Brevet FR2698203A1 — publié le 19940520

SYSTEME POUR ENREGISTRER ET/OU REPRODUIRE LES MOUVEMENTS DES ORGANES MECANIQUES D'UN ORGUE A TUYAUX ET ORGUE EQUIPE D'UN TEL SYSTEME La présente invention concerne le domaine technique des orgues à tuyaux et elle vise, plus précisément, ceux du type de sommier à registres et à soupapes. D'une manière classique, un orgue à tuyaux comporte une soufflerie produisant de l'air comprimé destiné à alimenter différents caissons appelés généralement sommiers. Chaque sommier délimite au moins un caisson appelé laye dont la paroi supérieure est aménagée pour comporter diverses ouvertures communiquant chacune avec un autre caisson appelé une gravure. Le débit d'air de chaque ouverture est contrôlé par l'intermédiaire d'une soupape mobile commandée à partir d'une touche appartenant à un clavier ou à un pédalier. La paroi supérieure des gravures comporte une série d'orifices dans chacun desquels est engagé le pied d'un tuyau. L'ouverture et la fermeture des orifices s'effectuent par l'intermédiaire de registres commandés par l'organiste. Les tuyaux d'orgue posés sur une même gravure du sommier correspondent tous à une même note ou fréquence, par exemple, un ré dièse ou un sol bémol. Chacun de ces tuyaux correspond à un timbre ou à un registre particulier, comme par exemple nasard, bourdon, trompette. Lorsque l'organiste commande l'ouverture d'une soupape par l'appui sur une touche, de l'air comprimé est envoyé dans la gravure correspondant à la note jouée. Parmi les tuyaux de cette note, seuls sont alimentés en air comprimé ceux qui sont sélectionnés par le choix des registres. Les orgues anciens présentent classiquement une commande mécanique constituée par une succession de leviers, de biellettes, de balanciers et de renvoi d'angle qui partant de chacune des touches du clavier aboutissent à une soupape pour provoquer son ouverture à l'encontre de la pression d'air régnant dans la laye correspondante. Les orgues à commande mécanique constituent des instruments de musique fort appréciés des musiciens en raison de leur sonorité particulière et de leur diversité musicale offerte. En effet, les orgues de ce type permettent à l'organiste un jeu sensible très nuancé. D'une manière habituelle, l'organiste a de la difficulté à entendre réellement son propre jeu, en raison du fait que les sommiers sont généralement éloignés des claviers et dispersés à l'intérieur des édifices dans lesquels les orgues sont installés.Un enregistrement par microphone, qui exige des moyens particuliers pour obtenir une prise de son efficace et complète, ne donne pas satisfaction en technique pratique aux organistes, en raison de l'impossibilité de restituer l'oeuvre selon les conditions réelles de sonorité et d'écoute. Dans le même sens, de tels enregistrements ne permettent pas de constituer une véritable source pédagogique pour l'étude d'une oeuvre musicale jouée. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients techniques énoncés ci-dessus en proposant un système pour enregistrer et reproduire le jeu de l'organiste sur un orgue à tuyaux en reproduisant le plus fidèlement possible l'attaque des sons effectuée par l'organiste par son jeu de toucher des touches et des registres. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, le système est conçu pour enregistrer les mouvements des organes mécaniques d'un orgue qui comporte, pour chaque sommier - une laye alimentée en air et aménagée pour comporter des ouvertures communiquant chacune avec une gravure, - des soupapes contrôlant le débit d'air de chaque ouverture, chaque soupape étant commandée à l'aide d'une touche, - et des tuyaux dont chacun de leur pied est engagé dans un orifice ménagé dans la gravure, l'ouverture des orifices étant réglée par des registres, Le système selon l'invention comprend .. une première série de capteurs de position montés pour détecter le déplacement de chaque soupape, une deuxième série de capteurs de position montés afin de détecter le déplacement de chaque registre, .. et des moyens aptes à assurer pour chaque capteur des première et deuxième séries, l'acquisition et l'enregistrement de l'évolution dans le temps de la position des soupapes et des registres Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La Fig. 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un orgue à tuyaux équipé d'un système conforme à l'invention. La Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale prise sensiblement selon les lignes II-II de la Fig. 1. La Fig. 3 est une vue d'un détail caractéristique de l'invention illustrant la détection et la commande en déplacement des soupapes. La Fig. 4 est un schéma-bloc illustrant un module de commande des touches du clavier. La Fig. 5 est un schéma-bloc illustrant un module de commande des registres. La Fig. 6 est un graphique montrant le principe d'acquisition du déplacement des soupapes et des registres. Tel que cela apparaît plus précisément aux Fig. 1 et 2, un orgue 1 à commande mécanique comporte, de manière classique, des caissons 2 appelés sommiers délimitant une laye 3 alimentée en air comprimé par une soufflerie non représentée. La paroi supérieure horizontale de chaque laye 3 est aménagée pour comporter une série d'ouvertures 4 communiquant chacune avec un caisson 5 appelé gravure. Chaque gravure 5 est délimitée par une paroi de dessus dans laquelle sont aménagés des orifices 6 destinés à recevoir chacun le pied d'un tuyau 7. Chaque gravure 5 correspond à une note et reçoit dans ses orifices 6 correspondants le pied de tous les tuyaux d'orgue 7 relatifs à la note concernée. L'ouverture et la fermeture des orifices 6 des gravures sont commandées par l'intermédiaire de registres 8 manoeuvrés par une commande mécanique 9. Chaque ouverture 4 de la laye est équipée d'une soupape i1 adaptée pour régler le débit d'air pénétrant dans la gravure 5 correspondante. Chaque soupape Il est commandée à l'aide d'une touche 12 appartenant à un clavier ou à un pédalier, par l'intermédiaire d'une transmission mécanique 13 constituée de balanciers, de leviers et de renvois d'angles. L'orgue à tuyaux ne sera pas décrit plus précisément, dans la mesure où sa constitution est bien connue et ne fait pas partie de l'invention proprement dite. Selon l'invention, l'orgue à tuyaux 1 est destiné à être équipé d'un système 15 adapté pour enregistrer les mouvements des organes mécaniques lors du jeu de l'instrument, avec suffisamment de précision, afin de reproduire le plus fidèlement le toucher de l'instrumentiste. Le système 15 comporte une première série de capteurs de position 16 montés chacun en relation d'une soupape 11, afin de détecter son déplacement. De préférence, chaque capteur de position 16 constitue un détecteur dit de proximité et se trouve réalisé, dans l'exemple illustré, par un capteur à effet Hall. Tel que cela apparaît plus précisément à la Fig. 3, chaque capteur 16 comporte un aimant 17 fixé sur l'extrémité libre de la soupape, s'étendant à l'opposé de l'extrémité montée pivotante autour d'un axe 19.Chaque capteur 16 comporte, également, un boîtier fixe de mesure 21 porté, dans l'exemple illustré, par le fond du sommier. Bien entendu, il peut être prévu de monter le boîtier de mesure 21 audessus des soupapes à l'intérieur des gravures 5, notamment dans l'hypothèse où le système selon l'invention est destiné à équiper un orgue à construire. Cette solution présente l'avantage d'accroître la sensibilité de détection des capteurs 16. Le système selon l'invention comporte, également, une deuxième série de capteurs de position 23, associés chacun à un registre 8, afin de détecter son déplacement (Fig. 2). A titre d'exemple, chaque capteur 23 est constitué par un capteur à effet Hall dont un aimant 24 est fixé directement sur le registre, tandis qu'un boîtier de mesure 25 est placé en relation de proximité de l'aimant qui est entraîné en coulissement. Les capteurs de mesure 16 et 23 sont aptes à détecter l'évolution dans le temps de la position prise respectivement par les soupapes 11 et les registres 8. Les capteurs 16 et 23 permettent ainsi de déterminer la vitesse et l'amplitude des mouvements des soupapes 11 et des registres 8. De tels mouvements, qui correspondent à l'attaque des sons exécutée par l'organiste, sont destinés à être enregistrés. A cet effet, tel que cela apparaît plus précisément à la Fig. 1, les capteurs 16 sont reliés à au moins un et, dans l'exemple illustré, à quatre modules 30 de commande des soupapes, tandis que les capteurs 23 sont connectés à au moins un et, dans l'exemple illustré, à deux modules 31 de commande des registres. A titre d'exemple, les capteurs 16, montés pour un même clavier, sont reliés à un même module 30, de sorte que quatre modules 30 sont nécessaires pour un orgue présentant trois claviers manuels et un clavier de pédalier. Tel que cela apparaît plus précisément à la Fig. 4, chaque module 30 de commande des soupapes est architecturé autour d'un microprocesseur 33, par exemple du type 8032, commercialisé par la Société INTEL et relié à une mémoire vive 34, à une mémoire morte 35 et à une mémoire morte programmable 36 apte à contenir une table de correspondance entre le rang des touches 12 et l'adresse des capteurs de position 16. Le microprocesseur 33 est relié par une liaison 37 à au moins un et, d'une manière générale, à une série de convertisseurs analogiquenumérique 38, par exemple au nombre de huit. Les entrées de chaque convertisseur 38, par exemple égales à six, sont reliées chacune à un amplificateur 39 dont l'entrée est connectée à un capteur de position 16.La liaison 37 est connectée à un circuit de communication 41, par exemple du type 422, relié à un circuit de transmission 42, par exemple de conversion du type 422 en mode 232. Le circuit 42 communique par un bus série 43, avec une unité de contrôle 44, telle qu'un ordinateur. D'une manière analogue, chaque module de commande des registres 31 est architecturé, comme illustré à la Fig. 5, autour d'un microprocesseur 50 équipé d'une mémoire morte 51 et d'une mémoire morte programmable 52 destinée à contenir une table de correspondance entre le rang des registres 8 et l'adresse des capteurs de position 23. Le microprocesseur 50 est relié par une liaison 53 à au moins un convertisseur analogique-numérique 54, par exemple au nombre de quatre. Chaque entrée des convertisseurs 54 est reliée à la sortie d'un amplificateur 55 dont l'entrée est reliée au capteur 23 de position des registres. La liaison 53 est connectée à un circuit de communication 56, par exemple de conversion, du type 422 en mode 232. Le circuit 57 communique par un bus série 58 avec l'ordinateur 44. Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 1, l'ordinateur 44 est relié à des moyens de mémorisation 60, à un circuit interface 61 commandé par un utilisateur et à un circuit 62 respectant la norme internationale M.I.D.I. (Musical Instrument Digital Interface). L'enregistrement du jeu de l'organiste découle directement de la description qui précède. Lors d'une phase d'enregistrement, l'ordinateur 44 surveille successivement chacun des modules 30 et 31, afin d'acquérir les informations délivrées par les modules. A cet effet, les microprocesseurs 33 et 50 scrutent tour à tour respectivement les convertisseurs 38 et 54. Tel que cela apparaît plus précisément à la Fig. 6, chaque convertisseur 38, 54 assure la prise en compte d'un signal U délivré par les capteurs 16, 23 et évoluant en fonction du temps t. L'amplitude du signal U, prise entre deux limites O-F correspondant à une course donnée des soupapes 11 et des registres 8, est divisée en intervalles ssU égaux ou non et égale par exemple à 16. De préférence, les limites O-F correspondent, soit aux points extrêmes de la course des registres 8, soit à une course limitée d'une soupape comprise entre une position de fermeture (point O) et une position d'ouverture ou de fermeture partielle (point F) pour laquelle le régime d'air est stabilisé dans le tuyau 7 correspondant. La prise en compte du déplacement de la soupape, sur une plage limitée de son ouverture, permet d'augmenter la sensibilité de mesure, tout en conservant la même définition pour les intervalles /xU. Dès que le signal délivré par un capteur 16 ou 23 dépasse la valeur d'un intervalle AU, le convertisseur correspondant 38, 54 transmet la codification de la position au circuit 42, 57, via le circuit 41, 56 par la liaison 37, 53. Des trains ou des séries de codification des intervallles détectés sont ainsi transmis et correspondent chacun au déplacement d'une soupape ou d'un registre. Dès que le signal U délivré par le capteur n'est plus significatif, c'est-à-dire se trouve inférieur à l'intervalle /vU, aucune information n'apparaît à la sortie du convertisseur 38, 54. A titre d'exemple, le déplacement d'une soupape peut être décelé et codé selon huit intervalles AU, pris entre les positions O et A. Un tel mouvement indique que la soupape a réalisé une demi-course par rapport à sa course O-F pour laquelle l'air est complètement stabilisé dans le tuyau. Afin de rendre compte du temps pendant lequel s'est déroulé la course, le microprocesseur mémorise le nombre de coups d'horloge intervenant pendant la course O-A de la soupape. La codification des intervalles, leur temps d'exécution et l'adresse du capteur ayant délivré le signal sont transmis par le circuit 42, 57 à l'ordinateur 44 qui mémorise ces informations dans les moyens 60. Le système 15 selon l'invention permet ainsi d'enregistrer les mouvements des organes mécaniques d'un orgue, tels que les soupapes 11 et les registres 8. Tel que cela apparaît plus précisément à la Fig. 1, le système 15 selon l'invention est conçu pour permettre, soit de reproduire automatiquement un jeu enregistré par la méthode décrite ci-dessus, soit à exécuter sur l'instrument une oeuvre conçue par des moyens externes M.I.D.I.. A cet effet, le système 15 comporte une première série d'organes moteurs 65 commandés pour contrôler chacun le déplacement d'une soupape 11, selon au moins une partie de sa course d'ouverture ou de fermeture. D'une manière avantageuse, chaque organe de commande 65 est constitué par un électro-aimant conçu pour placer la soupape selon toutes les positions susceptibles d'être occupées entre les positions d'ouverture et de fermeture.Tel que cela apparaît plus précisément à la Fig. 3, chaque électro-aimant 65 comporte des bobines destinées à agir sur une tête magnétique 66 portée par un bras 67 articulé autour d'un axe 68. Chaque bras 67 est pourvu, à son extrémité libre opposée de celle articulée, d'une fourchette 69, à l'intérieur de laquelle est destiné à être engagée une tige 70 d'actionnement en direct d'une soupape 11. Le bras 67 est fixé à la tige 70 par l'intermédiaire d'un écrou 71 et d'un contre-écrou 72. Le système 15 comporte, également, une seconde série d'organes moteurs 73 commandés pour contrôler chacun le déplacement d'un registre 8, selon au moins sa course utile de translation (Fig. 2). Dans l'exemple illustré, chaque organe moteur 73 est constitué par un moteur pas à pas destiné à agir, par un système pignon et crémaillère, sur la commande mécanique 9 des registres, en vue d'assurer leur coulissement. Chaque moteur 73 est apte à placer le registre 8 selon toutes les positions prédéterminées entre deux positions extrêmes correspondant aux possibilités de sélection d'ouverture et de fermeture des orifices 6. Ce dispositif de tirage automatique des registres peut être placé en n'importe quel point du parcours de tirage des registres. Les électro-aimants 65 sont connectés aux modules 30 de commande des soupapes 7, tandis que les moteurs 73 sont connectés aux modules 31 de commande des registres. Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 4, chaque électro-aimant 65 est piloté par un étage de commande 75 dont l'entrée est contrôlée par la sortie d'un convertisseur numérique-analogique 76 dont l'entrée est reliée à la liaison 37. Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 5, chaque moteur 73 est commandé par l'intermédiaire d'un port de sortie 77 relié à la liaison 53. Lors de la reproduction ou de la commande du jeu, l'ordinateur 44 transmet les informations de commande aux unités 30 et 31 destinées à piloter sélectivement les électro-aimants 65 et les moteurs 73 en fonction des notes enregistrées ou à produire. Les électro-aimants 65 et les moteurs 73 sont commandés, de manière à piloter en amplitude et en vitesse le déplacement, respectivement des soupapes 11 et des registres 8. Un tel système permet de reproduire fidèlement l'amplitude et la vitesse de déplacement avec lesquelles les touches 12 et les registres 8 auraient été actionnés par l'organiste. Avantageusement, les unités 30 et 31 comportent des moyens pour comparer les valeurs de déplacement délivrées par l'ordinateur aux valeurs détectées par les capteurs 16 et 23. Ces moyens agissent respectivement sur les organes moteurs 65 et 73, en cas d'inégalité entre les valeurs souhaitées et détectées, de sorte qu'un accroissement de la position des organes moteurs 65, 73 est réalisé. Le système selon l'invention permet ainsi d'enregistrer et/ou de reproduire avec fidèlité l'attaque des sons joués par un organiste sur un orgue à transmission mécanique. Il est à noter que le système selon l'invention peut être installé sur un orgue à transmission électrique avec sommiers à registres et à soupapes. Dans ce cas, il peut être prévu de monter une troisième série de capteurs de position aptes à enregistrer le déplacement des touches des claviers manuelles et de pédaliers. Un circuit de conversion doit alors être prévu pour établir une correspondance entre les déplacements des capteurs de position de cette troisième série et les capteurs correspondants de position de la première série 16. Un asservissement des organes moteurs 65 est réalisé, afin que le déplacement de ces derniers corresponde à celui souhaité. REVENDICATIONS: 1 - Système pour enregistrer les mouvements des organes mécaniques d'un orgue à tuyaux qui comporte, pour chaque sommier (2): - une laye (3) alimentée en air et aménagée pour comporter des ouvertures (4) communiquant chacune avec une gravure (5), - des soupapes (11) contrôlant le débit d'air de chaque ouverture (4), chaque soupape (11) étant commandée à l'aide d'une touche (12), - et des tuyaux (7) dont chacun de leur pied est engagé dans un orifice (6) ménagé dans la gravure, l'ouverture des orifices (6) étant réglée par des registres (8), caractérisé en ce qu'il comprend .. une première série de capteurs de position (16) montés pour détecter le déplacement de chaque soupape (11), .. une deuxième série de capteurs de position (23) montés afin de détecter le déplacement de chaque registre (8), .. et des moyens (30, 31, 44) aptes à assurer pour chaque capteur des première et deuxième séries, l'acquisition et l'enregistrement de l'évolution dans le temps de la position des soupapes et des registres. 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'acquisition assurent la prise en compte de l'amplitude et de la vitesse de déplacement des soupapes (11) et des registres (8). 3 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'acquisition assurent la prise en compte du déplacement des soupapes (11) sur une course limitée comprise entre une position de fermeture et une position d'ouverture ou de fermeture partielle pour laquelle le régime d'air est stabilisé dans le tuyau (7). 4 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs (16) de position de la première série sont formés par des capteurs dits de proximité. 5 - Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque capteur (16), dit de proximité, comporte une partie mobile (17) montée sur l'extrémité de la soupape et une partie fixe de mesure (21). 6 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend: - une troisième série de capteurs de position montés afin de détecter le déplacement de chaque touche (12), - et un circuit de conversion établissant une correspondance entre les déplacements des capteurs de position de la première série et ceux respectivement de la troisième série. 7 - Système pour reproduire automatiquement un jeu sur un orgue à tuyaux, caractérisé en ce qu'il comprend - un système conforme à la revendication 1, - une première série d'organes moteurs (65) commandés pour contrôler chacun le déplacement d'une soupape (11), selon au moins une partie de sa course d'ouverture ou de fermeture, - une seconde série d'organes moteurs (73) commandés pour contrôler chacun le déplacement d'un registre (8), selon au moins sa course utile de translation, - et des moyens de commande (30, 31, 44) aptes à piloter sélectivement les organes moteurs des première et deuxième séries, afin d'assurer le déplacement correspondant des soupapes et des registres, selon l'ordre correspondant à un jeu. 8 - Système selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de comparaison connectés aux capteurs des première (16) et deuxième (23) séries et aux moyens de commande, apte à comparer les valeurs de déplacement délivrées par les moyens de commande et celles détectées par les capteurs et à agir sur les organes moteurs (65, 73), en vue d'asservir leur position à celle commandée. 9 - Orgue du type à tuyaux, caractérisé en ce qu'il comporte un système conforme à la revendication 1.