WO1981001898A1 - Appareil indicateur de notes emises au moyen d'un instrument de musique - Google Patents
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- WO1981001898A1 WO1981001898A1 PCT/FR1980/000189 FR8000189W WO8101898A1 WO 1981001898 A1 WO1981001898 A1 WO 1981001898A1 FR 8000189 W FR8000189 W FR 8000189W WO 8101898 A1 WO8101898 A1 WO 8101898A1
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- 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
- Apparatus indicating notes emitted by means of an instrument and enabling instant display of basic data for music education.
- 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 1,547,594 Such an apparatus is described in German patent application DE 1,547,594.
- This known apparatus includes a calculation unit for making the difference between a numerical value representative of the frequency of the note to be checked and a reference numerical value selected from a memory in the form of an array of diodes 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.
- Another known device is described in German patent application DE 2 716 910. With this device, the frequency of the note to be checked is measured and displayed in digital form, by counting the number of oscillations during a reference period of about a second. Such a reference period is relatively long. In addition, displaying the result in the form of a numerical value requires a mental note-frequency or frequency-note conversion.
- 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 of use, and to which it is possible to add, at very low cost, additional functions useful for learning. the use of a musical instrument.
- an apparatus comprising: an amplifier for amplifying a signal representing a sound to be identified, a filtering circuit connected at the output of the amplifier, a computing device connected at the output of the filtering circuit to develop a representative size of the fre calculated quence, apparatus in which, in accordance with the invention, the computing device comprises a microprocessor, and memories connected to the microprocessor and comprising a note table in which are recorded information representing the identifiable notes and octaves, the reading of information in said: table being controlled as a function of the measured value of the frequency of the sound to be identified, and the display means are connected to the calculation device to receive the information read in said table and display this information representing the note closest to the sound to be identified and the octave in which this sound is located.
- 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 amplitude 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 comprises means for counting pulses supplied by a time base and for providing a trigger signal at the end of each selected time and measurement, and indicating means are connected to the calculating 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 from the scale, which offers the possibility of self-testing by simultaneously operating the sound indicators and the means for displaying the note produced by these indicators.
- the calculating device comprises a table of chords in which information representing predetermined combinations of several notes is recorded.
- FIG. 1 is a general diagram of an embodiment of the apparatus according to the invention
- FIG. 2 is a more detailed diagram of the input circuit of the device of FIG. 1, and
- FIG. 1 Figures 3 to 5 are flowcharts relating to various operations carried out by means of the microprocessor of the apparatus of FIG. 1.
- the sounds to be identified are transformed by means of a microphone 15, into electrical signals applied to a circuit, input 10 comprising an amplifier 11, an energy detector 12 and a circuit. filtering 13.
- the output signal. of the filtering circuit 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 memory RAM of the calculation device. Then, the frequency note closest to that which has been calculated is sought in a 23a. read only memories 23 which contains in the form of a table of notes all the notes identifiable by the device 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 Figure 1 includes in addition 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 clock pulses of the time base 26 and is also connected to the calculation device 20.
- the encoder 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 graduation 60 corresponding 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 respectively receive the signals ST and SM 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. 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 simultaneously activating the "note display” and “metronome” functions, 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 investigating whether the chord thus identified appears in the chord table 23b.
- the display of the identified agreement on the device 27 is carried out if this
- 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 sounds produced by a musical instrument such as, for example, the piano.
- a circuit 14 for eliminating short pulses is connected to the output of the amplifier 11, the circuit 14 comprising for example a capacitor connected between the output of the amplifier and a terminal at a reference potential (ground).
- the output of 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. to integrate 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 DE signal 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 comprises low-pass filters 13a, 13b, 13c, 13d, 13e whose cut-off frequencies 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 similar to that of the energy detector DE.
- the logic circuit 18 includes NAND gates 18a to 18th with two inputs.
- the gate 18a has an input at logic level O and its other input connected to the output of the detector 16a.
- Door 18b has its inputs connected to detectors 16a and 16b and so on up to door 18e whose inputs are connected to detectors 16d and 16e.
- 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 computing device, the various programs used being recorded in program memories forming part of the read-only memories 23.
- chord table "search and display of chords" to search if a played chord appears in the chord table.
- the frequency f. of the SE signal converted to digital form by the inter circuit face 24 is measured; for this purpose, the number n i of zero crossing of the signal SE is calculated during a given period, for example 200 ms; each zero crossing is detected by a change in signal sign SE and the period of 200 ms is determined by counting the necessary number of pulses from the time base; the measured value n i is stored;
- the calculation of the input parameters to the score table is carried out according to the stored value n i ; the note table is organized by octave and access to this table is by octave level, if the note is sufficiently clearly inside an octave, or between two mid-octaves if the note is found at the limit of two octaves; the procedure for calculating the input parameters and access to the note table is as follows. We first determine which octave is involved. For this, the measured value of the frequency f i is divided by a constant predetermined number K. The integer part of the result of the division constitutes the address of a first table from which the input address e i is read. of the part of the notes table to explore.
- the number corresponding to the frequency f. divided by K is not too close to the limit between two octaves. If a difference of at least 9% is found between this number and the octave limits, exploration in the table of notes is made from the address e i corresponding to the start of the octave concerned (exploration of the first type). If a difference less than or equal to 9% is found, exploration in the note table is carried out from an address e i - k corresponding to the middle of the octave immediately lower (exploration of the second type) Exploration in the note table is finished when the note N.
- chords recorded in the chord table are combinations of two or three notes, the chord table being organized into a group of chords of two notes and a group of chords of three, notes.
- FIG. 4 also shows the different operations of the metronome program. This program is for example implemented in response to the actuation of a particular key closing a switch interposed between the time base 26 and the frequency divider 32.
- the signal produced by the frequency divider 32 constitutes a signal interruption which triggers the following operations:
- 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 searching and displaying single notes, before the calculation of the input parameters in the note table (calculation of f i / K).
- f i being the frequency which has just been measured, the frequency is "smoothed"
- f in - 1 designating by f in - 1 the smoothed frequency previously determined.
- a new value f i is taken into account if it differs from the previous value by more than 3%, otherwise the arithmetic mean is made between this new value and the previous value.
- 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 twice out of three, in displaying +, if the precision + is determined at least twice in three, and in displaying O if one has determined three times the precision O or once each precision +, - and O. In the case where for a measurement of a sound, the same note is not obtained three successive times, it may be agreed to display the word "FOUL".
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Abstract
Le son a identifier est transforme en un signal electrique applique a un amplificateur (11), un circuit de filtrage (13) et un dispositif de calcul (20); le dispositif de calcul comporte un microprocesseur (21) et des memoires associees (22, 23) comprenant une table des notes et octaves identifiables, de maniere a elaborer une grandeur representative de la frequence du son a identifier, a commander la lecture dans la table des notes (23a) en fonction de cette grandeur elaboree et a commander l'affichage de la note lue sur des moyens d'affichage (27) connectes au dispositif de calcul (20).
Description
Appareil indicateur de notes émises au moyen d'un instrument et permettant l'affichage instantané des données de bases de l'éducation musicale.
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 1 547 594. 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 malaisé.
Un autre appareil connu est décrit dans la demande de brevet allemand DE 2 716 910. 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 précisèment, 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 difficulté 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 comportant : un amplificateur pour amplifier un signal représentant un son à identifier, un circuit de filtrage connecté en sortie de l'amplificateur, un dispositif de calcul connecté en sortie du circuit de filtrage pour élaborer une grandeur représentative de la fré
quence calculée, appareil dans lequel, conformément à l 'invention, le dispositif de calcul comporte un microprocesseur, et des mémoires connectées au microprocesseur et comprenant une tables des notes dans laquelle sont enregistrées des informations représentant les notes et octaves identifiables, la lecture d'une information dans ladite : table étant commandée en fonction de la valeur mesurée de la fréquence du son à identifier, et les moyens d'affichage sont connectés au dispositif de calcul pour recevoir l'information lue dans ladite table et afficher cette information représentant la note la plus proche du son à identifier et l'octave dans laquelle se situe ce son. 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 manoeuvre 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 es.t par exemple affichée sous forme d'un signe +, -, ou 0 selon le signe et l'amplitude 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 impul sions 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 possibi lité 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 figure 1 est un schéma général d'un mode de réalisation de l'appareil selon l'invention,
- la figure 2 est un schéma plus détaillé du circuit d'entrée de l'appareil de la figure 1 , et
- les figures 3 à 5 sont des organigrammes
relatifs à différentes opérations réalisées au moyen du microprocesseur de l'appareil de la figure 1.
Les sons à identifier sont transformés au moyen d'un microphone 15, en signaux électriques appli qués 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 ε = 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 O selon que ε > ε o> 0, ε -< ε' 0< 0, ou ε' o < ε < εo. Les quantités εo et ε'o sont des valeurs de seuil de précision prédéterminées. Par exemple, on choisit εo = 1 % et ε ' 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 figure 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 linéairement 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 com prend une phase qui consiste a 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 figure 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 sons 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 un 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 filtrès 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 détecteur d'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 sé- lectionne la porte ET qui correspond au filtre passebas 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 O 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 figure 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 figure 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 f. du signal SE converti sous forme numérique par le circuit d'inter
face 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 fi 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 ei 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 f . divisée par K n'est pas trop proche de la limite entre deux octaves. Si une diffé rence 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'à été déterminée la note N. 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) / fNi 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 ε i = 1 , O ou - 1 selon que εi > εo > 0,
- εo ≤ εi ≤ εo ou εi < -εo < o;
- la note Ni est affichée sur le dispositif d'affichage 17 accompagnée du signe +, O ou - selon que ε i = 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'ac
cords" 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 N1 - N2, du fait de la vérification NNI = 2 ;
- si l'accord N1 - est trouvé dans la table 23b, le registre (_NNIJ 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 N1 - 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 N1 - 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 figure 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 [RT] —>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 fi/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 lissage suivant: fi étant la fréquence qui vient d'être mesurée, on "lisse" la fréquence en
L'opération de lissage 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 aυ moins deux fois sur trois, à afficher +, si la précision + est déterminée au moins deux fois sur trois, et à afficher O si l'on a déterminé trois fois la précision O ou une fois chaque précision +, - et O. 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".
Claims
1. Appareil indicateur de notes émises au moyen d'un instrument, ledit appareil comportant un amplificateur pour amplifier un signal représentant un son à identifier, un circuit de filtrage connnecté en sortie de l'amplificateur, un dispositif de calcul connecté en sortie du circuit de filtrage pour élaborer une grandeur représentative de la fréquence du son à identifier, et des moyens d'affichage d'une information représenta- tive de la fréquence calculée, caractérisé en ce que le dispositif de calcul comporte un microprocesseur et des mémoires connectées au microprocesseur et comprenant une mémoire dans laquelle sont enregistrées des informations représentant les notes et octaves identifiables, la lecture d'une information dans ladite mémoire étant commandée en fonction de la valeur mesurée de la fréquence du son à identifier, et les moyens d'affichage sont connectés au dispositif de calcul pour recevoir l'information lue dans ladite mémoire et afficher cette information représentant la note la plus proche du son à identifier et l'octave dans lequel se situe ce son.
2. Appareil selon la revendication 1. caractérisé en ce que le dispositif de calcul comporte des movens pour évaluer la différence entre la fréquence .du son à identifier et la fréquence de la note la plus, proche lue dans la mémoire et élaborer une information de précision en fonction de .cette différence, et les,movens d'affichaqe sont agencés pour recevoir ladite information de précision et l'afficher.
3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite information de précision est affichée sous forme d'un parmi plusieurs siqneε indiquant σue la différence entre la fréquence calculée et la
fréαuence de la note affichée est, respectivement, positive et d'amplitude supérieure à un seuil donné, ou négative et d'amplitude supérieure à un seuil donné, ou de valeur absolue inférieure à un seuil donné.
4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de filtrage comporte : un ensemble de filtres passe-bas recevant le signal représentant le son à identifier, des portes ayant chacune une entrée de signal connectée à la sortie d'un filtre respectif et une entrée de commande, et un circuit de sélection ayant des sorties connectées respectivement aux entrées de commande des portes, pour déterminer le filtre passe-bas de fréquence de coupure la plus basse à travers lequel passe une partie au moins du signal reçu, et pour bloquer les portes connectées aux filtres dont la fréquence de coupure est supérieure à celle du filtre déterminé.
5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur d'énergie pour autoriser le fonctionnement du dispositif de calcul lorsque l'énergie du son à identifier dépasse un certain seuil.
6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de sélection de temps et de mesures reliés au dispositif de calcul, en ce que le dispositif de calcul 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 en ce que des moyens indicateurs sont connectés au dispositif de calcul pour indiquer les temps et les mesures en réponse aux signaux de déclenchement.
7. Appareil selon la revendication 6, caractérise en ce que les moyens indicateurs comportent des in
dicateurs lumineux de couleurs différentes pour les temps et les mesures.
8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens indicateurs comportent des indicateurs sonores de tonalités différentes pour les temps et les mesures.
9. Appareil selon -la revendication 8, caractérisé en ce que les sons produits par les indicateurs sonores sont des notes de la gamme.
10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de calcul comprend une table des accords dans laquelle sont enregistrées des informations représentant des combinaisons prédéterminées de plusieurs notes.
11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de calcul comporte des moyens pour enregistrer plusieurs notes identifiées successivement, et pour comparer les notes ainsi enregistrées avec les combinaisons figurant dans la table des accords de manière à commander l'affichage d'une indication relative au résultat de cette comparaison.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU66432/81A AU6643281A (en) | 1979-12-27 | 1980-12-24 | Indicator apparatus for indicating notes emitted by means of a musical instrument |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7931768A FR2472802A1 (fr) | 1979-12-27 | 1979-12-27 | Appareil permettant aux musiciens de realiser parfaitement l'accord des instruments a cordes, a vent, voix humaines ou autre quelconque emission sonore |
| FR7931768 | 1979-12-27 | ||
| FR8011130A FR2482754A2 (fr) | 1980-05-19 | 1980-05-19 | Appareil permettant aux musiciens de realiser parfaitement l'accord des instruments a cordes, a vent, voix humaines ou autre quelconque emission sonore |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1981001898A1 true WO1981001898A1 (fr) | 1981-07-09 |
Family
ID=26221515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/FR1980/000189 WO1981001898A1 (fr) | 1979-12-27 | 1980-12-24 | Appareil indicateur de notes emises au moyen d'un instrument de musique |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0035621B1 (fr) |
| DE (1) | DE3061450D1 (fr) |
| WO (1) | WO1981001898A1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2545252A1 (fr) * | 1983-04-27 | 1984-11-02 | Victor Company Of Japan | Appareil et procede pour visualiser des notes musicales representant la hauteur et la duree des sons |
| GB2339629A (en) * | 1998-07-13 | 2000-02-02 | Timothy Keith Gray | An interactive music teaching device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB8421255D0 (en) * | 1984-08-22 | 1984-09-26 | Chan Y H | Computerized music teaching instrument |
| GB8701308D0 (en) * | 1987-01-21 | 1987-02-25 | Secretary Trade Ind Brit | Pianos |
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| DE1547594A1 (de) * | 1967-06-29 | 1969-11-20 | Tenghag Karin | Verfahren zum Stimmen von Musikinstrumenten |
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- 1980-12-24 WO PCT/FR1980/000189 patent/WO1981001898A1/fr unknown
- 1980-12-26 EP EP19800401872 patent/EP0035621B1/fr not_active Expired
- 1980-12-26 DE DE8080401872T patent/DE3061450D1/de not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0035621A1 (fr) | 1981-09-16 |
| EP0035621B1 (fr) | 1982-12-22 |
| DE3061450D1 (en) | 1983-01-27 |
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