Brevet FR2785711A1 — publié le 20000512

La présente invention concerne un dispositif qui compose de manière automatique une pièce musicale en y incorporant des échantillons sonores. Divers dispositifs capables de composer automatiquement une pièce musicale ont déjà été décrits, comme par exemple dans le brevet U. S. numéro 4,399,731. Ces dispositifs utilisent des synthétiseurs de sons instrumentaux sur lesquels sont appliquées, par exemple selon la norme MIDI (Musical Instrument Digital Interface), des partitions de notes, composées de manière automatique. Le dispositif selon l'invention constitue un perfectionnement de ces appareils de composition automatique en ajoutant aux sons instrumentaux des échantillons sonores préalablement enregistrables qui sont incorporés à la mélodie dans le processus de composition automatique. Ces échantillons sonores seront typiquement, mais pas exclusivement, des échantillons de voix humaine. D'après le schéma fonctionnel illustré en figure 1, le dispositif selon l'invention comporte essentiellement un calculateur (1), une mémoire (2) contenant la base de données musicales du dispositif de composition automatique, une mémoire (3) de stockage des échantillons sonores, un synthétiseur musical (4) et un circuit additionneur et convertisseur numérique/analogique (5). Le calculateur (1) est capable de composer automatiquement une mélodie à l'aide de la base de données présente dans la mémoire (2) et d'un algorithme de composition automatique. L'algorithme de composition automatique prend également en compte les échantillons sonores stockés dans la mémoire (3) de telle sorte que le calculateur (1) délivre en synchronisme sur ses sorties les signaux de commande M1 du synthétiseur (4) et des échantillons sonores S2. Le signal de sortie M2 du synthétiseur et les échantillons sonores S2 sont ensuite additionnés et convertis en analogique dans le circuit (5) pour donner le signal audio complet MA3. Ce signal audio MA3, qui constitue la sortie du dispositif selon l'inven- tion, peut alors tre reproduit sous forme sonore par une chaîne électro-acoustique. Selon un mode particulier de réalisation du dispositif selon l'invention, le calculateur est constitué d'un microprocesseur ou microcontrôleur associé à une ou plusieurs mémoires. Une mémoire RAM (mémoire volatile) peut servir de mémoire de travail au microprocesseur et à stocker les échantillons sonores, tandis qu'une mémoire ROM ou EPROM peut contenir le programme du microprocesseur et la base de données musicales du dispositif de composition automatique. Une plus grande souplesse sera cependant permise par l'utilisation de mémoire non volatile : mémoire RAM sauvegardée par pile ou batterie, ou mémoire Flash EEPROM (effa çable électriquement). La mémoire non volatile peut servir au minimum à stocker les échantillons sonores, ce qui permet de les sauvegarder lorsque l'alimentation du dispositif selon l'invention est coupée, mais elle peut également servir à stocker la base de données musicales du dispositif de composition automatique ainsi que le programme du microprocesseur, ce qui permet de remettre à jour facilement la base de données musicale et le programme du microprocesseur, à l'aide d'un système de téléchargement. L'addition du signal de sortie M2 du synthétiseur et des échantillons sonores S2 peut se faire de différentes manières décrites ci-après : Dans un premier mode de réalisation de l'addition de M2 et de S2 (figure 2), le signal de sortie M2 du synthéti- seur (4), qui un est signal numérique, est converti en signal audio MA2 par un convertisseur numérique/analogique (6). Les échantillons sonores S2 engendrés par le calculateur (1), qui sont également des signaux numériques, sont de leur côté convertis en signal audio SA2 par un deuxième convertisseur numérique/analogique (7). Puis les signaux audio MA2 et SA2 sont additionnés par un additionneur analogique (8) pour produire le signal de sortie audio MA3 (1'additionneur analogique peut tre constitué d'un amplificateur opérationnel monté en sommateur). Dans un deuxième mode de réalisation de l'addition de M2 et de S2 (figure 3), le signal de sortie M2 du synthéti- seur (4) et les échantillons sonores S2 engendrés par le calculateur (1) sont additionnés par un additionneur numérique (9) pour produire un signal composite numérique M3. Ce signal numérique est alors converti en signal audio MA3 par un convertisseur numérique/analogique (10). Ce mode de réalisation ne nécessite qu'un seul convertisseur numérique/analogique, en revanche, il nécessite un circuit additionneur numérique. Selon une variante du deuxième mode de réalisation de l'addition de M2 et de S2 (figure 4), la sortie M2 du synthétiseur (4) est renvoyée vers le calculateur (1) qui effectue alors lui mme l'addition des signaux numériques M2 et S2 (dans cette variante, le signal S2 n'existe que de façon virtuelle à l'intérieur du calculateur). Le calculateur délivre donc directement sur une sortie M3 le signal composite numérique qui est converti en signal audio MA3 par un convertisseur numérique/analogique (10). Cette variante ne nécessite qu'un convertisseur numérique/analogique et ne nécessite pas de circuit additionneur numérique spécifique, en revanche elle nécessite une entrée supplémentaire sur le calculateur pour lire la sortie du synthétiseur. Selon une deuxième variante du deuxième mode de réalisation de l'addition de M2 et de S2 (figure 5), applicable au cas où le synthétiseur (4) comporte lui-mme un calculateur (microprocesseur et/ou processeur de traitement de signal), l'addition des signaux numériques M2 et S2 peut tre effectuée par le synthétiseur modifié pour la circonstance. En effet, soit le synthétiseur possède une entrée supplémentaire pour lire le signal S2 comme représenté sur la figure 5, soit les signaux Ml et S2 sont multiplexés sur une entrée unique du synthétiseur (variante non représentée sur une figure). Dans ce dernier cas, si un protocole à la norme MIDI est utilisée, le multiplexage des signaux Ml et S2 sera grandement facilité en plaçant les informations correspondant aux échantillons S2 dans des messages MIDI du type System Exclusive . Le synthétiseur effectue donc en interne l'addition des signaux M2 et S2 (dans cette variante, le signal M2 n'existe que de façon virtuelle à l'intérieur du synthétiseur) et délivre directement sur sa sortie M3 le signal composite numérique qui est converti en signal audio MA3 par un convertisseur numérique/analogique (10). Cette deuxième variante ne nécessite également qu'un convertisseur numérique/analogique et ne nécessite pas de circuit additionneur numérique spécifique, en revanche elle nécessite, par rapport à un circuit synthétiseur standard, une modification du synthétiseur pour lire et additionner les échantillons sonores S2. Selon un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, applicable au cas où le synthétiseur (4) comporte lui-mme un calculateur, la mémoire (3) de stockage des échantillons sonores est reliée non pas au calculateur (1), mais au synthétiseur (4). ttant donné que le synthéti- seur (4) possède déjà une mémoire contenant des sons instrumentaux qui servent d'éléments de base à la synthèse musicale, une variante possible ce mode de réalisation consiste à stocker les deux types des sons, les sons instrumentaux de base et les échantillons sonores, dans la mme mémoire (11) comme représenté sur la figure 6. Dans ce mode de réalisation, l'addition des signaux numériques M2 et S2 est naturellement effectuée par le synthétiseur, selon le mme procédé que celui décrit dans la variante de la figure 5. Le programme qu'exécute le calculateur du synthétiseur est donc modifié pour permettre ces nouvelles opérations (stockage des échantillons sonores et addition avec les sons instrumentaux). Ces modifications du programme qu'exécute le calculateur du synthétiseur peuvent tre minimisées en organisant le programme de façon à ce que le synthétiseur traite les échantillons sonores comme un cas particulier de sons instrumentaux de base (par exemple en attribuant aux échantillons sonores un canal MIDI ou encore en les définissant comme notes particulières d'un instrument de type percussion). Selon un mode particulier de réalisation, le dispositif selon l'invention permet l'acquisition des échantillons sonores par l'utilisateur à l'aide d'un microphone et de commandes qui permettent de démarrer et d'arrter un enregistrement. Le dispositif selon l'invention possède un microphone interne et/ou une entrée pour microphone externe. Selon la figure 7, ce microphone (12) alimente l'entrée d'un préamplificateur (13) suivi d'un convertisseur analogique/numérique (14) qui convertit le signal du microphone en échantillons numériques (SI2). Ces échantillons sont lus par le microprocesseur (1) et stockés dans sa mémoire (3) ou bien dans la mémoire du synthétiseur dans le mode de réali- sation de la figure 6. Cette mémoire peut tre de la RAM ou de la Flash comme indiqué plus haut. Divers procédés pourront, de manière optionnelle et non limitative, tre utilisés pour économiser la mémoire de stockage des échantillons : -une fois que l'enregistrement est effectué, les silences qui précèdent et qui suivent la partie utile de l'enregistrement pourront tre éliminés ; -un procédé de compression de la parole tel que la Modulation par Impulsion et Codage Différentiel Adaptatif (MICDA) pourra ensuite tre appliqué à la partie utile de l'enregistrement. Dans le processus de composition automatique de la musique, le calculateur peut traiter les échantillons sonores comme un cas particulier d'instrument de musique. L'association des échantillons sonores aux notes émises par les instruments fait donc partie intégrante du processus de composition automatique. Le calculateur puise dans la réserve d'échantillons sonores disponibles au mme titre que dans la base de données musicales. Le traitement des échantillons sonores présente cependant des particularités qui leur sont spécifiques. Tout d'abord, le dispositif selon l'invention permet l'utilisation d'échantillons sonores qui ont été enregistrés librement par l'utilisateur, et non pas seulement des échantillons sonores pré-enregistrés pour un type d'instrument donné. En dehors des traitements spéciaux dont il sera question plus loin, le traitement des échantillons sonores consiste à sélectionner selon une séquence pseudo-aléatoire un échantillon parmi ceux qui sont disponibles, puis à choisir l'instant de début de l'échantillon en fonction de la mélodie que le calculateur est par ailleurs en train de composer, de telle sorte de l'échantillon commence au début d'une mesure musicale, ou éventuellement à un autre instant dicté par certaines règles musicales (éventuellement dépen- dantes du style de musique). L'échantillon sonore peut alors tre joué en totalité ou en partie, et peut tre répété ou non répété. D'autre part, les échantillons sonores peuvent subir divers traitements spéciaux en fonction du style de musique créé par le dispositif de composition automatique. Citons, à titre d'exemples non limitatifs, les traitements suivants : ajout d'un écho, vibrato, distorsion, modulation de fré- quence, filtrages divers pour modeler le spectre, etc. REVENDICATIONS 1. Dispositif caractérisé en ce qu'il compose de manière automatique une pièce musicale en y incorporant des échantillons sonores, et comporte un calculateur (1) mettant en oeuvre un dispositif de composition automatique, une mémoire (2) contenant la base de données musicales du dispositif de composition automatique, une mémoire (3) de stockage des échantillons sonores, un synthétiseur musical (4) et un circuit additionneur et convertisseur numérique/analogique (5). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'addition du signal de sortie du synthétiseur et des échantillons sonores est réalisée sur les signaux analogiques après conversions numériques/analogiques du signal de sortie du synthétiseur et du signal qui représente les échantillons sonores. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'addition du signal de sortie du synthétiseur et des échantillons sonores est réalisée sur les signaux numériques, donc avant conversion numérique/analogique. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'addition du signal de sortie du synthétiseur et des échantillons sonores est réalisée dans le calculateur (1). 5. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'addition du signal de sortie du synthétiseur et des échantillons sonores est réalisée dans le synthétiseur (4). 6. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la mémoire des échantillons sonores est directement accessible par le synthétiseur et en ce que ce dernier traite les échantillons sonores comme un cas particulier de sons instrumentaux de base. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'acquisition des échan- tillons sonores peut tre effectuée par l'utilisateur à l'aide d'un microphone interne ou externe et de commandes qui permettent de démarrer et d'arrter un enregistrement. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que, afin d'économiser la mémoire de stockage des échan- tillons, les silences qui précèdent et qui suivent la partie utile de l'enregistrement peuvent tre éliminés automatiquement et en ce qu'un procédé de compression de la parole tel que MICDA peut ensuite tre appliqué à la partie utile de l'enregistrement. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les échantillons sonores sont intégrés à la composition musicale en suivant l'une ou plusieurs des règles suivantes : la sélection d'un échan- tillon sonore est faite selon une séquence pseudo-aléatoire, l'échantillon commence au début d'une mesure musicale ou à un autre instant dicté par certaines règles musicales, et l'échantillon sonore peut tre joué en totalité ou en partie, et peut tre répété ou non répété. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les échantillons sonores peuvent subir des traitements spéciaux supplémentaires tels que ajout d'un écho, vibrato, distorsion, modulation de fréquence, filtrage.