantanée de sortie de la note à générer, ces moyens fournissant un second signal ; et - des moyens de multiplication entre eux des deux signaux précités, fournissant un signal résultant qui, après passage dans un filtre d'échantillonnage constitue un signal audio. Ce dispositif permet de générer des notes de musique, avec l'aide supplémentaire d'un haut-parleur, en utilisant un signal audio qui résulte de la combinaison - d'un signal complexe représentant la forme d'onde, ce signal contenant la fréquence fondamentale de la note à générer et un grand nombre de fréquences harmoniques et - d'un signal dit "enveloppe", qui multiplie le signal "forme d'onde" pour obtenir une attaque et une décroissance de la note avec l'amplitude désirée. Pour produire ces sIgnaux, le nombre et la répartition en amplitude des harmoniques étant differents pour chaque note, le dispositif contient en mémoire (sous forme échantillonnée) autant de formes d'ondes que de notes qu'il peut générer, et il mémorise également l'amplitude instantanée de sortie de la note qui lui est périodiquement envoyée par un organe de commande extérieur pour obtenir la forme d'enveloppe désirée. Dans certains cas, par exemple le piano, les fréquences harmoniques ne sont pas rigoureusement des multiples de la fréquence fondamentale, mais ont des fréquences légèrement plus élevées. Le dispositif selon l'invention permet dans de bonnes proportions de tenir compte de ce phénomène. Par contre il ne tient pas compte du fait que dans certains cas les amplitudes relatives des harmoniques varient au cours du temps durant la production de la note. Les signaux numériquEs, issus des moyens de mémorisation des formes d'onde et de l'amplitude instantanée, sont avantageusement amenés à des convertisseurs numéri- que-analogique respectifs, qui fournissent des signaux analogiques amenés aux deux entrées d'un multiplieur. Le dispositif permet de générer simultanément, mais de façon indépendante dans le temps, un nombre déterminé de notes parmi les formes d'onde mémorisées, les échan tillons de chacune de ces notes étant traités à tour de rôle et cycliquement par multiplexage, puis additionnés sous forme analogique pour constituer un seul signal audio de sortie. Pour effectuer ce traitement particulier, le dispositif comprend, selon un mode de réalisation, un compteur à fonctionnement cyclique, de capacité corres- pondant au nombre de notes pouvant être générées simul tanément, qui adresse une première mémoire vive en relation avec une mémoire morte contenant les formes d'onde échantillonnées de toutes les notes disponibles, et qui adresse aussi une seconde mémoire vive contenant la valeur de l'amplitude instantanée de la note à générer, les sorties de la mémoire morte et de la seconde mémoire vive étant reliées, par l'intermédiaire de convertisseurs numérique-analogiques respectifs, aux deux entrées d'un multiplieur dont la sortie est appliquée à un multiplexeur analogique également adressé par le compteur, ce multiplexeur ayant ses sorties connectées à des condensateurs tous réunis à un circuit sommateur. Le dispositif objet de l'invention peut fonctionner soit à partir d'une commande manuelle (du type clavier de piano), soit automatiquement à partir de programmes définissant des séquences de notes, ce dispositif étant conçu comme un "périphérique", au sens informatique de ce terme. De préférence sont prévues, associées respectivement aux deux mémoires vives précitées, des mémoires tampons par l'intermédiaire desquelles, depuis un organe de commande extérieur, sont entrées de façon asynchrone les informations indiquant les notes à générer ainsi que leurs amplitudes. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de ce dispositif de génération de notes de musique Figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif conforme à l'invention; Figure 2 en est une schéma-bloc, plus détaillé. Comme montré sur la figure 1, le dispositif objet de l'invention génère des notes de musique à partir d'un signal audio S qui résulte de deux signaux électriques S1 et S2 Le premier signal S1 est un signal complexe représentant la forme d'onde. Ce signal contient la fréquence fondamentale de la note à générer mais également un grand nombrede fréquences harmoniques, chacune ayant une amplitude relative bien déterminée. Le second signal 82, dit "enveloppe", est destiné à multiplier le signal 81 pour obtenir une attaque- et une décroissance de la note avec l'amplitude désirée. Une première mémoire M1 contient, sous forme échantillonnée, autant de formes d'onde que de notes pouvant être générées. Une seconde mémoire M2 contient l'amplitude instantanée de sottie de la note. Les signaux échantillonnés issus des mémoires Ml et M2 sont amenés respectivement à des convertisseurs numérique/analogique C1 et C2, qui fournissent les signaux analogiques 81 et 82, amenés aux deux entrées drun multiplieur M ; ce dernier délivre un signal résultant qui, après passage dans un filtre d'échantillonnage F, constitue le signal audio S. La figure 2 donne une représentation plus detaillée d'un dispositif conforme à l'invention, permettant de générer simultanément N notes quelconques (par exemple 12 notes) parmi les formes d'onde mémorisées. Un compteur "modulo N" désigné par le repère 1, qui fonctionne en permanence de façon cyclique, fournit le numéro i d'un son, parmi les N sons qui peuvent hêtre générés simultanément, et adresse une première mémoire vive 2. Cette mémoire 2 fournit d'abord l'identité de la forme d'onde affectée au son i et le numéro de l'échantillon courant de cette forme d'onde. Ces deux valeurs adressent une mémoire morte 3 qui contient les formes d'ondes échantillonnées de toutes les notes disponibles. En sortie de la mémoire 3 on obtient la valeur de l'amplitude de l'échantillon courant de la forme d'onde affectée au son i. La valeur d'échantillon est mémorisée dans un convertisseur numérique-analogique 4 qui fournit la valeur analogique correspondante Cette valeur est appliquée à une des entrées d'un multiplieur 5. Le compteur 1 adresse également une mémoire vive 6 qui contient et fournit en sortie la valeur de l'amplitude instantanée correspondant au son i. Cette valeur "d'enveloppe" est mémcrisée dans un convertisseur numérique analogique 7 qui fournit sur la deuxième entrée du multiplieur 5 la valeur analogique correspondante. La sortie du multiplieur 5 est appliquée à l'entrée d'un multiplexeur analogique 8, adressé par le compteur 1, qui permet de charger rapidement un condensateur C correspondant au son i considéré, parmi douze condensateurs identiques. La tension résultante aux bornes de ce condensateur C est additionnée aux tensions des 77 autres condensateurs C par un circuit sommateur 9 qui fournit, après passage dans un filtre passe-bas 10, le signal audio résultant S. Un incrémenteur 11 avec remise à zéro fournit en sortie l'adresse du prochain échantillon de la meme forme d'onde qui est alors mémorisé dans la mémoire et sera utilisé quand le compteur aura fait un cycle et pointera de nouveau sur le son i. Le compteur 1 est ensuite incrémenté de 1 modulo 12 et le processus est identique pour le son i + 1. L'amplitude instantanée de chaque son ainsi que le numéro de la note qui lui est affectée quand il y a modification de l'affectation, sont entrés de façon asynchrone par un organe de commande extérieur 12 dans des mémoires tampons 13 et 14. L'organe de commande 12 indique également à une unité logique 15, qui régit les transferts entre mémoires, le numéro du son qui est concerné par les nouvelles valeurs entrées. Ainsi quand il y a correspondance entre le numéro du son correspondant aux nouvelles valeurs et la sortie du compteur 1, celles-ci sont transférées des mémoires 13 et 14 dans les mémoires 2 et 6 respectivement. De plus, pour eviter tout bruit parasite, une nouvelle amplitude pour un son donné ne sera utilisée que lors d'un passage par zéro du signal correspondant à ce son. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation de ce dispositif de génération de notes de musique qui a e' été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes conçues selon le meme principe. REVENDICATIDNS 1. - Dispositif de génération de notes de musique représentatives d'un instrument, caractérisé en ce qu'il comprend, en -combinaison - des moyens (M1) de mémorisation, sous forme échantillonnée, de formes d'onde complexes correspondant à chaque note à générer, et caractéristiques du timbre de l'instrument, ces moyens (M1) fournissant un premier signal in1); - des moyens (M2) de mémorisation de l'amplitude instantanée de sortie de la note à générer, ces moyens (M2) fournissant un second signal (S2) ; et - des moyens (M) de multiplication entre eux des deux signaux précités tS1, 82), fournissant un signal résultant qui, après passage dans un filtre d'échantillonnage (F), constitue un signal audio (S). 2. - Dispositif de génération de notes de musique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux issus des moyens de mémorisation des formes d'onde (M1) et de l'amplitude instantanée (M2) sont amenés à des convertisseurs numérique-analogique respectifs (C1, C2), qui fournissent des signaux analogiques (51,52) amenés aux deux entrées d'un multiplieur (M). 3. - Dispositif de génération de notes de musique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu pour générer simultanément un nombre détermine de notes parmi les formes d'onde mémorisées, les échantillons de chacune de ces notes étant traités à tour de roie et cycliquement par multiplexage, puis additionnés sous forme analogique pour constituer un seul signal audio (S) de sortie. 4. - Dispositif de génération de notes de musique selon l'ensemble des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend un compteur à fonctionnement cyclique (1), de capacité correspondant au nombre de notes pouvant être générées simultanément, qui adresse une première mémoire vive (2) en relation avec une mémoire morte (3) contenant les formes d'onde échantillonnées de toutes les notes disponibles, et qui adresse aussi une seconde mémoire vive (6) contenant la valeur de l'amplitude instantanée de la note à générer, les sorties de la mémoire morte (3) et de la seconde mémoire vive (6) étant reliées, par l'intermédiaire de convertisseurs numérique-analogique respectifs (4,7), aux deux entrées d'un multiplieur (5) dont la sortie est appliquée à un multiplexeur analogique (8) également adressé par le compteur (1), ce multiplexeur (8) ayant ses sorties connectées à des condensateurs (C) tous réunis à un circuit sommateur (9). 5. - Dispositif de génration de notes de musique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, associées respectivement aux deux memoi- res vives précitées, des mémoires tampons (13,14) par l'intermédiaire desquelles, depuis un organe de commande extérieur (12), sont entrées de façon asynchrone les informations indiquant les notes à générer ainsi que leurs amplitudes.