EP0035621B1 - Appareil pour l'identification et l'indication de notes émises au moyen d'un instrument de musique - Google Patents
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- EP0035621B1 EP0035621B1 EP19800401872 EP80401872A EP0035621B1 EP 0035621 B1 EP0035621 B1 EP 0035621B1 EP 19800401872 EP19800401872 EP 19800401872 EP 80401872 A EP80401872 A EP 80401872A EP 0035621 B1 EP0035621 B1 EP 0035621B1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10G—REPRESENTATION OF MUSIC; RECORDING MUSIC IN NOTATION FORM; ACCESSORIES FOR MUSIC OR MUSICAL INSTRUMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. SUPPORTS
- G10G7/00—Other auxiliary devices or accessories, e.g. conductors' batons or separate holders for resin or strings
- G10G7/02—Tuning forks or like devices
Definitions
- the present invention relates to an apparatus for indicating notes emitted by means of an instrument.
- instrument is meant here any stringed or wind musical instrument, the human voice, or any device producing a sound emission.
- German patent application DE 1547594 Such an apparatus is described in German patent application DE 1547594.
- This known apparatus includes a calculating unit for making the difference between a digital value representative of the frequency of the note to be checked and a reference digital value selected from a memory in form of diode array by action on a keypad. The calculated difference is displayed, along with its sign. With such a device, it is therefore necessary to intervene manually to select a new reference value each time a note must be checked. This makes using the device difficult.
- the present invention aims to provide an apparatus which allows, quickly and without the need for maneuvers, to display in clear any note produced by means of an instrument or, more precisely, to display in clear the exact note closest to the sound produced by the instrument with an indication of the situation of the sound produced in relation to the note displayed.
- the present invention also aims to provide an apparatus which can be used by novice or even experienced musicians to control the adjustment of their instrument or to control the accuracy of the notes they produce with this instrument.
- Another object of the present invention is to provide a device which is relatively inexpensive, which offers no difficulty in use, and to which it is possible to add, at very little cost, additional functions useful for learning. the use of a musical instrument.
- the calculating device comprises means for evaluating the difference between the calculated frequency of the sound to be identified and the frequency of the closest note read in the table and developing precision information as a function of this difference, and the means of the display are arranged to receive said precision information and display it.
- This precision information is for example displayed in the form of a +, -, or 0 sign depending on the sign and the absolute value of the difference between the calculated frequency and the frequency of the note displayed.
- the apparatus comprises means for selecting time and measurements connected to the calculation device, the latter comprising means for counting pulses supplied by a time base and for supplying a signal trigger at the end of each selected time and each measurement, and indicator means are connected to the calculation device to indicate the times and the measurements in response to the trigger signals.
- the indicating means may consist of luminous indicators of different colors for the beats and the measures, or in sound indicators of different tones for the beats and the measures. In the latter case, the sounds produced are advantageously notes of the scale, which offers a possibility of self-test by simultaneously operating the sound indicators and the means for displaying the note produced by these indicators.
- the calculating device comprises a chord table in which information representing predetermined combinations of several notes is recorded.
- the sounds to be identified are transformed by means of a microphone 15, into electrical signals applied to an input circuit 10 comprising an amplifier 11, an energy detector 12 and a filtering circuit 13.
- the output signal from the filtering is applied to a computing device 20.
- the computing device 20 comprises a microprocessor 21, memories 22 with direct access or RAM, read-only memories 23, or ROM, an input interface circuit 24, an output interface circuit 25 and receives pulses d '' a time base or clock 26.
- the frequency of the output signal of the detector is calculated and is transferred to a RAM memory of the computing device. Then, the frequency note closest to that which has been calculated is sought in a 23a of the read only memories 23 which contains in the form of a table of notes all the notes identifiable by the apparatus in the different octaves.
- This display is performed on a display device 27 connected to the output interface circuit 25 of the calculation device.
- the device 27 is for example constituted by an alphanumeric liquid crystal display device.
- the apparatus shown in fig. 1 further comprises coding wheels 30 and 31 intended respectively for the selection of time and of measurements and connected to the calculation device via the input interface circuit 24.
- a frequency divider 32 receives the pulses clock of the time base 26 and is also connected to the computing device 20.
- the coding wheels 30 and 31 are, for example, three in number and two respectively, each numbered from 0 to 9.
- the time intervals can be graduated linearly from 40 to 208, the corresponding graduation 60 to 1 second, while each measure can contain up to 32 beats.
- the time intervals and the number of times per measurement are manually selected by action on the encoder wheels.
- the pulses SI supplied by the frequency divider 32 which for example have a period of 1 / 300th of s, are counted by means of the calculation device 20, which produces a signal ST, each time the selected value of an interval time is reached and an SM signal, each time the selected value of a measurement is reached.
- the signals ST and SM are received by indicator means 33 in order to mark the selected times and measures.
- These indicating means comprise amplifiers 34, 35 which receive the signals ST and SM respectively and amplify them. These amplified signals are applied, on the one hand, to respective light indicators 36, 37 of different colors and, on the other hand, to respective sound indicators 38, 39 of different tones. Switching means (not shown) are provided to activate the light indicators, the sound indicators, or both.
- the light indicators In response to each ST and SM signal, the light indicators produce a short light burst and the sound indicators produce a short duration sound. This gives the device a function of metronome, or generator of rhythms.
- the sounds produced by the sound indicators are precise notes of the range, but different.
- the proper functioning of the device can be verified by a self-test procedure by activating simultaneously the functions “note display” and “metronome”, without any other emission of sounds.
- the selection of the values of the times and of the measurements can be carried out automatically, for example by programming rhythms having varied sequences.
- chord table 23b included in the read-only or live memories of the calculation device, each combination constituting a chord whose knowledge is essential for learning harmony.
- the device then advantageously includes the possibility of executing a particular program for checking agreements.
- the chord verification program comprises a phase which consists in determining and recording the successive notes of a chord executed by a musician and in determining whether the chord thus identified appears in the chord table 23b.
- the identified agreement is displayed on the device 27 if this agreement is among those prerecorded in table 23b. Otherwise, the display, for example, of the word "FAULT" is ordered.
- chord verification program can also be part of a more general chord sequence program, making it possible to control the execution of successive chords according to a predetermined sequence.
- Fig. 2 represents an embodiment of the input circuit 10.
- the signals produced by the microphone 15 are amplified by means of an amplifier 11 with automatic gain control in order to obtain amplified signals of constant amplitude. This compensates for the weakening over time of sound produced by a musical instrument such as, for example, the piano.
- a circuit 14 for eliminating short pulses is connected at the output of the amplifier 11, the circuit 14 comprising for example a capacitor connected between the output of the amplifier and a reference potential (ground) terminal.
- circuit 14 is connected, on the one hand, to the energy detector circuit 12, and, on the other hand, to the filtering circuit 13.
- the circuit 12 includes an integrator 12a for integrating the amplified received signal.
- the level of the signal at the output of the integrator 12a is compared with a predetermined threshold value, by means of a circuit 12b for example a flip-flop or a comparator, which produces a signal DE when this threshold is crossed.
- the signal DE authorizes the operation of the calculation device 20 to identify the note received by the input circuit 10.
- the filter circuit 13 is intended to eliminate the harmonics of the frequency of the received note. To this end, it includes low-pass filters 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, the cut-off frequencies of which are the upper limit frequencies of the successive octaves, in the audible range - that is to say approximately 78 respectively. , 156, 311, 622, 1244 and 2488 Hz. Other filters can be added for the higher octaves.
- the outputs of the filters 13a to 13e are connected, on the one hand, to respective threshold detectors 16a to 16th and, on the other hand, to signal inputs of respective analog AND gates 17a to 17th.
- a logic circuit 18 has inputs connected respectively to the outputs of the threshold detectors 16a to 16e, and outputs connected respectively to the control inputs of the doors 17a to 17e.
- Each threshold detector 16a to 16e has for example a structure analogous to that of the energy detector DE.
- the signal at the output of a filter exceeds the threshold of the corresponding detector, the latter produces a signal of high logic level (“1”) at the corresponding input of logic circuit 17.
- This selects the AND gate which corresponds to the lowest cut-off frequency low pass filter through which a signal of sufficient level passes.
- the harmonics of the received note in the upper octaves are eliminated.
- the logic circuit 18 includes NAND gates 18a to 18th with two inputs.
- the gate 18a has an input at logic level 0 and its other input connected to the output of the detector 16a.
- the gate 18b has its inputs connected to the detectors 16a and 16b and so on up to the gate 18th whose inputs are connected to the detectors 16d and 16th.
- AND gates 17a and 17e are joined by an analog OR gate 19.
- the output signal from gate 19 constitutes the input signal SE for the calculation device 20.
- Fig. 3 shows the general organization of the software used for the implementation of the calculation device, the various programs used being recorded in program memories forming part of the read only memories 23.
- chords recorded in the chord table are combinations of two or three notes, the chord table being organized into a group of two note chords and a group of three note chords.
- this program can be completed by checking, not only that each chord played appears in the chord table but, moreover, that the chords are played in a predetermined order, in accordance with a recorded sequence.
- the calculation of the frequency f i can be carried out by counting the number of pulses of the time base during a determined number of periods of the signal SE, each period being for example the interval between two passages by zero in the same successive meanings.
- the frequency smoothing operation is inserted in the flowchart for finding and displaying single notes, before the calculation of the input parameters in the note table (calculation of f ; / K).
- f i being the frequency which has just been measured
- the frequency is "smoothed" by giving it the value by designating by f in-1 the smoothed frequency previously determined.
- the note smoothing operation is inserted before the display of the note and its precision.
- This operation consists in carrying out a majority test on the precision insofar as the note remains the same three successive times.
- the majority test consists in displaying - if the precision - is determined at least two times out of three, in displaying +, if the precision + is determined at least twice in three, and in displaying 0 if one has determined three times the precision 0 or once each precision +, - and 0.
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Description
- La présente invention concerne un appareil indicateur de notes émises au moyen d'un instrument.
- Par instrument, on entend ici tout instrument de musique à cordes ou à vent, la voix humaine, ou encore tout dispositif produisant une émission sonore.
- On sait que des instruments et en particulier les instruments à cordes, nécessitent des réglages fréquents à la suite de variations de température ou d'hygrométrie, ou en raison de l'hystérésis des efforts de tension. Le réglage ne peut être fait qu'en comparant le son émis à une note étalon (diapason) ou, plus simplement en écoutant le son. Or ceci, suppose une expérience considérable et une «oreille» particulièrement habile.
- Différents appareils ont déjà été proposés pour accorder des instruments de musique en mesurant la fréquence des sons émis au moyen de ces instruments.
- Un tel appareil est décrit dans la demande de brevet allemand DE 1547594. Cet appareil connu comporte une unité de calcul pour effectuer la différence entre une valeur numérique représentative de la fréquence de la note à contrôler et une valeur numérique de référence sélectionnée dans une mémoire en forme de matrice de diodes par action sur un clavier à touches. La différence calculée est affichée, ainsi que son signe. Avec un tel appareil, il est donc nécessaire d'intervenir manuellement pour sélectionner une nouvelle valeur de référence à chaque fois qu'une note doit être contrôlée. Ceci rend l'usage de l'appareil malaisée.
- Un autre appareil connu est décrit dans la demande de brevet allemand DE 2716910. Avec cet appareil, la fréquence de la note à contrôler est mesurée et affichée sous forme numérique, par comptage du nombre d'oscillations pendant une période de référence d'environ une seconde. Une telle période de référence est relativement longue. De plus, l'affichage du résultat sous forme d'une valeur numérique oblige à effectuer une conversion mentale note-fréquence ou fréquence-note.
- La présente invention a pour but de fournir un appareil qui permette, rapidement et sans nécessiter de manoeuvres, d'afficher en clair n'importe quelle note produite au moyen d'un instrument ou, plus précisément, d'afficher en clair la note exacte la plus proche du son produit par l'instrument avec une indication relative à la situation du son produit par rapport à la note affichée.
- La présente invention a aussi pour objet de fournir un appareil qui soit utilisable par des musiciens débutants ou même confirmés pour contrôler le réglage de leur instrument ou encore pour contrôler la justesse des notes qu'ils produisent avec cet instrument.
- La présente invention a encore pour objet de fournir un appareil qui soit relativement peu coûteux, qui n'offre aucune dificulté d'utilisation, et auquel il soit possible d'adjoindre, à très peu de frais, des fonctions supplémentaires utiles pour l'apprentissage de l'usage d'un instrument de musique.
- Ces buts sont atteints au moyen d'un appareil tel que défini dans la revendication 1.
- L'utilisation d'un microprocesseur avec une mémoire constituant une table des notes dans laquelle sont enregistrées toutes les notes identifiables permet d'obtenir un affichage en clair de la note à identifier, et ce rapidement et sans ma- nceuvre particulière.
- Avantageusement, le dispositif de calcul comporte des moyens pour évaluer la différence entre la fréquence calculée du son à identifier et la fréquence de la note la plus proche lue dans la table et élaborer une information de précision en fonction de cette différence, et les moyens d'affichage sont agencés pour recevoir ladite information de précision et l'afficher.
- Cette information de précision est par exemple affichée sous forme d'un signe +, -, ou 0 selon le signe et la valeur absolue de la différence entre la fréquence calculée et la fréquence de la note affichée.
- Selon une particularité de l'appareil conforme à l'invention, il comporte des moyens de sélection de temps et de mesures reliés au dispositif de calcul, ce dernier comprend des moyens pour compter des impulsions fournies par une base de temps et pour fournir un signal de déclenchement à la fin de chaque temps et de chaque mesure sélectionnés, et des moyens indicateurs sont connectés au dispositif de calcul pour indiquer les temps et les mesures en réponse aux signaux de déclenchement.
- Profitant des ressources du microprocesseur et de ses circuits associés, on confère ainsi à l'appareil une fonction supplémentaire de métronome.
- Les moyens indicateurs peuvent consister en des indicateurs lumineux de couleurs différentes pour les temps et les mesures, ou en des indicateurs sonores de tonalités différentes pour les temps et les mesures. Dans ce dernier cas, les sons produits sont avantageusement des notes de la gamme, ce qui offre une possibilité d'auto- test en faisant fonctionner simultanément les indicateurs sonores et les moyens d'affichage de la note produite par ces indicateurs.
- Selon une autre particularité de l'appareil conforme à l'invention, le dispositif de calcul comprend une table des accords dans laquelle sont enregistrées des informations représentant des combinaisons prédéterminées de plusieurs notes.
- On confère ainsi une autre fonction supplémentaire à l'appareil en mémorisant des gammes, arpèges et accords utiles pour l'apprentissage du solfège, des tonalités, des intervalles et de l'harmonie.
- D'autres particularités et avantages de l'appareil conforme à l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins joints sur lesquels:
- - la fig. 1 est un schéma général d'un mode de réalisation de l'appareil selon l'invention,
- - la fig. 2 est un schéma plus détaillé du circuit d'entrée de l'appareil de la fig. 1, et
- - les fig. 3 à 5 sont des organigrammes relatifs à différentes opérations réalisées au moyen du microprocesseur de l'appareil de la fig. 1.
- Les sons à identifier sont transformés au moyen d'un microphone 15, en signaux électriques appliqués à un circuit d'entrée 10 comportant un amplificateur 11, un détecteur d'énergie 12 et un circuit de filtrage 13. Le signal de sortie du circuit de filtrage est appliqué à un dispositif de calcul 20.
- Le dispositif de calcul 20 comprend un microprocesseur 21, des mémoires 22 à accès direct ou RAM, des mémoires mortes 23, ou ROM, un circuit 24 d'interface d'entrée, un circuit 25 d'interface de sortie et reçoit des impulsions d'une base de temps ou horloge 26.
- A chaque période de fonctionnement du microprocesseur (par exemple 200 ms), la fréquence du signal de sortie du détecteur est calculée et est transférée dans une mémoire RAM du dispositif de calcul. Ensuite, la note de fréquence la plus proche de celle qui a été calculée est recherchée dans une 23a des mémoires mortes 23 qui contient sous forme de table des notes l'ensemble des notes identifiables par l'appareil dans les différents octaves. Le dispositif de calcul élabore aussi la quantité e = Δf/fn, Δf étant la différence entre la fréquence calculée et celle de la note trouvée et commande l'affichage de cette note ainsi qu'un signe +, - ou 0 selon que ε>εo>0,ε<ε'o<0,ou ε'o≤ε≤εo.
Les quantités so et s'o sont des valeurs de seuil de précision prédéterminées. Par exemple, on choi- sitso= 1%ets'o=-1%. - Cet affichage est réalisé sur un dispositif d'affichage 27 relié au circuit d'interface de sortie 25 du dispositif de calcul. Le dispositif 27 est par exemple constitué par un dispositif d'affichage alphanumérique à cristaux liquides.
- L'appareil représenté sur la fig. 1 comporte en outre des roues codeuses 30 et 31 destinées respectivement à la sélection de temps et de mesures et reliées au dispositif de calcul par l'intermédiaire du circuit d'interface d'entrée 24. Un diviseur de fréquence 32 reçoit les impulsions d'horloge de la base de temps 26 et est également connecté au dispositif de calcul 20.
- Les roues codeuses 30 et 31 sont, par exemple, respectivement au nombre de trois et de deux, chacune numérotée de 0 à 9. A titre indicatif, les intervalles de temps peuvent être gradués linéai- rement de 40 à 208, la graduation 60 correspondant à 1 seconde, tandis que chaque mesure peut contenir jusqu'à 32 temps. Les intervalles de temps et le nombre de temps par mesure sont sélectionnés manuellement par action sur les roues codeuses.
- Les impulsions SI fournies par le diviseur de fréquence 32 qui ont par exemple une période de 1/300e de s, sont comptées au moyen du dispositif de calcul 20, qui produit un signal ST, à chaque fois que la valeur sélectionnée d'un intervalle de temps est atteinte et un signal SM, à chaque fois que la valeur sélectionnée d'une mesure est atteinte.
- Les signaux ST et SM sont reçus par des moyens indicateurs 33 afin de marquer les temps et les mesures sélectionnés. Ces moyens indicateurs comportent des amplificateurs 34,35 qui reçoivent respectivement les signaux ST et SM et les amplifient. Ces signaux amplifiés sont appliqués, d'une part, à des indicateurs lumineux respectifs 36, 37 de couleurs différentes et, d'autre part, à des indicateurs sonores respectifs 38, 39 de tonalités différentes. Des moyens interrupteurs (non représentés) sont prévus pour mettre en service les indicateurs lumineux, les indicateurs sonores, ou les deux.
- En réponse à chaque signal ST et SM, les indicateurs lumineux produisent un éclat lumineux bref et les indicateurs sonores produisent un son de durée brève. On confère ainsi à l'appareil une fonction de métronome, ou générateur de rythmes.
- Lorsque l'appareil est utilisé avec sa fonction «affichage de note», les temps et les mesures sont indiqués par des éclats lumineux seuls.
- De préférence, les sons produits par les indicateurs sonores sont des notes précises de la gamme, mais différentes. Ainsi, le bon fonctionnement de l'appareil peut être vérifié par une procédure d'auto-test en mettant en service simultanément les fonctions «affichage de note» et «métronome», sans autre émission de sons.
- On notera encore que grâce aux ressources du microprocesseur, la sélection des valeurs des temps et des mesures pourra être effectuée de façon automatique, par exemple par programmation de rythmes ayant des séquences variées.
- On notera encore que des combinaisons prédéterminées de notes peuvent être enregistrées dans une table des accords 23b, comprise dans les mémoires mortes ou vives du dispositif de calcul, chaque combinaison constituant un accord dont la connaissance est indispensable pour l'apprentissage de l'harmonie.
- L'appareil comporte alors avantageusement la possibilité d'exécution d'un programme particulier de vérification d'accords.
- Le programme de vérification d'accords comprend une phase qui consiste à déterminer et enregistrer les notes successives d'un accord exécuté par un musicien et à rechercher si l'accord ainsi identifié figure dans la table des accords 23b. L'affichage sur le dispositif 27 de l'accord identifié est réalisé si cet accord figure parmi ceux préenregistrés dans la table 23b. Sinon, l'affichage par exemple du mot «FAUTE» est commandé.
- Le programme de vérification d'accords peut encore s'inscrire dans un programme plus général de séquence d'accords, permettant de contrôler l'exécution d'accords successifs suivant une séquence prédéterminée.
- La structure et différentes fonctions de l'appareil ont été décrites ci-dessus de façon générale. Des modes de réalisation de certaines parties de cet appareil et des programmes d'exécution des différentes fonctions seront maintenant décrits de façon plus détaillée.
- La fig. 2 représente un mode de réalisation du circuit d'entrée 10.
- Les signaux produits par le microphone 15 sont amplifiés au moyen d'un amplificateur 11 à contrôle automatique de gain pour obtenir des signaux amplifiés d'amplitude constante. Ceci permet de compenser l'affaiblissement dans le temps de son produits par un instrument de musique tel que, par exemple, le piano.
- Un circuit 14 d'élimination d'impulsions brèves est branché en sortie de l'amplificateur 11, le circuit 14 comprenant par exemple un condensateur connecté entre la sortie de l'amplificateur et une borne à potentiel de référence (masse).
- La sortie du circuit 14 est reliée, d'une part, au circuit détecteur d'énergie 12, et, d'autre part, au circuit de filtrage 13.
- Le circuit 12 comporte un intégrateur 12a pour intégrer le signal reçu amplifié. Le niveau du signal en sortie de l'intégrateur 12a est comparé à une valeur de seuil prédéterminée, au moyen d'un circuit 12b par exemple une bascule ou un comparateur, qui produit un signal DE lorsque ce seuil est franchi. Comme on le verra plus loin, le signal DE autorise le fonctionnement du dispositif de calcul 20 pour identifier la note reçue par le circuit d'entrée 10.
- Le circuit de filtrage 13 est destiné à éliminer les harmoniques de la fréquence de la note reçue. A cet effet, il comporte des filtres passe-bas 13a, 13b, 13c, 13d, 13e dont les fréquences de coupures sont les fréquences limites supérieures des octaves successives, dans le domaine audible - c'est-à-dire, respectivement environ 78, 156, 311, 622, 1244 et 2488 Hz. D'autres filtres pourront être ajoutés pour les octaves supérieures.
- Les sorties des filtres 13a à 13e sont connectées, d'une part, à des détecteurs de seuil respectifs 16a à 16e et, d'autre part, à des entrées de signal de portes ET analogiques respectives 17a à 17e. Un circuit logique 18 a des entrées reliées respectivement aux sorties des détecteurs de seuil 16a à 16e, et des sorties reliées respectivement à des entrées de commande des portes 17a à 17e.
- Chaque détecteur de seuil 16a à 16e a par exemple une structure analogue à celle du détec- teurd'énergie DE. Lorsque le signal en sortie d'un filtre excède le seuil du détecteur correspondant, celui-ci produit un signal de niveau logique haut (« 1») à l'entrée correspondante du circuit logique 17. Celui-ci sélectionne la porte ET qui correspond au filtre passe-bas de fréquence de coupure la plus basse à travers lequel passe un signal de niveau suffisant. Ainsi, les harmoniques de la note reçue se trouvant dans les octaves supérieures sont éliminés.
- A cet effet, le circuit logique 18 comprend des portes NON-ET 18a à 18e à deux entrées. La porte 18a a une entrée au niveau logique 0 et son autre entrée reliée à la sortie du détecteur 16a. La porte 18b a ses entrées reliées aux détecteurs 16a et 16b et ainsi de suite jusqu'à la porte 18e dont les entrées sont reliées aux détecteurs 16d et 16e.
- Les sorties des portes ET 17a et 17e sont réunies par une porte analogique OU 19. Le signal de sortie de la porte 19 constitue le signal d'entrée SE pour le dispositif de calcul 20.
- La fig. 3 montre l'organisation générale du logiciel utilisé pour la mise en oeuvre du dispositif de calcul, les différents programmes utilisés étant enregistrés dans des mémoires de programmes faisant partie des mémoires mortes 23.
- Après la phase classique d'initialisation du système, l'un au moins parmi les programmes suivants est mis en oeuvre:
- - programme «métronome» pour l'indication de temps et mesures prédéterminées,
- - programme «détermination et affichage des notes simples»,
- - programme «recherche et affichage des accords» pour rechercher si un accord joué figure dans la table des accords.
- On notera que les programmes «métronome» et «détermination et affichage des notes simples» peuvent être mis en oeuvre simultanément. En outre, le programme «recherche et affichage des accords» comprend l'essentiel du programme «détermination et affichage des notes simples».
- On se référera maintenant à l'organigramme de la fig. 4. Pour le programme «détermination et affichage des notes simples», les opérations suivantes sont effectuées:
- - test de présence de DE: il s'agit de vérifier la présence du signal DE indiquant qu'un niveau suffisant d'énergie est reçu
- - si DE est reçu, la fréquence fi du signal SE converti sous forme numérique par le circuit d'interface 24 est mesurée; à cet effet, le nombre ni de passage à zéro du signal SE est calculé pendant une période donnée, par exemple 200 ms; chaque passage à zéro est détecté par un changement de signe de signal SE et la période de 200 ms est déterminée par comptage du nombre nécessaire d'impulsions de la base de temps; la valeur ni mesurée est mémorisée;
- - le calcul des paramètres d'entrée à la table des notes est effectué en fonction de la valeur ni mémorisée; la table des notes est organisée par octave et l'accès à cette table se fait par niveau d'octave, si la note se trouve suffisamment nettement à l'intérieur d'un octave, ou entre deux milieux d'octaves si la note se trouve à la limite de deux octaves; la procédure de calcul des paramètres d'entrée et d'accès à la table des notes est la suivante. On détermine d'abord quelle est l'octave concernée. Pour cela, la valeur mesurée de la fréquence f; est divisée par un nombre prédéterminé constant K. La partie entière du résultat de la division constitue l'adresse d'une première table où l'on lit l'adresse d'entrée e; de la partie de la table des notes à explorer. Avant d'effectuer l'exploration de la table des notes, on vérifie toutefois que le nombre correspondant à la fréquence fi divisée par K n'est pas trop proche de la limite entre deux octaves. Si une différence d'au moins 9% est trouvée entre ce nombre et les limites d'octave, l'exploration
- - dans la table des notes est effectuée à partir de l'adresse ei correspondant au début de l'octave concernée (exploration du premier type). Si une différence inférieure ou égale à 9% est trouvée, l'exploration dans la table des notes est effectuée à partir d'une adresse ei - k correspondant au milieu de l'octave immédiatement inférieure (exploration du second type). L'exploration dans la table des notes est terminée lorsqu'a été déterminée la note Ni pour laquelle l'écart entre la fréquence exacte de cette note et la fréquence mesurée est minimal;
- - la note Ni est lue et mémorisée et la précision εi = (fi-fNi)/fN; est calculée, fNi étant la fréquence exacte de la note Ni; la quantité εi est comparée à des valeurs prédéterminées positives et négatives εo et ε'o (par exemple +1% et -1%) et l'on mémorise εi = 1, 0 ou -1 selon que
εi>εo>0,-εo≤εi ≤εoouεi<-εo<0; - - la note Ni est affichée sur le dispositif d'affichage 17 accompagnée du signe +, 0 ou - selon que εi=1,0 ou-1;
- - ensuite, il y a retour en attente d'une nouvelle détection d'énergie à moins qu'une recherche d'accords soit demandée; cette dernière condition est vérifiée en contrôlant la valeur du signal RA, valeur commandée par exemple par actionnement d'une touche de l'appareil lorsque l'exécution du programme «recherche et affichage d'accords» est demandée.
- On suppose que les accords enregistrés dans la table des accords sont des combinaisons de deux ou trois notes, la table des accords étant organisée en un groupe d'accords de deux notes et un groupe d'accords de trois notes.
- Le programme «recherche et affichage d'accords» comporte les étapes suivantes:
- - attente d'une note;
- - lorsqu'une première note N, est identifiée, et qu'il a été vérifié que l'on doit rechercher un accord, cette première note est enregistrée et le contenu d'un registre [NNI] (nombre de notes identifiées) est placé à 1, ce registre étant initialement mis à zéro;
- - on examine ensuite si un accord peut être recherché par examen du contenu du registre NNI;
- - le contenu du registre NNI étant égal à 1, on retourne en attente d'une autre note;
- - lorsqu'une seconde note N2 est identifiée, elle est enregistrée et le contenu du registre [NNI] est incrémenté d'une unité (NNI = 2);
- - il y a alors possibilité de rechercher un accord dans la table des accords;
- - la recherche dans la table des accords est effectuée en comparant successivement chaque accord de deux notes de cette table avec le couple Ni-N2, du fait de la vérification NNI = 2;
- - si l'accord N1-N2 est trouvé dans la table 23b, le registre [NNI] est remis à zéro et l'accord est affiché sur le dispositif d'affichage 27;
- - si l'accord N1-N2 n'est pas trouvé, la recherche est poursuivie parmi les accords de trois notes figurant dans la table; si aucun de ces accords ne comporte N1-N2 comme deux premières notes, le registre [NNI] est remis à zéro et le mot «FAUTE» est affiché sur le dispositif 27; par contre, si un des accords de la table commence par les notes N1-N2, on retourne en attente d'une troisième note;
- - lorsqu'une troisième note N3 est trouvée, elle est enregistrée et le contenu du registre [NNI] est incrémenté d'une unité (NNI = 3);
- - la recherche dans la table des accords est effectuée dans le groupe des accords de trois notes seulement, du fait de la vérification NNI = 3;
- - si l'accord Ni-N2-N3 est trouvé, le registre [NNI] est remis à zéro et l'accord est affiché sur le dispositif d'affichage 27 (dont la capacité est, bien entendu, choisie suffisante à cet effet);
- - si l'accord Ni-N2-N3 n'est pas trouvé, le registre [NNI] est remis à zéro et le mot «FAUTE» est affiché sur le dispositif d'affichage 27.
- Comme déjà indiqué plus haut, on peut compléter ce programme en vérifiant, non seulement que chaque accord joué figure dans la table des accords mais, de plus, que les accords sont joués dans un ordre prédéterminé, conformément à une séquence enregistrée.
- On a encore représenté sur la fig. 4 les différentes opérations du programme métronome. Ce programme est par exemple mis en oeuvre en réponse à l'actionnement d'une touche particulière fermant un interrupteur interposé entre la base de temps 26 et le diviseur de fréquence 32. Le signal produit par le diviseur de fréquence 32 constitue un signal d'interruption qui déclenche la réalisation des opérations suivantes:
- - incrémentation d'une unité du contenu [RI] d'un registre RI: [RI] + 1 - [RI];
- - lecture de la valeur T affichée par les roues codeuses 30 et convertie en nombre de périodes du signal d'interruption SI;
- - comparaison du contenu [RI] du registre RI avec la valeur T;
- - si [RI] < T, retour au programme interrompu;
- - si [RI] = T, incrémentation d'une unité du contenu [RT] d'un registre de temps RT: [RT] + 1 - [RT]
- - remise à zéro du registre RI = [RI] - 0;
- - lecture de la valeur M affichée par les roues codeuses 31;
- - comparaison du contenu [RT] du registre RT avec la valeur M;
- - si [RT] < M, production d'un signal de sortie de déclenchement ST et retour au programme interrompu;
- - si [RT] = M, production d'un signal de sortie de déclenchement SM, remise à zéro du registre RT jRTj -- 0, et retour au programme interrompu.
- Bien entendu, différentes modifications et adjonctions pourront être apportées au mode de réalisation décrit ci-avant de l'appareil selon l'invention.
- Ainsi, le calcul de la fréquence fi pourra être effectué en comptant le nombre d'impulsions de la base de temps pendant un nombre déterminé de périodes du signal SE, chaque période étant par exemple l'intervalle entre deux passages par zéro dans le même sens successifs.
- En outre, dans le cas de la mesure de sons relativement longs, on pourra introduire une opération de lissage de la mesure de fréquence et une opération de lissage de l'identification de la note.
- L'opération de lissage de fréquence s'insère dans l'organigramme de recherche et d'affichage des notes simples, avant le calcul des paramètres d'entrée dans la table des notes (calcul de f;/K). On sait que les musiciens partagent une octave en 12 intervalles de demi-tons, chaque demi-ton ayant 1,05946 fois la fréquence du demi-ton inférieur précédent, c'est-à-dire une fréquence environ 6% plus élevée. On utilise alors le procédé de lisssage suivant: fi étant la fréquence qui vient d'être mesurée, on «lisse» la fréquence en lui donnant la valeur
- L'opération de lisssage de note s'insère avant l'affichage de la note et de sa précision. Cette opération consiste à effectuer un test majoritaire sur la précision dans la mesure où la note reste la même trois fois successives. Le test majoritaire consiste à afficher - si la précision - est déterminée au moins deux fois sur trois, à afficher +, si la précision + est déterminée au moins deux fois sur trois, et à afficher 0 si l'on a déterminé trois fois la précision 0 ou une fois chaque précision +, - et 0. Dans le cas où pour une mesure d'un son, on n'obtient pas trois fois successives la même note, il peut être convenu d'afficher le mot «FAUTE».
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