Brevet FR2544109A1 — publié le 19841012

Praticable clectronique inter3ctifO L'invention concerne plus particulierement le spectacle, mais également l'enseignement et les distractions, dans le domaine de la musique et de la danse ou des activites corporelles. Dans ce domaine, on a toujours traite separement les deux aspects, en prevoyant d'une part des instruments de musique actionnes par des musiciens qui interpretent une oeuvre pre-etablie ou improvisée par eux, et d'autre part des danseurs qui executent des pas et des gestes selon unie choregraphie elle-mEme pre-etablie ou improvisee. Le but de l'invention est de changer ces donnees traditionnelles en realisant un moyen qui permette aux danseurs d'engendrer eux-mêmes cette musique de sorte que la choregraphie ne soit plus assujettie à la musique mais en constitue au contraire la source. Pour resoudre ce problème, l'invention consiste à realiser un praticable comprenant une surface délimitée accessible à une ou des personnes, acteurs ou danseurs, et caractérisée par le fait - que ladite surface delimitee est subdivisee en un certain nombre de zones distinctes, contiges ou non, - qu'il comporte des moyens de captage et de détection associes à chacune des zones pour detecter la presence d'une partie au moins d'une des personnes, ou d'un objet conducteur iui-meme en contact avec cette personne, dans un volume defini par la surface de cette zone et une distance maximale partir de cette surface, et engendrer, selon que cette presence est effective ou non, un signal binaire de detection correspondant a cette zone, et - qu'il comporte un dispositif de traitement arithmetique et logique programmable à au moins un microprocesseur, ou ordinateur, qui reçoit en entree, en mode série, parallele ou mixte, les signaux binaires de detection correspondants aux diverses zones et aux volumes de détection associes, et qui elabore, en fonction de ces signaux et d'un programme informatique preetabli, des signaux de commande pour au moins un synthetiseur d'effets sceniques, tels que sons, lumières, images ou jets d'eau, lesquels effets scéniques dependent essentiellement des positions, attitudes et deplacements des diverses personnes evoluant sur la surface delimitee, ou pres de celle-ci, et sont en même temps perçus par lesdites personnes. D'autres partieularites de l'invention epplraîtront dans 3a d la fig. 1 est le schéma general d'un dispositif particulier de captage et de detection pour la mise en oeuvre de l'invention; la fig. 2 est le schema d'un mode de réalisation simplifie d'un des circuits de detection; la fig. 3 represente le schema d'un etage d'amplification supplementaire pouvant être monte en serie à l'entree du circuit de la fig. 2; et la fig. 4 est le schema electronique d'un dispositif de detection plus elabore, particulièrement recommande pour un grand volume de detection. La partie la plus delicate de l'invention est constituez evidemment par le dispositif de captage, qui doit pouvoir être implante et retire sans degradation et sans apporter de dénivellation importante sur une scène de théâtre, un plancher de gymnase, d'école ou de salle de danse, donc être extrêmement plat, et en même temps d'une robustesse suffisante pour resister aux pas repetes et même aux sauts des danseurs. Pour cela l'invention prévoit d'utiliser principalement, mais non exclusivement comme on le verra par la suite, de simples plaques minces d'un materiau conducteur isolees entre elles et du sol et connectées chacune par un simple fil électrique au-détecteur correspondant. Le nombre, la forme et la disposition des diverses zones de captage sont évidemment quelconques et peuvent varier à l'infini. Pour simplifier l'expose qui va suivre, on suppose à titre d'exemple que la surface délimitée est un simple carré de 8 mètre de côté, subdivisé en 64 cases de 1 metre carré à la manière d'un échiquier. Dans~ce cas, chaque zone de captage est un carré de 1 mètre de côté et comporte une plaque de captage de surface légèrement moindre pour laisser subsister une zone de garde de quelques centimetres sur la périphérie afin d'isoler les plaques entre elles et d'éviter leur couplage mutuel. A titre d'exemple chaque plaque peut être constituée par une simple feuille d'aluminium mince ou de tout autre métal ou matériau conducteur de forme carrée et de 0,90 mètre de côté. Pour faciliter les manipulations, l'installation, l'isolation et les connexions, ces plaques peuvent être fixées sur un support rigide mince, par exemple une feuille de contreplaqué, lequel support peut comporter plusieurs plaques, par exemple deux pâques voisines. De cette manière, un fil (lE c- @@@@@@ @ seux conducteurs, de préférence @@indé, peut être @@@ @@ électriquement, à raison d'un connecteur par plaque, pour joindre celles-ci au dispositif de détection qui va etre décrit plus en détail. Si les plaques et aient plus petites ou plus légères on pourrait naturellement grouper davanta de plaques sur un même support et utiliser des fils, blindés ou non, à conducteurs multiples en nombre égal au nombre de plaques.Inversement, si cela s'avère nécessaire, on peut connecter les plaques isolément ou bien relier électriquement entre elles plusieurs plaques à l'intérieur d'une même zone. Les diverses plaques de capotage, désignées d'une manière générale par la référence P sur la fig. 1, sont affectées d'un double indice dont une lettre (a à h) correspondant à la ligne et un chiffre (0 à 7) correspondant à la colonne. Sur la fig. 1 on n' a représenté que deux lignes, d'indices a et h, ce qui signifie que les six lignes intermédiaires b à g dans l'exemple choisi n'ont pas été représentées mais sont supposées intercalées entre ces deux signes extrêmes. Une représentation semblable a été adoptée pour les dispositifs de détection D qui sont associés nombre pour nombre, chaque détecteur correspondant à une plaque de mêmes indices. Dans l'exemple choisi, on a donc 64 sorties de signal binaire correspondant au 64 détecteurs Da à Dh7-associés aux diverses plaques Pa à Ph7. Comme indiqué plus haut, ces 64 signaux binaires doivent être transmis à un dispositif de traitement constitué par un simple microordinateur, ou un assemblage de plusieurs microordinateurs travaillant simultanément. Dans le cas le plus courant où le microordinateur d'entrée travaille sur 8 bits en parallele, ces signaux seront transmis en mode mixte série-parallèle sous forme de 8 séquences de 8 bits dans l'exemple choisi, mais il est bien évident que lton pourrait tout aussi bien utiliser des microordinateurs ou microprocesseurs comportant un nombre différent de bits, par exemple 4, 16 ou 32, en adaptant la conversion en conséquence. A la limite tous les bits pourraient être transmis en mode série ou parallèle. Pour revenir à l'exemple choisi, la conversion parallèle/série-parallèle peut être effectuée simplement au moyen d'une batterie de 8 multiplexeurs désignés par la référence M avec un indice variant de i à 7, indice qui correspond à l'indice chiffre des plaques de detection P et des détecteur D associés. De même, chaque multiplexeur comporte huit entrées référencées sur la fig. 1 de a à h et connectées chacune au détecteur de même indice lettre ns ns colonne correspondantes. Les huit multiplexeurs M# à M7 sont commandés en parallèle par trois lignes 12 provenant du bus d'adresses de l'ordinateur ou d'un dispositif indépendant pour effectuer la scrutation des diverses lignes de a à h. De la sorte, chacune des sorties 13 des divers multiplexeurs transmet huit bits en série pour chaQue cycle de scrutation, et les huit lignes 13 sont connectées à un tampon d'entrée T qui connecte ces diverses lignes 13 au bus de données de l'ordinateur sous la dépendance du signal d'horloge DS de l'ordinateur et du signal de lecture R/W envoyé par cet ordinateur. A titre d'exemple on peut utiliser pour M des 74 LS 251 et pour T un 74 LS 151 et un 74 LS 244. L'ordinateur lui-meme, qui comme on l'a vu plus haut peut résulter de l'association de plusieurs microordinateurs travaillant en parallele pour une réduction du coût de l'installation, est d'un module courant et n'a pas été représenté. De même, on n'a pas représenté les interfaces de sortie de cet ordinateur ou de ces ordinateurs qui commandent à volonté un synthétiseur de son, avec ou sans séquenceur, une commande de projecteurs ou une synthese d'image, ou encore des jets d'eau ou tout dispositif propre à créer un effet scénique commandable par ordinateur; Sous sa forme la plus simple, chacun des détecteurs D de la fig. 1 peut être constitué par le circuit représenté sur la fig. 2.L'entrée E, qui correspond à l'entrée d'un des détecteurs de la fig. 1, est connectée par un des conducteurs 10 à la plaque P correspondante, tandis que la sortie, qui correspond à la sortie de la fig. 1 est connectée par un des conducteurs 11 au multiplexeur correspondant. Le signal provenant de la plaque de captage P est filtré par un conden sateur C1 et réglé en amplitude par un potentiomètre P1, puis il parvient à une diode DS qui le redresse avant de l'appliquer à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel A monté en comparateur. Pour cela son entrée négative est réunie à un autre potentiomètre P2 qui permet de régler une tension de référence à partir drune tension de polarisation +V. Une diode Zener DZ assure la protection de l'amplificateur opérationnel A contre les surtensions éventuelles.Enfin, la sortie de l'amplificateur opérationnel A est connectée à entrée B d'un circuit monostable redéclenchable MS dont la sortie positive Q est reliée à la sortie du circuit D. On peut par exemple utiliser pour A 1/4 de LM 324 de '?ational Senicooductors, et polir 'S 1/2 d, 74 ES 123. Le champ électrique alternatif ambiant, constitué principalement par la fréquence du réseau électrique, est capté par la plaque de captage P associée au détecteur D par un effet d'antenne, et ceci d'une manière plus ou moins efficace selon son étendue. Les alternances positives de ce signal alternatif parviennent comme on l'a vu à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel. Le potentiometre P1 de réglage d'amplitude et le potentiomètre P2 de réglage de la tension de référence de seuil sont réglés de telle maniere que le signal ainsi détecte soit en dessous du seul-lorsque la plaque n'est en contact avec aucune personne ni aucun objet conducteur de dimensions notables. De la sorte, lorsqu'unie personne vient contacter, par exemple avec son pied, la plaque P, cette personne joue à son tour le rôle d'antenne et vient accrottre l'efficacité de captage de la plaque de telle maniere que le signal d'entrée de l'amplificateur opérationnel dépasse le seuil et provoque le déclenchement à chaque période, ce qui produit un signal en créneaux, par exemple à 50 périodes, à la sortie de l'amplificateur opérationnel A.Il en résulte par conséquent la mise de la sortie à l'état haut d'une manière continue si la constante de temps du monostable redéclenchable MS est réglée à une valeur légerement supérieure à la période correspondante, c'est-à-dire supérieure à 20 millisecondes dans le cas de 50 périodes, par exemple 27 millisecondes, cette valeur pouvant convenir également pour 60 périodes. Inversement, lorsque le contact avec la personne cesse, l'amplificateur A ne déclenche plus et la sortie repasse à l'état bas. Dans la pratique, on peut régler les sensibilités et les seuils pour que le déclenchement se produise non seulement par contact physique réel, mais également par un contact indirect, par exemple par l'intermédiaire d'un matériau à faible conductibilité électrique tel qu'une semelle de chaussure ou un tapis de sol. On peut mena ajuster la sensibilité pour que la détection se fasse à distance, c'est-à-dire avec un espace clair sur une distance déterminée de sorte que le détecteur détecte la présence d'une partie de la personne, par exemple de son pied, à l'intérieur d'un certain volume défini par la surface de la plaque et une certaine distance alentour. I1 faut toutefois noter que la précision et la stabilité de la détection diminuent avec l'augmentation de la sensibilité du dispositif et également avec l'augmentation de la surface des plaques. Pour cette raisin le circuit de la fig. 2 convient treks bicn pour des plaques de petites dic-inj et un détection à tres faible distance, mais devient d1un emploi et d'un réglage -difficiles dans les autres cas. On peut toutefois l'améliorer en rajoutant entre l'entrée représentée sur la fig. 1 et l'entrée E de la fig. 2 un étage d'amplification supplemen- taire illustré sur la fig. 3. Dans ce dernier, un circuit passe-bas RC placé à l'entrée assure un premier filtrages et l'impédance, ainsi que la limite de tension de la diode Zener Z, sont adaptées au type d'amplificateur opération nel Al utilisé. On choisit de préférence un amplificateur a transistors à effet de champ comme le type TL071 ou Tel084. On peut également réaliser les détecteurs D selon la variante repre- sentée sur la fig. 4, qui a comme particularité de délivrer à sa sortie une impulsion de largeur fixée électroniquement et de ne nécessiter aucun réglage de seuil. Pour cela le circuit comprend une résistance d'entrée R3 puis deux branches en parallèle correspondant respectivement aux entrées négatives et positives de l'amplificateur opérationnel A2. L'une des branches, correspon dant à l'entrée négative, comporte une diode DS1 de redressement, puis des résistances R6, R7 et un condensateur C3 pour fonctionner en intégrateur avec une constante de temps CTl d'une valeur voisine de R6C3. L'autre branche correspondant à l'entrée positive, comporte seulement une diode de redresse ment DS2 et un cpndensateur C4 en dérivation. Sa constante de temps CT2, de valeur approximative- rC4, ou r est la résistance de la diode DS2, est d'une valeur tres inférieure à la précédente. De cette maniera, la tension de comparaison du comparateur A2 s'ajuste automatiquement, et toute variation dans le sans croissant du niveau alternatif d'entrée provoque un signal dè sortie pendant le temps nécessaire à la charge du condensateur C3. L'infor mat ion ainsi recueillie à la sortie est donc sensiblement différente de celle produite par le circuit de la fig. 2, mais la stabilité est tres supérieure grâce au fonctionnement par dérivation. Ce dernier circuit convient donc particulierement aux volumes de détection importants, e4est--dira grande surface de plaque et distance de captage importante. Ce derniet circuit comme on l'a vu détecte les faibles variations de niveau dans le sens croissant. On pourrait tout aussi bien le modifier, par inversion des entrées positives et négatives, pour détecter des variations de niveau i.lilS le sens décroissant si on le désire, de même qu'il serait @@@ @@@ d'associer deux circuits de types opposés pour attaquer un bistable de maintie du signal entre l'instant du déclenchement par valeur croissante et celui du déclenchement par valeur décroissante. L'invention se prête particulièrement bien à la réalisation à l'aide de circuits intégrés, et l'ensemble des détecteurs peut avantageusement etre logé dans un bottier situé à l'endroit approprié, le plus proche possible des plaques afin de réduire les longueurs des connexions 10. L'ensemble des capteurs P décrit peut être complété par d'autres capteurs destinés à détecter les positions et mouvements des mains ou des parties du corpssitués à une certaine hauteur au-dessus du sol. Pour cela on pourrait naturellement disposer des plaques sur un décor vertical, ou encore des antennes métalliques supportées au sol par certaines des plaques, mais il peut être préférable de ne pas constituer diobstacle pour l'évolution des danseurs en réalisant des barrières lumineuses à photocellules disposées horizontalement, parallèlement au sol, ou encore verticalement.On peut en particulier dans ce dernier cas éviter l'encombrement de ltemetteur ou du récepteur de lumière au niveau du sol en utilisant des barrieres à émetteur et récepteur situés côte à côte en partie supérieure, avec renvoi du rayon lumineux sur un miroir ou un cataphote disposé-au sol. Dans certains cas, une plaque d'aluminium de captage P peut elle-même servir de réflecteur pour cet usage. Naturellement, ces dispositifs de captage supplémentaires, de type connu, comportent leur propre dispositif de détection et sont lus par l'ordi- nateur dans la poursuite de la scrutation indiquée plus haut. L'invention se prête plus particulièrement à la réalisation d'un spectacle complet grâce à un maître d'oeuvre ou metteur- en scene, ou une équipe de spécialistes, qui réalise la~chorégraphie, la composition musicale en correspondance avec la chorégraphie, et la programmation informatique de l'ensemble de traitement en fonction des deux précédentes, et également en fonction des effets scéniques- autres que la musique, tels en particulier que les éclairages, avec tous les réglages nécessaires. Néanmoins, une fois un tel spectacle mis au point, il n'est pas exclu une certaine possibilité d'improvisation de la part des exécutants, qui avec la même installation, les mêmes réglages et les mêmes programmes pourront étudier des variantes. Dans le cas des applications à l'enseignement de la musique ou d. la danse, classique, rythmique ou moderne, ou des distractions telles que salle de danse, la part laissée a l'improvisation des élèves ou des exécutants sera encore plus grande en utilisant au maximum l'effet interactif qui vient du fait que chaque utilisateur perçoit la musique ou les effets scéniques et participe par lui-même à la création de cette musique ou de ces effets. Ce côté intuitif et interactif peut jouer un grand rôle dans ltappren- tissage de la musique ou de la danse, par exemple à de tres jeunes enfants, ou meme à des handicapés physiques comme des aveugles qui peuvent ainsi, par la seule ouie, déterminer la position de leur propre corps et également celle des autres personnes présentes sur le praticable. RfL'-1TCAFIONS 1. Praticable coisprCllatat urtt s-urrdce délimitée accessible à une des personnes, acteurs ou danseurs, caractérisé par le fait - que ladite surface délimitée est subdivisée en un certain nombre de zones distinctes, contigües ou non, - qu'il comporte des moyens de captage (P) et de détection (D) associés a chacune des zones pour détecter la présence d'une partie au moins d'une des personnes, ou d'un objet conducteur lui-même en contact avec cette personne, dans un volume défini par la surface de cette zone et une distance maximale à partir de cette surface, et engendrer, selon que cette présence est effective ou non, un signal binaire de détection correspondant à cette zone, et - qu'il comporte un dispositif de traitement arithmétique et logique programmable à au moins un microprocesseur, ou ordinateur, qui reçoit en entrée, en mode série, parallèle ou mixte, les signaux binaires de détection correspondant aux diverses zones et aux volumes de détection associés, et qui élabore, en fonction de ces signaux et d'un programme informatique pré-établi, des signaux de commande pour au moins un synthétiseur d'effets scéniques, tels que sons, lumières, images ou jets d'eau, lesquels effets scéniques dépendent essentiellement des positions, attitudes et déplacements des diverses personnes évoluant sur la surface délimitée ou près de celle-ci, et sont en même temps perçues par lesdites personnes. 2. Praticable selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de captage comprennent principalement une série de plaques conduc trices minces associées à chacune des zones et s'étendant sur la majeure partie de la surface de cette zone, ces diverses plaques etant isolées du sol et entre-elles, et réunies chacune par un conducteur électrique au détecteur (D) associé. 3. Praticable selon la revendication 2, caractérisé -par le fait que chacun des détecteurs (Da à Dh7) comprend un amplicateur opérationnel (h) dont l'entrée positive reçoit le signal d'entrée (K) provenant de la plaque associée (P) par l'intermédiaire -d'un potentiomètre de réglage (P1) et d'un redresseur (DS) tandis que l'entrée négative reçoit un seuil de tension ajustable (P2), et dont la sortie actionne un monostable redéclenchable (MS) de maintien du signal sur la sortie. 4. Praticable selon la revendication 3, caractérisé par le fit qu'rfltr le conducteur de plaque (10) ét l'entrée (E) se trouve dispsC- un Stage d'amplification supplémentaire avec préfiltrage (R, C) et adaptation. 5. Praticable selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chacun des détecteurs comporte un amplificateur opérationnel (A2) dont les deux entrées (+, -) sont réunies respectivement à une même entrée (R3) par l'intermédiaire de deux circuits (DS1, R6, R7, C3; DS2, C4) de constantes de temps très différentes de manière à basculer pour une variation faible du signal entrée sans être influence par la valeur de ce signal. 6. Praticable selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les constantes de temps des deux circuits du détecteur (D) sont déterminées pour qutil bascule lors d'une variation par valeurs croissantes. 7. Praticable selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les constantes de temps des deux circuits du détecteur (D) sont déterminées pour qu'il basculé lors d'une variation par valeurs décroissantes. 8. Praticable selon les revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que le détecteur (D) comporte à la fois des circuits 8 basculement par valeurs croissantes et décroissantes actionnant sélectivement les deux entrées d'un bistable. 9. Praticable selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif de captage se complète par des barrières lumineuses sensiblement horizontales ou sensiblement verticales, de préférence du type X réflexion.