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Titre : Pour instruments à clavier, mécanique à cordes frappées ou pincées : procédés et systèmes de modulation vers les vrais bémols et les vrais dièses, et pour changer de méthode d'accordement.
L'arrière-plan de l'invention :
Un instrument de musique à clavier est un instrument avec des tons et des demi-tons fixes. Il est fabriqué avec des générateurs de fréquence qui produisent des tons que l'on ne peut modifier instantanément (exemple : les cordes d'un piano). Cette situation présente deux désavantages : 1) ce type d'instruments est accordé avec des demi tons à 4,5 commas de leur ton de base plutôt qu'à 5 commas. 2) Il faut ré accorder l'instrument pour changer de méthode d'accordement. Description des problèmes : Premier problème : les demi-tons : La musique ouest-Européenne est faite de tons et de demi-tons.
Les demi-tons sont le dièse et le bémol. Le dièse consiste à augmenter la fréquence de 5 commas à partir du ton de base, et le bémol diminue la fréquence de 5 commas. Le comma étant la neuvième partie de la différence entre les fréquences de deux tons entiers qui se suivent, il y a donc 1 comma de différence entre un demi-ton dièse et son équivalent en bémol. Certains instruments permettent de produire des vrais dièses et des vrais bémols (les violons, les cuivres, la voix, etc.) mais d'autres possèdent un accordement fixe (claviers, guitare, etc.). Les demi -tons sur ces instruments sont fabriqués et/ou accordés à 4,5 commas du ton de base au lieu de 5.
Cela veut dire que chaque fois que l'on joue un demi-ton, on joue une fausse note (un demi comma trop bas pour le dièse, trop haut pour le bémol) ! Deuxième problème : la méthode d'accordement : Les méthodes d'accordement ont vu le jour parce que les intervalles naturels ne s'accordent pas entre eux. Un intervalle additionné de 12 quintes, par exemple, ne produit pas le même intervalle additionné de 7 octaves ((3/2)<12>µ 129.7463379) <> (2<7>= 128). Chaque intervalle donne des résultats différents. Ce phénomène empêche un accordement universel, et quelle que soit la combinaison d'intervalles utilisée, cela sonne toujours faux quand on joue des gammes ou des accords. Au cours des siècles, ont été élaboré des dizaines de compromis, généralement basés sur les intervalles à la mode du moment.
Certaines personnes, tels Werckmeister, Rameau, Kirnberger et Valotti ont proposé plusieurs compromis. La méthode des quintes nous vient de Pythagore. Werckmeister mérite une mention supplémentaire parce qu'il a donné le nom de "Wohltemperiert" (bien tempéré) à l'un de ses compromis, alors que l'ensemble des préludes et fugues de son contemporain J.S.Bach portent le nom de "Das Wohltemperierte Klavier" ; de là à penser que Mr. Bach aurait aimé que l'on joue ses oeuvres sur un instrument accordé suivant cette méthode... La méthode la plus populaire à l'heure actuelle est celle du flottement proportionnel, où l'octave est divisé en 12 parties égales, ce compromis distribue la nuisance des intervalles qui sonnent faux, et permet de jouer tous les genres. Les orgues d'époque sont accordés suivant la méthode en vigueur du temps de leur fabrication.
D'autres instruments sont accordés suivant la musique à produire (exemple : ensemble baroque). page 2 2007/0124
Ce qu'on a déjà tenté pour solutionner ces problèmes :
Il est à noter que toutes les solutions mécaniques à ce jour se bornent à ajouter des touches supplémentaires accompagné de leurs générateurs de fréquence (cordes, pipes, etc.).
Solutions existantes pour les demi-tons :
Il existe des orgues en Allemagne à doubles touches noires (avec les pipes supplémentaires et un mécanisme plus élaboré pour la distribution du vent).
Il existe également des pianos dont les touches noires ont été doublées.
Praetorius (1571-1621) mentionne un clavecin à la cour allemande possédant 77 touches pour 4 octaves (=19 touches par octave).
Les anciennes partitions (pour des instruments à accordement fixe) ont été écrites dans des tonalités qui réduisent le nombre de bémols ou de dièses.
Solution existante pour les méthodes d'accordement :
A.D.Fokker a fabriqué un orgue électronique qui possède un clavier à 12 touches par octave que l'on déplace au-dessus d'un autre clavier qui en possède 31 par octave. Ces 31 touches actionnent l'orgue accordé suivant la méthode des 31 tons de Christiaan Huygens.
En déplaçant le clavier à 12 touches par octave, on fait donc un choix de 12 tons parmi les 31 disponibles (par octave) sur l'orgue. (Cet instrument se trouve dans un musée.)
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Description :
Exposé de l'invention :
Application : Tout instrument à clavier ou assimilé, mécanique, à cordes frappées
(comme le piano) ou pincées (comme le clavecin, l'épinette etc.) : à l'aide de leviers, sélecteur ou boutons, on peut adapter les demi-tons au bémol ou au dièse. Des leviers, un sélecteur ou des boutons supplémentaires permettent de choisir une méthode d'accordement.
Ces moyens de commande instruisent un mécanisme dans le but de changer la fréquence produite par les cordes. D'un côté les cordes sont attachées derrière un peigne. De l'autre coté, elles sont enroulées autour d'une cheville, également derrière un peigne.
La distance entre les deux peignes détermine la longueur utile de la corde. On règle la tension sur la corde en enroulant celle-ci sur la cheville. Le poids et la longueur de la corde ainsi que sa tension déterminent la fréquence = le ton. Il en résulte que pour influencer la fréquence il faut soit raccourcir ou rallonger la longueur utile de la corde, soit augmenter ou diminuer sa tension, le poids n'étant pas influençable.
Pour raccordement manuel de l'instrument l'on augmente ou l'on diminue la tension sur une corde en l'enroulant ou en la déroulant sur sa cheville. Ce faisant, on est confronté avec la résistance de la corde sur le peigne par le biais du frottement.
Tous les accordeurs de piano pourront témoigner que la corde reste coller au peigne, force qu'il faut surmonter en exagérant la tension appliquée en tournant la cheville pour tendre ou détendre la corde.
On pourrait partir à la recherche d'un matériau à moindre résistance au frottement, soit une roulette, pour remplacer le peigne actuel. Dans ce cas on peut mécaniser la rotation des chevilles en fonction de la fréquence à obtenir. Raccourcir ou rallonger la corde en modifiant l'emplacement d'un des peignes semble être une meilleure idée. Non pas en glissant le peigne sous la corde, ce qui implique le même problème de frottement qu'en modifiant la tension sur la corde, mais en faisant bouger le peigne par rotation en même temps que son déplacement. Le mécanisme pour faire bouger le peigne prévoit l'interaction de deux commandes.
Fig.1 et 2 montrent un exemple de mécanisme qui roulera le peigne sous la corde sans le lever. Le peigne B, supporté par les glissières D,E et F, roule sous la corde A. Pour empêcher que le peigne B ne se déplace de façon inconsidérée, il est secondé par le balancier C. La fourche G est actionnée par le levier H qui est destiné à gérer les demitons. L'axe de la fourche peut être déplacé pour modifier la méthode d'accordement en fonction de la position de la came I.
Figure 1 montre la position neutre (4,5 commas) des demi-tons, la came (ou l'excentrique) pour le réglage de la méthode d'accordement étant en une position quelconque. Figure 2 montre la position en raccourcissement de la corde pour produire un dièse, la position de la came pour la méthode d'accordement restant inchangée.
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Title: For keyboard instruments, mechanics with struck strings or pleats: processes and systems of modulation towards true flats and true sharps, and to change of method of tuning.
The background of the invention:
A keyboard musical instrument is an instrument with fixed tones and semitones. It is made with frequency generators that produce tones that can not be changed instantly (eg the strings of a piano). This situation has two disadvantages: 1) this type of instrument is tuned with half tones at 4.5 commas of their basic tone rather than 5 commas. 2) The instrument must be tuned to change the tuning method. Description of the problems: First problem: semitones: West European music is made of tones and semitones.
The semitones are the sharp and the flat. The sharp is to increase the frequency of 5 commas from the basic tone, and the downside decreases the frequency of 5 commas. The comma being the ninth part of the difference between the frequencies of two whole tones that follow each other, there is therefore 1 comma difference between a half-tone sharp and its equivalent in flat. Some instruments produce true shards and true flats (violins, brass, voice, etc.) but others have a fixed tuning (keyboards, guitar, etc.). The half -tons on these instruments are manufactured and / or tuned at 4.5 basic tones instead of 5 tones.
This means that every time we play a semitone, we play a wrong note (a half too low for the sharp, too high for the flat)! Second problem: the tuning method: The tuning methods came into being because the natural intervals do not agree with each other. A range of 12 fifths, for example, does not produce the same interval plus 7 octaves ((3/2) <12> μ 129.7463379) <> (2 <7> = 128). Each interval gives different results. This phenomenon prevents universal tuning, and whatever combination of intervals is used, it always sounds wrong when playing scales or chords. Over the centuries, dozens of compromises have been developed, usually based on the fashionable intervals of the moment.
Some people, such as Werckmeister, Rameau, Kirnberger and Valotti have proposed several compromises. The fifths method comes from Pythagoras. Werckmeister deserves an additional mention because he gave the name of "Wohltemperiert" (well tempered) to one of his compromises, while all the preludes and fugues of his contemporary JSBach bear the name of "Das Wohltemperierte Klavier "; from there to think that Mr. Bach would have liked his works to be played on an instrument accorded by this method ... The most popular method at the moment is that of proportional floatation, where the octave is divided into 12 equal parts, this compromise distributes the nuisance of intervals that sound wrong, and allows to play all genres. The organs of the period are granted according to the method in force of the time of their manufacture.
Other instruments are tuned according to the music to be produced (example: Baroque ensemble). page 2 2007/0124
What we have already tried to solve these problems:
It should be noted that all mechanical solutions to date are limited to add additional keys accompanied by their frequency generators (strings, pipes, etc.).
Existing solutions for semitones:
There are organs in Germany with double black keys (with extra pipes and a more elaborate mechanism for wind distribution).
There are also pianos whose black keys have been doubled.
Praetorius (1571-1621) mentions a harpsichord at the German court with 77 keys for 4 octaves (= 19 keys per octave).
Old partitions (for fixed-tuned instruments) have been written in tones that reduce the number of flats or sharps.
Existing solution for tuning methods:
A.D.Fokker has made an electronic organ that has a 12-key-per-octave keyboard that is moved over another 31-octave keyboard. These 31 keys operate the organ tuned according to Christiaan Huygens' 31-tone method.
By moving the keyboard 12 keys per octave, it makes a choice of 12 tones among the 31 available (by octave) on the organ. (This instrument is in a museum.)
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Description:
Presentation of the invention
Application: Any keyboard instrument or the like, mechanical, struck strings
(like the piano) or pinches (like the harpsichord, spruce etc.): using levers, selector or buttons, we can adapt the semitones to flat or sharp. Levers, a selector or additional buttons allow you to choose a tuning method.
These control means instruct a mechanism in order to change the frequency produced by the strings. On one side the ropes are tied behind a comb. On the other side, they are wrapped around an ankle, also behind a comb.
The distance between the two combs determines the useful length of the rope. We adjust the tension on the rope by winding it on the dowel. The weight and the length of the rope as well as its tension determine the frequency = the tone. As a result, to influence the frequency it is necessary to either shorten or lengthen the useful length of the rope, or increase or decrease its tension, the weight is not influenceable.
For manual connection of the instrument one increases or decreases the tension on a rope by winding it or unrolling it on its ankle. In doing so, one is confronted with the resistance of the rope on the comb through the friction.
All piano tuners can testify that the rope sticks to the comb, force that must be overcome by exaggerating the tension applied by turning the ankle to stretch or relax the rope.
We could go in search of a material with less resistance to friction, a roulette, to replace the current comb. In this case we can mechanize the rotation of the dowels according to the frequency to obtain. Shortening or lengthening the rope by changing the location of one of the combs seems like a better idea. Not by sliding the comb under the rope, which implies the same problem of friction by modifying the tension on the rope, but by moving the comb by rotation at the same time as its displacement. The mechanism for moving the comb provides the interaction of two commands.
Fig.1 and 2 show an example of a mechanism that will roll the comb under the rope without lifting it. The comb B, supported by the slides D, E and F, rolls under the rope A. To prevent the comb B from moving recklessly, it is supported by the rocker C. The fork G is actuated by the lever H which is meant to handle the demons. The axis of the fork can be moved to change the tuning method according to the position of the cam I.
Figure 1 shows the neutral position (4.5 commas) of semitones, the cam (or the eccentric) for tuning the tuning method being in any position. Figure 2 shows the shortening position of the string to produce a sharp, the position of the cam for the tuning method remaining unchanged.