Brevet FR2555347A1 — publié le 19850524

Instrument de musique électronique, à mémoire numérique de sons enfichable. La présente invention concerne le domaine technique des instruments de musique électronique. Ce domaine recouvre toute une gamme d'instruments, qui va de l'orgue électronique au synthétiseur, en passant par des sons plus typés, tels que ceux des générateurs de rythmes ou des batteries électroniques. D'une manière générale, les instruments de musique électronique connus comprennent des moyens de déclenchement, tels qu'un clavier, propre à définir l'instant d'attaque d'un son, à partir d'une action physique, le plus souvent mécanique. I1 s'y ajoute des moyens propres à l'exécution de sons, prédéfinis sous forme électronique, à partir dudit instant d'attaque. Cependant, ces instruments connus sont loin de reproduire les conditions de travail habituelles d'un instrumentiste professionnel habitué à un instrument traditionnel, en particulier sur le plan de la richesse de nuances qu'offre un tel instrument. La présente invention vient apporter une solution intéressante à ce problème. Dans l'instrument de musique électronique selon l'invention, les moyens d'exécution sonore comprennent un module enfichable de mémoire numérique, propre à contenir au moins une séquence d'échantillons numériques relatifs à un son instrumental, un compteur d'adressage de cette mémoire, une horloge pour l'avance du compteur, un convertisseur numérique/analogique relié aux sorties de données de la mémoire, un circuit de traitement du signal sonore analogique présent en sortie du convertisseur, et enfin un préamplificateur correcteur; de leur côté, les moyens de déclenchement comprennent une entrée de capteur, un détecteur de seuil rélié à l'entrée de capteur et monté pour autoriser l'avance du onçteur lorsque le signal capté dépasse un seuil prédéterminé, et un suiveur d'enveloppe, relié lui aussi à l'entrée de capteur, et agissant sur les moyens d'exécution sonore afin de modifier les caractéristiques amplitude/ fréquence du signal sonore analogique en fonction de l'enveloppe du signal capté. Pratiquement, le suiveur d'enveloppe peut agir soit sur le convertisseur numérique/analogique, si celui-ci admet une tension de référence variable, soit sur un étage à gain variable incorporé au circuit de traitement analogique, dans le cas contraire. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le circuit de traitement analogique comporte un filtre à fréquence de coupure variable en fonction de l'enveloppe du signal capté. Très avantageusement, un capteur, notamment piézo-électrique, est intégré à l'instrument de musique électronique; celui-ci peut comporter aussi une entrée de capteur externe. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la fréquence d'horloge est variable. Cette variation peut se faire soit en fonction d'une commande extérieure, telle qu'une pédale, soit en fonction du signal de sortie du suiveur d'enveloppe, soit en fonction d'un réglage manuel. Dans tous les cas, il est utile de prévoir une commutation permettant de ramener la fréquence d'horloge à une valeur bien déterminée correspondant à un son musical de hauteur prédéterminée (quinte juste, par exemple). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raieront à l'examen de la description détaillée qui va suivre, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un schéma électrique de principe d'un mode de réalisation de l'instrument de musique -électronique selon l'invention; et - la figure 2 est une vue extérieure en perspective du même instrument de musique électronique. Sur la figure 1, la référence 1 désigne globalement les moyens de déclenchement, tandis que la référence 3 désigne globalement les moyens d'exécution d'un son. La suite de la présente description détaillée est placée dans le cadre où l'instrument de musique électronique correspond à une percussion. Les moyens d'exécution sonores 3 comportent un module enfichable de mémoire numérique 30, propre à contenir au moins une séquence d'échantillons numériques relatifs au son instrumental réel obtenu avec une percussion. La séquence est choisie suffisamment longue pour couvrir l'ensemble de la réponse sonore de la percussion. Si la mémoire possède une grande capacité, on peut naturellement y loger plusieurs sons de percussion, accessibles individuellement sur l'actionnement d'un commutateur de sélection de zones-mémoire référencé 35. La mémoire enfichable 30 est par exemple une mémoire morte, qui peut être du type programmable (pROM), électriquement programmable (epROM), ou bien programmable et effaçable électriquement (eepROM). En variante, il peut s'agir d'une mémoire vive à faible consommation électrique, par exemple de technologie CMOS, équipée de moyens de sauvegarde, tels qu'une pile au lithium. On admettra dans la suite que la mémoire 30 contient un seul son, dont chaque échantillon est enregistré avec une précision de N bits, tandis que la mémoire comprend 2M échantillons. L'entrée d'adresses de la mémoire 30 est reliée à la sortie d'un compteur/séquenceur référencé 31, possédant une capacité de M bits. Ce compteur comprend une entrée d'autorisation, et une entrée d'horloge qui reçoit la sortie d'un oscillateur commandé en tension, ou VCO, noté 32. Au-dessous de la mémoire 30, les sorties de données de celle-ci sont appliquées à un convertisseur numérique/ analogique 33, qui, dans le mode de réalisation illustré, admet une tension de référence variable. La sortie du convertisseur numérique/analogique est appliquée à un circuit 38 de traitement du signal sonore présent maintenant sous forme analogique en sortie du convertisseur. Dans le mode de réali sation. illustré, le circuit 38 se compose simplement d'un filtre passe-bas commandé en tension. Enfin, la sortie du filtre passe-bas 38 peut etre appliquée à un préamplificateur-correcteur 40, possédant de manière traditionnelle deux potentiomètres 41 et 42, destinés à la correction des graves et des aigus, à l'aide de montages du type Baxandall. La sortie du préamplificateur-correcteur 40 fournit un signal qui peut alors être appliqué à une chaine d'amplifi cation de puissance de haute fidélité, comme on en utilise dans les instruments de musique électronique. Les moyens de déclenchement 1 comprennent tout d'abord un commutateur d'entrée de capteur 20, qui peut être relié soit à un capteur piézo-électrique 21 intégré à l'instrument de musique, soit à un capteur externe par une borne d'entrée 22. La sortie du commutateur d'entrée 20 est reliée à un étage à amplification réglable 23, qui permet un ajustement en fonction de la sensibilité du capteur utilisé. La sortie de l'étage 23 est reliée, d'une part, à un détecteur de seuil 24, d'autre part à un suiveur d'enveloppe 25. Le détecteur de seuil 24 fournit, lorsque le signal du capteur dépasse un seuil prédéterminé, un signal logique autorisant le fonctionnement du compteur-séquenceur 31. De son côté, le suiveur d'enveloppe 25 comporte un étage redresseur 26 suivi d'un étage intégrateur 27. La sortie de l'étage intégrateur 27 est appliquée d'une part pour commander la tension de référence du convertisseur numérique/analogique 33, d'autre part, à travers un interrupteur 29, à un étage à gain variable 28 pour commander la fréquence de coupure du filtre passe-bas 38. Les tensions qui commandent la référence du convertisseur et la fréquence de coupure sont notées respectivement VREF et VCOUp D'autre part enfin, la sortie du suiveur d'enveloppe 25 est appliquée à un commutateur 18,permettant d'agir sur la fréquence d'horloge, comme on le verra maintenant. Un signal VOSC est appliqué à l'entrée de commande en tension de l'oscillateur 32. Ce signal provient d'un sommateur analogique 10, qui possède ici trois entrées. L'une des entrées du sommateur peut être reliée par un commutateur 14 soit à un potentiomètre de réglage manuel 13, soit à une entrée de commande potentiométrique externe, par une liaison 11, la commande potentiométrique externe se faisant avantageusement sous la forme d'une pédale potentiométrique 12. Une autre entrée du sommateur analogique 10 est reliée par un interrupteur 16 à un potentiomètre 15, logé en principe à l'intérieur de l'instrument, et réglé une fois pour toutes sur une valeur correspondant à un intervalle musical de hauteur prédéterminée, tel que la quinte juste. Enfin, la troisième entrée du sommateur analogique 10 est reliée à un potentiomètre 17, auquel le commutateur 18 déjà cité peut amener la sortie du suiveur d'enveloppe 25. La figure 2 illustre un exemple particulier de module de percussion selon l'invention, équipé d'un seul capteur 21. Une variante simple consiste à doubler le module pour l'équiper de deux capteurs, puisque les percussions vont très souvent par deux. Le capteur 21 est, par exemple, constitué d'une membrane collée tendue sur une plaque de verre époxy, en dessous de laquelle est monté le capteur piézo-électrique qui vient se relier au commutateur d'entrée 20. L'entrée de capteur externe est à l'arrière de l'appareil de la figure 2, et n'est donc pas visible. Elle peut, par exemple, être reliée à une percussion d'exercice, également connue sous le nom de "practice pad", équipée d'un capteur de déplacement, ou bien recevoir un signal basse fréquence de déclenchement, par exemple la voix, ou encore un signal logique de microprocesseur. A l'avant de l'appareil, à droite, deux interrupteurs 31 jouent le rôle du commutateur permettant la sélection de l'une des zones mémoires, qui correspond à un son de percussion particulier. La face avant de l'appareil comprend encore cinq boutons de commande rotatifs. Le plus à gauche correspond à deux potentiomètres jumelés, dont l'un est le potentiomètre 13, et l'autre celui qui commande l'étage à gain variable 28. Cette commande permet de faire varier la fréquence de l'horloge 32, par conséquent la vitesse de balayage des échantillons sonores enregistrés dans la mémoire 30. il en résulte un ajustement de la hauteur avec laquelle est reproduit le son initialement enregistré. En correspondance, le filtre passe-bas 38 voit sa fréquence de coupure ajustée de façon à conserver au son reproduit un caractère réaliste, en dépit de la translation de fréquence effectuée. Lorsqu'une pédale 12 est connectée à l'entrée 11, le commutateur 14 bascule automatiquement, et l'oscillateur 32 répond maintenant à la pédale au lieu du potentiomètre 13. Le troisième commutateur 16 permet de commander l'oscillateur 32 de manière à établir un son de quinte. juste, comme précédemment indiqué. Le second bouton à partir de la gauche 45 correspond au réglage de la constante de temps d'intégration de la partie 27 du suiveur d'enveloppe 25. Les troisième et quatrième boutons 41 et 42 correspondent au réglage des graves et d'aigus dans le préamplificateurcorrecteur 40. Enfin, le dernier bouton rotatif, à droite, correspond à un potentiomètre avec interrupteur. La fermeture de l'interrup teur rend la fréquence de l'horloge 32 sensible à la sortie du suiveur d'enveloppe 25, tandis qué le potentiomètre 17 module l'effet de la sortie du suiveur d'enveloppe 25 sur la fréquence d'horloge 32. On obtient ainsi une variation de la hauteur de la note de percussion créée en fonction de l'intensité de frappe sur le capteur utilisé. I1 a été constaté que l'instrument de musique ainsi obtenu est nettement plus satisfaisant pour un instrumentiste professionnel que ceux de la technique antérieure. A cet effet, il est souhaitable d'apporter un grand soin à l'enregistrement des échantillons sonores dans la mémoire 30, ainsi qu'au transfert des informations numériques au convertisseur. Le codage des échantillons peut être linéaire, ou logarithmique, ou encore différentiel (on ne code alors que la différence entre un échantillon et le précédent). Le codage différentiel est encore appelé modulation delta et le convertisseur numérique/analogique est lui aussi du type delta. Dans certaines applications, il peut être avantageux de réaliser un sur-échantillonnage dans la mémoire enfichable, afin d'améliorer le rapport sibnal/bruit. Une variante consiste à interposer un échantillonneur-bloqueur entre le convertisseur numérique/analogique 33 et le filtre pas se bas 38. La fréquence de coupure du filtre passe-bas 38 est inférieure à la moitié de la fréquence d'échantillonnage, de préférence de l'ordre de 40% de la fréquence d'échantillonnage. Enfin, le préamplificateur-correcteur 40 est naturellement de haute qualité, pour permettre une parfaite reproduction sonore. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation préférentiel décrit, et s'étend à toutes variantes incluses dans le cadre des revendications ci-après. En particulier, il est aisé d'obtenir un instrument de musique autre qu'une percussion, par substitution de la mémoire enfichable, et adaptatation au module selon l'invention d'un capteur externe propre à simuler le contexte habituel de l'instrument en question, sans en produire le son bien entendu. Le bloc 31 peut aussi être réalisé en compteur-séquenceur, qui reboucle sur des parties de la mémoire 30, suivant des codes-programmes stockés dans celle-ci, ce qui allonge le temps de sortie du son par répétition. Le bloc 31 peut alors etre un microprocesseur, recevant les sorties de la mémoire 30. Revendications. 1. Instrument de musique électronique, du type comprenant des moyens de déclenchement (1), propres à définir l'instant d'attaque d'un son à partir dlune act-ion physique, en particulier mécanique, et des moyens (3) propres à l'exécution de sons prédéfinis sous forme électronique, à partir dudit instant d attaque, caractérisé en ce que les moyens d'exécution sonore (3) comprennent un module enfichable de mémoire numérique (30), propre à contenir au moins une séquence d'échantillons numériques relatifs à un son instrumental, un compteur (31) d'adressage de cette mémoire, une horloge (32) pour l'avance du compteur, un convertisseur numérique/analogique (33) relié aux sorties de données de la mémoire (30), et un circuit (38) de traitement du signal sonore analogique présent en sortie du convertisseur, et en ce que les moyens de déclenchement (1) comprennent une entrée de capteur (20), un détecteur de seuil (24) relié à l'entrée de capteur et monté pour autoriser l'avance du compteur (31) lorsque le signal capté dépasse un seuil prédéterminé, et un suiveur d'enveloppe (25) relié lui aussi à l'entrée de capteur, et agissant sur lui également au moins parmi le convertisseur numérique/analogique (33) et le circuit de traitement analogique (38) afin de modifier les caractéristiques amplitude/fréquence du signal sonore analogique en fonction de l'enveloppe du signal capté. 2. Instrument de musique électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur numérique/analogique (33) possède une tension de référence variable en fonction de l'enveloppe du signal capté. 3. Instrument de musique électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de traitement analogique (38) comporte un étage à gain variable en fonction de l'enveloppe du signal capté. 4. Instrument de musique électronique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de traitement analogique (38) comporte un filtre à fréquence de coupure variable en fonction de l'enveloppe du signal capté. 5. Instrument de musique électronique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur intégré (21). 6. Instrument de musique électronique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une entrée de capteur ou source externe Q2). 7. Instrument de musique électronique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fréquence d'horloge est variable (32). 8. Instrument de musique électronique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la fréquence d'horloge (32) est variable en fonction d'une commande extérieure, telle qu'une pédale (12). 9. Instrument de musique électronique selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la fréquence d'horloge est commutable (16) sur une valeur correspondant à un son musical de hauteur prédéterminée (15). 10. Instrument de musique électronique selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la fréquence d'horloge est variable (17, 18) en fonction du signal de sortie du suiveur d'enveloppe (25). 11. Instrument de musique électronique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte unipréamplificateur-correcteur (40) de sortie.