Brevet FR2773252A1 — publié le 19990702

La présente invention concerne un dispositif optoélectronique destiné à produire des sons et/ou des images qui reflètent des changements d'états volontaires ou non d'un ou de plusieurs espaces donnés sans action mécanique Parmi les procédés connus pour produire des sons on connaît différentes sources d'instruments à vents ou d'instruments à corde, on connaît aussi des moyens de produire des sons programmés et modulés à partir d'une carte électronique et par l'intermédiaire d'un clavier. D'autres moyens font intervenir un émetteur de rayonnement disposé pour émettre des rayonnements dans une zone allongée ou des rayons lasers à la place de cordes vibrantes afin de constituer par exemple une harpe laser par interruption d'un rayon lumineux. Tous ces moyens connus de produire des sons plus ou moins harmonieux font appel à une action du musiciens sur des touches ou par interruption de faisceau ou par une programmation informatique de circuits électroniques. On connaît aussi des systèmes informatiques permettant de relier un son à un vidéogramme, notamment connus sous le nom de sonagrammes , ou d'autres expériences musicales consistant à créer une musique à partir d'un acte comme le tracé d'un dessin. D'autres manières ont été expérimentées pour relier des mouvements ou des acteurs à des sons en filmant ces acteurs et en transformant le résultat en images numériques et en sons. Ces procédés peuvent difficilement réagir à des phénomènes indépendants échappant à un langage connu programmé ou improvisé, intervenant dans un ou plusieurs lieux simultanément sauf dans le cas d'un enregistrement direct de sons ce qui signifie que le résultat des sons est le produit d'une action plus ou moins laborieuse du créateur ou le fruit d'un enregistrement, même si le traitement analogique ou numérique des étapes intermédiaires de transformation peuvent donner un résultat qui peut paraître indépendant de la source de production du son. Ces procédés font aussi intervenir un champ de sensibilité maintenant bien connu et que le traitement électronique peut sensiblement modifier. La présente invention a pour but d'ouvrir un champ nouveau à la création de sons que ce soit pour un instrument de musique ou pour la représentation sonore de la vie d'un espace donné ou en simultané de plusieurs espaces donnés physiquement séparés ou non, par l'intermédiaire de plusieurs transducteurs, le premier d'entre eux étant simplement de transformer la captation de variations de champs lumineux en éléments surfaciques d'intensités lumineuses variables ordonnés dans un espace considéré, le deuxième étant de traduire cet état de surfaces élémentaires d'intensités lumineuses variables en signaux électriques analogiques ou numériques permettant une génération de sons et/ou d'images traduisant les variations initiales des champs lumineux. Le dispositif peut être globalement programmé afin d'affecter, au gré de la composition, des sons différents pour chaque surface élémentaire. Le dispositif selon l'invention comporte ainsi un premier transducteur capable d'affecter à chaque surface élémentaire une intensité lumineuse variable qui va dépendre d'actions totalement indépendantes ou volontairement dépendantes de l'articulation des sons émis par le dispositif objet de l'invention. Ce transducteur est composé d'un faisceau de fibres optiques, chaque fibre optique ou groupe de fibres optiques disposant d'un champ de captation de la lumière environnante et pouvant être disposé dans un espace donné afin de capter des changements d'états déterminés tels que changement de luminosité globale, changement de luminosité dû au passage d'un corps humain ou d'un objet, changement de luminosité volontairement effectué par la présence d'un doigt, d'une partie de corps humain ou d'un objet spécialement conçu à cet effet. Les fibres optiques capteurs de lumière variable sont regroupées avec un agencement déterminé sous forme d'une matrice, chaque fibre ou chaque groupe de fibres constituant en quelque sorte une touche virtuelle de piano optoélectronique , dans un embout ou chaque élément de surface élémentaire de la mosaïque ainsi constituée représente un élément indépendant des autres et dont l'intensité du noir à la transparence dépend de la variation d'intensité captée par la fibre ou le groupe de fibres constituant cette surface élémentaire de la mosaïque. On voit ainsi que l'on obtient une matrice prédéterminée dont chaque élément de surface va varier d'intensité indépendamment des autres éléments de surfaces et dont la variation d'intensité est reliée à un événement extérieur qui entre dans la recherche des articulations de sons souhaitées, par action volontaire ou non, dans un espace donné ou dans des espaces séparés physiquement. Le dispositif objet de l'invention comporte un deuxième transducteur constitué d'une série de photorésistances travaillant dans la domaine du visible, chaque photorésistance étant en relation avec chaque fibre ou chaque groupe de fibres de la matrice constituant le premier transducteur, dont le rôle est de transformer la variation d'intensité lumineuse transmise par chaque fibre optique ou par chaque groupe de fibres en un signal électrique analogique ou numérique dont les caractéristiques sont modifiées en fonction de l'intensité captée par la photorésistance. On voit ainsi que le dispositif objet de l'invention permet de traduire des variations d'intensités lumineuses dans des espaces donnés soit issues d'actions volontaires, soit résultat d'événements indépendants d'une quelconque composition préalable où maîtrisée, en une série de signaux électriques d'intensités variables, chacun de ces signaux reflétant une variation lumineuse dans le champ de captation, en d'autres termes dans le champ d'ouverture numérique d'une fibre optique ou d'un groupe de fibres composant le premier transducteur du dispositif objet de l'invention. Chacun de ces signaux peut ensuite faire l'objet de traitements tels que filtrage, amplification, découpage, mixage pour en faire un son modulé comme dans une exploitation classique de musique électronique ou pour être traduit sous forme d'images numériques. Le dispositif objet de l'invention conduit donc à la réalisation d'un ensemble optoélectronique simple capable d'enregistrer des variations d'intensités lumineuses produites par un simple passage d'un corps humain, d'un doigt ou d'un objet et de les traduire en une série de signaux électriques dont la modulation correspond fidèlement aux actions volontaires ou non exercées pour obtenir ces variations d'intensités lumineuses dans les guides optiques. Le dispositif objet de l'invention permet donc d'introduire une notion d'interactivité individuelle ou collective par intervention volontaire permettant de changer un ou plusieurs états devant les capteurs, I'interactivité individuelle pouvant s'insérer dans un processus d'observation du comportement des autres capteurs. Le dispositif autorise aussi la création de sons à travers les variations d'états occasionnés par des acteurs ou des phénomènes physiques totalement indépendants de la production des sons. Le dispositif objet de l'invention permet ainsi l'articulation et la modulation de sons et/ou d'images en échappant complètement ou partiellement à des langages de composition ou d'improvisation connus. Le dispositif objet de l'invention est conçu pour obtenir cette production de sons de façon extrêmement simple et économique tout en permettant un champ très diversifié de sources de modulations allant de mouvements d'objets ou de personnes à l'extérieur ou dans un bâtiment, à des mouvements incidents de l'eau ou du vent, ou à des variations lentes d'intensité lumineuse. Dans une traduction d'instrument de musique le dispositif objet de l'invention permet de réaliser de façon simple et économique un piano optoélectronique réalisé en une unité ou en unités démultipliées possédant une sensibilité nouvelle, puisque chaque surface élémentaire du piano optoélectronique , il ne s'agit plus de touches, à une sensibilité liée à l'action de changement d'intensité captée par la surface considérée, sensibilité qui va dépendre en particulier de la taille du doigt ou de l'objet obturant le champ de captation de la fibre, de sa distance à la surface considérée et de la durée de l'intervention destinée à faire varier l'intensité captée. Le dispositif, objet de la présente invention sera mieux compris à la lecture de la description qui suit, d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - La figure 1 est une vue schématique du dispositif où les fibres optiques affleurent un plan et sont regroupées dans un embout. - La figure 2 est une vue schématique de l'embout regroupant les fibres sous forme de matrice avec un pas p. - La figure 3 est une vue en coupe des fibres et de leur regroupement en matrice dans l'embout. - La figure 4 est une vue schématique de l'embout femelle muni des phorésistances rangées sur une platine selon une matrice de pas p. - La figure 5 est une vue en coupe de l'embout regroupant les fibres monté dans la platine munie des photorésistances. - La figure 6 est une vue en coupe du dispositif montrant la présence d'un doigt effleurant la table et obscurcissant partiellement la fibre correspondante. - La figure 7 est une vue schématique du dispositif montrant des fibres ou des groupes de fibres répartis dans des espaces différents - La figure 8 est une vue en coupe des fibres regroupées ou dispersées grâce à des éléments de couplage. Sur la figure 1 on a représenté un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention où chaque extrémité 1 de brin 2 du faisceau de fibres affleure sur une table 3 qui constituera la table du piano optoélectronique selon une disposition qui dépendra de la capacité instrumentale recherchée qui peut aller du plus simple arrangement constitué de quelques fibres en lignes à une matrice beaucoup plus importante, destinée à un seul ou à plusieurs éxécutants. Chaque brin 2 du faisceau est constitué d'une fibre optique en verre ou en plastique gainée afin de protéger le guide des effets de lumières parasites, guide qui correspond de préférence à une fibre à forte ouverture numérique ayant de bonnes qualités de transmission, par exemple une fibre de verre ou de plastique de gros diamètre et qui a donc pour simple fonction de capter la lumière propre à son environnement et de la transmettre sur des distances pouvant aller de quelques millimètres à quelques mètres, cette capacité étant liée à son ouverture numérique et à son atténuation. Bien entendu le dispositif peut être constitué volontairement selon l'effet recherché de fibres de natures semblables ou de fibres ayant des ouvertures numériques différentes ou des qualités de transmission différentes, en particulier des atténuations très différentes ou des longueurs différentes. De même chaque brin du faisceau peut contenir lui même plusieurs fibres optiques afin de différencier les sources de captation de variations d'intensité lumineuse. Les fibres sont ensuite regroupées dans un embout 4 en une simple matrice obtenue en rassemblant les fibres 2 selon un ordre donné par exemple par collage des fibres 2 entre elles puis polissage afin de constituer comme le montre la figure 2 une matrice, par exemple une matrice carrée, à un pas connu p. Dans cet exemple chaque extrémité 5 de fibre ou de groupe de fibres 2 de la matrice ainsi constituée transmet une intensité lumineuse qui dépend des changements d'états captés par la fibre ou le groupe de fibres considéré. La figure 3 représente une vue en coupe de l'embout 4 constitué des fibres optiques 2 regroupées en matrice de pas p, noyées dans une colle non transparente 6, ceci afin d'éviter les phénomènes de diaphotie , autrement dit de respecter la modulation individuelle de lumière dans chaque fibre ou groupe de fibres sans perturbation de la fibre voisine ou du groupe de fibres voisin, rangées en matrice, I'ensemble étant poli afin que les extrémités 5 des fibres 2 soit dans un même plan. La figure 4 représente une vue schématique de l'embout femelle 7 disposant d'une platine 8 sur laquelle sont disposées sous forme d'une matrice de pas p, réplique de la matrice de rangement des fibres optiques 2 dans l'embout 4, des photorésistances 9 destinées à recevoir le flux lumineux émis par les extrémités 6 des fibres 2 et à transformer ce signal lumineux d'intensité variable en un signal électrique d'intensité variable. La figure 5 représente une vue en coupe d'un exemple simple d'assemblage de l'embout 4 dans lequel sont alignées les fibres 2 avec l'embout femelle 7 sur la platine 8 duquel sont réparties les photorésistances 9, chacune de celles-ci se trouvant par la disposition du montage en vis à vis d'une extrémité 5 de fibre 2. La connexion de l'embout 4 et de l'embout femelle 7 assure donc la mise en coïncidence de chaque photorésistance 9 avec chaque extrémité 5 de fibre 2 de la matrice de telle sorte qu'aucune lumière parasite ne viennent affecter les photorésistances 9 et de telle sorte que chaque photorésistance recueille intégralement ou partiellement les variations d'intensité lumineuse transmises par la fibre qui lui est dédiée, cette variation d'intensité lumineuse aux faibles pertes du guide optique près étant le reflet fidèle des variations d'intensité captées par l'extrémité 1 de la fibre 2 affleurant la table 3 du piano optoélectronique . Chaque photorésistance par son principe même de fonctionnement va délivrer un signal électrique pris aux bornes 10 prévues à cet effet et pour l'alimentation électrique de ces mêmes photorésistances et connectées ensuite au circuit électronique choisi pour la représentation musicale ou sonore et/ou à la production d'images recherchée par l'utilisateur du piano optoélectronique . On voit donc que le dispositif ouvre ainsi un champ très vaste de création musicale, sonore ou visuelle, y compris comme élément de perturbation d'un préenregistrement, de capacité àjouer de nombreux instruments, composition de sons nouveaux.. Sur la Figure 6 on a représenté une vue en coupe du dispositif selon l'invention montrant une fibre optique 2 affleurant la table 3 du piano électronique et la photorésistance 9 correspondante. A titre d'exemple la figure 6 montre qu'un simple passage du doigt 11 devant l'extrémité 1 de la fibre 2 va provoquer un obscurcissement plus ou moins important qui se traduit par une variation de l'intensité lumineuse captée et donc par une variation de l'intensité lumineuse transmise et mesurée par la photorésistance 9 qui traduit à son tour cette variation d'intensité lumineuse captée après transmission par la fibre en un signal électrique dont les caractéristiques varient et qui peut donc être interprété de multiples manières à travers différents traitements électroniques tels que amplification, filtrage, découpage...et produire des sons et/ou des images comme dans le principe d'un synthétiseur. On voit ainsi que l'on réalise un dispositif que l'on peut qualifier de piano optoélectronique par analogie à un piano ou un synthétiseur muni de touches à la différence près que la production et la modulation des sons et/ou des images n'est plus liée soit à la seule action mécanique des touches soit à une programmation du synthétiseur mais à une sensibilité du musicien capable de moduler avec plus ou moins d'habilité, de précision dans l'espace, de fluidité, de rapidité, la captation lumineuse des différentes fibres affleurant la table du piano optoélectronique . On peut bien entendu imaginer de nombreuses manières de faire varier la captation de la lumière devant les fibres soit individuellement, par le passage de doigts, par l'usage d'instruments tels que baguettes ou petits marteaux, soit collectivement par recouvrement de plusieurs fibres à la fois et toutes combinaisons destinées à créer un environnement musical nouveau. On voit que le dispositif objet de l'invention peut être aussi un instrument simple d'apprentissage de la musique en gardant à l'instrument des vertus de production de sons différents simplement par la présence d'un doigt sans les difficultés de mécanisation liées à l'usage de touches, de cordes ou de bec. Cette possibilité de créer par simple affleurement d'une surface ouvre donc de nombreux horizons tant pour une pratique de virtuosité que pour des techniques mieux adaptées aux non voyants ou à certaines catégories de handicaps moteurs. Sur la figure 7 on a représenté schématiquement une vue du faisceau de fibres optiques faisant partie du dispositif objet de l'invention dirigées vers des espaces divers au lieu d'affleurer sur un même plan. On voit ainsi, à titre d'exemple, que la fibre ou le faisceau de fibres optiques 12 est placée sur un poteau 13 supportant un feu tricolore à un carrefour à une hauteur telle que tout passage de véhicule 14 provoquera un changement d'intensité lumineuse tant dans la durée que dans le niveau d'intensité en fonction de multiples facteurs tels que la taille du véhicule, sa vitesse... De plus ces changements d'intensité s'effectueront eux-memes par rapport à un niveau global de captation qui peut dépendre de l'intensité lumineuse de l'atmosphère entre un temps ensoleillé, un temps couvert, le début du jour, la tombée de la nuit, la rue éclairée ou non... Le capteur ainsi constitué est donc par définition modulé par de multiples facteurs qui se mixent au gré de l'activité du secteur ou des secteurs observés physiquement séparés ou non et de certains rythmes biologiques. A titre d'exemple la fibre 15 est placée à l'entrée d'un grand magasin 16 et donc susceptible de transcrire le rythme marchand, la fibre 17 est située dans un arbre 18 ce qui peut lui permettre de traduire des variations extrêmement lentes comme le rythme des saisons, le rythme journalier, mais aussi l'effet du vent dans les branches et les feuilles, le filtre des rayons de soleil..., la fibre ou le faisceau de fibres, toujours à titre d'exemple, peut être dirigée simplement vers le ciel sans autre perturbation que l'effet d'un vol d'oiseau par exemple et bien entendu de la luminosité liée à la météorologie. D'autres exemples pourraient être donnés de fibres placées sur un trottoir, dans un appartement, dans un atelier, un bureau, un aquarium.. On voit ainsi que le dispositif permet d'envisager la production de sons et/ou d'images indépendante de toute notion de composition musicale, c'est à dire liées à des événements de la vie courante, tels que passages de corps humains, passage de véhicules, variations lentes de l'intensité lumineuse, captation de mouvements de particules ou d'animaux dans des milieux aquatiques, mouvements de feuilles dans les arbres...Bien entendu le dispositif peut être mixte et mêler en un endroit un piano optoélectronique disponible pour un exécutant ou plusieurs exécutants et des branches provenant d'autres milieux extérieurs et permettant une superposition de sons et/ou d'images provenant d'actions indépendantes de toute notion de programmation à des sons et/ou des images provenant de l'action volontaire d'un ou de plusieurs exécutants. Le dispositif objet de l'invention consiste alors avec un logiciel adapté, dont de multiples exemples existent, à traduire les changements d'intensité électriques traduits par les photorésistances, en sons de durée et de fréquence adaptées aux effets recherchés, ou en images, pour obtenir un dispositif produisant des sons et/ou des images qui à travers les différentes modulations sont le reflet des événements extérieurs captés par les fibres optiques. Les possibilités du dispositif sont alors multiples allant de silences interrompus par les changements d'états perçus par les différentes fibres et produisant des sons d'intensité variable à une programmation initiale en relation avec une affectation de séquences propres à chaque surface élémentaire, programmation qui subira les modulations dues aux changements de luminosité captés par les fibres et toutes les combinaisons possibles. Le dispositif objet de l'invention peut ainsi être utilisé comme un instrument produisant des sons et/ou des images à travers l'action d'un ou de plusieurs exécutants, ou produisant des sons et/ou des images dans un environnement donné pendant un certain temps ou comme une sorte de fontaine sonore traduisant par un langage nouveau la volonté de mettre l'accent sur tel ou tel aspect de l'environnement capté. Ainsi on peut imaginer que la volonté de démontrer le caractère néfaste d'une circulation automobile dense ou dangereuse pourra se traduire par des sons peu agréables, voire stridents et qu'au contraire les pas des promeneurs se traduiront par des musiques très douces. Sur la figure 8 on a représenté un dispositif dans lequel tout ou partie des fibres optiques 2 sont soit regroupées à l'aide de dispositifs de couplages 19, soit dispersées à l'aide de dispositifs de couplage 20. Dans le cas d'un regroupement de n fibres dans une seule fibre vers une photorésistance, le dispositif permet donc de concentrer plusieurs actions issues d'actes volontaires ou résultat de la captation de variations d'intensité lumineuse indépendantes de toute programmation sur un seul détecteur afin de produire des effets complexes, dans le cas de la dispersion d'une fibre vers n fibres le dispositif permet de traduire l'acte volontaire ou non exercé sur cette fibre par une action sur n détecteurs, produisant ainsi des effets complexes de sons par une seule origine, par exemple un accord déterminé et pouvant être modulé par la simple obturation variable de la fibre considérée. A la description de ces exemples de réalisation qui ne limitent pas le champ de variantes possibles, on voit donc apparaître un nouveau dispositif optoélectronique destiné à produire des sons et/ou des images en utilisant au gré des effets recherchés des dispositifs électroniques analogiques ou numériques utilisés dans le monde de l'art électronique, économique et compacte, adaptable à de multiples situations et susceptible de produire des sons et/ou des images reflétant des variations d'états dans un espace ou plusieurs espaces déterminés, variations d'états indépendantes tels que mouvements de la rue, d'un lieu commercial, d'un aquarium ou de bien d'autres situations ou variations dues à une action volontaire de type composition musicale liée à la présence d'un objet, d'un doigt ou d'une partie du corps devant une ou plusieurs des fibres optiques afin de créer une variation d'intensité lumineuse captée par la ou les fibres considérées. Le dispositif objet de l'invention permet d'obtenir une production musicale en ouvrant de nouveaux champs à la création soit par le fait que des phénomènes totalement ou partiellement indépendants sont exploités pour une interprétation musicale traduisant ainsi une sorte d'hymne à la vie , soit par le fait que le simple effleurement d'une surface autorise une nouvelle sensibilité musicale qui peut se traduire en terme de vélocité, d'improvisation, d'apprentissage ou d'accès à certaines catégories de handicaps moteurs. La simplicité, I'extrême sensibilité du systéme de captation de la variation d'intensité lumineuse et sa traduction fidèle en signaux électriques d'intensités variables et donc parfaitement maîtrisables par des traitements électroniques connus dans le domaine de la musique électronique en font un outil nouveau et extrêmement puissant de production de sons et/ou d'images soit pour des traductions de milieux vivants soit pour réaliser des instruments de musique de type piano optoélectronique allant de l'instrument simple et pédagogique, à l'instrument extrêmement riche en potentiel créatif en passant par des instruments à usage thérapeutique en considérant dans tous les cas que l'action de programmation est totalement nouvelle et rendue très sensitive puisque le simple affleurement de la surface d'une table musicale suffit à produire et à moduler des sons. REVENDICATIONS 1) Dispositif optoélectronique destiné à produire des sons et/ou des images caractérisé en ce qu'il comporte un faisceau de fibres optiques (2), de préférence ayant de fortes ouvertures numériques, dont les extrémités réparties à intervalles réguliers ou non sont disposées dans des espaces séparés physiquement ou non ou affleurent une table (3) et permettent de capter une variation d'intensité lumineuse provoquée par l'affleurement ou la présence d'un doigt (11), d'un corps ou d'un objet, les fibres optiques étant regroupées dans un embout (4) selon une matrice connue et placée dans un montage qui n'autorise pas l'entrée de lumière parasite et qui place chaque fibre en face d'une photorésistance (9) qui transforme les variations d'intensité lumineuse transmises par la fibre (2) en variations de caractéristiques d'un signal électrique qui alimentent un circuit électronique produisant des sons et/ou des images, reflétant l'action d'un ou de plusieurs exécutant ou les variations d'événements totalement indépendant d'une composition. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque brin du faisceau de fibres (2) est constitué d'une fibre unique ou de groupes de fibres. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fibres optiques (2) constituant le faisceau ont des ouvertures numériques différentes 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fibres optiques (2) constituant le faisceau ont des atténuations différentes 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les photorésistances (9) ont des caractéristiques optoélectroniques différentes 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que une ou plusieurs fibres (2) du faisceau sont munies d'un coupleur (19) permettant de concentrer n fibres dans une ou dans un groupe de fibres 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que une ou plusieurs fibres (2) sont munies d'un coupleur (20) permettant de disperser une fibre vers n fibres. 8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une photorésistance peut recevoir plusieurs fibres optiques. 9) Dispositif selon la revendication 1 à 6 caractérisé en ce que chaque fibre optique ou chaque groupe de fibres optiques affleurant la table ou appartenant à un espace donné est affectée à une note de musique 10) Dispositif selon la revendication 1 à 6 caractérisé en ce qu'une ou plusieurs fibres optiques affleurant la table ou appartenant à un espace donné est affectée au son d'un instrument de musique ou à un ensemble orchestral ou un dispositif faisant évoluer les caractéristiques d'une image