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WO1989002640A1 - Optical recording device for the striking of a piano key - Google Patents

Optical recording device for the striking of a piano key Download PDF

Info

Publication number
WO1989002640A1
WO1989002640A1 PCT/FR1988/000444 FR8800444W WO8902640A1 WO 1989002640 A1 WO1989002640 A1 WO 1989002640A1 FR 8800444 W FR8800444 W FR 8800444W WO 8902640 A1 WO8902640 A1 WO 8902640A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
key
attack
duration
indicator
pulse
Prior art date
Application number
PCT/FR1988/000444
Other languages
French (fr)
Inventor
Eric Lamy
Denis De La Rochefordiere
Original Assignee
CAYREL, André
GUERAND, Gérard
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CAYREL, André, GUERAND, Gérard filed Critical CAYREL, André
Publication of WO1989002640A1 publication Critical patent/WO1989002640A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10CPIANOS, HARPSICHORDS, SPINETS OR SIMILAR STRINGED MUSICAL INSTRUMENTS WITH ONE OR MORE KEYBOARDS
    • G10C3/00Details or accessories
    • G10C3/12Keyboards; Keys
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10GREPRESENTATION OF MUSIC; RECORDING MUSIC IN NOTATION FORM; ACCESSORIES FOR MUSIC OR MUSICAL INSTRUMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. SUPPORTS
    • G10G3/00Recording music in notation form, e.g. recording the mechanical operation of a musical instrument
    • G10G3/04Recording music in notation form, e.g. recording the mechanical operation of a musical instrument using electrical means
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10HELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H1/00Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/02Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos
    • G10H1/04Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation
    • G10H1/053Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only
    • G10H1/055Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only by switches with variable impedance elements
    • G10H1/0553Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only by switches with variable impedance elements using optical or light-responsive means

Definitions

  • Optical device for recording the striking of a piano key Optical device for recording the striking of a piano key.
  • the field of the invention is that of devices making it possible to record, in a precise manner, the typing characteristics of a key on a keyboard, in particular a piano keyboard.
  • the purpose of carrying out such a survey is in particular to allow the synthetic reconstruction of the sounds of a string piano using a digital piano. It also makes it possible to make available to the user or the artist a range of several "keystrokes" distinct from the keys, producing different effects.
  • the invention finds a preferential application for digital pianos, and provides the various components of the sound production chain from the recording of the typing characteristics of the keyboard to the sound emission.
  • the sensor calculates the time taken by the flexible blade 10, integral with the key 11, to go from one electrical contact 12 to the other 13.
  • a shutter playing the role of witness or two witness shutters are provided, for displacement, mounted on the handle of the hammer; when there is only one witness, it is provided (or not) with a single notch; one or two witness displacement sensors are also provided. comprising means for detecting the passage thereof and possibly the notch; in this latter hypothesis, a clock delivers counting pulses from the detection of the passage of one end of the indicator until the detection of the passage of the second end of the notch.
  • the subject of this document necessarily involves mounting on an acoustic piano since many other keyboard devices and in particular digital pianos do not include a hammer or hammer handle; moreover, the fact that the witness is on the handle of the hammer only imperfectly accounts for the keystroke, because this very "downstream" location is influenced by all the parasitic parameters which are introduced after the keystroke the fingerboard (such as mechanical play, wear of the hammer felts and possible repetition failure, for example); insofar as these parameters change over time, the reading taken is different for two identical keystrokes, and the user will not obtain the same sound for two keys; moreover, the reading depends on the mechanical adjustment of the piano made for each note.
  • the objective of the invention is in particular to overcome all of the drawbacks and limits of these existing devices.
  • an essential objective of the invention is to provide a device for recording the typing characteristics of the keys of a keyboard which allows the faithful reconstruction of all the forms of touch practiced on string piano.
  • the sophistication of the recording device allowing such fidelity of reproduction must also be able to allow the application of the invention to be widened, for example for the creation of new touch characteristics and / or the production and creation of other types of sounds .
  • a complementary objective of the invention is to provide a device for recording and producing sounds in which no perceptible delay must be felt between the pressing of a key and
  • Another complementary objective of the invention consists in simulating the operation of the hammer in string pianos, by providing a device which allows a note to be played.
  • Another object of the invention is to provide a device which simulates the function of
  • the intervention threshold for the damper if applicable, must be adjustable.
  • An additional objective of the invention is to provide a reading device which is of a low cost price, and of a high reliability and resistance to wear.
  • the invention also aims to
  • the invention must also be capable of being the subject of a "reprogramming" to modify the sounds associated with each type of keystroke.
  • Another objective of the invention is to provide a complete production chain of musical sounds from a keypad provided with the recording device of the invention, and allowing the production of all types of complex chords, sequences with notes held, notes pitted, muffled, repeated, trills and tremolos obtained on string pianos, with reconstruction of the attack of each note, its outfit, and its extinction as faithfully as possible.
  • an optical recording device in particular for recording the characteristics of movement of a key hit on a keyboard, of the type of piano keyboards. or the like, characterized in that it is provided with:
  • a displacement indicator mounted integral with the key, said indicator being provided with a plurality of marks staggered according to the direction of displacement of the key, and
  • a displacement sensor of said witness comprising means for detecting the passage of said marks during the displacement of the witness.
  • said indicator consists of a transparent support carrying a set of opaque bars staggered according to the direction of movement of the key, said indicator scrolling between a light source, visible or not, and an optical sensor for moving the indicator. during the striking of the associated key, so that the passage of said opaque bars in front of the light source ensures the interruption and the restoration of the beam light from the light source and received by said optical sensor.
  • said optical sensor is a logic sensor providing at the output a crenellated signal, capable of taking two alternating states:
  • the objectives of the invention are also achieved by means of a device for analyzing and exploiting the displacement information provided by the optical reading device described above, characterized in that it includes means adapted to determining the direction of movement, the turning back during the race, the speed and the acceleration of movement of said hit key.
  • said device for analyzing and exploiting the displacement information provided by said optical reading device in the form of a crenellated signal with two states comprises ⁇ - means for detecting the 'attack of the button;
  • the said means for detecting the attack of the key are made Î - means for memorizing the duration of each of the high and / or low pulses;
  • said means for determining the striking characteristics of each key consist in carrying out a selection and / or equalization operation between said durations of the pulses.
  • the selection may for example consist in retaining only the smallest of the pulse durations measured or else the last pulse duration immediately preceding the recognition of the end of the forced strike stroke.
  • the striking characteristics thus determined then cooperate, in the case of an application of the invention to an electronic piano, with means for producing an attack sound corresponding to the noted striking characteristic.
  • said means for detecting the release of the key comprise: means for recognizing and memorizing an initial state of effective depressing of the key;
  • the release of the key is accompanied by a forced attenuation upon detection of the release of the key (approach of the damper against the resonant string) , to which is added a "reinforced" attenuation when recognizing the end of the free run to let go of the button (complete application of the damper on the resonant string to cause the total extinction of the sound).
  • the device for analyzing and exploiting the movement information provided by the sensor for optical reading of the keystroke characteristics is characterized in that it comprises:
  • means for detecting the keys struck preferably comprising means for calculating for each key the typing characteristics, means for cyclically scanning all of the keys with identification and selection of the keys activated since the previous scan, and means for memorization of the typing characteristics of said activated keys;
  • means for producing an attack sound comprising a memory for storing at least two sampled attack sounds for each key, said memory being addressed by means of selecting the attack sound as a function of the key struck and in function of the attack characteristics of said key;
  • means for producing a holding sound extending said attack sound constituted by a memory for storing at least one sampled holding sound for each key, addressed as a function of each key struck and if necessary as a function attack sound when several holding sounds are provided by touch • _e; means for attenuation and / or over-attenuation of said sustaining sound as a function of envelope information in waveform intensity, duration and attenuation coming from an envelope compilation module, as a function of the typing characteristics of each activated key.
  • said means for memorizing the typing characteristics of the activated keys only have a limited capacity of.
  • said device for electronic piano with digital sound synthesis comprises a sound emission unit consisting of a polytimber synthesizer receiving as input on the one hand the sampled waveforms of the attack sounds and of maintaining from said memory sampled sounds, 'and secondly an envelope information from said compiling characteristics keystroke module.
  • FIG. 1 shows schematically the prior device discussed in the preamble
  • FIG. 2 represents a preferred embodiment of the optical indicator with opaque bars of the optical reading device according to the invention
  • FIG. 3 shows schematically a preferred type of mounting of the indicator of Figure 2 on a keyboard key
  • FIG. 4 is a diagram illustrating, in the general case, the shape of the signals representative of the keystroke characteristics, as read and calculated from said optical reading sensor of the invention
  • FIG. 5 is a diagram of the type of Figure 4, illustrating the speed of response times of the means of processing the signals from the optical sensor according to the invention
  • FIG. 6 is a diagram of the type . of Figure 4 illustrating the simulation of the damper control in an electronic piano provided with the device of the invention
  • FIG. 7 is a diagram, of the type of FIG. 4, illustrating the behavior of the devices for reading and exploiting the striking characteristics of the keys during a repetition of a key attack;
  • FIG. 8 is a diagram of the type of FIG. 4, illustrating the behavior of the devices for reading and exploiting the characteristics of the keystrokes according to the invention, in the event of a key attack of the "pitted note” type ;
  • FIG. 9 is a schematic diagram representative of the output signal from the reading sensor 11
  • optics according to the invention illustrating the range of precision and sensitivity of said sensor
  • FIG. 10 is a block diagram of an embodiment of a digital piano provided with devices for reading and exploiting the typing characteristics of a keyboard key according to the invention
  • FIG. 11 is an electronic block diagram of an embodiment of an optonumeric module mounted at the output of the optical reading sensor according to the invention for obtaining useful signals representative of the typing characteristics of the keys;
  • FIG. 12 is a simplified diagram illustrating an embodiment of the connections between the different modules constituting a digital piano provided with a device according to the invention
  • FIG. 13 is an illustrative diagram of the management means of a keyboard with 88 keys, each key being provided with an optical reading device of the typing characteristics according to the invention
  • the design of the device for optical reading of the typing characteristics of a key keyboard according to the invention is the result of an in-depth analysis of touch and the rendering of sounds in a classical string piano.
  • each struck string first undergoes natural damping of the vibration, which is then greatly attenuated when the damper is applied to the strings.
  • the damping action and effect of the damper can be controlled by temporarily holding the button in the fully depressed state, then by the speed of release of the button.
  • harmonic pedals will also be noted for memory, an important improvement of which is the subject of patent application no. 86 08177 filed by Denis de la ROCHEFORDIERE, also co-inventor of this patent.
  • touch is an essential parameter controlling the rendering of the sound.
  • touch is a fundamental characteristic of the piano game, the mastery of which characterizes the quality of the artist.
  • One of the objectives and advantages of the invention is to authorize an adjustment of the response (threshold and sensitivity) of the electronic piano to the will of the pianist, with possibly (adjustable) simulation of the mechanical resistance of the keys.
  • the displacement indicator 30 is mounted at the end of 02640
  • the articulated key 31 so as to come between an optical source 32 and an optical reading sensor 33.
  • the indicator is mounted at the end of the key 31 opposite the striking end F, so as to benefit from the precision conferred by the lever arm at the point of rotation 35.
  • the indicator 30 moves in the direction of "driving" E in front of the sensor 33.
  • the direction of movement L of the indicator 30 is reversed.
  • a second sensor 34 can be provided, for managing an over-depressing effect of the key. This overpressure effect may possibly be desired in order to obtain a tremolo, a vibrato, or the like.
  • An equivalent means consists in providing a fourth zone with opaque bars on the indicator 30 as shown in FIG. 2.
  • the indicator 30 in FIG. 2 is formed by a transparent ylar plate on which opaque bars 21 have been affixed, as well as an extended opaque zone 22. These marks are distributed over a range 1 of reading, corresponding to the approximate travel of displacement of the indicator 30 during a complete hitting of a key. Track 1 can be broken down into three zones crossed successively when the witness moves in the E or L direction:
  • a first transparent zone A corresponding to the rest position of the key
  • - A second zone B comprising a plurality of opaque bars - 21 substantially parallel, and spaced along the direction of movement E, L of the key and corresponding to the central part of the stroke of movement of the key
  • the scrolling of the indicator 30 in front of the sensor 33 makes it possible to obtain at the output of the sensor, if necessary after preliminary processing (circuit of FIG. 11), a crenellated "code" signal referenced 23 in FIG. 2.
  • the passage of the light to through a transparent zone corresponds to the zero state (low) of the crenellated signal, and the interruption of the light beam corresponds to state 1 (high).
  • Zone B of the indicator 30 carrying the parallel opaque bars 21 may advantageously, but not necessarily, have from 2 to 10 bars, preferably 3 bars.
  • the multiplication of the number of bars 21 improves the measurement accuracy, as well as the ability of the optical reading device according to the invention to respond faithfully to key depressions before complete release, re-accelerations of keys during depressing, and to all type of hitting repetitive.
  • the width of the bars 21 is substantially equal to the interval separating two adjacent bars.
  • the characteristics of the sensor 33 used, and the characteristics of the signal processing circuits supplied by the sensor 33 it will be possible to envisage using bars of different widths (linearization of the responses, threshold effects ).
  • the multiplication of the number of opaque bars 21 also has the advantage of making it possible to obtain a plurality of values when the key is moved. This plurality of values makes it possible on the one hand to calculate a value for acceleration of the key, and on the other hand to detect possible errors of reading due for example to the presence of dust inadvertently blocking the light beam received by the sensor 33.
  • FIG. 9 illustrates the range of precision and sensitivity of the sensor, which has been chosen so as to be able to detect pulses of durations ranging from 100 microseconds to 200 milliseconds. These values were noted and experimentally optimized on prototype.
  • the corresponding indicator has bars of approximately 0.3 mm. In a preferred form of implementation of the invention, this scale makes it possible to define an accuracy of 4096 steps on 12-bit words, the ratio of minimum and maximum speeds after processing being at least equal to 1/1000.
  • the sensor according to the invention therefore allows considerable precision, and allows an extremely fine and faithful touch analysis and sound rendering, without common measure with existing devices.
  • each key is associated with members 100 of adjustable mechanical resistance to striking and pressing, and / or members 100 for returning the key to the rest position so as to simulate the conditions of touch on string piano.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating, in the general case, the shape of the signals representative of the keystroke characteristics, such as readings and calculated from the optical surveyor sensor of FIG. 2.
  • This diagram is made up of 4 distinct signals: - a "code" signal obtained on 1 bit at the output of the optical reading sensor, possibly after preliminary processing described below with reference to FIG. 11; '
  • a "spoiling" signal on 1 bit, representative of a key validation information, which passes to the validated state upon recognition of the end of the forced key stroke, until recognition of the limit switch free to release said key;
  • an "atten" signal on 1 bit, representative of attenuation information which is activated during recognition of the end of the forced stroke of the key, until the start of a free stroke is detected to let go of said key.
  • phase 1 of attacking the key in which the rapid passage of the indicator 30 in front of the optical sensor 32 causes a succession of high pulses 42a, 42b, 42c and low pulses 43a, 43b, 43c corresponding respectively to the passage of opaque bars 21 and intervals between opaque bars.
  • phase 3 of releasing the key, in which the succession of low pulses 45a, 45b, 45c and high pulses 46a, 46b, 46c corresponds to the passage of opaque bars 21 in front of the sensor 32, in the opposite direction to that of the attack phase A; a phase 4 corresponding to the stabilization of the key in the rest position, with continuous maintenance of the "code" signal at zero level 47, 41.
  • the signal “dyn” 50 corresponds to the emission of words representative of the duration of each of the pulses.
  • the duration calculations relate to the zero level pulses 43a, 43b, 43c, 45a, 45b, 45c and 47 as well as to the pulse 44 of prolonged penetration.
  • Signal "spoils" 60 goes from zero state
  • the reverse passage of the “spoils” signal 60 from the high level to the low level is controlled when the sensor detects a low pulse of duration t 4 at least equal to 2 times the duration of the immediately preceding measured pulse.
  • this condition is only realized when the "code” signal 47 is detected immediately following the low pulse 45c of duration t 3 c.
  • the multiplier "2" recommended does not constitute a limiting characteristic of the invention.
  • the signal "spoils" 60 has the function on the one hand, of recognizing the end of the attack zone of the key struck, in order to proceed with the determination of the attack sound to be produced. as a function of the durations t 1 a, t 1 b, t 1 c memorized as will be seen below, and on the other hand to carry out an "enhanced" attenuation of the signal when the end of the free travel has been detected. let go of the button. This reinforced attenuation must be able to cause the total extinction of the sound within a range of 2 ms at 500 s (value possibly adjustable) so as to simulate a natural break.
  • the “atten” signal 70 goes from low level to high level under the same conditions as the signal
  • this signal returns to zero level upon detection of the release of key 71, as will be seen in detail below.
  • FIG. 5 illustrates the rapidity of the response time of the optical reading device and of the operation of the keystroke characteristics according to the invention.
  • the attack pulses 51 supplied by the "code” signal 40 have short durations, which schematically corresponds to a strong attack which must provide a note of high intensity, and rich in harmonics.
  • the response time would be longer, which corresponds to the reality in classical string pianos.
  • the "atten" signal 70 undergoes some variations, and returns to the zero state each time that a low pulse 62, 64 follows a prolonged high pulse 61, 63 symptomatic of a depressed holding of the key. Conversely, each passage of the "code" signal 40 to an extended high level 61, 63, 65 following a short low pulse t j , t A , t B , causes the "atten" signal 70 to rise to the high level.
  • the trembling observed on the key by the succession of slots of the “code” signal 40 does not, however, cause a repetition of the note, unlike in the case of FIG. 7.
  • the signal “code” "40 of FIG. 6 does not verify the necessary condition, namely the fact that the duration t A , t B of the crenellated secondary sequences of the signal" code "40 is smaller than the duration ⁇ of the initial attack pulses of the touch.
  • the “code” signal 40 of FIG. 7 is representative of a succession of releases and of re-attacks of a key, the re-attack being carried out even before the key has returned to its rest position.
  • the re-emission, note command is carried out by the passage of the "spoils" signal 60 from the zero state to the state 1, at 76, 77, ....
  • the variation of the “spoiling” signal 60 is only carried out when two conditions are met: - the key re-attack pulse t 2 is less than less than half the duration of the preceding pulses;
  • the reference pulse for each train of almost identical pulses (attack phase, or release phase) is the pulse of minimum duration.
  • the “atten” signal 70 does not systematically anticipate a return to zero of the “spoiling” signal when it returns to the low level (see FIG. 6). Indeed, the "atten” signal, control the simulation means of the damper • 1'reaches against the (or the) rope (s) resonant (s), as skilled pianist can control. On the other hand, the “spoils” signal controls the total and rapid extinction of the sound corresponding to the complete application of the damper.
  • the first high pulse 83 of the release phase 82 has a duration significantly greater than twice the duration t ⁇ of the pulse representative of the attack phase 81.
  • the system correctly performs recognition of the end of the forced attack stroke of the key, and controls the passage of the “spoiling” signal 60 to the high level (84).
  • the note would have been replayed, on the condition, as already mentioned, that the system recognized a low pulse of duration less than the minus half of the t 2 pulses to release the key.
  • FIG. 10 diagrams the functional blocks of a digital piano provided with the device for reading and exploiting the characteristics of keystrokes according to the invention.
  • the opto-digital sensor 101 outputs a signal which is interpreted in a module 102 for keystroke detection.
  • the computer module 103 performs an analysis and a calculation of the striking characteristics, namely of the dynamic "dyn” (representative of the striking speed), and the status of the "spoils” and “atten” signals.
  • the processing performed by the computer module 103 provides, on the one hand, addressing information for a selector module 104 for reading a memory 105 for storing attack sounds, A ⁇ , A 2 / A 3 , A 4 to provide the attack sound A ⁇ corresponding to the keystroke characteristic detected, and on the other hand an envelope calculation 106 determining the intensity, the weakening and the duration of the sound emitted.
  • the attack sound A- ⁇ is thus followed by a key hold sound Mx, whose waveform Mx is obtained by reading a memory 105 of sampled hold sounds, and whose envelope (duration , weakening, extinction) is provided by an envelope calculation module 106. 24
  • the holding sound Mx is advantageously chosen selectively from among several sounds associated with the key struck, so as to correspond to the attack sound Ax.
  • the purpose of this is to simulate the greater richness in harmonics of the sound rendered by a nervous attack in comparison with a softer attack.
  • the emission of the holding sound Mx undergoes electronic damping, in the absence of any attention controlled by the signal "atten”, then the signal "spoils".
  • This electronic damping corresponds to the natural damping of the oscillations of the resonant string.
  • FIG. 11 represents an electronic block diagram of an embodiment of an optonumeric module mounted at the output of the optical reading sensor of the invention.
  • This module consists of two sub-modules 111, 112.
  • the module 111 comprises the sensor 113, the source 114 of which sends a light beam onto the phototransistor 115, selectively closed by the passage of the moving indicator 116.
  • the collector of the phototransistor 115 drives a CMOS integrated circuit 117 for signal processing, in order to get the "code" signal.
  • the phototransistor 115 is a TR OPB 860 NSI, and the CMOS circuit a CD 4049 MOTOROLA. 25
  • the configuration of the sub-module 112 shown in FIG. 11 is only a schematic illustrative example of a circuit capable of calculating the signals "atten”, “spoils” and “dyn” from the signal "code”. Those skilled in the art will be able to produce variants more or less close to this sub-module 112, without departing from the protective field of the present invention.
  • this sub-module 112 which is common to several keys, and for example mounted in the cards 131 of the embodiment of the keyboard management assembly in FIG. 13 (see below).
  • the illustrative sub-module 112 of the figure receives as input the "code” signal coming from the CMOS circuit 117, which comes to attack on the one hand a 12 bit counter 118, and on the other hand, two monostable assemblies 119, 120 each generating a pulse, either on the falling edge of the "code” signal, or on the rising edge of said "code” signal.
  • the counter 118 is activated by a clock 121 at 300 kHz.
  • the monostable stages 119, 120 supply short pulses at the output in response to the change of state of the "code” signal, in order to come to reset, adequately, the counter 118, as well as a comparator 122.
  • the output of the counter 118 is stored in the circuit 123 on command of the pulses generated by the monostable assembly 120 through the door 124.
  • gate 124 In order to memorize only the smallest pulse of a sequence of pulses (attack or release) of the "code" signal, gate 124 is blocked by comparator 125, when the current value pulse is greater than the pulse value stored in 123.
  • the current value stored in 123 therefore corresponds to the reference duration selected for the current sequence, and therefore to the "dyn" signal.
  • the value of "dyn” is also continuously compared with the current pulse value supplied by the signal "code”, in comparator 122.
  • the function of this comparator 122 is to produce changes in the state of the "spoiling" signal when l
  • the current pulse of the "code” signal is at least twice the value of the "dyn” signal.
  • FIG. 12 shows schematically the main components of an electronic piano with digital synthesis of sounds equipped with devices for reading and exploiting the keystroke characteristics of the invention.
  • the 88 keys of the keyboard 150 each provide a signal concentrated in a keyboard management block 151 detailed in FIG. 13.
  • the block 51 is optionally also supplied with information from the harmonic pedal (s) 155.
  • the block 151 supplies a interface 152 with the values of the "code”, “dyn”, “atten” and "spoils” signals of the activated keys.
  • This interface 152 is interrogated by the central unit 153, which constitutes the brain of the assembly, in association with the user memory 154.
  • the central unit 153 comprises 24 counters for addressing the memory for storing the sampled sounds of attack and sustain 156, corresponding to the 24 output channels of the piano v (the number of channels is not a limiting characteristic of the invention).
  • this memory is a quick access memory, of the ROM, RAM or EPROM type, said memory 156 possibly being rechargeable and / or reprogrammable from a hard disk for storage and / or a memory of CDROM type. 157.
  • a decompression interface 158 is responsible for reconstructing them when the memory 156 is loaded.
  • a refresh module 159 can be associated with it.
  • the memory is sequenced by a clock 160.
  • a buffer memory module 161 responsible for resynchronizing the emission of sounds, under control of the clock 160.
  • the module 161 finally attacks a set 162 of output cards, the number of which corresponds to the number voices that can be played simultaneously. In the embodiment shown, 24 cards, corresponding to 24 different simultaneous sounds, have been provided.
  • These cards have the function of converting the sampled and resynchronized signals coming from the memory 156, in the form of audio frequency signals.
  • each of the cards of the game 162 receives on the one hand the sampled signal corresponding to the waveform of the attack and sustain sound selected in response to the striking characteristics of the corresponding key, and on the other hand a envelope information, coming from an envelope calculation module 163.
  • This envelope information corresponds to the intensity, the duration, and the type of sound attenuation, as a function of the striking characteristics provided by the interface 152.
  • the resulting signal defined in its waveform (composition in harmonics), and in its envelope (intensity, attenuation, duration) is converted into an audible frequency, and then crosses a mixer circuit 164 before attacking the output transducers ( amplifier and speakers for example).
  • the digital piano can also be supplied with external, sequencing or other information, supplied from an input interface 165, 166.
  • FIG. 13 shows diagrammatically an advantageous embodiment of the assembly for managing the keyboard 151 of FIG. 12.
  • the keys are grouped together in sets of eight keys 130, each set being pretreated in a common card 131.
  • This common card ensures successive and cyclic interrogation of each of the eight associated keys, in order to restore them successively on the bus common 132.
  • the transmission of all the “code”, “dyn”, “atten” and “spoiler” signals, for each key, on the bus 132, is managed by the sequencing circuit 1330.
  • One of the sequencing modes can for example, consisting in selecting a key among eight, then among eleven or twelve (that is to say finally among 88 or 96), so as to each successively deliver the necessary information.
  • the bus 132 has a width of 16 bits, so that it can also carry the monofilament signals "code”, "spoils” and "atten".
  • the sequencer circuit 133 controlled by the scan clock 134, has the function of detecting and selecting the activated keys whose typing characteristics exhibit a variation from one scan to the other.
  • the sequencer circuit supplies a dynamic memory 135 of limited capacity (24 voices).
  • a dynamic memory 135 of limited capacity 24 voices.
  • the ear loses its faculties of discrimination during the simultaneous emission of a plurality of sounds.
  • the sequencer 133 ensures the expulsion of one of the memorized keys, according to a given criterion.
  • the memory 135 is then interrogated by the central processing unit 153, as described with reference to FIG. 12.
  • the presence of a plurality of marks along the witness makes it possible to study the evolution of the speed of the strike, and not only this speed near the impact of a hammer on a rope; we therefore have an image of the acceleration of the key, and we can, using a bar code as a witness, identify fixed variations in speed, and also record extremely different speeds within a determined range of speeds (for example in a report 1000), which allows a fine analysis of the user's touch.
  • the movement of the key on the go measures an acceleration by comparison of several speeds
  • the return of the key measures the exact moment of extinction of the note on the one hand and the repetition threshold on the other hand (degree of key depression from which the note can be replayed).
  • the object of the analysis of the signals provided by the witness is the study of the cyclic relationship of these; these signals, called “squares",. are read on the barcode consisting of brands with a duty cycle of 1; when a relevant event must be taken into account, this ratio changes and becomes a basis for counting to obtain different effects and settings: - signal to activate the note ("spoils") earlier or later than normal,

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Abstract

The invention relates to devices for accurately recording the striking characteristics of a key of a keyboard, particularly a piano keyboard, and in order to use and exploit such recording. An essential object of the invention is therefore to provide a device for recording the striking characteristics of keys of a keyboard, said device making possible the faithful reconstitution of all touch forms practised on a string piano, and a device for making use and exploiting such recording. This object is reached by means of an optical recording device characterized in that it is provided with a displacement indicator (30) mounted integral on the key (31), said indicator (30) being provided with a plurality of graded marks along the key displacmenent direction, and with a displacement sensor (3) for detecting the displacement of said indicator (30), the sensor comprising means for detecting the passage of said marks during the displacement of the indicator (30). The invention applies preferably to digital pianos.

Description

Dispositif optique pour le relevé de la frappe d'une touche d'un piano. Optical device for recording the striking of a piano key.
Le domaine de l'invention est celui des dispositifs permettant de relever, de façon précise, les caractéristiques de frappe d'une touche sur un clavier, notamment un clavier de piano. La réalisation d'un tel relevé a notamment pour intérêt de permettre la reconstitution synthétique des sons d'un piano à cordes au moyen d'un piano numérique. Il permet également de mettre à la disposition de l'utilisateur ou de l'artiste une gamme de plusieurs "frappés" distincts des touches, produisant des effets différents.The field of the invention is that of devices making it possible to record, in a precise manner, the typing characteristics of a key on a keyboard, in particular a piano keyboard. The purpose of carrying out such a survey is in particular to allow the synthetic reconstruction of the sounds of a string piano using a digital piano. It also makes it possible to make available to the user or the artist a range of several "keystrokes" distinct from the keys, producing different effects.
L'invention trouve une application préférentielle pour les pianos numériques, et fournit les différents constituants de la chaîne de production des sons depuis le relevé des caractéristiques de frappe du clavier jusqu'à l'émission sonore.The invention finds a preferential application for digital pianos, and provides the various components of the sound production chain from the recording of the typing characteristics of the keyboard to the sound emission.
Toutefois, certains des constituants de 1'invention sont également immédiatement transposables dans des domaines voisins, de façon évidente pour l'homme de l'art. A simple titre d'exemple on mentionnera la réalisation de claviers à touches pour 1""orchestration" de jeux de lumières, de jeux de jets d'eau, de moyens de synthèse vidéo, etc.However, some of the constituents of the invention are also immediately transposable into neighboring fields, obvious to those skilled in the art. As a simple example, mention will be made of keyboards for 1 "" orchestration "of light games, games of water jets, video synthesis means, etc.
On connaît déjà des claviers électroniques munis de dispositifs de relevé de la frappe des touches.Electronic keyboards are already known provided with devices for recording keystrokes.
En dehors des simples détecteurs de frappé, à base de microcontacts tout-ou-rien ou équivalents, on connaît notamment un dispositif de détection de la force de frappe exercée sur une touche tel qu'illustré en figure 1. Pour connaître la force de frappe exercée sur la touche, le capteur calcule le temps mis par la lame flexible 10, solidaire de la touche 11, pour aller d'un contact électrique 12 à l'autre 13.Apart from simple hit detectors, based on all-or-nothing microcontacts or the like, there is in particular a device for detecting the strike force exerted on a key as illustrated in FIG. 1. To know the strike force exercised on the key, the sensor calculates the time taken by the flexible blade 10, integral with the key 11, to go from one electrical contact 12 to the other 13.
Or, ces dispositifs présentent non seulement des inconvénients mécaniques de fonctionnement, mais encore de très importantes insuffisances quant à la précision et la qualité du relevé effectué.However, these devices have not only mechanical operating disadvantages, but also very significant shortcomings in terms of the accuracy and quality of the survey carried out.
Dans 1'ordre des inconvénients mécaniques on peut noter les difficultés de réglage de la lame flexible mobile 12 par rapport au contact fixe 12, 13, des risques d'oxydation ou de charbonnage des points de contact entre la lame 10 et les contacts 12, 13, et d'une manière générale tous les risques de déréglage, de déformation et d'usure liés à l'utilisation intense d'un dispositif mécanique fragile. De façon plus essentielle, le relevé effectué ne permet qu'une interprétation très sommaire de la caractéristique de frappe des touches. En effet, un seul paramètre est relevé, à savoir la vitesse de déplacement de la touche entre deux points prédéterminés. Or, pour retrouver le toucher du piano, il est notamment nécessaire de permettre à l'artiste d'étouffer et de réenclencher une note, éventuellement de façon répétitive, à des positions d'enfoncement différentes selon l'accélération de la touche. Ce dispositif connu devient alors inopérant.In the order of mechanical drawbacks, it may be noted the difficulties of adjusting the movable flexible blade 12 with respect to the fixed contact 12, 13, the risks of oxidation or smearing of the contact points between the blade 10 and the contacts 12, 13, and in general all the risks of misadjustment, deformation and wear associated with the intense use of a fragile mechanical device. More essentially, the survey carried out only allows a very summary interpretation of the typing characteristic of the keys. Indeed, only one parameter is noted, namely the speed of movement of the key between two predetermined points. However, to regain the touch of the piano, it is in particular necessary to allow the artist to muffle and reset a note, possibly repetitively, at different depressing positions according to the acceleration of the key. This known device then becomes inoperative.
On connaît également, par le brevet aux U.S.A. N°4 307 648, un procédé et un appareil pour évaluer des caractéristiques d'un piano acoustique classique en vue d'une reproduction mécanique. A cette fin, est prévu un obturateur jouant le rôle de témoin, ou sont prévus deux obturateurs témoins, de déplacement, monté(s) sur le manche du marteau ; lorsqu'il n'y a qu'un témoin, il est pourvu (ou non) d'une unique encoche ; il est également prévu un ou deux capteurs de déplacement du témoin. comportant des moyens de détection du passage de celui- ci et éventuellement de l'encoche ; dans cette dernière hypothèse une horloge délivre des impulsions de comptage depuis la détection du passage d'une extrémité du témoin jusqu'à la détection du passage de la deuxième extrémité de 1'encoche.Also known, from US Patent No. 4,307,648, is a method and apparatus for evaluating characteristics of a conventional acoustic piano for mechanical reproduction. To this end, there is provided a shutter playing the role of witness, or two witness shutters are provided, for displacement, mounted on the handle of the hammer; when there is only one witness, it is provided (or not) with a single notch; one or two witness displacement sensors are also provided. comprising means for detecting the passage thereof and possibly the notch; in this latter hypothesis, a clock delivers counting pulses from the detection of the passage of one end of the indicator until the detection of the passage of the second end of the notch.
Il en résulte que l'objet de ce document implique nécessairement un montage sur un piano acoustique car nombre d'autres dispositifs à clavier et en particulier les pianos numériques ne comportent ni marteau ni manche de marteau ; de plus, le fait que le témoin soit sur le manche du marteau ne rend qu'imparfaitement compte du frappé de la touche, car cet emplacement très "en aval" subit l'influence de tous les paramètres parasitaires qui sont introduits après la frappe de la touche (tels que les jeux mécaniques, l'usure des feutres des marteaux et le défaut de répétition éventuel, par exemple) ; dans la mesure où ces paramètres évoluent dans le temps, le relevé effectué est différent pour deux frappés identiques, et l'utilisateur n'obtiendra pas la même sonorité pour deux touches ; de plus, le relevé dépend du réglage mécanique du piano effectué pour chaque note.As a result, the subject of this document necessarily involves mounting on an acoustic piano since many other keyboard devices and in particular digital pianos do not include a hammer or hammer handle; moreover, the fact that the witness is on the handle of the hammer only imperfectly accounts for the keystroke, because this very "downstream" location is influenced by all the parasitic parameters which are introduced after the keystroke the fingerboard (such as mechanical play, wear of the hammer felts and possible repetition failure, for example); insofar as these parameters change over time, the reading taken is different for two identical keystrokes, and the user will not obtain the same sound for two keys; moreover, the reading depends on the mechanical adjustment of the piano made for each note.
De plus, le principe de la mesure (signal de début de comptage et signal de fin de comptage) limite les possibilités d'interprétation et reste solidaire du réglage mécanique du piano utilisé.In addition, the principle of the measurement (start of counting signal and end of counting signal) limits the possibilities of interpretation and remains integral with the mechanical adjustment of the piano used.
L'objectif de l'invention est notamment de pallier l'ensemble des inconvénients et des limites de ces dispositifs existants.The objective of the invention is in particular to overcome all of the drawbacks and limits of these existing devices.
Plus précisément, un objectif essentiel de l'invention est de fournir un dispositif de relevé des caractéristiques de frappe des touches d'un clavier qui permette la reconstitution fidèle de toutes les formes de toucher pratiquées sur piano à cordes. Toutefois, la sophistication du dispositif de relevé permettant une telle fidélité de reproduction doit pouvoir également autoriser d'élargir l'application de l'invention, par exemple pour la création de caractéristiques de toucher nouvelles et/ou la production et la création d'autres types de sons.More precisely, an essential objective of the invention is to provide a device for recording the typing characteristics of the keys of a keyboard which allows the faithful reconstruction of all the forms of touch practiced on string piano. However, the sophistication of the recording device allowing such fidelity of reproduction must also be able to allow the application of the invention to be widened, for example for the creation of new touch characteristics and / or the production and creation of other types of sounds .
Un objectif complémentaire de l'invention est de fournir un dispositif de relevé et de production des sons dans lequel aucun retard perceptible ne doit être ressenti entre l'enfoncement d'une touche etA complementary objective of the invention is to provide a device for recording and producing sounds in which no perceptible delay must be felt between the pressing of a key and
10 l'apparition du son, quelle que soit la frappe.10 the appearance of sound, whatever the strike.
Un autre objectif complémentaire de 1'invention consiste à simuler le fonctionnement du marteau dans les pianos à cordes, en fournissant un dispositif qui permette qu'une note puisse êtreAnother complementary objective of the invention consists in simulating the operation of the hammer in string pianos, by providing a device which allows a note to be played.
15 déclenchée sur effet d'accélération produit sur une touche en mouvement, alors que celle-ci n'a pas encore atteint la fin de sa course précédente.15 triggered by the acceleration effect produced on a moving key, when the latter has not yet reached the end of its previous stroke.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif qui simule la fonction deAnother object of the invention is to provide a device which simulates the function of
20 l'étouffoir dans les pianos à cordes, en permettant qu'une note enfoncée puisse être relâchée au deux tiers ou à mi-course sans étouffement. Le seuil d'intervention de l'étouffoir, le cas échéant, doit être réglable.20 the damper in string pianos, allowing a pressed note to be released two-thirds or halfway without choking. The intervention threshold for the damper, if applicable, must be adjustable.
25 Un objectif complémentaire de l'invention est de fournir un dispositif de relevé qui soit d'un prix de revient faible, et d'une haute fiabilité et résistance à l'usure.An additional objective of the invention is to provide a reading device which is of a low cost price, and of a high reliability and resistance to wear.
L'invention a également pour objectif deThe invention also aims to
30 fournir un dispositif de reconstitution synthétique des sons qui tienne compte des caractéristiques relevées de la frappe de chaque touche pour la production d'un son correspondant selon une intensité, une forme d'onde, et une richesse harmonique données. De façon avantageuse,30 provide a device for synthetic reconstruction of sounds which takes account of the characteristics recorded from the striking of each key for the production of a corresponding sound according to a given intensity, waveform and harmonic richness. Advantageously,
35. l'invention doit également pouvoir faire l'objet d'une "reprogrammation" pour modifier les sons associés à chaque type de frappe de touche. 35 . the invention must also be capable of being the subject of a "reprogramming" to modify the sounds associated with each type of keystroke.
Un autre objectif de l'invention est de fournir une chaîne complète de production de sons musicaux à partir d'un clavier à touches muni du dispositif de relevé de l'invention, et permettant la production de tous les types d'accords complexes, séquences à notes tenues, notes piquées, étouffées, répétées, trilles et trémolos obtenus sur pianos à cordes, avec reconstitution de l'attaque de chaque note, de sa tenue, et de son extinction de la façon la plus fidèle possible.Another objective of the invention is to provide a complete production chain of musical sounds from a keypad provided with the recording device of the invention, and allowing the production of all types of complex chords, sequences with notes held, notes pitted, muffled, repeated, trills and tremolos obtained on string pianos, with reconstruction of the attack of each note, its outfit, and its extinction as faithfully as possible.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints à l'aide d'un dispositif de relevé optique, notamment pour le relevé des caractéristiques de déplacement d'une touche frappée sur un clavier, du type des claviers de piano ou analogues, caractérisé en ce qu'il est muni :These objectives, as well as others which will appear subsequently, are achieved with the aid of an optical recording device, in particular for recording the characteristics of movement of a key hit on a keyboard, of the type of piano keyboards. or the like, characterized in that it is provided with:
- d'un témoin de déplacement monté solidaire sur la touche, ledit témoin étant pourvu d'une pluralité de marques échelonnées selon la direction de déplacement de la touche, eta displacement indicator mounted integral with the key, said indicator being provided with a plurality of marks staggered according to the direction of displacement of the key, and
- d'un capteur de déplacement dudit témoin, comportant des moyens de détection du passage desdites marques lors du déplacement du témoin.- A displacement sensor of said witness, comprising means for detecting the passage of said marks during the displacement of the witness.
De façon avantageuse, ledit témoin est constitué d'un support transparent portant un jeu de barres opaques échelonnées selon la direction de déplacement de la touche, ledit témoin défilant entre une source de lumière, visible ou non ,et un capteur optique de déplacement du témoin lors de la frappe de la touche associée, de telle façon que le passage desdites barres opaques devant la source de lumière assure l'interruption et le rétablissement du faisceau lumineux issu de la source de lumière et reçu par ledit capteur optique.Advantageously, said indicator consists of a transparent support carrying a set of opaque bars staggered according to the direction of movement of the key, said indicator scrolling between a light source, visible or not, and an optical sensor for moving the indicator. during the striking of the associated key, so that the passage of said opaque bars in front of the light source ensures the interruption and the restoration of the beam light from the light source and received by said optical sensor.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit capteur optique est un capteur logique fournissant en sortie un signal crénelé, susceptible de prendre- deux états alternés :According to another characteristic of the invention, said optical sensor is a logic sensor providing at the output a crenellated signal, capable of taking two alternating states:
- un premier état lorsque le faisceau de lumière captée présente une luminosité supérieure à un seuil prédéterminé;a first state when the beam of captured light has a brightness greater than a predetermined threshold;
- un second état lorsque ledit faisceau de lumière captée présente une luminosité inférieure audit seuil prédéterminé.a second state when said beam of captured light has a brightness lower than said predetermined threshold.
Les objectifs de l'invention sont également atteints à l'aide d'un dispositif d'analyse et d'exploitation des informations de déplacement fournies par le dispositif de relevé optique décrit plus haut, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens adaptés à déterminer le sens de déplacement, le rebroussement en cours de course, la vitesse et l'accélération de déplacement de ladite touche frappée.The objectives of the invention are also achieved by means of a device for analyzing and exploiting the displacement information provided by the optical reading device described above, characterized in that it includes means adapted to determining the direction of movement, the turning back during the race, the speed and the acceleration of movement of said hit key.
Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, ledit dispositif d'analyse et d'exploitation des informations de déplacement fourni par ledit dispositif de relevé optique sous forme d'un signal crénelé à deux états comprend Ï - des moyens de détection de l'attaque de la touche;In a preferred embodiment of the invention, said device for analyzing and exploiting the displacement information provided by said optical reading device in the form of a crenellated signal with two states comprises Ï - means for detecting the 'attack of the button;
- des moyens de détermination des caractéristiques d'attaque de ladite touche;- means for determining the attack characteristics of said key;
- des moyens de détection du lâcher de la touche;- means for detecting the release of the key;
De façon avantageuse, lorsque le signal de sortie du capteur de relevé optique est constitué d'une succession d'impulsions hautes et basses, lesditε moyens de détection de l'attaque de la touche sont constitués Î - de moyens de mémorisation de la durée de chacune des impulsions haute et/ou basse;Advantageously, when the output signal from the optical reading sensor consists of a succession of high and low pulses, the said means for detecting the attack of the key are made Î - means for memorizing the duration of each of the high and / or low pulses;
- des moyens de reconnaissance de la fin de course de frappe forcée de ladite touche lorsque le rapport de la comparaison de la durée de 1'impulsion courante avec la durée de l'impulsion précédente et/ou une durée d'impulsion de référence excède un seuil prédéterminé.means for recognizing the end of the forced striking stroke of said key when the ratio of the comparison of the duration of the current pulse with the duration of the previous pulse and / or a reference pulse duration exceeds a predetermined threshold.
De façon avantageuse, lesdits moyens de détermination des caractéristiques de frappe de chaque touche consistent à effectuer une opération de sélection et/ou de péréquation entre lesdites durées des impulsions. La sélection peut par exemple consister à ne retenir que la plus petite des durées d'impulsion mesurées ou encore la dernière durée d'impulsion précédant immédiatement la reconnaissance de fin de course de frappe forcée. Les caractéristiques de frappe ainsi déterminées coopèrent ensuite, dans le cas d'une application de l'invention à un piano électronique, avec des moyens de production d'un son d'attaque correspondant à la caractéristique de frappe relevée. De façon avantageuse, on peut prévoir au moins deux sons d'attaque différents par touches, voire davantage, en fonction de l'appartenance de la durée d'impulsion et/ou de la vitesse de frappe de la touche à une gamme de valeurs prédéterminée.Advantageously, said means for determining the striking characteristics of each key consist in carrying out a selection and / or equalization operation between said durations of the pulses. The selection may for example consist in retaining only the smallest of the pulse durations measured or else the last pulse duration immediately preceding the recognition of the end of the forced strike stroke. The striking characteristics thus determined then cooperate, in the case of an application of the invention to an electronic piano, with means for producing an attack sound corresponding to the noted striking characteristic. Advantageously, it is possible to provide at least two different attack sounds per key, or even more, depending on whether the pulse duration and / or the speed at which the key is struck falls within a predetermined range of values. .
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de détection du lâcher de la touche comprennent : des moyens de reconnaissance et de mémorisation d'un état initial d'enfoncement efficace de la touche;According to another characteristic of the invention, said means for detecting the release of the key comprise: means for recognizing and memorizing an initial state of effective depressing of the key;
- des moyens de mémorisation de la durée de chaque impulsion haute et/ou basse du signal crénelé de sortie du capteur de relevé optique; 8means for memorizing the duration of each high and / or low pulse of the crenellated output signal of the optical reading sensor; 8
-des moyens de reconnaissance de la fin de course libre de lâcher de la touche lorsque le rapport de la comparaison de la durée de l'impulsion courante avec la durée de l'impulsion précédente et/ou une durée d'impulsion de référence excède un seuil prédéterminé.means for recognizing the limit switch free to release the key when the ratio of the comparison of the duration of the current pulse with the duration of the previous pulse and / or a reference pulse duration exceeds one predetermined threshold.
De façon avantageuse, et de façon à simuler le comportement d'un piano à cordes, le lâcher de touche s'accompagne d'une atténuation forcée lors de la détection du lâcher de la touche (approche de l'étouffoir contre la corde résonnante), à laquelle vient s'ajouter une atténuation "renforcée" lors de la reconnaissance de la fin de la course libre de lâcher de la touche (application complète de l'étouffoir sur la corde résonnante pour provoquer l'extinction totale du son) . Lors notamment de l'application de l'invention à la réalisation d'un piano électronique à synthèse numérique de sons, le dispositif d'analyse et d'exploitation des informations de déplacement fournies par le capteur de relevé optique des caractéristiques de frappe de touche est caractérisé en ce qu'il comprend :Advantageously, and in order to simulate the behavior of a string piano, the release of the key is accompanied by a forced attenuation upon detection of the release of the key (approach of the damper against the resonant string) , to which is added a "reinforced" attenuation when recognizing the end of the free run to let go of the button (complete application of the damper on the resonant string to cause the total extinction of the sound). During the application of the invention in particular to the production of an electronic piano with digital synthesis of sounds, the device for analyzing and exploiting the movement information provided by the sensor for optical reading of the keystroke characteristics is characterized in that it comprises:
- des moyens de détection des touches frappées, comportant préférentiellement des moyens de calcul pour chaque touche des caractéristiques de frappe, des moyens de balayage cyclique de l'ensemble des touches avec repérage et sélection des touches activées depuis le balayage précédent, et des moyens de mémorisation des caractéristiques de frappe desdites touches activées; - des moyens de production d'un son d'attaque comprenant une mémoire de stockage d'au moins deux sons échantillonnés d'attaque pour chaque touche, ladite mémoire étant adressée par des moyens de sélection du son d'attaque en fonction de la touche frappée et en fonction des caractéristiques d'attaque de ladite touche;means for detecting the keys struck, preferably comprising means for calculating for each key the typing characteristics, means for cyclically scanning all of the keys with identification and selection of the keys activated since the previous scan, and means for memorization of the typing characteristics of said activated keys; means for producing an attack sound comprising a memory for storing at least two sampled attack sounds for each key, said memory being addressed by means of selecting the attack sound as a function of the key struck and in function of the attack characteristics of said key;
- des moyens de production d'un son de maintien prolongeant ledit son d'attaque, constitués par une mémoire de stockage d'au moins un son échantillonné de maintien pour chaque touche, adressée en fonction de chaque touche frappée et le cas échéant en fonction du son d'attaque lorsque plusieurs sons de maintien sont prévus par touch •_e; des moyens d'atténuation et/ou de suratténuation dudit son de maintien en fonction d'une information d'enveloppe de forme d'onde en intensité, en durée et en affaiblissement provenant d'un module de compilation d'enveloppe, en fonction des caractéristiques de frappe de chaque touche activée. Dans une forme de réalisation préférentielle, lesdits moyens de mémorisation des caractéristiques de frappe des touches activées ne comportent qu'une capacité limitée de . mémorisation, et assurent l'expulsion de l'une des touches mémorisée ; le critère du choix de ladite touche expulsée appartient avantageusement au groupe de critères comprenant le choix de la plus ancienne touche jouée, le choix de la touche dont la note courante est la plus faible en intensité, et le choix de la note la plus aiguë. De façon avantageuse, ledit dispositif pour piano électronique à synthèse numérique de son comporte une unité d'émission de son constituée d'un synthétiseur polytimbre recevant en entrée d'une part les formes d'onde échantillonnées des sons d'attaque et de maintien en provenance de ladite mémoire de sons échantillonnés, ' et d'autre part une information d'enveloppe en provenance dudit module de compilation des caractéristiques de frappe de touche.means for producing a holding sound extending said attack sound, constituted by a memory for storing at least one sampled holding sound for each key, addressed as a function of each key struck and if necessary as a function attack sound when several holding sounds are provided by touch • _e; means for attenuation and / or over-attenuation of said sustaining sound as a function of envelope information in waveform intensity, duration and attenuation coming from an envelope compilation module, as a function of the typing characteristics of each activated key. In a preferred embodiment, said means for memorizing the typing characteristics of the activated keys only have a limited capacity of. memorization, and ensure the expulsion of one of the memorized keys; the criterion for choosing said expelled key advantageously belongs to the group of criteria comprising the choice of the oldest key played, the choice of the key whose current note is the weakest in intensity, and the choice of the highest note. Advantageously, said device for electronic piano with digital sound synthesis comprises a sound emission unit consisting of a polytimber synthesizer receiving as input on the one hand the sampled waveforms of the attack sounds and of maintaining from said memory sampled sounds, 'and secondly an envelope information from said compiling characteristics keystroke module.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture suivante de la description de formes de réalisation préférentielles de l'invention, données à titre non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels : la figure 1 schématise le dispositif antérieur discuté en préambule; la figure 2 représente une forme de réalisation préférentielle du témoin optique à barres opaques du dispositif de relevé optique suivant 1'invention;Other characteristics and advantages of the invention will appear on the following reading of the description of preferred embodiments of the invention, given without limitation, and attached drawings in which: Figure 1 shows schematically the prior device discussed in the preamble; FIG. 2 represents a preferred embodiment of the optical indicator with opaque bars of the optical reading device according to the invention;
- la figure 3 schématise un type de montage préférentiel du témoin de la figure 2 sur une touche de clavier;- Figure 3 shows schematically a preferred type of mounting of the indicator of Figure 2 on a keyboard key;
- la figure 4 est un diagramme illustrant, dans le cas général, la forme des signaux représentatifs des caractéristiques de frappe de touche, tels que relevés et calculés à partir dudit capteur de relevé optique de l'invention;- Figure 4 is a diagram illustrating, in the general case, the shape of the signals representative of the keystroke characteristics, as read and calculated from said optical reading sensor of the invention;
- la figure 5 est un diagramme du type de la figure 4, illustrant la rapidité des temps de réponse des moyens d'exploitation des signaux en provenance du capteur optique selon l'invention;- Figure 5 is a diagram of the type of Figure 4, illustrating the speed of response times of the means of processing the signals from the optical sensor according to the invention;
- la figure 6 est un diagramme du type .de la figure 4 illustrant la simulation du contrôle de l'étouffoir dans un piano électronique muni du dispositif de l'invention; - la figure 7 est un diagramme, du type de la figure 4, illustrant le comportement des dispositifs de relevé et d'exploitation des caractéristiques de frappe des touches lors d'une répétition d'attaque de touche;- Figure 6 is a diagram of the type . of Figure 4 illustrating the simulation of the damper control in an electronic piano provided with the device of the invention; FIG. 7 is a diagram, of the type of FIG. 4, illustrating the behavior of the devices for reading and exploiting the striking characteristics of the keys during a repetition of a key attack;
- la figure 8 est un diagramme du type de la figure 4, illustrant le comportement des dispositifs de relevé et d'exploitation des caractéristiques des frappes de touches selon l'invention, en cas d'une attaque de touche du type "note piquée";FIG. 8 is a diagram of the type of FIG. 4, illustrating the behavior of the devices for reading and exploiting the characteristics of the keystrokes according to the invention, in the event of a key attack of the "pitted note" type ;
- la figure 9 est un diagramme schématique représentatif du signal de sortie du capteur de relevé 11- Figure 9 is a schematic diagram representative of the output signal from the reading sensor 11
optique selon l'invention, illustrant la gamme de précision et de sensibilité dudit capteur;optics according to the invention, illustrating the range of precision and sensitivity of said sensor;
- la figure 10 est un schéma synoptique d'une forme de réalisation d'un piano numérique muni des dispositifs de relevé et d'exploitation des caractéristiques de frappe de touche de clavier suivant 1'invention;- Figure 10 is a block diagram of an embodiment of a digital piano provided with devices for reading and exploiting the typing characteristics of a keyboard key according to the invention;
- la figure 11 est un schéma synoptique électronique d'une forme de réalisation d'un module optonumérique monté en sortie du capteur de relevé optique suivant l'invention pour l'obtention des signaux utiles représentatifs des caractéristiques de frappe des touches;- Figure 11 is an electronic block diagram of an embodiment of an optonumeric module mounted at the output of the optical reading sensor according to the invention for obtaining useful signals representative of the typing characteristics of the keys;
- la figure 12 est un schéma simplifié illustrant une forme de réalisation des connexions entre les différents modules constituant un piano numérique muni d'un dispositif selon l'invention;- Figure 12 is a simplified diagram illustrating an embodiment of the connections between the different modules constituting a digital piano provided with a device according to the invention;
- la figure 13 est un schéma illustratif des moyens de gestion d'un clavier à 88 touches, chaque touche étant munie d'un dispositif de relevé optique des caractéristiques de frappe selon l'invention;- Figure 13 is an illustrative diagram of the management means of a keyboard with 88 keys, each key being provided with an optical reading device of the typing characteristics according to the invention;
La conception du dispositif de relevé optique des caractéristiques de frappe d'un clavier à touches suivant l'invention est issue de l'analyse approfondie du toucher et du rendu des sons dans un piano à cordes classique.The design of the device for optical reading of the typing characteristics of a key keyboard according to the invention is the result of an in-depth analysis of touch and the rendering of sounds in a classical string piano.
Deux types de considérations sont à prendre en compte lors d'une analyse détaillée du toucher :Two types of considerations should be taken into account during a detailed analysis of touch:
- le comportement mécanique de la chaîne des éléments reliant chaque touche au jeu de cordes correspondant, dans un piano à cordes classique; les caractéristiques du spectre sonore rendu par les cordes en fonction du toucher.- the mechanical behavior of the chain of elements connecting each key to the corresponding set of strings, in a classical string piano; the characteristics of the sound spectrum rendered by the strings as a function of touch.
Parmi les éléments essentiels du mécanisme de transmission du toucher aux cordes, il faut noter le rôle important joué d'une part par le marteau de frappe 2640Among the essential elements of the mechanism of transmission of the touch to the strings, we must note the important role played on the one hand by the hammer 2640
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des cordes, et d'autre part par le feutre d'étouffement de la résonance des cordes frappées. Le marteau a pour fonction de ne provoquer la frappe des touches que lorsqu'un certain seuil d'enfoncement et/ou une certaine vitesse de frappe d'une touche sont franchis. En outre, l'intensité de la note rendue dépend étroitement de la violence de frappe du marteau, liée elle-même à la vitesse d'enfoncement de la touche associée. De plus, le système dit "à double échappement" dans les pianos à queue perfectionnés permet une répétition rapide des notes, quand bien même la touche n'a pas été relâchée complètement. Après la frappe, chaque corde frappée subit tout d'abord un amortissement naturel de la vibration, qui est ensuite fortement atténuée lors de l'application de l'étouffoir sur les cordes. L'action et l'effet d'atténuation de l'étouffoir peuvent être contrôlés par le maintien temporaire de la touche à l'état complètement enfoncé, puis, par la vitesse de relâchement de la touche.strings, and on the other hand by the felt of suffocation of the resonance of the strings struck. The function of the hammer is to cause the keys to be struck only when a certain penetration threshold and / or a certain speed for striking a key are crossed. In addition, the intensity of the note rendered depends closely on the force of the hammer, which is itself linked to the speed at which the associated key is pressed. In addition, the so-called "double escapement" system in advanced grand pianos allows rapid repetition of notes, even if the key has not been released completely. After striking, each struck string first undergoes natural damping of the vibration, which is then greatly attenuated when the damper is applied to the strings. The damping action and effect of the damper can be controlled by temporarily holding the button in the fully depressed state, then by the speed of release of the button.
On notera également pour mémoire le rôle des pédales harmoniques, dont un perfectionnement important fait l'objet de la demande de brevet n'86 08177 déposée par Denis de la ROCHEFORDIERE, également coinventeur du présent brevet.The role of harmonic pedals will also be noted for memory, an important improvement of which is the subject of patent application no. 86 08177 filed by Denis de la ROCHEFORDIERE, also co-inventor of this patent.
En ce qui concerne le spectre du rendu sonore des cordes en fonction du toucher, il faut savoir que, dans un piano à cordes classique, le son obtenu est plus riche en harmonique lors d'un toucher "forte" et "fortissimo", que lors d'un toucher "piano", ou "pianissimo". Cet effet est dû au phénomène de résonnance sympathique de l'ensemble du plan de cordes, qui s'accroît avec la rapidité de frappe du marteau, et le tassement plus important du feutre du marteau.With regard to the spectrum of the sound rendering of the strings as a function of touch, you should know that, in a classical string piano, the sound obtained is richer in harmonics during a "strong" and "fortissimo" touch, than when touching "piano" or "pianissimo". This effect is due to the phenomenon of sympathetic resonance of the whole plane of strings, which increases with the speed of striking the hammer, and the greater compaction of the felt of the hammer.
Il en résulte donc que le toucher du pianiste est un paramètre essentiel commandant le rendu du son. Parfois vu par le profane comme un obstacle à vaincre. le toucher est au contraire une caractéristique fondamentale du jeu de piano, dont la maîtrise caractérise la qualité de l'artiste. De plus, on peut noter une préférence de certains interprètes pour des pianos à toucher "mou", ou "dur", ces caractéristiques pouvant varier en fonction de la facture de l'instrument. Un des objectifs et avantages de l'invention est d'autoriser un réglage de la réponse (seuil et sensibilité) du piano électronique à la volonté du pianiste, avec éventuellement simulation (réglable) de la résistance mécanique des touches.It therefore follows that the touch of the pianist is an essential parameter controlling the rendering of the sound. Sometimes seen by the layman as an obstacle to be overcome. on the contrary, touch is a fundamental characteristic of the piano game, the mastery of which characterizes the quality of the artist. In addition, we may note a preference of some performers for pianos to touch "soft", or "hard", these characteristics may vary depending on the invoice of the instrument. One of the objectives and advantages of the invention is to authorize an adjustment of the response (threshold and sensitivity) of the electronic piano to the will of the pianist, with possibly (adjustable) simulation of the mechanical resistance of the keys.
Dans un dispositif classique de relevé des caractéristiques de frappe, tel que le dispositif antérieur de la figure 1, seule l'intensité du son rendu est commandée par le toucher. Au contraire, dans l'invention, sont contrôlés continue ent au moyen de chaque touche, non seulement l'intensité du son rendu, mais encore sa richesse en harmoniques et son timbre, ses caractéristiques d'attaque, ainsi que les caractéristiques d'atténuation et d'extinction du son en fonction du toucher de relâchement des touches.In a conventional device for recording the striking characteristics, such as the prior device in FIG. 1, only the intensity of the sound rendered is controlled by touch. On the contrary, in the invention, are controlled continuously by means of each key, not only the intensity of the sound rendered, but also its richness in harmonics and its timbre, its attack characteristics, as well as the attenuation characteristics and switching off the sound as a function of the release button.
Ces objectifs sont atteints à l'aide d'un capteur de relevé optique du type représenté en figures 2 et 3.These objectives are achieved using an optical reading sensor of the type shown in FIGS. 2 and 3.
La présente description d'une forme de réalisation détaillée de l'invention est spécifiquement liée à l'application de dispositifs de relevé optiques et d'exploitation des caractéristiques de frappe d'une touche, et à la réalisation d'un piano électronique à • synthèse numérique des sons. Bien entendu, la portée de 1'invention ne se limite pas cette forme de réalisation, et s'étend à tous les types et utilisations envisageables de claviers à touches, comme déjà mentionné en préambule.The present description of a detailed embodiment of the invention is specifically linked to the application of optical reading devices and of exploitation of the striking characteristics of a key, and to the realization of an electronic piano with • digital synthesis of sounds. Of course, the scope of the invention is not limited to this embodiment, and extends to all types and possible uses of keyboards, as already mentioned in the preamble.
Dans la forme de réalisation de la figure 3, le témoin de déplacement 30 est monté à l'extrémité de 02640In the embodiment of Figure 3, the displacement indicator 30 is mounted at the end of 02640
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la touche articulée 31, de façon à venir s'interposer entre une source optique 32 et un capteur de relevé optique 33.the articulated key 31, so as to come between an optical source 32 and an optical reading sensor 33.
De façon avantageuse, le témoin est monté à l'extrémité de la touche 31 opposée à l'extrémité de frappe F, de façon à bénéficier de la précision conférée par le bras de levier au point de rotation 35.Advantageously, the indicator is mounted at the end of the key 31 opposite the striking end F, so as to benefit from the precision conferred by the lever arm at the point of rotation 35.
Lors de la frappe F de la touche, le témoin 30 se déplace dans le sens d'"enfoncement" E devant le capteur 33. Lors du lâcher, le sens de déplacement L du témoin 30 est inversé.When the key F is pressed, the indicator 30 moves in the direction of "driving" E in front of the sensor 33. When released, the direction of movement L of the indicator 30 is reversed.
Le cas échéant, on peut prévoir un second capteur 34, pour la gestion d'un effet de surenfoncement de la touche. Cet effet de surenfoncement peut éventuellement être souhaité pour obtenir un trémolo, un vibrato, ou autre. Un moyen équivalent consiste à prévoir une quatrième zone à barres opaques sur le témoin 30 tel que représenté en figure 2.If necessary, a second sensor 34 can be provided, for managing an over-depressing effect of the key. This overpressure effect may possibly be desired in order to obtain a tremolo, a vibrato, or the like. An equivalent means consists in providing a fourth zone with opaque bars on the indicator 30 as shown in FIG. 2.
De façon avantageuse, le témoin 30 de la figure 2 est formé d'une plaque transparente en ylar sur laquelle ont été apposées des barres opaques 21, ainsi qu'une zone opaque étendue 22. Ces marques sont réparties sur une plage 1 de lecture, correspondant à la course approximative de déplacement du témoin 30 lors d'un frapper complet d'une touche. La plage 1 peut se décomposer en trois zones franchies successivement lors du déplacement du témoin dans le sens E ou L :Advantageously, the indicator 30 in FIG. 2 is formed by a transparent ylar plate on which opaque bars 21 have been affixed, as well as an extended opaque zone 22. These marks are distributed over a range 1 of reading, corresponding to the approximate travel of displacement of the indicator 30 during a complete hitting of a key. Track 1 can be broken down into three zones crossed successively when the witness moves in the E or L direction:
- une première zone A transparente, correspondant, à la position repos de la touche; - une seconde zone B comportant une pluralité de barres opaques - 21 sensiblement parallèles, et espacées selon la direction de déplacement E, L de la touche et correspondant à la partie centrale de la course de déplacement de la touche ; 15- A first transparent zone A, corresponding to the rest position of the key; - A second zone B comprising a plurality of opaque bars - 21 substantially parallel, and spaced along the direction of movement E, L of the key and corresponding to the central part of the stroke of movement of the key; 15
- une troisième zone opaque 22 correspondant à la position enfoncée de ladite touche.- A third opaque zone 22 corresponding to the pressed position of said button.
Le défilement du témoin 30 devant le capteur 33 permet d'obtenir en sortie du capteur, le cas échéant après traitement préliminaire (circuit de la figure 11) , un signal "code" crénelé référencé 23 en figure 2. Le passage de la lumière à travers une zone transparente correspond à l'état zéro (bas) du signal crénelé, et l'interruption du faisceau de lumière correspond à l'état 1 (haut).The scrolling of the indicator 30 in front of the sensor 33 makes it possible to obtain at the output of the sensor, if necessary after preliminary processing (circuit of FIG. 11), a crenellated "code" signal referenced 23 in FIG. 2. The passage of the light to through a transparent zone corresponds to the zero state (low) of the crenellated signal, and the interruption of the light beam corresponds to state 1 (high).
La zone B du témoin 30 portant les barres opaques parallèles 21 peut comprendre avantageusement, mais non obligatoirement, de 2 à 10 barres, préférentiellement 3 barres. La multiplication du nombre de barres 21 améliore la précision de mesure, ainsi que la capacité du dispositif de relevé optique selon l'invention à répondre fidèlement à des réenfoncements de touches avant lâcher complet, réaccélérations de touches en cours d'enfoncement, et à tout type de frapper répétitif.Zone B of the indicator 30 carrying the parallel opaque bars 21 may advantageously, but not necessarily, have from 2 to 10 bars, preferably 3 bars. The multiplication of the number of bars 21 improves the measurement accuracy, as well as the ability of the optical reading device according to the invention to respond faithfully to key depressions before complete release, re-accelerations of keys during depressing, and to all type of hitting repetitive.
Dans la forme de réalisation représentée, la largeur des barres 21 est sensiblement égale à l'intervalle séparant deux barres adjacentes. Toutefois, en fonction des effets souhaités, des caractéristiques du capteur 33 utilisé, et des caractéristiques des circuits d'exploitation des signaux fournis par le capteur 33, on pourra envisager d'utiliser des barres de largeurs différentes (linéarisation des réponses, effets de seuil ...).In the embodiment shown, the width of the bars 21 is substantially equal to the interval separating two adjacent bars. However, depending on the desired effects, the characteristics of the sensor 33 used, and the characteristics of the signal processing circuits supplied by the sensor 33, it will be possible to envisage using bars of different widths (linearization of the responses, threshold effects ...).
La multiplication du nombre de barres opaques 21 a pour avantage également de permettre l'obtention d'une pluralité de valeurs lors d'un déplacement de la touche. Cette pluralité de valeurs permet d'une part de calculer une valeur d'accélération de la touche, et d'autre part de détecter les erreurs possibles de relevé dues par exemple à la présence de poussières obturant intempestivement le faisceau lumineux reçu par le capteur 33.The multiplication of the number of opaque bars 21 also has the advantage of making it possible to obtain a plurality of values when the key is moved. This plurality of values makes it possible on the one hand to calculate a value for acceleration of the key, and on the other hand to detect possible errors of reading due for example to the presence of dust inadvertently blocking the light beam received by the sensor 33.
La figure 9 illustre la gamme de précision et de sensibilité du capteur, qui a été choisi de façon à pouvoir détecter des impulsions de durées allant de 100 microsecondes à 200 millisecondes. Ces valeurs ont été relevées et optimisées expérimentalement sur prototype. Le témoin correspondant présente des barres de 0,3 mm environ. Dans une forme préférentielle de mise en oeuvre de l'invention, cette échelle permet de définir une précision de 4096 pas sur des mots de 12 bits, le rapport des vitesses minimale et maximale après traitement étant au moins égal à 1/1000. Le capteur selon l'invention permet donc une précision considérable, et autorise une analyse de toucher et un rendu sonore extrêmement fins et fidèles, sans commune mesure avec les dispositifs existant.FIG. 9 illustrates the range of precision and sensitivity of the sensor, which has been chosen so as to be able to detect pulses of durations ranging from 100 microseconds to 200 milliseconds. These values were noted and experimentally optimized on prototype. The corresponding indicator has bars of approximately 0.3 mm. In a preferred form of implementation of the invention, this scale makes it possible to define an accuracy of 4096 steps on 12-bit words, the ratio of minimum and maximum speeds after processing being at least equal to 1/1000. The sensor according to the invention therefore allows considerable precision, and allows an extremely fine and faithful touch analysis and sound rendering, without common measure with existing devices.
Dans une forme de réalisation avantageuse, chaque touche est associée à des organes 100 de résistance mécanique réglable à la frappe et à l'enfoncement, et/ou à des organes 100 de rappel de la touche en position repos de façon à simuler les conditions de toucher sur piano à cordes.In an advantageous embodiment, each key is associated with members 100 of adjustable mechanical resistance to striking and pressing, and / or members 100 for returning the key to the rest position so as to simulate the conditions of touch on string piano.
La figure 4 est un diagramme illustrant, dans le cas général, la forme des signaux représentatifs des caractéristiques de frappe de touches, tels que relevés et calculés à partir du capteur de relevé optique de la figure 2.FIG. 4 is a diagram illustrating, in the general case, the shape of the signals representative of the keystroke characteristics, such as readings and calculated from the optical surveyor sensor of FIG. 2.
Ce diagramme est constitué de 4 signaux distincts : - un signal "code" obtenu sur 1 bit en sortie du capteur optique de relevé, éventuellement après traitement préliminaire décrit plus loin à propos de la figure _ 11;' This diagram is made up of 4 distinct signals: - a "code" signal obtained on 1 bit at the output of the optical reading sensor, possibly after preliminary processing described below with reference to FIG. 11; '
- un signal "dyn" de dynamique, constitué par des' mots de 12 bits représentatifs de la durée de 17- a signal "dyn" dynamics, consisting of 'words of 12 bits representative of the duration of 17
chaque impulsion "bas" et "haut" du signal "code". Bien entendu, la longueur du mot mentionné ne constitue pas une caractéristique limitative de l'invention.each "low" and "high" pulse of the "code" signal. Of course, the length of the word mentioned does not constitute a limiting characteristic of the invention.
- un signal "gâte", sur 1 bit, représentatif d'une information de validation de la frappe, qui passe à l'état validé lors de la reconnaissance de la fin de course de frappe forcée de la touche, jusqu'à la reconnaissance de la fin de course libre de lâcher de ladite touche;- a "spoiling" signal, on 1 bit, representative of a key validation information, which passes to the validated state upon recognition of the end of the forced key stroke, until recognition of the limit switch free to release said key;
- un signal "atten", sur 1 bit, représentatif d'une information d'atténuation qui est activé lors de la reconnaissance de la fin de course de frappe forcée de la touche, jusqu'à la détection du début d'une course libre de lâcher de ladite touche.- an "atten" signal, on 1 bit, representative of attenuation information which is activated during recognition of the end of the forced stroke of the key, until the start of a free stroke is detected to let go of said key.
Comme déjà mentionné à propos de la figure 2, on peut distinguer deux types d'impulsions dans le signal crénelé "code", à savoir des impulsions de niveau bas 41, 43a, 43b, 43c, 45a, 45b, 45c, 47, et des impulsions de niveau haut 42a,42b, 42c, 44, 46a, 46b,As already mentioned with reference to FIG. 2, two types of pulses can be distinguished in the crenellated "code" signal, namely pulses of low level 41, 43a, 43b, 43c, 45a, 45b, 45c, 47, and high level pulses 42a, 42b, 42c, 44, 46a, 46b,
• 46c. Dans la séquence représentée, la touche subit successivement quatre phases distinctes Ï• 46c. In the sequence shown, the key successively undergoes four distinct phases Ï
- une phase 1 d'attaque de la touche, dans laquelle le passage rapide du témoin 30 devant le capteur optique 32 provoque une succession d'impulsions hautes 42a, 42b, 42c et basses 43a, 43b, 43c correspondant respectivement au passage de barres opaques 21 et d'intervalles entre barres opaques.a phase 1 of attacking the key, in which the rapid passage of the indicator 30 in front of the optical sensor 32 causes a succession of high pulses 42a, 42b, 42c and low pulses 43a, 43b, 43c corresponding respectively to the passage of opaque bars 21 and intervals between opaque bars.
- une phase 2 d'enfoncement prolongé de la touche, dans laquelle le signal "code" est à l'état continu "haut" 44, du fait de l'obturation complète du faisceau lumineux par la barre étendue 22 du témoin 30;a phase 2 of prolonged depressing of the key, in which the “code” signal is in the “high” continuous state 44, due to the complete blocking of the light beam by the extended bar 22 of the indicator 30;
- une phase 3 de lâcher de la touche, dans laquelle la succession d'impulsions basses 45a, 45b, 45c et hautes 46a, 46b, 46c correspond au passage des barres opaques 21 devant le capteur 32, en sens inverse de celui de la phase A d'attaque; une phase 4 correspondant à la stabilisation de la touche dans la position repos, avec maintien continu du signal "code" au niveau zéro 47, 41.- a phase 3 of releasing the key, in which the succession of low pulses 45a, 45b, 45c and high pulses 46a, 46b, 46c corresponds to the passage of opaque bars 21 in front of the sensor 32, in the opposite direction to that of the attack phase A; a phase 4 corresponding to the stabilization of the key in the rest position, with continuous maintenance of the "code" signal at zero level 47, 41.
Le signal "dyn" 50 correspond à l'émission de mots représentatifs de la durée de chacune des impulsions. Dans la version réalisée, les calculs de durée portent sur les impulsions de niveau zéro 43a, 43b, 43c, 45a, 45b, 45c et 47 ainsi que sur l'impulsion 44 d'enfoncement prolongé. Bien entendu, il est également envisageable de relever sélectivement la durée des impulsions hautes ou encore la durée de toutes les impulsions hautes et basses. Le signal "gâte" 60 passe de l'état zéroThe signal "dyn" 50 corresponds to the emission of words representative of the duration of each of the pulses. In the version produced, the duration calculations relate to the zero level pulses 43a, 43b, 43c, 45a, 45b, 45c and 47 as well as to the pulse 44 of prolonged penetration. Of course, it is also possible to selectively record the duration of the high pulses or even the duration of all the high and low pulses. Signal "spoils" 60 goes from zero state
(bas) à l'état un (haut) lors de la reconnaissance de la fin de course de frappe forcée de la touche. Ceci est avantageusement réalisé lorsque l'on constate que l'impulsion de niveau haut immédiatement consécutive à une impulsion de niveau bas 43a, 43b, 43c se prolonge sur une durée 2 supérieure à deux fois la durée t1 de ladite impulsion de niveau bas. Dans le diagramme de la figure 4, ce cas n'intervient qu'après l'impulsion 43c, et est constaté après la durée 2 = 2-^c suivant immédiatement l'impulsion 43c de niveau bas et durée t-^C.(low) in state one (high) when recognizing the end of the forced key stroke. This is advantageously achieved when it is noted that the high level pulse immediately following a low level pulse 43a, 43b, 43c extends over a duration 2 greater than twice the duration t 1 of said low level pulse. In the diagram of FIG. 4, this case occurs only after the pulse 43c, and is noted after the duration 2 = 2- ^ c immediately following the pulse 43c of low level and duration t- ^ C.
De façon symétrique, le passage inverse du signal "gâte" 60 du niveau haut au niveau bas est commandé lorsque le capteur détecte une impulsion basse de durée t4 au moins égale à 2 fois la durée de l'impulsion mesurée immédiatement précédente. Dans le diagramme de la figure 4, cette condition n'est réalisée que lors de la détection du signal "code" 47 suivant immédiatement l'impulsion basse 45c de durée t3c. Bien entendu, le multiplicateur "2" préconisé ne constitue pas une caractéristique limitative de l'invention.Symmetrically, the reverse passage of the “spoils” signal 60 from the high level to the low level is controlled when the sensor detects a low pulse of duration t 4 at least equal to 2 times the duration of the immediately preceding measured pulse. In the diagram of FIG. 4, this condition is only realized when the "code" signal 47 is detected immediately following the low pulse 45c of duration t 3 c. Of course, the multiplier "2" recommended does not constitute a limiting characteristic of the invention.
Le signal "gâte" 60 a pour fonction d'une part, de reconnaître la fin de la zone d'attaque de la touche frappée, afin de procéder à la détermination du son d'attaque à produire . en fonction des durées t1a,t1b,t1c mémorisées comme on le verra ci-après, et d'autre part de réaliser une atténuation "renforcée" du signal lorsqu'on a détecté la fin de la course libre de lâcher de la touche. Cette atténuation renforcée doit pouvoir entraîner l'extinction totale du son dans une fourchette de 2 ms à 500 s (valeur éventuellement réglable) de façon à simuler une césure naturelle.The signal "spoils" 60 has the function on the one hand, of recognizing the end of the attack zone of the key struck, in order to proceed with the determination of the attack sound to be produced. as a function of the durations t 1 a, t 1 b, t 1 c memorized as will be seen below, and on the other hand to carry out an "enhanced" attenuation of the signal when the end of the free travel has been detected. let go of the button. This reinforced attenuation must be able to cause the total extinction of the sound within a range of 2 ms at 500 s (value possibly adjustable) so as to simulate a natural break.
Le signal "atten" 70 passe du niveau bas au niveau haut dans les mêmes conditions que le signalThe "atten" signal 70 goes from low level to high level under the same conditions as the signal
"gâte" 60. En revanche, ce signal revient au niveau zéro lors de la détection du lâcher de touche 71, comme on le verra en détail plus loin."spoils" 60. On the other hand, this signal returns to zero level upon detection of the release of key 71, as will be seen in detail below.
La figure 5 illustre la rapidité du temps de réponse du dispositif de relevé optique et d'exploitation des caractéristiques de frappe de touches suivant l'invention. Dans ce diagramme, on remarque que les impulsions d'attaque 51 fournies par le signal "code" 40 ont des durées faibles, ce qui correspond schématiquement à une attaque forte qui doit fournir une note de forte intensité, et riche en harmoniques. Dans ce cas, le signal "gâte" 60 passe très vite au niveau 1 (52) , la durée t2 = 2t1 étant courte. Inversement, dans le cas d'une frappe peu intense, le temps de réponse serait plus long, ce qui correspond à la réalité dans les pianos classiques à cordes.FIG. 5 illustrates the rapidity of the response time of the optical reading device and of the operation of the keystroke characteristics according to the invention. In this diagram, it is noted that the attack pulses 51 supplied by the "code" signal 40 have short durations, which schematically corresponds to a strong attack which must provide a note of high intensity, and rich in harmonics. In this case, the “spoils” signal 60 very quickly passes to level 1 (52), the duration t2 = 2t 1 being short. Conversely, in the case of a less intense typing, the response time would be longer, which corresponds to the reality in classical string pianos.
La figure 6 reprend les quatre signaux "code" 40, "dyn" 50 et "atten" 70, dans le cas d'une note tenue, voire légèrement tremblée, sans lâcher franc. Ce 20Figure 6 shows the four signals "code" 40, "dyn" 50 and "atten" 70, in the case of a note held, even slightly shaky, without letting go. This 20
cas correspond à la rétention de l'étouffoir dans un piano classique à cordes, par maintien approximatif de la touche à l'état enfoncé.case corresponds to the retention of the damper in a classical string piano, by roughly holding the key down.
Malgré l'existence d'impulsion tA, tβ dans le signal crénelé "code" 40, le signal "gâte" 60 ne revient pas au niveau zéro. Ceci est dû au fait qu'à aucun moment le détecteur ne relève une reconnaissance de fin de course libre de lâcher de touche (t4 >= 2t3; cf fig.4) .Despite the existence of a pulse t A , t β in the crenellated "code" signal 40, the "spoils" signal 60 does not return to zero level. This is due to the fact that at no time does the detector detect end-of-stroke recognition free to release a key (t 4 > = 2t 3 ; see fig. 4).
En revanche, le signal "atten" 70 subit quelques variations, et repasse à l'état zéro à chaque fois qu'une impulsion basse 62, 64, suit une impulsion haute prolongée 61, 63 symptomatique d'un enfoncement tenu de la touche. Inversement, chaque passage du signal "code" 40 à un niveau haut prolongé 61, 63, 65 suivant une impulsion basse courte tj, tA, tB, provoque une remontée du signal "atten" 70 au niveau haut.On the other hand, the "atten" signal 70 undergoes some variations, and returns to the zero state each time that a low pulse 62, 64 follows a prolonged high pulse 61, 63 symptomatic of a depressed holding of the key. Conversely, each passage of the "code" signal 40 to an extended high level 61, 63, 65 following a short low pulse t j , t A , t B , causes the "atten" signal 70 to rise to the high level.
Le tremblé constaté sur la touche par la succession de créneaux du signal "code" 40 ne provoque toutefois pas une répétition de note à la différence du cas de la figure 7. En effet, comme on le verra ci- après, le signal "code" 40 de la figure 6 ne vérifie pas la condition nécessaire, à savoir le fait que la durée tA, tB des séquences secondaires crénelées du signal "code" 40 soit plus petite que la durée ^ des impulsions d'attaque initiales de la touche.The trembling observed on the key by the succession of slots of the “code” signal 40 does not, however, cause a repetition of the note, unlike in the case of FIG. 7. In fact, as will be seen below, the signal “code” "40 of FIG. 6 does not verify the necessary condition, namely the fact that the duration t A , t B of the crenellated secondary sequences of the signal" code "40 is smaller than the duration ^ of the initial attack pulses of the touch.
Le signal "code" 40 de la figure 7 est représentatif d'une succession de lâchers et de réattaques d'une touche, la réattaque s'effectuant avant même que la touche ait repris sa position repos. La commande de réémission, de note est réalisée par le passage du signal "gâte" 60 de l'état zéro à l'état 1, en 76, 77, ... .The “code” signal 40 of FIG. 7 is representative of a succession of releases and of re-attacks of a key, the re-attack being carried out even before the key has returned to its rest position. The re-emission, note command is carried out by the passage of the "spoils" signal 60 from the zero state to the state 1, at 76, 77, ....
La variation du signal "gâte" 60 ne s'effectue que lorsque deux conditions sont réalisées : - 1'impulsion t2 de réattaque de touche est inférieure à moins de la moitié de la durée des impulsions précédentes;The variation of the “spoiling” signal 60 is only carried out when two conditions are met: - the key re-attack pulse t 2 is less than less than half the duration of the preceding pulses;
- les impulsions du niveau zéro t2, t3, t4 de réattaque des touches sont suivies par une impulsion haute de durée au moins double (confirmation d'enfoncement de touche).- the zero level pulses t 2 , t 3 , t 4 for re-attacking the keys are followed by a high pulse of at least double duration (confirmation that the key has been pressed).
Dans tous les cas illustrés en figures 4 à 7, l'impulsion de référence, pour chaque train d'impulsions quasi identiques (phase d'attaque, ou phase de lâcher) est l'impulsion de durée minimale. Toutefois, il est également possible de choisir une durée d'impulsion de référence correspondant à la dernière impulsion mémorisée, ou encore à un calcul de péréquation effectué sur l'ensemble des durées t-^A, t1B, tj^C, etc., mémorisées au cours d'une même phase.In all the cases illustrated in FIGS. 4 to 7, the reference pulse, for each train of almost identical pulses (attack phase, or release phase) is the pulse of minimum duration. However, it is also possible to choose a reference pulse duration corresponding to the last memorized pulse, or even to an equalization calculation carried out over all the durations t- ^ A, t 1 B, t j ^ C, etc., memorized during the same phase.
On remarquera également que, dans les diagrammes représentés, le signal "atten" 70 n'anticipe pas systématiquement un retour à zéro du signal "gâte" lorsque il revient au niveau bas (voir figure 6) . En effet, le signal "atten", commande les moyens de simulation de 1'approche de l'étouffoir contre la (ou les) corde(s) résonnante(s) , que le pianiste habile peut contrôler. En revanche, le signal "gâte" commande l'extinction totale et rapide du son correspondant à l'application complète de l'étouffoir.It will also be noted that, in the diagrams represented, the “atten” signal 70 does not systematically anticipate a return to zero of the “spoiling” signal when it returns to the low level (see FIG. 6). Indeed, the "atten" signal, control the simulation means of the damper 1'approche against the (or the) rope (s) resonant (s), as skilled pianist can control. On the other hand, the “spoils” signal controls the total and rapid extinction of the sound corresponding to the complete application of the damper.
Le diagramme de la figure 8 correspond au cas d'une note piquée.The diagram in Figure 8 corresponds to the case of a stitched note.
On reconnaît dans le signal "code" 40 une phase 81 d'attaque, suivie d'une phase 82 de lâcher de note, cette phase 82 de lâcher intervenant avant enfoncement prolongé de la touche, et donc avant la' fin de course d'enfoncement de ladite touche (pas d'impulsion prolongée 44 comme en figure 4).We recognize in the "code" signal 40 a phase 81 of attack, followed by a phase 82 of letting go of note, this phase 82 of letting go intervening before prolonged pressing of the key, and therefore before the ' end of race'. pressing said key (no prolonged pulse 44 as in FIG. 4).
Toutefois, du fait que la remontée de la touche s'effectue toujours plus lentement que l'enfoncement, la remontée de touche n'étant jamais forcée, la première impulsion haute 83 de la phase 82 de lâcher présente une durée nettement supérieure à 2 fois la durée t^ de l'impulsion représentative de la phase 81 d'attaque. Il en résulte que le système effectue correctement la reconnaissance de fin de course d'attaque forcée de la touche, et commande le passage du signal "gâte" 60 au niveau haut (84) .However, since the ascent of the key is always performed more slowly than pressing, the key ascent is never forced, the first high pulse 83 of the release phase 82 has a duration significantly greater than twice the duration t ^ of the pulse representative of the attack phase 81. As a result, the system correctly performs recognition of the end of the forced attack stroke of the key, and controls the passage of the “spoiling” signal 60 to the high level (84).
Si la touche avait été réenfoncée à nouveau, avant reconnaissance de la fin de course libre de lâcher (85) , la note aurait été rejouée, à la condition, comme déjà mentionné, que le système ait reconnu une impulsion basse de durée inférieure à au moins la moitié des impulsions t2 de lâcher de touche. Dans le cas d'une réattaque ou d'une répétition de notes rapprochées, il est préférable de produire à nouveau le son correspondant sur une voie différente, de celle du même son qui vient d'être produit. En effet, d'une part, bien que la même touche soit frappée, les caractéristiques de frappe ont toutes chances d'être différentes, et donc le type de son émis légèrement distinct, en intensité et en timbre, et d'autre part, dans un piano à cordes classique, l'émission d'une note se poursuit bien au-delà du lâcher de touche, même après application de l'étouffoir. En conséquence, pour rendre fidèlement cet effet, la répétition d'un son par frappe répétée sur une touche doit pouvoir conduire à la production d'un son, sur une voie différente à chaque répétition, de façon à laisser le ou les sons précédents s'achever normalement. Bien entendu, au bout d'un certain nombre de répétitions, l'oreille ne parvient plus à discriminer l'apport des attaques répétées les plus anciennes, et il est possible de réutiliser sans inconvénients les voies d'émission de ces sons les plus anciens. Un maximum de 2 ou 3 voies suffit à réaliser 23If the key had been pressed again, before recognition of the free run limit (85), the note would have been replayed, on the condition, as already mentioned, that the system recognized a low pulse of duration less than the minus half of the t 2 pulses to release the key. In the case of a re-attack or a repetition of close notes, it is preferable to produce the corresponding sound again on a different track, from that of the same sound which has just been produced. Indeed, on the one hand, although the same key is hit, the typing characteristics are likely to be different, and therefore the type of sound emitted slightly distinct, in intensity and timbre, and on the other hand, in a classical string piano, the emission of a note continues well beyond the release of the key, even after application of the damper. Consequently, in order to faithfully render this effect, the repetition of a sound by repeated keystrokes on a key must be able to lead to the production of a sound, on a different channel at each repetition, so as to leave the preceding sound or sounds 'finish normally. Of course, after a certain number of repetitions, the ear no longer succeeds in discriminating the contribution of the oldest repeated attacks, and it is possible to reuse without difficulty the emission channels of these oldest sounds. . A maximum of 2 or 3 ways is enough to achieve 23
une "soudure" satisfaisante entre plusieurs notes répétées.a satisfactory "bond" between several repeated notes.
Dans tous les cas, il est impératif de laisser tous les sons produits s'éteindre de façon amortie, de manière à éviter le phénomène connu de claquement de filtre, typique de l'arrêt brutal d'un son, provoquant l'émission d'une sinusoïde amortie. Pour éviter ce phénomène, il est donc nécessaire de lisser l'amortissement et l'arrêt de chaque son produit avant extinction complète.In all cases, it is imperative to let all the sounds produced go out in a damped manner, so as to avoid the known phenomenon of filter slamming, typical of the sudden stop of a sound, causing the emission of a damped sinusoid. To avoid this phenomenon, it is therefore necessary to smooth the damping and stopping of each sound product before complete extinction.
La figure 10 schématise les blocs fonctionnels d'un piano numérique muni du dispositif de relevé et d'exploitation des caractéristiques de 'frappe de touche de clavier suivant l'invention.FIG. 10 diagrams the functional blocks of a digital piano provided with the device for reading and exploiting the characteristics of keystrokes according to the invention.
Le capteur opto-numérique 101 fournit en sortie un signal qui est interprété dans un module 102 de détection de frappe de touche. En cas d'une détection d'activation de la touche associée au capteur 101, le module calculateur 103 effectue une analyse et un calcul des caractéristiques de frappe, à savoir de la dynamique "dyn" (représentative de la vitesse de frappe), et de l'état des signaux "gâte" et "atten".The opto-digital sensor 101 outputs a signal which is interpreted in a module 102 for keystroke detection. In the event of detection of activation of the key associated with the sensor 101, the computer module 103 performs an analysis and a calculation of the striking characteristics, namely of the dynamic "dyn" (representative of the striking speed), and the status of the "spoils" and "atten" signals.
Le traitement effectué par le module calculateur 103 fournit d'une part une information d'adressage d'un module sélecteur 104 de lecture d'une mémoire 105 de stockage de sons d'attaque, A^, A2/ A3, A4 pour fournir le son d'attaque Aχ correspondant à la caractéristique de frappe de touche détectée, et d'autre part un calcul d'enveloppe 106 déterminant l'intensité, l'affaiblissement et la durée du son émis.The processing performed by the computer module 103 provides, on the one hand, addressing information for a selector module 104 for reading a memory 105 for storing attack sounds, A ^, A 2 / A 3 , A 4 to provide the attack sound A χ corresponding to the keystroke characteristic detected, and on the other hand an envelope calculation 106 determining the intensity, the weakening and the duration of the sound emitted.
Le son d'attaque A-^ est ainsi suivi d'un son de maintien de touche Mx, dont la forme d'onde Mx est obtenue par lecture d'une mémoire 105 de sons échantillonnés de maintien, et dont l'enveloppe (durée, affaiblissement, extinction) est fournie par un module 106 de calcul d'enveloppe. 24The attack sound A- ^ is thus followed by a key hold sound Mx, whose waveform Mx is obtained by reading a memory 105 of sampled hold sounds, and whose envelope (duration , weakening, extinction) is provided by an envelope calculation module 106. 24
Le son de maintien Mx est avantageusement choisi sélectivement parmi plusieurs sons associés à la touche frappée, de façon à correspondre au son d'attaque Ax. Ceci a pour but de simuler la plus grande richesse en harmoniques du son rendu par une attaque nerveuse en comparaison d'une attaque plus molle.The holding sound Mx is advantageously chosen selectively from among several sounds associated with the key struck, so as to correspond to the attack sound Ax. The purpose of this is to simulate the greater richness in harmonics of the sound rendered by a nervous attack in comparison with a softer attack.
De façon avantageuse, l'émission du son de maintien Mx subit un amortissement électronique, en l'absence de toute attention commandée par le signal "atten", puis le signal "gâte". Cet amortissement électronique correspond à l'amortissement naturel des oscillations de la corde résonnante.Advantageously, the emission of the holding sound Mx undergoes electronic damping, in the absence of any attention controlled by the signal "atten", then the signal "spoils". This electronic damping corresponds to the natural damping of the oscillations of the resonant string.
L'émission du son est finalement réalisée à travers un module 107 de conversion de signal numérique échantillonné représentatif des sons d'attaque et de maintien en signal analogique audiofréquences, suivi d'un circuit 108 atténuateur et/ou de filtrage commandé par le module 106 de calcul d'enveloppe, avant attaque éventuellement de mélangeurs puis des transducteurs de sortie. La figure 11 représente un schéma synoptique électronique d'une forme de réalisation d'un module optonumérique monté en sortie du capteur de relevé optique de l'invention.The emission of the sound is finally carried out through a module 107 for converting the sampled digital signal representative of the attack and hold sounds into an analog audio signal, followed by a circuit 108 attenuator and / or filtering controlled by the module 106 envelope calculation, before possible attack of mixers then output transducers. FIG. 11 represents an electronic block diagram of an embodiment of an optonumeric module mounted at the output of the optical reading sensor of the invention.
Ce module se compose de deux sous-modules 111, 112.This module consists of two sub-modules 111, 112.
Le module 111 comporte le capteur 113 dont la source 114 envoie un faisceau- lumineux sur le phototransistor 115, sélectivement obturé par le passage du témoin mobile 116. Le collecteur du phototransistor 115 attaque un circuit intégré CMOS 117 de traitement du signal, afin d'obtenir le signal "code".The module 111 comprises the sensor 113, the source 114 of which sends a light beam onto the phototransistor 115, selectively closed by the passage of the moving indicator 116. The collector of the phototransistor 115 drives a CMOS integrated circuit 117 for signal processing, in order to get the "code" signal.
De façon avantageuse, le phototransistor 115 est un TR OPB 860 NSI, et le circuit CMOS un CD 4049 MOTOROLA. 25Advantageously, the phototransistor 115 is a TR OPB 860 NSI, and the CMOS circuit a CD 4049 MOTOROLA. 25
La configuration du sous-module 112 représenté en figure 11 n'est qu'un exemple schématique illustratif d'un circuit susceptible de calculer les signaux "atten", "gâte" et "dyn" à partir du signal "code". L'homme de métier sera susceptible de réaliser des variantes plus ou moins proches de ce sous-module 112, sans sortir du champ de protection de la présente invention.The configuration of the sub-module 112 shown in FIG. 11 is only a schematic illustrative example of a circuit capable of calculating the signals "atten", "spoils" and "dyn" from the signal "code". Those skilled in the art will be able to produce variants more or less close to this sub-module 112, without departing from the protective field of the present invention.
On notera également qu'il serait éventuellement possible de prévoir une version de ce sous-module 112 qui soit commune à plusieurs touches, et par exemple montée dans les cartes 131 de la forme de réalisation de l'ensemble de gestion de clavier de la figure 13 (voir plus loin) .It will also be noted that it would possibly be possible to provide a version of this sub-module 112 which is common to several keys, and for example mounted in the cards 131 of the embodiment of the keyboard management assembly in FIG. 13 (see below).
Le sous-module illustratif 112 de la figure il reçoit en entrée le signal "code" issu du circuit CMOS 117, qui vient attaquer d'une part un compteur 118 de 12 bits, et d'autre part, deux montages monostables 119, 120 générant chacun une impulsion, soit sur le front descendant du signal "code", soit sur le front montant dudit signal "code".The illustrative sub-module 112 of the figure it receives as input the "code" signal coming from the CMOS circuit 117, which comes to attack on the one hand a 12 bit counter 118, and on the other hand, two monostable assemblies 119, 120 each generating a pulse, either on the falling edge of the "code" signal, or on the rising edge of said "code" signal.
Le compteur 118 est activé par une horloge 121 à 300 kHz.The counter 118 is activated by a clock 121 at 300 kHz.
Les étages monostables 119, 120 fournissent en sortie des impulsions brèves en réponse au changement d'état du signal "code", pour venir remettre à zéro, de façon adéquate, le compteur 118, ainsi qu'un comparateur 122.The monostable stages 119, 120 supply short pulses at the output in response to the change of state of the "code" signal, in order to come to reset, adequately, the counter 118, as well as a comparator 122.
La sortie du compteur 118 est mise en mémoire dans le circuit 123 sur commande des impulsions générées par le montage monostable 120 à travers la porte 124.The output of the counter 118 is stored in the circuit 123 on command of the pulses generated by the monostable assembly 120 through the door 124.
De façon à ne mémoriser que la plus petite impulsion d'une séquence d'impulsions (d'attaque ou de lâcher) du signal "code", la porte 124 est bloquée par le comparateur 125, lorsque la valeur courante d'impulsion est supérieure à la valeur d'impulsion mémorisée en 123. La valeur courante mémorisée en 123 correspond donc à la durée de référence sélectionnée pour la séquence courante, et donc au signal "dyn".In order to memorize only the smallest pulse of a sequence of pulses (attack or release) of the "code" signal, gate 124 is blocked by comparator 125, when the current value pulse is greater than the pulse value stored in 123. The current value stored in 123 therefore corresponds to the reference duration selected for the current sequence, and therefore to the "dyn" signal.
La valeur de "dyn" est également continuement comparée à la valeur courante d'impulsion fournie par le signal "code", dans le comparateur 122. Ce comparateur 122 a pour fonction de produire les changement d'état du signal "gâte" lorsque l'impulsion courante du signal "code" est au moins égale au double de la valeur du signal "dyn".The value of "dyn" is also continuously compared with the current pulse value supplied by the signal "code", in comparator 122. The function of this comparator 122 is to produce changes in the state of the "spoiling" signal when l The current pulse of the "code" signal is at least twice the value of the "dyn" signal.
Enfin, une bascule 126, qui reçoit en entrée, d'une part, la valeur de signal "code", et d'autre part la valeur du signal "gâte", fournit en sortie la valeur du signal "atten". La figure 12 schématise les principaux constituants d'un piano électronique à synthèse numérique de sons équipé des dispositifs de relevé et d'exploitation des caractéristiques de frappe de touche de clavier de l'invention. Les 88 touches du clavier 150 fournissent chacune un signal concentré dans un bloc de gestion de clavier 151 détaillé en figure 13. Le bloc 51 est éventuellement également alimenté par une information de pédale(s) harmonigue(s) 155. Le bloc 151 alimente une interface 152 avec les valeurs des signaux "code", "dyn", "atten" et "gâte" des touches activées. Cette interface 152 est interrogée par l'unité centrale 153, qui constitue le cerveau de l'ensemble, en association avec la mémoire utilisateur 154. L'unité centrale 153 comporte 24 compteurs d'adressage de la mémoire de stockage des sons échantillonnés d'attaque et de maintien 156, correspondant aux 24 voies de sortie du piano v(le nombre de voies n'est pas une caractéristique limitative de l'invention) . 27Finally, a flip-flop 126, which receives as input, on the one hand, the signal value "code", and on the other hand the value of the signal "spoils", supplies as output the value of the signal "atten". Figure 12 shows schematically the main components of an electronic piano with digital synthesis of sounds equipped with devices for reading and exploiting the keystroke characteristics of the invention. The 88 keys of the keyboard 150 each provide a signal concentrated in a keyboard management block 151 detailed in FIG. 13. The block 51 is optionally also supplied with information from the harmonic pedal (s) 155. The block 151 supplies a interface 152 with the values of the "code", "dyn", "atten" and "spoils" signals of the activated keys. This interface 152 is interrogated by the central unit 153, which constitutes the brain of the assembly, in association with the user memory 154. The central unit 153 comprises 24 counters for addressing the memory for storing the sampled sounds of attack and sustain 156, corresponding to the 24 output channels of the piano v (the number of channels is not a limiting characteristic of the invention). 27
De façon avantageuse, cette mémoire est une mémoire à accès rapide, du type ROM, RAM ou EPROM, ladite mémoire 156 étant éventuellement rechargeable et/ou reprogrammable à partir d'un disque dur de mémorisation et/ou d'une mémoire de type CDROM 157.Advantageously, this memory is a quick access memory, of the ROM, RAM or EPROM type, said memory 156 possibly being rechargeable and / or reprogrammable from a hard disk for storage and / or a memory of CDROM type. 157.
Lorsque les informations stockées dans la CDROM 157 sont des échantillons mémorisés sous forme compressée, une interface 158 de décompression se charge de les reconstituer lors du chargement de la mémoire 156.When the information stored in the CDROM 157 are samples stored in compressed form, a decompression interface 158 is responsible for reconstructing them when the memory 156 is loaded.
Le cas échéant, lorsque la mémoire 156 est une mémoire dynamique, un module 159 de rafraîchissement peut lui être associé.Where appropriate, when the memory 156 is a dynamic memory, a refresh module 159 can be associated with it.
Le séquencement de la mémoire est assuré par une horloge 160. Les valeurs de sortie de la mémoire de sonsThe memory is sequenced by a clock 160. The output values of the sound memory
156 sont stockées de manière asynchrone dans un module de mémoire tampon 161, chargé de resynchroniser l'émission des sons, sous contrôle de l'horloge 160. Le module 161 attaque enfin un jeu 162 de cartes de sortie, dont le nombre correspond au nombre de voix pouvant être simultanément jouées. Dans la forme de réalisation représentée, 24 cartes, correspondant à 24 sons simultanés différents, ont été prévues.156 are stored asynchronously in a buffer memory module 161, responsible for resynchronizing the emission of sounds, under control of the clock 160. The module 161 finally attacks a set 162 of output cards, the number of which corresponds to the number voices that can be played simultaneously. In the embodiment shown, 24 cards, corresponding to 24 different simultaneous sounds, have been provided.
Ces cartes ont pour fonction de convertir les signaux échantillonnés et resynchronisés en provenance de la mémoire 156, sous forme de signaux audiofréquences.These cards have the function of converting the sampled and resynchronized signals coming from the memory 156, in the form of audio frequency signals.
Plus précisément, chacune des cartes du jeu 162 reçoit d'une part le signal échantillonné correspondant à la forme d'onde du son d'attaque et de maintien sélectionné en réponse aux caractéristiques de frappe de la touche correspondante, et d'autre part une information d'enveloppe, provenant d'un module 163 de calcul d'enveloppe. Ces informations d'enveloppe correspondent à l'intensité, à la durée, et au type d'affaiblissement du son, en fonction des caractéristiques de frappe fournies par l'interface 152.More precisely, each of the cards of the game 162 receives on the one hand the sampled signal corresponding to the waveform of the attack and sustain sound selected in response to the striking characteristics of the corresponding key, and on the other hand a envelope information, coming from an envelope calculation module 163. This envelope information corresponds to the intensity, the duration, and the type of sound attenuation, as a function of the striking characteristics provided by the interface 152.
Le signal résultant, défini dans sa forme d'onde (composition en harmoniques), et dans son enveloppe (intensité, affaiblissement, durée) est converti en fréquence audible, et traverse ensuite un circuit mélangeur 164 avant d'attaquer les transducteurs de sortie (amplificateur et haut-parleurs par exemple) .The resulting signal, defined in its waveform (composition in harmonics), and in its envelope (intensity, attenuation, duration) is converted into an audible frequency, and then crosses a mixer circuit 164 before attacking the output transducers ( amplifier and speakers for example).
Le cas échéant, le piano numérique peut être également alimenté par des informations externes, de séquencement ou autre, fournies à partie d'une interface d'entrée 165, 166.If necessary, the digital piano can also be supplied with external, sequencing or other information, supplied from an input interface 165, 166.
La figure 13 schématise une forme de réalisation avantageuse de l'ensemble de gestion du clavier 151 de la figure 12.FIG. 13 shows diagrammatically an advantageous embodiment of the assembly for managing the keyboard 151 of FIG. 12.
Dans cette forme de réalisation, les touches sont regroupées par jeux de huit touches 130, chaque jeu étant prétraité dans une carte commune 131. Cette carte commune assure une interrogation successive et cyclique de chacune des huit touches associées, pour les restituer successivement sur le bus commun 132.In this embodiment, the keys are grouped together in sets of eight keys 130, each set being pretreated in a common card 131. This common card ensures successive and cyclic interrogation of each of the eight associated keys, in order to restore them successively on the bus common 132.
L'émission de l'ensemble des signaux "code", "dyn", "atten" et "gâte", pour chaque touche, sur le bus 132, est gérée par le circuit séquenceur 1330. L'un des modes de séquencement peut par exemple consister à sélectionner une touche parmi huit, puis parmi onze ou douze (c'est-à-dire finalement parmi 88 ou 96), de façon à délivrer chacune successivement les informations nécessaires.The transmission of all the “code”, “dyn”, “atten” and “spoiler” signals, for each key, on the bus 132, is managed by the sequencing circuit 1330. One of the sequencing modes can for example, consisting in selecting a key among eight, then among eleven or twelve (that is to say finally among 88 or 96), so as to each successively deliver the necessary information.
Dans le cas où le signal "dyn" est exprimé sur 12 bits, le bus 132 présente une largeur de 16 bits, de façon à pouvoir acheminer également les signaux monofils "code", "gâte" et "atten". Le circuit séquenceur 133, contrôlé par l'horloge de balayage 134, a pour fonction de détecter et sélectionner les touches activées dont les caractéristiques de frappe présentent une variation d'un balayage sur l'autre.In the case where the signal "dyn" is expressed on 12 bits, the bus 132 has a width of 16 bits, so that it can also carry the monofilament signals "code", "spoils" and "atten". The sequencer circuit 133, controlled by the scan clock 134, has the function of detecting and selecting the activated keys whose typing characteristics exhibit a variation from one scan to the other.
Dans la forme de réalisation représentée, le circuit séquenceur alimente une mémoire dynamique 135 de capacité limitée (24 voix) . On peut considérer que le nombre maximum de 24 voies simultanées permet une excellente fidélité de reproduction, dans la mesure oùIn the embodiment shown, the sequencer circuit supplies a dynamic memory 135 of limited capacity (24 voices). We can consider that the maximum number of 24 simultaneous channels allows an excellent reproduction fidelity, insofar as
10 l'oreille perd ses facultés de discrimination lors de l'émission simultanée d'une pluralité de sons.10 the ear loses its faculties of discrimination during the simultaneous emission of a plurality of sounds.
En cas de saturation de la mémoire 135, le séquenceur 133 assure l'expulsion de l'une des touches mémorisées, selon un critère donné. On peut envisagerIn case of saturation of the memory 135, the sequencer 133 ensures the expulsion of one of the memorized keys, according to a given criterion. We can consider
15 comme critère d'expulsion, à titre non exhaustif, le choix de la plus ancienne note jouée, ou le choix de la touche dont la note courante est la plus faible en intensité ou encore le choix de la note la plus aiguë. Ce dernier critère s'explique par le fait que les notes15 as a non-exhaustive expulsion criterion, the choice of the oldest note played, or the choice of the key whose current note is the weakest in intensity or even the choice of the highest note. This last criterion is explained by the fact that the scores
20 aiguës présentent une résonnance de durée inférieure à celle des notes graves.20 trebles have a shorter resonance than the bass notes.
La mémoire 135 est ensuite interrogée par l'unité centrale 153, comme décrit à propos de la figure 12.The memory 135 is then interrogated by the central processing unit 153, as described with reference to FIG. 12.
25 Les problèmes évoqués ci-dessus des dispositifs connus sont ainsi résolus grâce à l'invention, laquelle peut être appliquée à un grand nombre d'appareils pourvu qu'ils comportent un clavier. Comme le témoin est sur la touche elle-même, sonThe problems mentioned above of the known devices are thus solved by virtue of the invention, which can be applied to a large number of devices provided that they include a keyboard. As the witness is on the sidelines itself, his
30 mouvement révèle fidèlement le frappé de celle-ci, indépendamment des paramètres parasitaires introduits en aval (jeux par exemple), et du réglage, et le même frappé donnera toujours le même relevé, et en conséquence, le même son mémorisé dans la mémoire du30 movement faithfully reveals the touch thereof, regardless of the parasitic parameters introduced downstream (games for example), and the setting, and the same hit will always give the same reading, and consequently, the same sound memorized in the memory of the
-- _ piano numérique dans l'hypothèse où l'invention est 30- - _ digital piano in the event that the invention is 30
appliquée à un tel instrument. Egalement, la présence d'une pluralité de marques le long du témoin permet d'étudier l'évolution de la vitesse du frappé, et non seulement cette vitesse à proximité de l'impact d'un marteau sur une corde ; on a donc une image de l'accélération de la touche, et on peut, en utilisant comme témoin un code à barres, identifier des variations fixes de la vitesse, et également relever des vitesses extrêmement différentes dans une gamme déterminée de vitesses (par exemple dans un rapport 1000) , ce qui permet une analyse fine du toucher de l'utilisateur. Ainsi, le déplacement de la touche à l'aller mesure une accélération par comparaison de plusieurs vitesses, et le retour de la touche mesure le moment exact de l'extinction de la note d'une part et le seuil de répétition d'autre part (degré d'enfoncement de la touche à partir duquel la note peut être rejouée). Plus précisément, l'objet de l'analyse des signaux fournis par le témoin est l'étude du rapport cyclique de ceux-ci ; ces signaux, dits "carrés", . sont lus sur le code à barre constitué par les marques avec un rapport cyclique de 1 ; lorsqu'un événement pertinent doit être pris en compte, ce rapport se modifie et devient une base de comptage pour obtenir différents effets et réglages : - signal d'enclenchement de la note ("gâte") plus tôt ou plus tard que la normale,applied to such an instrument. Also, the presence of a plurality of marks along the witness makes it possible to study the evolution of the speed of the strike, and not only this speed near the impact of a hammer on a rope; we therefore have an image of the acceleration of the key, and we can, using a bar code as a witness, identify fixed variations in speed, and also record extremely different speeds within a determined range of speeds (for example in a report 1000), which allows a fine analysis of the user's touch. Thus, the movement of the key on the go measures an acceleration by comparison of several speeds, and the return of the key measures the exact moment of extinction of the note on the one hand and the repetition threshold on the other hand (degree of key depression from which the note can be replayed). More precisely, the object of the analysis of the signals provided by the witness is the study of the cyclic relationship of these; these signals, called "squares",. are read on the barcode consisting of brands with a duty cycle of 1; when a relevant event must be taken into account, this ratio changes and becomes a basis for counting to obtain different effects and settings: - signal to activate the note ("spoils") earlier or later than normal,
- de même pour l'extinction permettant le réglage du départ des étouffoirs dans le cas d'un son de piano par exemple, - atténuation (pré-extinction) simulant la résonance de la corde au départ des étouffoirs, ou tout autre effet,- the same for the extinction allowing the regulation of the start of the dampers in the case of a piano sound for example, - attenuation (pre-extinction) simulating the resonance of the string at the start of the dampers, or any other effect,
- élimination d'événements parasites tels que le tremblement des doigts de l'utilisateur. 31- elimination of parasitic events such as trembling of the user's fingers. 31
Enfin, la présence d'un seul capteur à un seul faisceau par touche est un facteur d'économie considérable, compte-tenu du nombre de touches de certains claviers, comme on l'a vu plus de quatre vingts pour un piano simple) . Finally, the presence of a single sensor with a single beam per key is a considerable saving factor, taking into account the number of keys of certain keyboards, as we have seen more than eighty for a simple piano).

Claims

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REVENDICATIONS
1) Dispositif de relevé optique, notamment pour le relevé des caractéristiques de déplacement d'une touche frappée sur un clavier, du type des claviers de piano ou analogues, caractérisé en ce qu'il est muni :1) Optical reading device, in particular for reading the movement characteristics of a key hit on a keyboard, of the type of piano keyboards or the like, characterized in that it is provided with:
- d'un témoin (30) de déplacement monté solidaire sur la touche (31) , ledit témoin (30) étant pourvu d'une pluralité de marques (21, 22) échelonnées selon la direction (E, L) dé déplacement de la touche, et- A displacement indicator (30) mounted integral with the key (31), said indicator (30) being provided with a plurality of marks (21, 22) staggered in the direction (E, L) of displacement of the button, and
- d'un capteur (33 ; 113) de déplacement dudit témoin, comportant des moyens de détection du passage desdites marques lors du déplacement du témoin.- A sensor (33; 113) for moving said indicator, comprising means for detecting the passage of said marks when the indicator moves.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit témoin (30) est constitué d'un support transparent portant un jeu de barres opaques (21, 22) échelonnées selon la direction de déplacement de la touche (E, L) , ledit témoin (30) défilant entre une source de lumière (32 ; 114) et un capteur optique (33 ; 115) de déplacement du témoin, de telle façon que le passage desdites barres opaques (21, 22) devant la source de lumière assure l'interruption et le rétablissement du faisceau lumineux reçu par ledit capteur optique (33 ; 115) . 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit jeu de barres opaques (21, 22) est disposé sur ledit support du témoin (30) de déplacement de touche de façon à faire apparaître au moins trois zones distinctes s - une première zone transparente (A) correspondant à la position repos de ladite touche ; une seconde zone (B) comportant une pluralité de barres opaques sensiblement parallèles, espacées selon la direction de déplacement de la touche, ladite zone correspondant sensiblement à la partie centrale de la course de déplacement de la touche;2) Device according to claim 1, characterized in that said indicator (30) consists of a transparent support carrying a set of opaque bars (21, 22) staggered in the direction of movement of the key (E, L), said indicator (30) moving between a light source (32; 114) and an optical sensor (33; 115) for displacement of the indicator, so that the passage of said opaque bars (21, 22) in front of the light source ensures interrupting and restoring the light beam received by said optical sensor (33; 115). 3) Device according to claim 2, characterized in that said set of opaque bars (21, 22) is arranged on said support of the indicator (30) of key movement so as to reveal at least three distinct zones s - a first transparent zone (A) corresponding to the rest position of said button; a second zone (B) comprising a plurality of substantially parallel opaque bars, spaced apart in the direction of movement of the key, said zone corresponding substantially to the central part of the key movement;
- une troisième zone opaque (C) correspondant à la position enfoncée de ladite touche.- a third opaque zone (C) corresponding to the pressed position of said key.
4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite seconde zone (B) comporte de deux à dix barres opaques (21) identiques, et régulièrement espacées? et de préférence trois à quatre barres (21) .4) Device according to claim 3, characterized in that said second zone (B) comprises from two to ten opaque bars (21) identical, and regularly spaced? and preferably three to four bars (21).
5) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la largeur de chaque barre opaque (21) est sensiblement identique à l'intervalle séparant deux barres opaques (21) adjacentes, et est choisie de façon à correspondre à la course de déplacement d'une touche pendant une durée allant de 100 microsecondes à 200 millisecondes environ.5) Device according to any one of claims 3 or 4, characterized in that the width of each opaque bar (21) is substantially identical to the interval separating two adjacent opaque bars (21), and is chosen so as to correspond the travel of movement of a key for a duration ranging from 100 microseconds to approximately 200 milliseconds.
6) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit capteur optique (33 ; 113) est un capteur logique fournissant en sortie un signal crénelé, susceptible de prendre deux états alternés :6) Device according to claim 1, characterized in that said optical sensor (33; 113) is a logic sensor providing at output a crenellated signal, capable of taking two alternating states:
- un premier état lorsque le faisceau de lumière captée présente une luminosité supérieure à un seuil prédéterminé;a first state when the beam of captured light has a brightness greater than a predetermined threshold;
- un second état lorsque ledit faisceau de lumière captée présente une luminosité inférieure audit seuil prédéterminé.a second state when said beam of captured light has a brightness lower than said predetermined threshold.
7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite touche est associée à des organes de résistance mécanique réglable à la frappe et à l'enfoncement, et/ou à des organes de rappel de la touche en position repos.7) Device according to claim 1, characterized in that said key is associated with mechanical resistance members adjustable to impact and depression, and / or to return members of the key in the rest position.
8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens supplémentaires (34) de commande d'un signal spécifique additionnel par surenfoncement de la touche. 9) Dispositif selon la revendication 8, notamment pour la réalisation d'un piano électronique à synthèse numérique de sons, caractérisé en ce que lesdits moyens supplémentaires correspondent à une commande de signal de vibrato. 10) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens supplémentaires consistent en un second capteur (34) de déplacement décalé par rapport audit capteur de déplacement de témoin et/ou une zone supplémentaire dudit témoin de déplacement portant des marques spécifiques additionnelles.8) Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises additional means (34) for controlling an additional specific signal by depressing the key. 9) Device according to claim 8, in particular for producing an electronic piano with digital synthesis of sounds, characterized in that said additional means correspond to a vibrato signal control. 10) Device according to claim 8, characterized in that said additional means consist of a second displacement sensor (34) offset relative to said indicator displacement sensor and / or an additional area of said displacement indicator bearing additional specific marks.
11) Dispositif d'analyse et d'exploitation des informations de déplacement fournies par un dispositif de relevé optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens susceptibles de déterminer le sens de déplacement, les rebroussements en cours de course, la vitesse et/ou l'accélération de déplacement de ladite touche frappée. 12) Dispositif d'analyse et d'exploitation des informations de déplacement fournies par un dispositif de relevé optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, sous forme d'un signal crénelé, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens de comptage (118) de la durée de chaque impulsion haute et/ou basse du signal crénelé fourni par ledit capteur optique;11) Device for analyzing and exploiting the movement information provided by an optical reading device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it comprises means capable of determining the direction of movement, the reversals during the race, the speed and / or the acceleration of movement of said hit key. 12) Device for analyzing and exploiting the displacement information provided by an optical reading device according to any one of claims 1 to 10, in the form of a crenellated signal, characterized in that it comprises: counting means (118) of the duration of each high and / or low pulse of the crenellated signal supplied by said optical sensor;
- des moyens d'exploitation desdites durées d'impulsion calculées. 13) Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits moyens d'exploitation des impulsions mémorisées comportent :means of exploiting said calculated pulse durations. 13) Device according to claim 12, characterized in that said means for exploiting the stored pulses comprise:
- des moyens de détection de l'attaque de ladite touche frappée; des moyens de détermination des caractéristiques d'attaque de ladite touche;- means for detecting the attack on said hit; means for determining the attack characteristics of said key;
- des moyens de détection du lâcher de ladite touche.- means for detecting the release of said key.
14) Dispositif selon la revendication 13, dans lequel le signal de sortie des capteurs de relevé optique est constitué d'une succession d'impulsions (11) hautes et basses, caractérisé en ce que -lesdits moyens de détection de l'attaque de la touche sont constitués :14) Device according to claim 13, wherein the output signal of the optical pickup sensors consists of a succession of high and low pulses (11), characterized in that said means for detecting the attack of the key are made up:
- de moyens de mémorisation (123) de la durée des impulsions hautes et/ou basses;- means for memorizing (123) the duration of the high and / or low pulses;
- des moyens de reconnaissance (122) de la fin de course de frappe forcée de ladite touche lorsque le rapport de la comparaison de la durée de l'impulsion courante avec la durée de l'impulsion précédente, et/ou une durée d'impulsion de référence, excède un seuil prédéterminé.- means for recognizing (122) the end of the forced hitting stroke of said key when the ratio of the comparison of the duration of the current pulse with the duration of the previous pulse, and / or a pulse duration of reference, exceeds a predetermined threshold.
15) Dispositif selon la revendication 13, dans lequel le signal de sortie du capteur de relevé optique est constitué d'une succession d'impulsions hautes et basses, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection du lâcher de la touche comprennent :15) Device according to claim 13, in which the output signal from the optical reading sensor consists of a succession of high and low pulses, characterized in that said means for detecting the release of the key comprise:
- des moyens (gâte) de reconnaissance et de mémorisation d'un état initial d'enfoncement efficace de là touche;- means (spoils) for recognizing and memorizing an initial state of effective depressing of the key;
- des moyens de mémorisation (123) de la durée de chacune des impulsions haute et/ou basse;- memory means (123) for the duration of each of the high and / or low pulses;
- des moyens de reconnaissance (122) de la fin de course libre de lâcher de la touche lorsque le rapport de la comparaison de la durée de 1•impulsion courante avec la durée de l'impulsion précédente, et/ou une durée d'impulsion de référence, excède un seuil prédéterminé.- means for recognizing (122) the limit switch free to release the key when the ratio of the comparison of the duration of 1 • current pulse with the duration of the previous pulse, and / or a pulse duration of reference, exceeds a predetermined threshold.
16) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination des caractéristiques d'attaque réalisent une opération de sélection et/ou de péréquation pour déterminer une durée de référence entre lesdites durées d'impulsion relevées.16) Device according to any one of claims 14 or 15, characterized in that said means for determining the attack characteristics carry out a selection and / or equalization operation to determine a reference duration between said recorded pulse durations.
17) Dispositif selon l'une quelconque des 5 revendications 14 à 16, caractérisé en ce que ladite durée de référence est la plus petite des durées relevées.17) Device according to any one of claims 5 to 16, characterized in that said reference duration is the smallest of the durations noted.
18) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que ladite ° durée de référence est la durée de la dernière impulsion relevée.18) Device according to any one of claims 14 to 16, characterized in that said ° reference duration is the duration of the last pulse detected.
19) Dispositif d'analyse et d'exploitation des informations de déplacement fournies par un capteur de relevé optique pour clavier à touches selon l'une 5 quelconque des revendications 1 à 10, notamment pour la réalisation d'un piano électronique à synthèse numérique de sons, caractérisé en ce qu'il comprend :19) Device for analyzing and exploiting the movement information provided by an optical reading sensor for a keypad according to any one of claims 1 to 10, in particular for producing an electronic piano with digital synthesis of sounds, characterized in that it comprises:
- des moyens de détection (102) des touches frappées; 0 - des moyens (104) de production d'un son d'attaque en fonction des caractéristiques d'attaque de la touche;- means for detecting (102) the keys struck; 0 - means (104) for producing an attack sound as a function of the attack characteristics of the key;
- des moyens (105) de production d'un son de maintien prolongeant ledit son d'attaque; 5 - des moyens (108) d'atténuation et/ou de suratténuation dudit son de maintien lors du lâcher de touche.- Means (105) for producing a holding sound extending said attack sound; 5 - means (108) for attenuation and / or over-attenuation of said holding sound when the key is released.
20) Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que lesdits moyens (102) de détection 0 des touches frappées comportent :20) Device according to claim 19, characterized in that said means (102) for detecting 0 hit keys comprise:
- des moyens de calcul (112) , pour chaque touche, des caractéristiques de frappe;- calculation means (112), for each key, typing characteristics;
- des moyens (133) de balayage cyclique de l'ensemble des touches, avec repérage des touches dont 5 les caractéristiques de frappe ont varié par rapport au cycle de balayage précédent; des moyens (135) de mémorisation des caractéristiques de frappe desdites touches activées repérées. 21) Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que lesdits moyens (135) de mémorisation des caractéristiques de frappe des touches activées ne comportent qu'une capacité limitée de mémorisation, et assurent l'expulsion de l'une des touches mémorisées.- means (133) for cyclic scanning of all the keys, with identification of the keys, 5 of which striking characteristics have varied from the previous scanning cycle; means (135) for memorizing the typing characteristics of said identified activated keys. 21) Device according to claim 20, characterized in that said means (135) for memorizing the striking characteristics of the activated keys only have a limited capacity for memorizing, and ensure the expulsion of one of the memorized keys.
22) Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que lesdites caractéristiques de frappe d'une touche incluent :22) Device according to claim 19, characterized in that said key striking characteristics include:
- une information (dyn) de dynamique de la frappe, représentative d'une intensité de frappe, et obtenue en fonction de la durée d'impulsion d'attaque et/ou de lâcher sélectionnée;- information (dyn) of striking dynamics, representative of a striking intensity, and obtained as a function of the duration of the attack and / or release pulse selected;
- une information (gâte) de validation de la frappe, qui passe à l'état validé lors de la reconnaissance de la fin de course d'attaque de la touche, jusqu'à la reconnaissance de la fin de la course libre de lâcher de ladite touche;- information (spoils) of validation of the strike, which passes to the validated state during the recognition of the end of the attack stroke of the key, until the recognition of the end of the stroke free to release said key;
- une information (atten) d'atténuation qui est activée lors de la reconnaissance de la fin de course d'attaque forcée de la touche, -jusqu'à la détection du début de course libre de lâcher de ladite touche.- attenuation information (atten) which is activated when the end of the forced attack stroke of the key is recognized, until the start of the stroke is free to release the key.
23) Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que lesdits moyens de production d'un son d'attaque sont constitués par une mémoire (105) de stockage des différents sons échantillonnés d'attaque correspondant à chaque touche, ladite mémoire étant adressée par des moyens de sélection (104) du son d'attaque en fonction de la touche frappée d'une part, et des caractéristiques d'attaque de ladite touche d'autre part.23) Device according to claim 19, characterized in that said means for producing an attack sound consist of a memory (105) for storing the different sampled attack sounds corresponding to each key, said memory being addressed by means for selecting (104) the attack sound as a function of the key hit on the one hand, and attack characteristics of said key on the other hand.
24) Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que, à chacune desdites touches sont associés au moins deux sons d'attaque distinct, chacun desdits sons d'attaque étant sélectivement associé à une plage différente dans la gamme de valeur représentative des caractéristiques d'attaque de ladite touche calculée par lesdits moyens de détermination des caractéristiques d'attaque. 25) Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que lesdits moyens (105) de production d'un son de maintien sont constitués par une mémoire de stockage des différents sons échantillonnés de maintien correspondant à chaque touche, ladite mémoire étant adressée par des moyens de sélection du son de maintien en fonction de la touche frappée et/ou du son d'attaque sélectionné pour ladite touche.24) Device according to claim 23, characterized in that, to each of said keys are associated with at least two distinct attack sounds, each of said attack sounds being selectively associated with a different range in the range of value representative of the characteristics d attack of said key calculated by said means for determining attack characteristics. 25) Device according to claim 19, characterized in that said means (105) for producing a holding sound consist of a memory for storing the different sampled holding sounds corresponding to each key, said memory being addressed by means selection of the holding sound as a function of the key hit and / or of the attack sound selected for said key.
26) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 23 et 25, caractérisé en ce que ladite mémoire (104, 105) de stockage de sons échantillonnés d'attaque et/ou de maintien est une mémoire à accès rapide, du type ROM, RAM ou EPROM, ladite mémoire étant éventuellement rechargeable et/ou reprogrammable, à partir d'un disque dur de mémorisation et/ou d'une mémoire de type CDROM.26) Device according to any one of claims 23 and 25, characterized in that said memory (104, 105) for storing sampled sounds of attack and / or maintenance is a fast access memory, of ROM, RAM type or EPROM, said memory possibly being rechargeable and / or reprogrammable, from a hard disk for memorizing and / or a memory of CDROM type.
27) Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que lesdits moyens d'atténuation et/ou εuratténuation dudit son de maintien sont constitués par un module (108) de réception des caractéristiques de frappe des touches, recevant en entrée, .pour chaque touche activée, une information (dyn) de dynamique, une information (atten) d'atténuation et une information (gâte) de validation d'enfoncement/repos de touche, et fournissant en sortie une information d'enveloppe de forme d'onde représentative du volume, de la durée et de l'affaiblissement de ladite forme d'onde.27) Device according to claim 19, characterized in that said means for attenuation and / or over-attenuation of said holding sound are constituted by a module (108) for receiving the typing characteristics of the keys, receiving input, .for each key activated, dynamic information (dyn), attenuation information (atten) and key press / rest validation information (spoiler), and outputting waveform envelope information representative of the volume, duration and attenuation of said waveform.
28) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 23 à 27, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'émission de sons, constitués d'un synthétiseur polytimbre (161, 162) recevant en entrée d'une part des formes d'onde échantillonnées desdits sons d'attaque et/ou, de maintien en provenance de ladite mémoire (105) de sons échantillonnés, et d'autre part une information d'enveloppe de ladite forme d'onde, en provenance dudit module (108) de calcul d'enveloppe.28) Device according to any one of claims 23 to 27, characterized in that it comprises means for emitting sounds, consisting of a polytimbre synthesizer (161, 162) receiving as input on the one hand forms d sampled wave of said attack and / or sustain sounds from said memory (105) of sampled sounds, and on the other hand envelope information of said waveform, from said module (108) envelope calculation.
29) Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que le critère du choix de ladite touche expulsée appartient au groupe de critères comprenant le choix de la plus ancienne touche jouée, le choix de la touche dont la note courante est la plus faible en intensité, et le choix de la note la plus aiguë. 29) Device according to claim 21, characterized in that the criterion for the choice of said expelled key belongs to the group of criteria comprising the choice of the oldest key played, the choice of the key whose current note is the weakest in intensity , and the choice of the highest note.
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