RO129268B1 - Circuit pentru identificarea în timp real a poziţiei degetelor pe griful unei chitare în timpul interpretării unei melodii - Google Patents

Description

Orice persoană are dreptul să formuleze in scris și motivat, la OSIM, o cerere de revocare a brevetului de invenție, în termen de 6 luni de la publicarea mențiunii hotărârii de acordare a acesteia

RO 129268 Β1

Invenția se referă la un produs de tip interfață, circuit care identifică în timp real poziția degetelor pe griful unei chitare în timpul interpretării unei melodii.

Domeniul de aplicare a invenției este interdisciplinar: electricitate și muzică.

Sunt cunoscute produse care identifică pozițiile degetelor pe griful unei chitare fie în mod direct, așa-numitele chitare midi (Godin și Artiphon), fie indirect, prin analiza spectrală a semnalului sonor (JAM Origin Midi Guitar, i2M, Fischman TriplePlay Wireless Midi Controller, Roland GK-3 Midi) preluat de un microfon plasatîn dreptul cordarului, sub fiecare coardă. Dezavantajul soluțiilor de mai sus este, în cazul primei, costul destul de ridicat, datorat necesității de achiziționare a interfeței împreună cu chitara, în timp ce în cazul celeilalte soluții, care implică analiza spectrală, ar fi latența destul de mare. Așadar, soluția indirectă prezintă dezavantajul de a fi prea lentă în comparație cu invenția prezentată aici. Latența de prelucrare spectrală este de ordinul milisecundelor.

în brevetul US 5033353 este prezentată o interfață pentru transformarea unei chitare într-o chitară Midi. Această invenție se bazează pe determinarea lungimii coardei din locul de apăsare pană la cordar, prin înregistrarea ecoului unui semnal acustic de ultrasunete (emis de un cristal piezoelectric) transmis de-a lungul coardei.

în funcție de intervalul de timp în care acest semnal se întoarce la cordar, poate fi identificată tasta care a fost atinsă corespunzătoare unei coarde. Latența ar fi atunci de aproape 0,25 milisecunde pentru acest caz. Totuși, pentru ca această metodă să fie precisă, mai este necesară atenuarea vibrației coardei lovite prin menținerea coardei în contact cu un amortizor care este transparent doar pentru ultrasunete. Acesta are rolul de a atenua vibrația naturală a coardei în 1...5 milisecunde.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este identificarea poziției degetelor pe griful unei chitare cu o latență minimă (de ordinul microsecundelor), prin intermediul unei interfețe ce poate fi montată pe orice chitară.

Soluția la această problemă este o interfață de tip circuit care identifică în timp real poziția degetelor pe griful unei chitare.

Interfața este alcătuită dintr-o matrice de benzi conductoare izolate electric unele de altele, situate pe câte o tastă a chitarei, conectate prin câte o diodă redresoare la câte un pin de tip input al portului unui microcontroler, corespunzător numărului tastei pe care se află, benzi pentru izolarea coardelor, pana metalică fiind conectată la o baterie de 9 V.

Avantajul aplicării invenției constă în posibilitatea montării facile, fără modificarea substanțială a chitarei, a unei interfețe ce realizează identificarea cu latență redusă a poziției mâinii pe griful unei chitare.

Circuitul permite restaurarea unei chitare vechi sau uzate, instrumentul obținut prin adăugarea interfeței putând fi folosit drept chitară midi.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu figura ce reprezintă o schemă de realizare a invenției.

Identificarea poziției degetelor pe griful unei chitare este realizată prin izolarea electrică a coardelor 4 și a tastelor 2, prin lipirea unei benzi izolatoare 7 de-a lungul tastelor metalice 2. Toate coardele și pana cu care se cântă trebuie să fie conductoare (metalice). Este delimitat, astfel, un sistem de coordonate bidimensional și discret, ce are pe axa orizontală numărul tastei, și pe cea verticală, numărul coardei. Peste banda izolatoare 7 sunt lipite benzile de cupru 8. Benzile de cupru de pe o tastă sunt conectate fiecare la câte o diodă redresoare 6, și apoi la pinul corespunzător numărului tastei pe care se află. Astfel, se izolează electric o bandă de cupru de pe o tastă, de o altă bandă de cupru de pe aceeași tastă. De aceea, benzile izolatoare 7 au rolul de a izola coardele 4 unele de altele, ce altfel ar fi scurtcircuitate pe tastele metalice ale chitarei. Acest circuit permite micșorarea numărului de inputuri necesar pentru aflarea

RO 129268 Β1 poziției degetelor pe griful chitarei. Diodele redresoare 6 au deci rolul de a izola coardele unele 1 de altele, și de a micșora numărul de biți necesari codificării tastelor apăsate. în momentul atingerii unei coarde cu pana metalică 5 (ce se află la un potențial de „1 logic sau o baterie 3) 3 și realizării contactului electric dintre o bandă de cupru și coarda atinsă, curentul curge pe următorul traseu: de la bateria 3 la pana metalică 5, la coarda metalică 4, la banda de cupru 8 5 de deasupra tastei apăsate cu un deget, apoi prin dioda redresoare 6 la pinul de input al unui microcontroler 9. Pinii de input sunt conectați printr-o rezistență la masa electrică, pentru a 7 asigura stabilitatea citirii inputurilor de microcontroler.

în exemplul de realizare, conform figurii, este cântată o notă (din acordul Do major) prin 9 așezarea degetelor mâinii într-un anumit mod pe griful chitarei (pe tasta și coarda corespunzătoare). 11

La apăsarea unei taste, se are în vedere faptul că o coardă apăsată deasupra unei taste va atinge probabil și alte taste situate între tasta cea mai apropiată de cheițe și tasta apăsată, 13 în această situație, programul de achiziție rulat pe microcontroler va alege tasta cu număr maxim (adică tasta dinspre cordar), considerând că numărul tastelor crește de la stânga la 15 dreapta. Numărul coardei atinse de pană este aflat folosind cablurile 1, care se conectează la coarde conform figurii. în cazul unei coarde care este liberă (adică pentru care nu a fost apăsată 17 nicio tastă), curentul va curge doar prin cablul 1 corespunzător coardei lovite de pană.

Precizăm că în figură, pentru simplitate, sunt ilustrate doar trei taste și patru coarde 19 (deci 3x4 benzi de cupru), dar se pot folosi, spre exemplu, pentru chitara cu șase coarde, primele patru taste pentru a identifica poziția degetelor care formează o notă sau un acord, 21 acoperindu-se, astfel, un interval muzical de două octave și două tonuri.

Microcontrolerul rulează un program ce va identifica astfel coarda lovită, verificând care 23 dintre pinii 1,2, 3 sau 4 este activat, și, de asemenea, identifică și tasta apăsată, prin aflarea căruia dintre pinii 5, 6 sau 7 sunt activați de apăsarea degetelor mâinii care formează acorduri. 25

O subrutină de aflare a maximului numărului tastei este folosită în cazul în care, pentru o anumită coardă, mai multe taste sunt activate. 27

Precizăm că, în cazul în care cordarul chitarei este metalic, va fi necesară o izolare electrică a coardelor, unele de altele, iar în cazul în care coardele chitarei sunt din nylon, 29 acestea trebuie înlocuite cu coarde metalice. O altă subrutină a programului generează mesajul midi, care este trimis spre portul USB al PC-ului. Un sintetizator midi aflat pe PC sau pe 31 microcontroler generează un sunet corespunzător notei cântate la chitară.

Efectele legato („hammer-on sau „pull-off') pot fi detectate prin păstrarea potențialului 33 coardei, în partea dinspre cordar, la potențialul penei care a atins coarda respectivă înainte de cântarea legato-ului. 35

Alte tipuri legato (de tip „bend) mai pot fi identificate și prin montarea unor senzori de presiune sub fiecare coardă, în dreptul cordarului, astfel încât să poată fi detectată tensionarea 37 unei coarde.

Datorită latenței reduse a interfeței de față, putem identifica formarea unui acord 39 obținând în acest mod un efect polifonic.

Claims (6)

1 Revendicare

3 Interfață pentru identificarea în timp real a poziției degetelor pe griful unei chitare, în timpul interpretării unei melodii, caracterizată prin aceea că este alcătuită dintr-o matrice de

5 benzi (8) conductoare izolate electric unele de altele, situate pe câte o tastă (2) a chitarei, care sunt conectate prin câte o diodă redresoare (

6) la câte un pin corespunzător numărului tastei

7 al portului unui microcontroler (9), pe care rulează un program pentru identificarea coardei lovite și a tastei apăsate, și niște benzi (7) pentru izolarea coardelor (4), pana metalică (5) fiind

9 conectată la o baterie (3).