<B>Procédé pour produire des sons et appareil pour la</B> mise <B>en</B> aeuvre <B>de ce procédé</B> L'invention concerne un procédé et un appareil de production de sons qui peuvent être écoutés ou enregistrés à volonté, et plus particulièrement de production d'enregistre ments musicaux originaux, qui peuvent être obtenus directement sous forme de piste sonore avant d'avoir été joués par des musiciens.
Avant l'invention, l'expression musicale a été limitée par les sons fixes caractéristiques émis par un instrument de musique acoustique donné. Le compositeur et l'adaptateur d'un morceau de musique ont considéré comme acquis que certains instruments de musique sont immuables, du fait que les sons caracté ristiques qu'ils émettent sont déterminés par leur forme de construction. Ce facteur de rigidité impose une limite s'opposant à la liberté totale de la production musicale suivant les idées du compositeur ou de l'adaptateur. Il a été proposé de remédier à cette difficulté, inhérente à la musique provenant d'instruments acoustiques, en traçant à la main des ondes sonores et en les photographiant pour établir une piste sonore.
Quoique l'établissement direct d'une piste sonore, en la traçant à la main, pro cure une nouvelle liberté musicale permettant de s'affranchir de la sujétion imposée par le jeu caractéristique des instruments, ce procédé n'a jamais été appliqué dans une large mesure, car il est pénible et laborieux. L'invention a pour objet un procédé et un appareil de production de sons procurant une nouvelle liberté musicale permettant de s'affran chir de la sujétion imposée par le jeu caracté ristique des instruments sans avoir à exécuter le travail pénible et laborieux de tracer chaque note à la main.
L'invention est basée sur la théorie connue, d'après laquelle la qualité d'un son, tel que celui d'une note de musique, qui permet de recon naître qu'il a été émis par un instrument de musique donné, et même par un musicien donné est une combinaison de certains des éléments suivants de la musique: a) Une fréquence audio primaire soutenue, qui peut être une fréquence unique ou comporter une série d'harmoniques. Les amplitudes rela tives de chacune de ces fréquences peuvent varier entre zéro et 1 % de la fréquence de l'amplitude maximum de la série, y compris la fréquence fondamentale.
Plusieurs fréquences fondamentales différentes et leurs séries respec tives d'harmoniques peuvent comporter simul tanément la fréquence audio soutenue de base.
b) Un décalage de la fréquence audio soutenue de base, dont des exemples sont les porte-voix des instruments à cordes, les effets de trémolo, 1' extinction des notes frappées, et les effets d'évanouissement du vibrato, etc. c) Une progression des amplitudes varia bles instantanées qui comportent l'élément de toucher dans la restitution d'une note de musique donnée. Cette enveloppe d'ampli tudes successives ne comportent pas d'éléments séparables permettant de distinguer le tou cher résultant de la nature et de la forme de construction de l'instrument de musique et le toucher caractéristique de l'expression, lorsque la note est jouée par le musicien.
Le contour de l'enveloppe peut être encore com pliqué par la réverbération acoustique qui apparaît aussi en partie sous forme de succes sion de variations de l'amplitude instantanée. Lorsqu'on joue d'un instrument de musique, le son naturel est émis à la fréquence choisie sous forme d'une progression de variations d'amplitudes déterminée par le toucher du musicien et par le toucher qui résulte de la forme de construction de l'instrument en question. Ce toucher combiné peut être observé sur un oscilloscope par la forme fibreuse du contour de l'enveloppe.
d) La durée et l'instant d'arrivée (en dési gnant ainsi la phase de la piste où la note commence à apparaître) s'exprimant en lon gueurs physiques qui peuvent être réglées de la manière suivante: par exemple, il y a lieu de considérer l'enveloppe de la frappe d'un piano qui monte rapidement jusqu'à un maxi mum, au moment où le marteau rencontre le feutre, puis peut s'éteindre pendant une durée de 6 secondes suivant la note choisie. Le contour caractéristique, mais contracté, de l'enveloppe est le même dans le cas d'une note de fréquence plus élevée qui dure 1 seconde. Il est évident qu'on n'obtient pas le contour nécessaire de l'enveloppe en retranchant ou supprimant une valeur de 5 secondes de la longueur du contour de 6 secondes.
De plus, il est évident que la position de l'instant d'arrivée d'une note sur une piste sonore donnée est une longueur phy sique commode équivalente à une relation dans le temps entre des notes de musique qui peuvent former un assemblage d'enregistrement.
Dans une mise en oeuvre particulière du procédé suivant l'invention, on se sert d'un contour d'enveloppe établi conformément à l'élément de son correspondant à une pro gression des amplitudes instantanées du son, pour régler une représentation d'un son soutenu, de sorte que le résidu du courant à fréquence audio se conforme au contour de l'enveloppe. Le résidu de la représentation du son continu peut alors être enregistré pour indiquer les instants d'arrivée sur la piste d'un enregis trement.
La représentation d'un son soutenu peut consister en un courant électrique, une piste sonore physique, ou un enregistrement magné tique du son et un procédé quelconque appro prié peut servir à interrompre la représentation du son soutenu jusqu'à ce que son résidu corresponde à la note voulue, puis à enregistrer la représentation résultante ainsi modifiée.
La représentation du son soutenu corres pondant à la composante de fréquence audio primaire du son forme une matière première musicale caractéristique d'un instrument de musique effectif ou imaginaire à la volonté du compositeur. La représentation du son soutenu est interrompue suivant le contour de l'enveloppe qu'on désire, qui fournit la com posante de toucher de la musique, en laissant subsister un résidu de la représentation qui peut être enregistré et réenreg'ïstré suivant des intervalles de temps choisis à volonté et repré sentés par des distances linéaires sur une piste sonore.
L'invention a pour but de permettre au compositeur de musique de choisir en toute liberté un ton caractéristique quelconque et indépendamment, mais aussi, en toute liberté un toucher ou timbre caractéristique quel conque, sans être limité aux combinaisons fixes de caractéristiques qu'on peut obtenir avec des instruments de musique choisis. Les notes d'une composition musicale ne doivent pas être émises suivant une succession spéciale dans le temps de notes, et chaque note peut être émise individuellement et adaptée à la volonté du compositeur ou de l'adaptateur, avant d'être mélangée avec d'autres notes de la composition.
Un avantage qui résulte de la possibilité d'émettre des notes individuellement sans avoir à tenir compte d'une succession quelconque de notes dans le temps, consiste dans le fait qu'il est possible de réaliser la synchronisation de la musique enregistrée sur la piste sonore d'un film cinématographique avec l'enregistre ment optique du film. Cette synchronisation est souvent demandée par le compositeur et l'adaptateur, elle ne pouvait généralement pas être obtenue à cause de la difficulté de faire jouer la vraie musique, c'est-à-dire la musique jouée acoustiquement par les musiciens, en relation synchronisée, déterminée, avec la scène enregistrée optiquement sur la pellicule.
Lorsqu'on enregistre de la vraie musique sur une piste sonore, elle peut être complètement inutilisable, si même une faible portion est mal exécutée, si la position de l'instant de son arrivée est incorrecte, si sa relation de pas est inexacte, si elle est mal combinée avec les réflexions acoustiques, ou si elle est mal exécutée de toute autre manière. Il est impossible de réaliser la perfection de la musique finalement enregistrée en la partageant en fragments pouvant être édités des enregistrements de la musique élémentaire, car les musiciens ne peuvent pas exécuter d'une manière satisfaisante des fragments d'un morceau en faisant complè tement abstraction du contexte musical.
De même, étant donné que les diverses instrumenta tions d'une orchestration se confondent en une onde complexe dans un milieu unique, tel que l'air ou la voie d'enregistrement, il est impossible pratiquement d'obtenir une traduc tion donnée de l'édition d'un élément défectueux de musique vraie . Il était donc nécessaire, soit de répéter l'enregistrement entier ou d'accepter un enregistrement d'une qualité inférieure à celle d'une exécution normale. L'expression piste sonore sert à désigner ci-après, une piste établie sur un matériel susceptible de recevoir un enregistrement sonore.
L'expression large piste sonore désigne une piste établie sur un matériel tel qu'un ruban magnétique, un film photographique ou analo gue susceptible de recevoir un enregistrement sous forme de signaux de densité variable, disposés sur une largeur permettant d'effacer à la main facilement des portions du volume enregistré d'un signal.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention et des variantes.
La fig. 1 en est une vue en perspective. La fig. 2 est un schéma de l'appareil repré senté à la fig. 1.
Les fig. 3 et 3a sont des schémas d'une première forme d'exécution du - générateur polyharmonique apériodique de l'appareil.
La fig. 4 est un schéma du rotateur de phase de l'appareil.
La fig. 5 est un schéma d'une seconde forme d'exécution du générateur polyharmonique apé riodique, destiné à être utilisé sans l'appareil de la fig. 2.
La fig. 6 est une tabelle des sources de signaux locaux d'harmoniques indésirables de décalage de phase susceptibles d'être engendrés par les amplificateurs quadratiques du générateur poly- harmonique de la fig. 5.
La fig. 7 est un graphique des pourcentages en volume des fréquences élémentaires, qui permettent de reconnaître le caractère d'un instrument de musique donné, et dont un exem ple est celui des pourcentages d'une note de hautbois.
La fig. 8 est un schéma d'enregistreur magné tique à piste sonore double.
La fig. 9 représente un dispositif enregistreur magnétique à piste sonore multiple de répé tition.
La fig. 10 représente une autre combinaison d'éléments de contour de signaux à utiliser dans l'appareil de la fig. 2.
La fig. 11 représente une troisième combi naison d'éléments de contour de signaux à utiliser dans l'appareil de la fig. 2.
Suivant la fig. 1, l'appareil peut être disposé sur une table 1, d'une manière commode à utiliser par un compositeur. La partie supérieure 2 de la table se trouve à une hauteur convenant au compositeur assis devant elle pour faire fonctionner l'appareil. Un oscillateur audio 3, un générateur polyharmonique 4 et un tableau de distribution principal 5 sont disposés sur une tablette 6 disposée au-dessus de la partie pos térieure de la table 1. Une autre tablette 7 sup porte un haut-parleur d'audition 8.
La partie supérieure 2 de la table 1 supporte des éléments d'enregistrement magnétique, qui se composent de pistes multiples avec tête de prise de son 9, tête d'effacement 10, tête d'enregistrement 11, ruban magnétique 12, roues dentées de com mande 13 accouplées avec des roues dentées de commande 14, 15 portant une bande de réplique 16 synchrone du type d'une pellicule. Un oscilloscope 17 en saillie sur la partie supé rieure de la table suivant un angle d'observation commode comporte une rainure de guidage 18 d'une feuille transparente 19 sur laquelle est disposé un contour d'enveloppe opaque 20. Une image fluorescente 21 d'un signal super sonique apparaît derrière la feuille 19.
Une photo-cellule 22 disposée dans un couvercle à charnière 23 ne laissant pas passer la lumière peut être tirée de haut en bas par un bouton 24 pour capter photo-électriquement les impul sions lumineuses interrompues, résultant de la courbe de contour 20' qui recouvre le spot en mouvement qui forme l'image 21. On peut composer la musique sous forme d'enregistre ment en réglant l'oscillateur audio 3 à une fréquence correspondant au son fondamental d'une note d'une partition de musique.
En transmettant la fréquence choisie dans le générateur polyharmonique 4, on peut entendre les caractéristiques d'un instrument de musique qu'on désire en réglant les amplitudes des harmoniques spécifiés 25 qui sont engendrés dans le générateur 4, et en écoutant le son combiné qui en résulte par le haut-parleur 8 mis en circuit sur le tableau de distribution principal.
On prépare ensuite la restitution de la note unique qu'on désire en traçant un contour d'enveloppe 20 sur la feuille 19, par exemple au moyen d'un crayon gras, et en le posant sur l'oscilloscope 17 sur lequel apparaît une image d'une forme d'onde pure d'un signal super sonique de l'oscillateur. En fermant le cou vercle 23, la photo-cellule 22 transmet une source de ruptures dans le signal supersonique par rapport au contour chaque fois que le balayage se répète, et ces ruptures servent à régler les intensités instantanées de la note de la manière décrite ci-après. Mais l'image du signal super sonique de l'oscilloscope est supprimée sur l'écran, jusqu'à ce qu'un balayage unique soit déclenché par le réglage du balayage unique de l'oscilloscope.
Un bouton-poussoir d'au dition déclenche le mouvement de - balayage horizontal unique du contour suivant la cons tante de temps de balayage choisie. Chaque fois que le bouton d'audition indique que le balayage de l'oscilloscope a la durée choisie, la tension de sortie du générateur polyharmonique 4 est transmise au haut-parleur 8 aux intensités instantanées correspondant à l'enveloppe 20. En reformant les contours de l'attaque et de l'extinction de l'enveloppe 20, on peut obtenir à volonté des notes de musique.
Lorsqu'on a obtenu une note satisfaisante, on peut l'enregistrer sur le ruban magnétique 12, aussi souvent qu'il est nécessaire de le faire dans la partition. En mettant en circuit l'enregis trement automatique au tableau de distribution principal 5, on peut déclencher l'enregistrement de la note à l'instant précis où elle prend naissance conformément à des repères de répli que indiqués par une flèche 26, en enregistrant d'avance des impulsions de déclenchement du balayage sur une piste sonore spéciale 16 prévue à cet effet.
D'autres notes peuvent être préparées de la même manière et enregistrées sur la même piste du ruban 12 dans des positions en quinconce ou se recouvrant à volonté en rejouant l'enre gistrement par la tête 9 et en le réenregistrant en même temps par la tête 11, sous forme mixte avec une série supplémentaire de positions d'une nouvelle note. En même temps, si on le désire, on peut effacer par la tête 10 l'enregistrement capté par la tête 9. De plus, la possibilité d'effec tuer des enregistrements et des réenregistrements mixtes grâce à la capacité à pistes multiples transversales du groupe de têtes 9, 10 et 11 permet d'écouter des notes simultanées dans la préparation des cordes.
La fig. 2 est un schéma sous forme de rectan gles de l'appareil de la fig. 1. Suivant la fig. 2, l'oscillateur audio 3 alimente le générateur polyharmonique 4, de la manière décrite en détail plus loin. Les contours d'enveloppe qui peuvent être basés sur les contours de forme fibreuse des oscillogrammes de notes de musique sont inscrits sous forme de courbe 20 sur la feuille 19. La feuille est disposée de façon à recouvrir l'image lumineuse 21 qui apparaît sur le tube cathodique 28 de l'oscilloscope 17 et qui provient de l'oscillateur supersonique 27 connecté aux plaques de déviation verticale 30.
Les plaques de déviation horizontale 31 de l'oscilloscope sont connectées à un des pôles d'un interrupteur 32, qui peut être réglé dans la position de la fig. 2 pour enregistrer les si gnaux provenant de l'enregistreur 35 de déclen chement du balayage dans une tête d'enregistre ment 34. Les notes rejouées par la tête 34 peuvent alors être transmises par l'interrupteur 32 amené dans la position du côté gauche de la fig. 2, de façon à faire passer la décharge dans le dispositif de balayage unique de l'oscil loscope. L'interrupteur 32 dans sa position du côté droit peut encore connecter l'oscillateur 27 à la tête 34 pour effacer les signaux précités. Les balayages uniques peuvent être déclenchés à la main par un bouton poussoir 35.
Le réglage de la base de temps du dispositif de balayage unique de l'oscilloscope est courant en élec tronique et n'est pas représenté pour ne pas compliquer la figure schématique. L'enre gistrement du signal de déclenchement du balayage unique se combine avantageusement avec l'enregistrement d'un signal de réglage de la durée du balayage dont l'amplitude est réglée de façon à établir pendant la répétition du jeu, une tension de polarisation dans la grille d'un tube connecté de façon à fonctionner sous forme de résistance variable qui détermine la constante de temps d'un condensateur combiné avec le dispositif de balayage de l'oscilloscope précité. On peut donc enregistrer d'avance les instants du commencement et le temps pendant lequel se prolonge une enveloppe d'un contour donné.
La durée du balayage unique est comprise à peu près entre 0,1 et 10 secondes, pour une synthèse musicale moyenne.
Au lieu d'analyser les contours inscrits sur l'écran du tube de l'oscilloscope par un dispositif électronique, on peut faire un relevé électro statique direct du spot en mouvement en traçant la courbe du contour au moyen d'une substance conductrice et en connectant le commencement de la courbe à un interrupteur électronique qui, de son côté commande un élément de trans mission variable 37. On donne la préférence à l'analyse du contour, fig. 2, par une photo cellule (photo multiplicateur), car on obtient plus facilement un relevé précis du contour.
On peut tracer le contour de l'enveloppe 20 sur la surface d'une feuille translucide 19, ou le former par une feuille découpée, et le main tenir dans la rainure de guidage 18 entre la photo-cellule 22 et le tube cathodique 28, dans la position 29. Le signal de la photo-cellule 22 peut être connecté par un interrupteur 36, de façon à commander l'élément variable de transmission qui peut être commandé séparé ment par les signaux de contour d'un détecteur 38 de l'enveloppe audio par un interrupteur 39.
A cet effet, on peut transmettre les sons d'une source sonore captée par un microphone 40 et amplifiée par un amplificateur 41 par l'inter médiaire d'un interrupteur 42 au détecteur 38 qui redresse le signal sonore de façon à engen drer une forme d'onde correspondant à son enveloppe. L'interrupteur 42 peut aussi trans mettre le signal audio à un élément de réglage 43 du gain électronique, qui est connecté à l'entrée du générateur polyharmonique 4.
La sortie de l'élément de transmission variable 37 est connectée à un mélangeur de volume 44 auquel sont encore connectés les signaux de répétition provenant de la tête 9. Les deux signaux ainsi mélangés sont transmis à un amplificateur d'enregistrement 45, dont la sortie peut être reliée par un interrupteur 46 à la tête 11. Lorsqu'il existe plus d'une piste unique, les signaux enregistrés d'avance corres pondant au contour provenant d'un dispositif à tête double 9 peuvent être transmis par un second interrupteur 47, de façon à commander l'élément 37.
On donne la préférence à un élément d'en registrement magnétique, tel que le ruban magnétique 12, commandé de la manière habi tuelle dans la direction indiquée par un moteur 48, déterminée par un dispositif de réglage du moteur 49 du type réversible.
La tête d'effacement 10 est actionnée par l'oscillateur 27 par l'intermédiaire d'un interrup teur 50. Un interrupteur 51 indépendant de l'interrupteur 50, transmet le signal de l'image de réglage 21. Un interrupteur 52 sert au réenre- gistrement avec des contours d'enveloppe super posés en connectant le dispositif de répétition audio à l'amplificateur 41, par l'interrupteur 42 à l'élément de réglage du gain 43.
Tous les interrupteurs numérotés ci-dessus et ceux de transmissions supplémentaires envi sagées non représentées et décrites plus loin, sont disposés sur le tableau de distribution prin cipal 5, fig. 1 et 2. Pour ne pas compliquer le schéma, certaines des connexions partant du tableau 5 et y aboutissant ne sont pas représen tées, mais sont disposées dans les trajets directs ainsi que l'indique le schéma.
Le haut parleur d'audition 8 et un amplifi cateur 53 peuvent être connectés par un inter rupteur 54 à un signal quelconque de l'installa tion.
La fig. 3 représente le schéma d'une forme de réalisation du générateur polyharmonique 4 des fig. 1 et 2, qui, de préférence, est du type apériodique. Par le procédé ordinaire permet tant d'engendrer des harmoniques, on choisit par des circuits résonants disposés à la sortie d'un élément de transmission non linéaire, les fréquences qui comportent l'harmonique qu'on désire. Mais ce procédé ne permet d'arriver qu'à une partie des résultats à obtenir, car les har moniques choisis exigent un nouveau réglage des circuits résonants chaque fois que la fré quence fondamentale varie.
Il ressort de la des cription qui précède que cet accord à la. main d'harmoniques multiples variables n'est pas réalisable pratiquement.
Suivant la fig. 3, l'onde de la forme fonda mentale voulue appliquée au dispositif de réglage électronique 43 du gain est transmise à l'entrée d'un amplificateur apériodique en qua drature 55, dans lequel des décalages de phase multiples établissent une tension de sortie dans le conducteur 56, et une tension de sortie dans le conducteur 57, qui diffèrent l'une de l'autre par un décalage de phase constant d'environ 900 par rapport à la gamme de fréquence audio. De plus, il doit être bien entendu que les deux signaux en quadrature à la sortie ne sont pas dans un rapport de phase fixe avec la fréquence de l'entrée.
Les signaux des conducteurs 56 et 57 sont transmis à des amplificateurs d'inversion de phase 58 et 59. Les tensions de sortie à quatre phases qui en résultent sont transmises en qua drature à une ou plusieurs couronnes potentio- métriques virtuelles entourées par une circonfé rence 60 sur le dessin. Il est évident pour les spécialistes de l'électronique, qu'on peut dériver un nombre quelconque à volonté de sources de signaux de tension polyphasés des connexions établies avec des résistances formant les cou ronnes schématiques représentées.
Le tableau 61 de la fig. 3 indique la valeur en degrés de chaque segment de résistance autour de la couronne potentiométrique multipliée par une constante appropriée. La figure schématique 3A repré sente une connexion triphasée, étant entendu qu'on peut connecter de la même manière un nombre de phases quelconque, à volonté, à des prises de courant appropriées. Les connexions de l'exemple triphasé choisi alimentent le groupe de redresseurs 62, 63 et 64, qui sont découplés à l'égard des effets d'intermodulation de charge par des résistances 65, 66 et 67.
La tension de sortie 68, sous forme de courant continu pulsa- toire, est transmise à un amplificateur quadra tique approprié 69, polarisé de façon à engen drer l'onde 70 du troisième harmonique de la tension d'entrée de l'élément 43 de réglage du gain, au moyen de l'amplification non linéaire des harmoniques d'ordre supérieure 71 en pointillé. Le dispositif de réglage du volume 72 alimentant le conducteur de sortie 73 est découplé par une résistance 74 à l'égard de réseaux analogues et de dispositifs de réglage du gain de chacun des autres harmoniques.
Le nombre effectif de réseaux redresseurs poly- phasés est égal à celui des harmoniques néces saires, ce nombre étant de préférence, égal à dix. Un redresseur est nécessaire pour chaque fré quence devant s'ajouter à la fréquence fonda mentale. Dans le cas d'un générateur engendrant dix harmoniques, le nombre total de redresseurs est égal à 54.
Suivant la fig. 4, qui représente schématique ment les détails d'une forme de réalisation d'un amplificateur apériodique quadratique 55 du circuit de la fig. 3, le signal d'entrée est transmis à deux ou plusieurs amplificateurs échelonnés de décalage de phase 75 et 76. Chacun des circuits successifs 77, 78, 79 de la cascade représentée provoque un décalage de phase maximum de <B>1800.</B> Les constantes de décalage de phase sont choisies de façon à empiéter légèrement sur le décalage de phase maximum d'un étage au commencement du mouvement de décalage de l'étage suivant à une fréquence donnée.
Dans le cas des trois étages en cascade représentés on peut obtenir un décalage de phase total à la sortie, d'environ 4200 par rapport à la phase d'entrée dans une gamme de fréquence de 30 à 10 kc par seconde. De la même manière, la cascade 80, 81 et 82 est destinée à retarder la cascade 77, 78 et 79 d'un angle de phase de<B>900</B> par rapport à la bande de fréquence audio qu'on désire.
La fig. 5 représente schématiquement un autre dispositif apériodique engendrant des poly- harmoniques, dans lequel on fait prendre à la tension d'entrée de la fréquence choisie une amplitude constante par un dispositif de réglage électronique du gain 83, et on la transmet dans une des deux sortes d'amplificateurs quadra tiques 84 et 85. Ainsi qu'il est connu en électro nique, la tension de sortie contient dans le conducteur 86 la fréquence d'entrée, et son second harmonique.
La fréquence d'entrée ali mente aussi un étage de sortie 87, à la sortie de cathode, dont la tension de sortie est réglée par un potentiomètre 88 et est connectée par une des résistances de découplage 89 à une borne de sortie 90 commune à tous les harmoniques? La tension de sortie 86 de l'amplificateur qua dratique 84 est transmise à un étage 91 couplé par la cathode par l'intermédiaire d'une résis- tance 92. Cette tension de sortie 86 contient la fréquence d'entrée amplifiée en opposition de phase et est annulée dans la résistance 92 par une fréquence fn provenant de la cathode de l'étage 87, par l'intermédiaire d'une résistance 93 d'annulation de phase.
La fréquence restante 2fn est l'harmonique qu'on désire et est réglée dans l'étage 91 couplé par la cathode, par un potentiomètre 94 pour être transmise à la borne de sortie commune 90.
Les deux fréquences de sortie fn et 2fn apparaissant aux cathodes des étages 87 et 91 sont découplées .respectivement par des résis tances 95 et 96 et sont transmises à l'entrée de l'amplificateur quadratique 85. Ainsi qu'il est facile de le voir, la fréquence de sortie de l'hétérodyne ainsi formée, se compose des fré quences fn, 2fn, 3fn et 4fn. La fréquence 3fn est transmise à un troisième étage de sortie harmo nique 97, tandis que les fréquences fn,
2fn et 4fn sont mises hors de phase par des résistances 98, 99 et 100. La fréquence 4fn à mettre hors de phase est prélevée dans l'étage 101, dérivé de la fréquence hors de phase de sortie 102 d'un étage quadratique 103, semblable à l'étage 84, mais alimenté par le second harmonique de l'étage 91, tandis que les autres fréquences sont annulées par les cathodes des étages précédents. Des étages engendrant des harmoniques sup plémentaires connectés de la même manière que les étages 84 et 85 peuvent être utilisés comme dans les étages 103 et 104.
Les fréquences dérivées localement pour un générateur à neuf harmoniques sont indiquées dans le tableau de la fig. 6. La première colonne de ce tableau indique la fréquence d'entrée, la deuxième le type d'étage à utiliser (d'après la fig. 5), la troisième les harmoniques supprimés et la qua trième les harmoniques conservés. Il est évident, d'après ce qui précède, que les fréquences de mise hors phase, nécessaires pour les harmo niques de rang impair dépendent de combinai sons dans lesquelles des harmoniques de rang pair de fréquence plus élevée sont engendrés en même temps.
Il est évident de plus, que les procédés de formation d'harmoniques, apério diques, électroniques décrits permettent de faire apparaître les harmoniques à volonté, tandis que la fréquence fondamentale de déclenchement peut être réglée indépendamment ou éliminée, fonction qui est avantageuse dans la synthèse totale des sons et de la musique.
Si on considère de nouveau la fig. 2, la des cription donnée ci-après concerne un mode d'exécution des opérations permettant de com poser de la musique suivant le procédé décrit: On enfile le ruban magnétique ordinaire 12 en le faisant avancer par la roue dentée 13. On ouvre l'interrupteur d'enregistrement 46. On prépare des feuilles de réplique de la partition musicale qu'on désire. On examine chaque note et on transcrit celles du même ton, et devant être exécutée de la même manière par un instru ment donné. On ajoute des intervalles de syn chronisation de rotation qu'on peut trouver dans des tables indiquant le rapport entre les durées de la piste sonore avec l'orchestration ordinaire.
Puis on marque sur le ruban 12 les notes transcrites séparées par les intervalles de temps qui conviennent, au moyen d'un crayon gras ou analogue. On arrête le mouvement du ruban dans chaque position de ces marques, on trans met magnétiquement au moyen de l'interrup teur 32 des signaux séparés de déclenchement du balayage à une piste séparée du ruban 12 par la tête 34 et on fait revenir le ruban dans sa position de départ. Puis on règle l'oscillateur 3 au moyen d'un graphique qui fait correspondre les fréquences électroniques aux notations musi cales et on écoute le ton choisi dans le haut parleur 8. On règle l'intensité du générateur polyharmonique 4 de façon -à introduire les divers harmoniques nécessaires.
Les amplitudes des divers harmoniques qui, comme dans le cas du hautbois, peuvent être plus grandes que celle du son fondamental sont indiquées sous forme de graphique dont un exemple est donné par les pourcentages de la fig. 7. L'onde complexe soutenue engendrée par le générateur poly- harmonique 4 subit des variations dans l'élément de transmission variable 37, qui, de son côté, est commandé par les tensions de fonctionne ment de la photo-cellule 22.
En ce qui concerne la courbe 21, apparaissant sur l'oscilloscope, l'élément de transmission variable 37 se com pose de deux parties: un amplificateur de gain variable et un circuit de déclenchement qui peut être connecté de façon à commander cet ampli ficateur. La combinaison est choisie de façon à intégrer les impulsions et à être conductrice dans la région rectangulaire visible au-dessous du contour 20 et à mettre en circuit des tensions d'effacement ou de suppression lorsque le spot quitte cette région et se trouve au-dessus du contour d'enveloppe 20 du tracé.
L'élément de transmission variable est une combinaison de deux circuits connus. Un des circuits consiste dans un étage amplificateur de gain variable, de préférence du type modulé, équilibré. Le second circuit consiste en un circuit de déclenchement qui peut être connecté de façon à polariser l'amplificateur de gain variable au-delà de sa tension de coupure lors que les deux déclencheurs occupent une de leurs deux positions à deux étages. Des trajets de commutation non représentés sur la fig. 1, établis par le tableau de distribution principal 5 permettent à des signaux basse fréquence pro venant de sources telles que, par exemple l'oscil lateur 3 ou à des signaux amplifiés dans l'ampli ficateur d'enregistrement 45 de commander l'étage de modulation équilibré précité.
On peut aussi transmettre des impulsions de déclenche ment appropriées provenant de la photo-cellule 22 ou d'une autre source au circuit de déclenche ment précité, commuté de façon à polariser cet amplificateur de la manière indiquée. La com mutation donne lieu évidemment à du bruit, mais les fréquences du bruit sont toutes de nature supersonique et, par suite, inaudibles. Les impulsions qui déclenchent le circuit de déclenchement proviennent de la ou des photo- cellules situées en face du tube cathodique. Suivant une forme de réalisation, le cycle des opérations est le suivant. On déclenche l'opéra tion de balayage unique et le spot se trouve du côté droit de l'écran.
L'impulsion du commen cement arrive et le charge de balayage fait passer le spot (obscur) du côté gauche de l'écran. Le balayage commence. Il existe toujours un signal supersonique (provenant du générateur de polarisation). Pendant un balayage donné, ce signal fait dévier le spot verticalement, de façon à former une trame d'exploration horizontale. Toute ligne opaque, telle que celle du crayon gras précité, placée entre le spot et la photo- cellule provoque une interruption du courant passant dans la cellule. Cette impulsion est transmise au circuit de déclenchement. Les relations entre le spot et la courbe commandent la transmission sur la base d'une modulation de l'impulsion dans le temps.
Lorsque le balayage commence, le spot doit se trouver au-dessus de la courbe, car tous les contours avantageux sont tracés de façon à partir de la partie inférieure de la surface de la trame. Les tubes de déclen chement sont à l'état indiqué ci-dessus et la transmission par l'étage amplificateur est inter rompue. Lorsque le spot rencontre pour la pre mière fois la courbe tracée du contour, l'impul sion de la photo-cellule qui en résulte déclenche les tubes de déclenchement et le second état stable, et la transmission commence par l'inter médiaire de l'étage amplificateur. Cet état per siste jusqu'à ce que le spot rencontre de nouveau la courbe pendant son trajet de retour dans le sens vertical.
II en résulte que les déclencheurs sont redéclenchés dans leur position de coupure, et la transmission s'interrompt. Le spot continue son mouvement jusqu'à la partie supérieure de l'écran et revient sur la courbe en engendrant deux nouvelles impulsions de croisement et de recroisement et en provoquant une nouvelle petite fraction de la transmission. Ces frac tions de transmission correspondent à la sur face instantanée située au-dessous de la courbe de contour. II en résulte que le son complexe soutenu engendré est effacé ou supprimé pen dant que le spot de balayage se trouve au-dessus du contour, et le résidu ainsi obtenu se transmet pour être enregistré par le procédé décrit.
La vitesse des commutations est déterminée par la fréquence de l'oscillateur supersonique 27. La durée pendant laquelle l'opération de com mutation commandée par le contour est inter rompue est déterminée par la durée d'un balayage unique. La base de temps détermine ainsi la durée de la note et l'enveloppe du contour détermine l'amplitude de la note à chaque instant. L'intégration des impulsions variables de commutation dans l'élément 37 est obtenue exponentiellement suivant un procédé connu en électronique. On met en train le balayage unique de l'enveloppe en appuyant sur le bouton de commande 35 et on prépare ainsi le son complexe combiné provenant des élé ments 3 et 4, qu'on peut écouter à la sortie du haut parleur 8.
On peut modifier le contour de l'enveloppe 20 au crayon gras jusqu'à ce que la note de musique ait les qualités précises qu'on désire. On obtient l'intensité d'enregistrement correcte en réglant le dispositif de réglage mélangeur 44. On connecte la tension de sortie de l'amplificateur d'enregistrement 45 pour l'enregistrer par l'interrupteur 46 et on amène l'interrupteur de balayage unique 32 dans la position du côté gauche de réglage automatique au moyen du signal de déclenchement de la tête 34. Puis on effectue un enregistrement par la tête 11 au cours duquel les signaux antérieure ment enregistrés de l'instant du commencement sur le bord du ruban donnent la certitude que l'enveloppe occupe une position précise à chaque répétition dans la partition de la note qui a été ainsi adaptée.
D'autres fréquences de la même frappe et de même nature peuvent être obtenues en règlant simplement l'oscillateur audio 3. On peut effacer l'enregistrement antérieur des signaux de déclenchement du balayage en met tant en circuit l'oscillateur 27 par l'interrup teur 32 et effectuer un nouvel enregistrement de l'instant du commencement de la note. On écoute la nouvelle note provenant de l'élément de transmission variable 37 sous forme de mélange avec le signal de répétition de la tête 9. Si elle donne satisfaction, on la réenregistre sur la même piste par la tête 11, en même temps qu'un effacement intermédiaire par la tête 10, en effectuant une superposition virtuelle d'un enregistrement supplémentaire.
Il est évident que le nombre de réenregistrements, avant qu'une perte excessive provoquée par le bruit détruise la gamme dynamique, peut être limité. Le nombre de notes de hauteur différente qu'on peut préparer par le procédé précité est égale ment limité. Ce procédé peut être modifié en groupant toutes les notes non simultanées qui doivent posséder la même structure harmonique et la même enveloppe suivant chacun des tons prescrits dans la partition. On marque au crayon sur le ruban les instants de commence ment nécessaires et on enregistre ensuite par la tête 34 tous les signaux de déclenchement du balayage.
On pose le ruban magnétique sur les marques de commencement et on le ramène en arrière pour y incorporer une accélération. Le signal de l'oscillateur audio 3 est enregistré à chaque ton nécessaire pendant une durée plus longue que la durée prévue des notes finales.
On peut ainsi enregistrer plusieurs sons fonda mentaux en réduisant par suite le nombre des opérations de réenregistrement. La répétition par la tête 9 provoque la commutation de ces divers sons soutenus enregistrés par l'interrup teur 32, de façon à alimenter le générateur polyharmonique 4 par l'intermédiaire de l'am- plificateur 41, de l'interrupteur 42 et du dispo sitif de réglage du gain 43, et ces sons entourés par le contour de l'enveloppe sonore préparée et réenregistrés par la tête 11, ainsi qu'il a été décrit.
Les signaux des intervalles de temps déclenchent la série complète des périodes d'é vanouissement de l'enveloppe d'un type utilisé dans la partition en réenregistrement des notes de fréquences différentes sur la même piste en une seule opération.
Au cours de la synthèse des notes de certains instruments, tels que le piano, dans lesquels les sons résonnent simultanément sur trois cordes, on peut obtenir une structure en harmonique semblable en exécutant le réenregistrement. Ce résultat peut être obtenu en connectant simul tanément le détecteur 38 (connexion non repré sentée) à une très basse fréquence provenant de l'oscillateur audio 3, l'interrupteur 39 étant fermé.
La modulation en amplitude à basse fréquence ainsi obtenue engendre des fréquences différentielles avec chacune des fréquences des notes complexes à l'intérieur de l'eveloppe, qui doivent être réenregistrées. On peut obtenir d'autres effets en harmoniques en introduisant cette modulation en amplitude au moment où s'effectue l'enregistrement des notes fondamen tales soutenues.
On obtient des effets de triples cordes en enregistrant d'avance trois fréquences complexes superposées et légèrement décalées, chacune, de la précédente enregistrée. Les enregistrements triples des cordes soutenues recouvrent chaque position où doivent apparaître les notes. On enregistre les signaux triples de déclenchement du balayage et on répète les enregistrements préliminaires des notes soutenues, par l'intermé diaire de l'élément de transmission variable 37, qui les renferme dans une enveloppe donnée de frappes de piano à réenregistrer de la manière décrite.
La fig. 8, qui représente schématiquement une variante d'une portion des dispositifs d'en registrement de la fig. 2, comporte simplement en double les têtes magnétiques de répétition, d'effacement et d'enregistrement, et les inter rupteurs qui les accompagnent. Les avantages de cette variante apparaissent du fait que toutes les opérations d'enregistrement synthétique pré citées s'effectuent en double sur chaque piste et qu'on effectue des opérations de mélange triples. On peut réaliser la synthèse des cordes et pré parer des enregistrements d'instruments mul tiples. Alors qu'on a représenté un ruban magnétique 12, on donne la préférence à un large ruban magnétique à double piste.
Mais lorsqu'on emploie un simple ruban magnétique, on peut enregistrer des pistes multiples au moyen des têtes 105, 106 et 107. On obtient une grande souplesse en rendant les têtes mobiles latéralement pour les faire fonctionner sur plu sieurs pistes.
On peut obtenir un autre avantage en effec tuant des enregistrements successifs superposés sans opérations intermédiaires d'effacement. L'appareil d'enregistrement permet ainsi d'ap pliquer le nouveau procédé d'enregistrement sur piste double, de la manière suivante: On suppose sur la fig. 8 que les mêmes notes doivent être enregistrées sur les deux pistes, et qu'il est avantageux d'y superposer une seconde succession de notes se recouvrant. A cet effet, sans effacement partiel par le courant de pola risation supersonique, et par suite sans distor sion de l'enregistrement existant, on reconnecte la tête 107 au lieu de la tête 105, et on transmet le signal de répétition par l'intermédiaire des éléments 109, 45, 46 pour l'enregistrer par la tête 11.
Puis on règle l'intensité du réenregistre- ment ainsi obtenu, possible dans la tête 11, de façon à ne rien ajouter ni retrancher de l'enre gistrement existant sur la piste au-dessous de la tête 11, en mettant hors circuit le dispositif d'effacement <B>108.</B>
Au cours de cette opération, on peut intro duire la seconde succession de notes précitée par l'intermédïaire de l'élément de transmission variable 37, et superposer ainsi l'enregistrement de ces notes sur la piste au-dessous de la tête 11. Cette nouvelle opération a pour but de permettre à la répartition des positions de polarisation successives des particules sur le ruban d'enregis trement, qui comporte les enregistrements anté rieurs, de modifier d'une manière appropriée le centre de fonctionnement du signal de polari sation supersonique de l'enregistreur, de façon que l'enregistrement supplémentaire nouveau puisse comporter la répartition magnétique pré citée.
Les avantages du procédé décrit sont encore notablement augmentés par le dispositif d'en registrement à répétition à ruban magnétique multiple représenté sur la fig. 9. Un cylindre de pression fou 110, qui peut être dégagé, permet de commander simultanément les boucles mul tiples de ruban magnétique dans la direction de la flèche 111. Le moteur 112 de commande des boucles peut être séparé de la commande au moteur principal de l'enregistrement de l'ins tallation. Les têtes magnétiques<B>113</B> peuvent remplir les fonctions de répétition, d'enregistre ment et d'effacement. Les connexions et com mutations correspondantes ne sont pas repré sentées, car elles sont connues dans les installa tions d'enregistrement.
Le dispositif à boucles multiples permet d'enregistrer d'avance plusieurs notes préparées d'un type quelconque, et la totalité, ou une partie de ces notes peuvent être écoutées simultanément, tandis que les débuts individuels de chaque note peuvent être changés de place à la main en faisant varier les positions relatives des boucles correspondantes. Ce pro cédé a encore l'avantage de permettre d'écouter en totalité une partie des orchestrations ou des cordes, tandis qu'on peut faire ressortir un élément indésirable, en mettant hors circuit la piste défectueuse.
Il est évident que les avan- tages précités peuvent aussi être obtenus dans la variante schématisée sur la fig. 8, au moyen de plusieurs têtes qui combinent chacune les fonc tions des têtes 105, 106 et 107, en permettant ainsi d'enregistrer un nombre de pistes sensible ment égal à celui de la fig. 9. Les mouvements de renversement successifs du moteur d'enregis trement et du ruban magnétique 12 procurent la même facilité que des boucles sans fin de ruban.
On donne la préférence au dispositif à pistes et têtes multiples remplaçant les têtes 105, 106 et 107 et ce dispositif est représenté sur la fig. 1. La variante qui consiste dans la combinaison à boucles multiples de la fig. 9 est avantageuse lorsqu'il est nécessaire d'obtenir une extrême précision et perfection des enregistrements syn thétiques.
Si on considère de nouveau la fig. 1, en envisageant l'enregistrement sur piste multiple, le procédé est décrit ci-après en tant que s'ap pliquant à la préparation de . notes de musique de la nature d'un instrument de percussion. On effectue un enregistrement à fréquence audio relativement élevée. On combine au cours du réenregistrement une seconde fréquence qui ne diffère du premier enregistrement que d'un petit nombre de cycles. Ces enregistrements doivent former une piste totale enregistrée, plus longue que la longueur de piste nécessaire à la note frappée choisie.
Le commutateur 52 transmet ces deux fréquences à la répétition par l'inter médiaire du démodulateur 38, fig. 2. La basse fréquence de sortie ainsi obtenue est transmise par l'élément 39, de façon à commander l'élé ment de transmission variable 37. En même temps, on règle l'oscillateur audio, de façon à obtenir la fréquence fondamentale nécessaire, et les pourcentages d'harmoniques prescrits sont amenés par l'élément 37 à l'intérieur du contour de l'enveloppe qui est balayée au moment où son exploration est déclenchée par les impulsions provenant de la tête 34.
La combinaison avec les modulations précitées à basse fréquence fait naître des fréquences différentielles, ainsi qu'il est connu en électronique, et il en résulte une sonnerie enharmonique qui peut être enre gistrée. Deux modifications sont apportées aux dispositifs existant au moment de l'enregistre- ment de la note d'enveloppe, à savoir on règle la base de temps antérieure à une valeur égale sensiblement à 10 % de sa valeur antérieure,
et on règle la fréquence de l'oscillateur à une valeur un peu plus élévée. On répète la note d'en veloppe sur toute sa longueur et on la réenre- gistre en même temps que la note d'enveloppe plus courte de 10 %, en les faisant commencer au même instant dans leur réenregistrement mixte. L'effet de percussion peut être réglé entre des limites étendues, en choisissant le ton de frappe ou onde complexe contenue dans la courte enveloppe.
Un autre mode d'opération qui permet d'ob tenir des effets de trémolo du type à modulation en fréquence consiste à enregistrer d'avance la fréquence fondamentale nécessaire, de sorte que l'enregistrement est plus long que la note finale qu'on désire, en modulant en amplitude sa répé tition avec une basse fréquence audio, et cet enregistrement commande directement l'élément de transmission 37, en faisant passer la répéti tion par la tête 9, par les éléments 52, 41, 42, 43 et 4 pour la moduler dans l'élément 37, ainsi qu'il a été décrit. Le résultat est réenregistré sur une piste adjacente.
On mélange les deux enregistrements et on les transmet au générateur polyharmonique avec les pourcentages prescrits. On réenregistre les ondes résultantes modulées en fréquence dans l'élément de transmission 37 dans l'enveloppe préparée, sur le groupe de pistes par la tête 34 dans des positions détermi nées par l'intervalle de temps.
Des effets de vibrato peuvent être inscrits dans le contour de l'enveloppe. On peut aussi enregistrer d'avance deux fréquences fondamen tales légèrement différentes et transmettre les répétitions par les éléments 52, 41, 42, 38, l'interrupteur 39 (connexions non représentées) à l'élément harmonique 4, le contour de la fréquence complexe modulée en amplitude ainsi obtenue étant formé dans l'élément 37, confor mément à l'enveloppe donnée.
Un autre mode d'opération consiste à faire usage d'enveloppes de notes émises, caractéris tiques de certains instruments, tels que la trom pette, tandis que la structure harmonique choisie est caractéristique d'une catégorie complètement différente d'instruments, tels que le violon. On peut faire varier la structure harmonique au cours de l'exploration de l'enveloppe. Les enre gistrements préparés de cette manière ne peuvent être obtenus par aucun instrument de musique existant et présentent un grand intérêt pour les producteurs de musique.
Un autre mode d'opération consiste à modifier les sons provenant d'un microphone. Suivant ce procédé, on peut extraire des formes d'enveloppe de sources sonores réelles , les utiliser pour modifier d'autres sources sonores réelles et obtenir ainsi de nouvelles combinaisons sonores. Les enveloppes qui renferment la source sonore réelle peuvent être formées dans l'élément démodulateur 38 ou par redressement d'un signal de commande supersonique à onde por teuse à double bande latérale supprimée et les enveloppes réelles ainsi obtenues peuvent servir à entourer complètement les nouvelles formes d'onde complexes, telles qu'elles peuvent être dérivées du chant ou de la parole soutenus.
Un autre mode d'opération encore consiste à effacer tangentiellement une fréquence soute nue enregistrée en faisant varier l'intensité de la limite d'effacement suivant les contours à appliquer, en en effectuant l'effacement à la vitesse d'enregistrement par des moyens élec troniques. Suivant la fig. 2, on peut obtenir le signal formant le contour d'effacement à partir du courant de sortie de la photo-cellule 22 qui est connectée à l'amplificateur d'enregistre ment 45, dont l'oscillateur de polarisation 27 est déconnecté et la tête d'enregistrement 11 remplissant la fonction d'un élément d'efface ment.
On peut aussi obtenir l'effacement de l'oscillateur 29 soumis à une intensité de trans mission variable, en faisant arriver le signal par l'intermédiaire de l'interrupteur 51 à l'élément 37 qui effectue les suppressions correspondant au signal de formation du contour provenant de la photo-cellule 22. L'élément de transmission variable peut être connecté à l'entrée des signaux de commande à des signaux audio qui peuvent être dérivés d'enregistrements antérieurs ou de l'entrée d'un microphone, et le résidu de sortie de l'oscillateur de l'élément 37, après amplification, sert par l'intermédiaire de l'élé ment 45 à supprimer la fréquence soutenue antérieurement enregistrée suivant le contour ou les signaux audio utilisés.
La fréquence soutenue, enregistrée d'avance, peut être du type com plexe, ainsi qu'il a été décrit, et l'enregistrement du résidu dont le contour a été formé est répété de la manière habituelle. Mais la fré quence antérieurement enregistrée peut être une fréquence supersonique à modulation sonore, dont le résidu, une fois son contour formé, est répété par l'intermédiaire du démodulateur 38, tandis que la fréquence audio résultante sert à un nouvel enregistrement ou à une audition de la manière habituelle.
Suivant la fig. 10, une variante possible du dispositif photoélectrique de balayage du tracé ou contour des enveloppes qu'on désire, de la fig. 2, et consistant dans les éléments 17 à 24 et 28 à 37 consiste dans le procédé d'effacement direct d'une large piste d'un enregistrement du son soutenu qui a été préparé. On enregistre d'avance le son soutenu sur une boucle de large ruban magnétique 114 par une tête magnétique 115 de large piste. On dispose un cache découpé 116 ou élément équivalent sur la boucle immo bile comme l'indique le tracé en pointillé 117.
On efface au moyen d'une plume 118 actionnée par un courant alternatif ou continu ou aimantée toutes les stries de l'onde complexe qui a été enregistrée, sauf celles de la région protégée par le cache de l'enveloppe voulue de la note qu'on désire. On enregistre la boucle restante du résidu d'enregistrement, qui comporte la note qu'on désire, aussi souvent que la note doit apparaître dans l'enregistrement synthé tique de la musique qui doit être assemblé. Le moteur de commande 48 principal de l'enregis trement de la fig. 2 ou un dispositif équivalent d'accouplement ou synchrone est utilisé sur la fig. 10 au point 18.
On donne la préférence à un accouplement synchrone pour déterminer avec précision la position de l'instant du commence ment de chaque note à réenregistrer. Quoique cette variante de la disposition des éléments dans le dispositif permette d'appliquer le procédé décrit, on ne la choisit pas de préférence, du fait qu'une forme d'enveloppe spéciale est néces- saire pour chaque variation de la durée d'extinc tion ou longueur d'une note donnée.
Une autre variante de l'exploration photo électrique d'un tracé ou contour de l'enveloppe qu'on désire consiste dans le dispositif de la fig. 11 que l'on préfère à celui de la fig. 10, et qui n'est pas la variante à choisir de préférence de l'exploration photoélectrique de formes d'enveloppes.
Suivant la fig. 11, on enregistre un signal de commande d'un oscillateur 120 pendant un tour de la boucle magnétique 121 au moyen d'une tête 122 à large piste. On modifie à la main l'enregistrement du signal de commande qui engendrerait un signal de sortie redressé soutenu sortant d'un amplificateur et d'un redresseur 123 par des suppressions, au moyen d'une plume magnétique à effacer. Le contour nécessaire de l'enveloppe peut être un élément découpé" 124 disposé de façon à guider le, mouvement de la plume à effacer 118 sur l'enregistrement immo bile. On marque la position précise du commen cement sur le ruban par un crayon gras et cette marque correspond à l'instant du commence ment sur le ruban d'enregistrement assemblé.
Le moteur de commande principal de l'enregis trement est en relation par une transmission 125 avec le mouvement de la boucle 121, par l'inter médiaire d'un élément de changement de vitesse 126 et d'un élément de commande de réduction de vitesse 127. La combinaison de ces éléments permet de déterminer avec précision l'instant du commencement d'une enveloppe de forme simple, tandis qu'on peut choisir directe ment des durées de l'enveloppe entre des limites étendues par l'élément de commande de réduc tion de vitesse 127.
L'effacement de l'enregistre ment du signal de commande lorsqu'il n'est pas masqué par le cache découpé de la forme d'enve loppe qu'on désire, permet à l'élément de trans mission variable du gain 37 de transmettre une fréquence soutenue d'un oscillateur à fréquence audio avec une enveloppe sensiblement de la même forme effacée que dans le signal de com mande.
Quoique l'instantanéité de la répétition des dispositifs d'enregistrement magnétiques soit particulièrement avantageuse dans l'assemblage d'enregistrement et de réenregistrement des éléments musicaux, les opérations peuvent s'ef fectuer avec des éléments d'enregistrement à disques modifiés d'une manière appropriée.
Lorsque l'enregistrement s'effectue sur des disques, la position précise et la mise en place des divers instants de commencement des notes à enregistrer s'effectue en enregistrant d'avance des notes préparées en séries disposées concen triquement sur un disque initial comportant des repères de réplique périphériques appropriés, et en réenregistrant les notes choisies sur un second disque d'enregistrement accouplé syn- chroniquement avec l'autre.
On prépare les notes de musique à réenregistrer par le procédé et les dispositifs décrits à propos des fig. 1 et 2 en se servant du bouton poussoir à main de mise en train du balayage représenté.
Quoique le procédé d'enregistrement sur disques décrit ci-dessus implique deux voies d'enregistrement et de répétition, et des plateaux rotatifs comportant des dispositifs de commande enclenchés, il est possible d'effectuer les mêmes opérations avec un seul plateau rotatif et une seule voie d'enre gistrement en combinaison avec deux ou plu sieurs pick-ups de répétition, et des dispositifs de mélange qui alimentent la tête d'enregistre ment remplissant des fonctions de réenregistre- ment en relation concentrique.
Le disque à repères des notes enregistrées d'avance telles qu'elles sont préparées a un diamètre plus grand que celui qui doit recevoir les réenregistrements assemblés des notes. Le disque de plus petit diamètre est ainsi superposé au disque initial de plus grand diamètre, qui est repéré à la main par rapport au premier, suivant les positions précises du commencement des notes, ainsi qu'il a été indiqué.
Lorsqu'il existe des notes se recouvrant dans la musique d'ins truments à cordes, etc., les opérations de réenre- gistrement impliquent le passage de la surface du disque supérieur à celle du disque inférieur et extérieur et inversement, et la facilité de la détermination de la position et de l'échange des enregistrements est avantageuse.
Dans le cas de procédés optiques d'enregis trement, le procédé décrit peut s'appliquer, au moyen de plusieurs phonographes à pellicule fonctionnant en synchronisme avec des dispo sitifs de mélange et de réenregistrement, ainsi qu'il est connu dans la pratique de la cinémato- graphie. Il est nécessaire, avec ces dispositifs, d'effectuer d'abord un enregistrement, et un traitement d'une série de pellicules des fréquences soutenues, possédant toutes les caractéristiques de hauteur et des instruments, prescrites dans la partition de musique à assembler.
On assemble des longueurs appropriées de ces sons soutenus suivant les intervalles nécessaires relatifs indi qués dans la partition de musique, pour toutes les notes qui ne doivent pas être en position simultanée dans l'enregistrement final. On pré pare des bobines supplémentaires de longueurs de pellicule optique de fréquence soutenue, sépa rées par des intervalles appropriés pour les por tions de la partition de musique qui comporte des notes se recouvrant. En transmettant les signaux de répétition des bobines de phono graphe à pellicule à l'élément de suppression du contour et à la combinaison des éléments 17 à 37 de la fig. 2, chaque fréquence peut être suppri mée à un résidu près de la frappe appropriée déterminée par la forme du contour et enregis trée sur l'enregistrement final.
Le déclenche ment du balayage unique s'effectue de préfé rence en transmettant le signal de répétition au circuit de déclenchement du balayage unique de l'oscilloscope, ainsi qu'il a été décrit à propos de la fig. 2.
Un autre moyen d'effectuer l'opération de suppression du contour par le procédé décrit consiste à appliquer un élément opaque sur les pistes sonores optiques des bobines préparées des enregistrements de la fréquence soutenue choisie. L'élément opaque peut être appliqué à la main par une plume, un pinceau ou un aérographe d'après des caches ou gabarits de contours déterminés par l'expérience ou par l'étude des contours des amplitudes des sons, dont un exemple consiste dans les enregistre ments à surface variable des films cinématogra phiques des sons des instruments de musique mécaniques.
Un autre moyen encore d'effectuer l'opéra tion consiste à préparer des enregistrements sonores d'une fréquence de réglage dont on fait varier l'amplitude au moment de l'enregistre ment suivant des contours dérivés électronique- ment des signaux de réduction du bruit , qui prennent naissance dans les enregistrements optiques cinématographiques et ont été déclen chés par le captage de sons d'un instrument de musique mécanique. On traite les contours de fréquence de réglage ainsi enregistrés et on les rassemble sous forme de collection convenant à l'assemblage des bobines précitées de fréquences soutenues dans des positions relatives appro priées prescrites par la partition.
Pour la répé tition, on connecte les fréquences soutenues de façon à les transmettre par un élément de trans mission variable, qui est commandé par les signaux synchrones de répétition provenant de la bobine du contour de la fréquence de réglage décrite ci-dessus. On réenregistre le résidu résul tant des fréquences soutenues en relation de mélange avec une répétition simultanée supplé mentaire des bobines de fréquences soutenues se recouvrant et des bobines du contour de la fréquence de réglage, ainsi qu'il est nécessaire dans l'assemblage de la partition de musique. II est évident que l'opération de mise en place des instants de commencement des contours de la fréquence de réglage s'effectue à la main au moment de la coupe des bobines de pellicule au cours de leur préparation.
Pour pouvoir réenregistrer les sons qui se recouvrent sur les bobines qui ont été préparées de la manière décrite, il est nécessaire de prévoir en double l'élément de suppression et la combi naison décrites pour chacun des dispositifs de phonographe à pellicule fonctionnant simulta nément. On mélange les fréquences de sortie multiples des résidus préparés de chacune des bobines suivant les intensités qui conviennent, et on les réenregistre optiquement au moyen d'un enregistreur normal du son sur une pelli cule. On traite l'enregistrement ainsi obtenu en vue de la répétition suivant la pratique cinéma tographique.
Il doit être bien entendu que le terme enre gistrement concerne des pistes sonores pouvant être jouées, disposées sur un élément d'enregis trement approprié, tel que des pistes sonores d'enregistrement mécanique, magnétique ou optique sur des disques, rubans, fils ou pelli cules.
<B> Method for producing sounds and apparatus for </B> implementing <B> this method </B> The invention relates to a method and apparatus for producing sound which can be listened to or recorded at will, and more particularly production of original musical recordings, which can be obtained directly as a sound track before having been played by musicians.
Prior to the invention, musical expression was limited by the characteristic fixed sounds emitted by a given acoustic musical instrument. The composer and the adapter of a piece of music have taken for granted that certain musical instruments are immutable, since the characteristic sounds they emit are determined by their form of construction. This rigidity factor imposes a limit opposing the total freedom of musical production according to the ideas of the composer or the adapter. It has been proposed to overcome this difficulty, inherent in music from acoustic instruments, by hand tracing sound waves and photographing them to establish a sound track.
Although the direct establishment of a sound track, by tracing it by hand, procures a new musical freedom making it possible to free oneself from the subjection imposed by the characteristic playing of instruments, this process has never been applied in a large measure, because it is tedious and laborious. The object of the invention is a method and an apparatus for the production of sounds providing a new musical freedom making it possible to overcome the subjection imposed by the characteristic playing of the instruments without having to perform the arduous and laborious work of tracing each note. by hand.
The invention is based on the known theory that the quality of a sound, such as that of a musical note, which makes it possible to recognize that it has been emitted by a given musical instrument, and even by a given musician is a combination of some of the following elements of music: a) A sustained primary audio frequency, which may be a single frequency or have a series of harmonics. The relative amplitudes of each of these frequencies can vary between zero and 1% of the frequency of the maximum amplitude of the series, including the fundamental frequency.
Several different fundamental frequencies and their respective series of harmonics may simultaneously have the basic sustained audio frequency.
b) A shift in the basic sustained audio frequency, examples of which are the megaphone of stringed instruments, tremolo effects, muffling of struck notes, and vibrato fading effects, etc. c) A progression of instantaneous variable amplitudes which include the element of touch in the restitution of a given musical note. This envelope of successive amplifications does not include separable elements making it possible to distinguish the touch resulting from the nature and form of construction of the musical instrument and the characteristic touch of the expression, when the note is played. by the musician.
The contour of the envelope can be further complicated by the acoustic reverberation which also appears in part as a succession of variations in the instantaneous amplitude. When playing a musical instrument, the natural sound is emitted at the chosen frequency as a progression of variations in amplitude determined by the touch of the musician and by the touch that results from the form of construction of the instrument. instrument in question. This combined feel can be seen on an oscilloscope by the fibrous shape of the envelope contour.
d) The duration and instant of arrival (thus designating the phase of the track where the note begins to appear) expressed in physical lengths which can be adjusted as follows: for example, there is instead of considering the envelope of the striking of a piano which rises rapidly to a maximum, when the hammer meets the felt, then can go out for a period of 6 seconds depending on the chosen note. The characteristic, but contracted, contour of the envelope is the same for a higher frequency note that lasts 1 second. Obviously, the necessary envelope contour is not obtained by subtracting or removing a value of 5 seconds from the length of the 6 second contour.
Moreover, it is evident that the position of the arrival time of a note on a given soundtrack is a convenient physical length equivalent to a relation in time between musical notes which may form an assemblage of. recording.
In a particular implementation of the method according to the invention, use is made of an envelope contour established in accordance with the sound element corresponding to a progression of the instantaneous amplitudes of the sound, to adjust a representation of a sound. sustained, so that the residual current at audio frequency conforms to the contour of the envelope. The residue of the representation of the continuous sound can then be recorded to indicate the instants of arrival on the track of a recording.
The performance of sustained sound may consist of an electric current, a physical soundtrack, or magnetic recording of the sound and any suitable method may be used to interrupt the performance of sustained sound until its residue matches the desired note, then to save the resulting representation thus modified.
The sustained sound representation corresponding to the primary audio frequency component of the sound forms a musical raw material characteristic of an actual or imaginary musical instrument at the will of the composer. The representation of the sustained sound is interrupted following the contour of the desired envelope, which provides the component of touching the music, leaving a residue of the representation which can be recorded and re-recorded at intervals of times chosen at will and represented by linear distances on a sound track.
The object of the invention is to allow the composer of music to freely choose any characteristic tone whatever and independently, but also, in complete freedom, any characteristic touch or timbre whatever, without being limited to the fixed combinations of characteristics that can be obtained. get it with selected musical instruments. The notes of a musical composition do not have to be sounded in a special succession in time of notes, and each note can be sounded individually and adapted to the will of the composer or the adapter, before being mixed with other notes of the composition.
An advantage which results from the possibility of emitting notes individually without having to take into account any succession of notes in time, consists in the fact that it is possible to realize the synchronization of the music recorded on the sound track. motion picture film with optical film recording. This synchronization is often requested by the composer and the adapter, it usually could not be obtained due to the difficulty of playing the real music, that is, the music played acoustically by the musicians, in a synchronized relationship. , determined, with the scene optically recorded on the film.
When recording real music on a soundtrack, it can be completely unusable, if even a small portion is poorly performed, if the position of the instant of its arrival is incorrect, if its pitch relation is incorrect, if it is poorly combined with acoustic reflections, or if it is poorly executed in any other way. It is impossible to achieve perfection in the music finally recorded by dividing it into editable fragments of elementary music recordings, because musicians cannot satisfactorily perform fragments of a piece without completely disregarding them. of the musical context.
Likewise, since the various instrumentations of an orchestration merge into a complex wave in a single medium, such as the air or the recording channel, it is practically impossible to obtain a given translation of the sound. editing a faulty part of real music. It was therefore necessary either to repeat the entire recording or to accept a recording of a lower quality than a normal performance. The expression sound track is used hereinafter to designate a track established on equipment capable of receiving a sound recording.
The expression wide sound track designates a track established on a material such as a magnetic tape, a photographic film or the like capable of receiving a recording in the form of signals of variable density, arranged over a width allowing erasure by hand. easily portions of the recorded volume of a signal.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus according to the invention and variants.
Fig. 1 is a perspective view. Fig. 2 is a diagram of the apparatus shown in FIG. 1.
Figs. 3 and 3a are diagrams of a first embodiment of the - aperiodic polyharmonic generator of the device.
Fig. 4 is a diagram of the phase rotator of the apparatus.
Fig. 5 is a diagram of a second embodiment of the aperiodic polyharmonic generator, intended to be used without the apparatus of FIG. 2.
Fig. 6 is a table of the sources of local signals of unwanted phase shifting harmonics likely to be generated by the quadratic amplifiers of the poly-harmonic generator of FIG. 5.
Fig. 7 is a graph of the percentages by volume of the elementary frequencies, which make it possible to recognize the character of a given musical instrument, and an example of which is that of the percentages of an oboe note.
Fig. 8 is a schematic of a dual sound track magnetic recorder.
Fig. 9 shows a magnetic recording device with multiple repeating soundtrack.
Fig. 10 shows another combination of signal contour elements for use in the apparatus of FIG. 2.
Fig. 11 shows a third combination of signal contour elements for use in the apparatus of FIG. 2.
According to fig. 1, the apparatus can be arranged on a table 1, conveniently for use by a composer. The upper part 2 of the table is at a suitable height for the composer seated in front of it to operate the apparatus. An audio oscillator 3, a polyharmonic generator 4 and a main distribution board 5 are arranged on a shelf 6 placed above the rear part of the table 1. Another shelf 7 sup carries a hearing speaker 8 .
The upper part 2 of the table 1 supports magnetic recording elements, which consist of multiple tracks with sound pickup head 9, erase head 10, recording head 11, magnetic tape 12, com cog wheels. control 13 coupled with drive gear wheels 14, 15 carrying a film-type synchronous replica strip 16. An oscilloscope 17 projecting from the upper part of the table at a convenient viewing angle has a guide groove 18 of a transparent sheet 19 on which is disposed an opaque envelope outline 20. A fluorescent image 21 of a super sonic signal appears behind sheet 19.
A photocell 22 arranged in a hinged cover 23 not allowing light to pass can be pulled up and down by a button 24 to photo-electrically capture the interrupted light pulses, resulting from the contour curve 20 'which covers the moving spot which forms the image 21. The music can be composed in the form of a recording by adjusting the audio oscillator 3 to a frequency corresponding to the fundamental sound of a note in a musical score.
By transmitting the chosen frequency into the polyharmonic generator 4, one can hear the characteristics of a desired musical instrument by adjusting the amplitudes of the specified harmonics 25 which are generated in the generator 4, and listening to the combined sound which results from it. The result is loudspeaker 8 switched on to the main distribution board.
The restitution of the desired single note is then prepared by tracing an envelope outline 20 on the sheet 19, for example by means of a grease pencil, and by placing it on the oscilloscope 17 on which an image appears. of a pure waveform of a super sonic signal from the oscillator. By closing cover 23, photocell 22 transmits a source of breaks in the supersonic signal relative to the contour each time the sweep repeats, and these breaks serve to adjust the instantaneous intensities of the note as described below. -after. But the super sonic signal image of the oscilloscope is suppressed on the screen, until a single sweep is triggered by the single sweep setting of the oscilloscope.
An audition pushbutton initiates the single horizontal sweeping motion of the contour at the selected sweep time constant. Each time the hearing button indicates that the sweep of the oscilloscope has the chosen duration, the output voltage of the polyharmonic generator 4 is transmitted to the speaker 8 at the instantaneous intensities corresponding to the envelope 20. By reforming the contours from the attack and extinction of the envelope 20, musical notes can be obtained at will.
When a satisfactory note has been obtained, it can be recorded on magnetic tape 12, as often as necessary to do so in the score. By switching on the automatic recording at the main distribution board 5, it is possible to trigger the recording of the note at the precise moment when it originates in accordance with cue marks indicated by an arrow 26, by recording d advance of the sweep trigger pulses on a special sound track 16 provided for this purpose.
Other notes can be prepared in the same way and recorded on the same track of tape 12 in staggered or overlapping positions at will by replaying the recording from the head 9 and re-recording it at the same time from the head. 11, in mixed form with an additional set of new note positions. At the same time, if desired, the recording picked up by head 9 can be erased through head 10. In addition, the possibility of mixed recordings and re-recordings thanks to the group's cross-sectional multi-track capability. heads 9, 10 and 11 allow simultaneous notes to be heard in the preparation of the strings.
Fig. 2 is a diagram in rectangle form of the apparatus of FIG. 1. According to fig. 2, the audio oscillator 3 powers the polyharmonic generator 4, in the manner described in detail later. The envelope contours which may be based on the fibrous shape contours of the musical note oscillograms are inscribed as a curve 20 on the sheet 19. The sheet is arranged so as to cover the light image 21 which appears on the sheet. cathode ray tube 28 of oscilloscope 17 and which comes from supersonic oscillator 27 connected to vertical deflection plates 30.
The horizontal deflection plates 31 of the oscilloscope are connected to one of the poles of a switch 32, which can be set in the position of FIG. 2 to record the signals from the sweep trigger recorder 35 into a recording head 34. The notes played back by the head 34 can then be transmitted by the switch 32 brought to the position of the left side of the device. fig. 2, so as to pass the discharge through the single scanning device of the oscilloscope. Switch 32 in its position on the right side can still connect oscillator 27 to head 34 to clear the above signals. Single scans can be triggered manually by a push button 35.
The adjustment of the time base of the oscilloscope's single scanning device is common in electronics and is not shown in order to avoid complicating the schematic figure. The recording of the trigger signal of the single sweep is advantageously combined with the recording of a signal for adjusting the duration of the sweep, the amplitude of which is adjusted so as to establish during the repetition of the game, a bias voltage in the grid of a tube connected so as to operate in the form of a variable resistor which determines the time constant of a capacitor combined with the aforementioned oscilloscope scanning device. It is therefore possible to record in advance the instants of the beginning and the time during which an envelope of a given contour continues.
The duration of the single sweep is approximately between 0.1 and 10 seconds, for an average musical synthesis.
Instead of analyzing the contours inscribed on the screen of the oscilloscope tube by an electronic device, a direct electrostatic reading of the moving spot can be made by tracing the contour curve by means of a conductive substance and by connecting the start of the curve to an electronic switch which in turn controls a variable transmission element 37. Preference is given to contour analysis, fig. 2, by a photo cell (photo multiplier), because it is easier to obtain a precise survey of the contour.
One can trace the outline of the envelope 20 on the surface of a translucent sheet 19, or form it by a cut sheet, and hold it in the guide groove 18 between the photocell 22 and the cathode ray tube 28, in position 29. The signal from the photocell 22 can be connected by a switch 36, so as to control the variable transmission element which can be controlled separately by the contour signals of a detector 38 of the audio envelope by a switch 39.
For this purpose, it is possible to transmit the sounds of a sound source picked up by a microphone 40 and amplified by an amplifier 41 through the intermediary of a switch 42 to the detector 38 which straightens the sound signal so as to generate a shape. wave corresponding to its envelope. Switch 42 can also transmit the audio signal to an electronic gain adjustment element 43, which is connected to the input of polyharmonic generator 4.
The output of the variable transmission element 37 is connected to a volume mixer 44 to which are further connected the repeat signals from the head 9. The two signals thus mixed are transmitted to a recording amplifier 45, the output of which is can be connected by a switch 46 to the head 11. When there is more than one single track, the pre-recorded signals corresponding to the contour from a double head device 9 can be transmitted by a second switch 47 , so as to order item 37.
Preference is given to a magnetic recording element, such as magnetic tape 12, driven in the usual manner in the direction indicated by a motor 48, determined by a motor adjuster 49 of the reversible type.
The erase head 10 is actuated by the oscillator 27 via a switch 50. A switch 51 independent of the switch 50 transmits the signal of the adjustment image 21. A switch 52 is used for re-recording with superposed envelope contours by connecting the audio repeater device to amplifier 41, through switch 42 to gain adjustment element 43.
All the switches numbered above and those for additional transmissions not shown and described below, are placed on the main distribution board 5, fig. 1 and 2. In order not to complicate the diagram, some of the connections starting from table 5 and ending there are not shown, but are arranged in the direct paths as shown in the diagram.
The hearing loudspeaker 8 and an amplifier 53 can be connected by a switch 54 to any signal of the installation.
Fig. 3 represents the diagram of an embodiment of the polyharmonic generator 4 of FIGS. 1 and 2, which preferably is of the aperiodic type. By the ordinary process so allows to generate harmonics, we choose by resonant circuits arranged at the output of a nonlinear transmission element, the frequencies which include the desired harmonic. But this process only makes it possible to achieve part of the results to be obtained, since the harmonics chosen require a new adjustment of the resonant circuits each time the fundamental frequency varies.
It emerges from the foregoing description that this agreement at the. Hand of variable multiple harmonics is not practically feasible.
According to fig. 3, the wave of the desired fundamental shape applied to the electronic gain adjuster 43 is transmitted to the input of a quadrature aperiodic amplifier 55, in which multiple phase shifts establish an output voltage in the amplifier. conductor 56, and an output voltage in conductor 57, which differ from each other by a constant phase shift of about 900 over the audio frequency range. In addition, it should be understood that the two quadrature signals at the output are not in a fixed phase relationship with the frequency of the input.
Signals from conductors 56 and 57 are passed to phase inversion amplifiers 58 and 59. The resulting four phase output voltages are quadrature fed to one or more virtual potentiometric rings surrounded by a circumference. 60 in the drawing. It is obvious to those skilled in the art that any number of polyphase voltage signal sources can be derived from the connections made with resistors forming the schematic cores shown.
Table 61 in fig. 3 indicates the value in degrees of each resistance segment around the potentiometric crown multiplied by an appropriate constant. The schematic figure 3A shows a three-phase connection, it being understood that any number of phases can be connected in the same way, at will, to suitable sockets. The connections of the three-phase example chosen feed the group of rectifiers 62, 63 and 64, which are decoupled with regard to the load intermodulation effects by resistors 65, 66 and 67.
The output voltage 68, in the form of pulsating direct current, is fed to an appropriate quadra tic amplifier 69, biased so as to generate the wave 70 of the third harmonic of the input voltage of element 43 of gain adjustment, by means of the nonlinear amplification of the higher order harmonics 71 in dotted lines. The volume adjustment device 72 supplying the output conductor 73 is decoupled by a resistor 74 with respect to analog networks and devices for adjusting the gain of each of the other harmonics.
The effective number of polyphase rectifier networks is equal to that of the necessary harmonics, this number preferably being equal to ten. A rectifier is necessary for each frequency which must be added to the fundamental frequency. In the case of a generator generating ten harmonics, the total number of rectifiers is equal to 54.
According to fig. 4, which schematically shows the details of one embodiment of a quadratic aperiodic amplifier 55 of the circuit of FIG. 3, the input signal is passed to two or more phased phase shift amplifiers 75 and 76. Each of the successive circuits 77, 78, 79 of the cascade shown causes a maximum phase shift of <B> 1800. </ B> The phase shift constants are chosen to overlap slightly with the maximum phase shift of one stage at the start of the next stage's shift movement at a given frequency.
In the case of the three cascaded stages shown, a total phase shift at the output can be obtained of approximately 4200 with respect to the input phase in a frequency range of 30 to 10 kc per second. Likewise, cascade 80, 81 and 82 is intended to delay cascade 77, 78 and 79 by a phase angle of <B> 900 </B> with respect to the desired audio frequency band. .
Fig. 5 schematically represents another aperiodic device generating polynononics, in which the input voltage of the chosen frequency is made to take a constant amplitude by an electronic gain adjustment device 83, and it is transmitted in one of the two kinds of quadra tic amplifiers 84 and 85. As is known in electronics, the output voltage contains in the conductor 86 the input frequency, and its second harmonic.
The input frequency also supplies an output stage 87, at the cathode output, the output voltage of which is regulated by a potentiometer 88 and is connected by one of the decoupling resistors 89 to an output terminal 90 common to all. harmonics? The output voltage 86 of the quadratic amplifier 84 is transmitted to a stage 91 coupled by the cathode via a resistor 92. This output voltage 86 contains the input frequency amplified in phase opposition. and is canceled in resistor 92 by a frequency fn from the cathode of stage 87, via a phase cancellation resistor 93.
The remaining frequency 2fn is the desired harmonic and is set in stage 91 coupled by the cathode, by a potentiometer 94 to be transmitted to the common output terminal 90.
The two output frequencies fn and 2fn appearing at the cathodes of stages 87 and 91 are decoupled respectively by resistors 95 and 96 and are transmitted to the input of quadratic amplifier 85. As can easily be seen. , the output frequency of the heterodyne thus formed, is composed of the frequencies fn, 2fn, 3fn and 4fn. The frequency 3fn is transmitted to a third harmonic output stage 97, while the frequencies fn,
2fn and 4fn are put out of phase by resistors 98, 99 and 100. The frequency 4fn to be put out of phase is taken from stage 101, derived from the out-of-phase frequency of output 102 of a quadratic stage 103, similar to stage 84, but powered by the second harmonic of stage 91, while the other frequencies are canceled by the cathodes of the previous stages. Stages generating additional harmonics connected in the same way as stages 84 and 85 can be used as in stages 103 and 104.
The locally derived frequencies for a nine harmonic generator are shown in the table in fig. 6. The first column of this table indicates the input frequency, the second the type of stage to be used (according to fig. 5), the third the suppressed harmonics and the fourth the preserved harmonics. It is evident from the above that the phasing frequencies required for odd-numbered harmonics depend on combinations in which even higher-frequency even-ordered harmonics are generated at the same time.
It is also evident that the harmonic, aperiodic and electronic formation processes described allow harmonics to appear at will, while the fundamental triggering frequency can be adjusted independently or eliminated, a function which is advantageous in the synthesis. total sounds and music.
If we consider again fig. 2, the description given below relates to an embodiment of the operations making it possible to compose music according to the method described: The ordinary magnetic tape 12 is threaded by making it advance by the toothed wheel 13. The opening is opened. record switch 46. We prepare replica sheets of the desired musical score. Each note is examined and those of the same tone are transcribed, and which must be performed in the same way by a given instrument. We add rotational sync intervals that can be found in tables showing the ratio of the durations of the soundtrack to the regular orchestration.
Then the transcribed notes separated by the appropriate time intervals are marked on the tape 12 by means of a grease pencil or the like. The movement of the tape is stopped in each position of these marks, the separate signals for initiating the scan are magnetically transmitted by means of the switch 32 to a track separated from the tape 12 by the head 34 and the tape is returned to its starting position. Then we adjust the oscillator 3 by means of a graph which makes the electronic frequencies correspond to the musical notations and we listen to the chosen tone in the speaker 8. We adjust the intensity of the polyharmonic generator 4 so as to introduce the various harmonics required.
The amplitudes of the various harmonics which, as in the case of the oboe, may be greater than that of the fundamental sound are shown in the form of a graph, an example of which is given by the percentages in fig. 7. The sustained complex wave generated by the poly-harmonic generator 4 undergoes variations in the variable transmission element 37, which, in turn, is controlled by the operating voltages of the photocell 22.
With regard to the curve 21, appearing on the oscilloscope, the variable transmission element 37 consists of two parts: a variable gain amplifier and a trigger circuit which can be connected so as to control this amplifier. The combination is chosen so as to integrate the pulses and to be conductive in the rectangular region visible below the contour 20 and to switch on erase or suppress voltages when the spot leaves this region and is above it. of the envelope contour 20 of the plot.
The variable transmission element is a combination of two known circuits. One of the circuits consists of an amplifier stage of variable gain, preferably of the modulated, balanced type. The second circuit consists of a trigger circuit which can be connected to bias the variable gain amplifier beyond its cut-off voltage when the two triggers occupy one of their two two-stage positions. Switching paths not shown in FIG. 1, established by the main distribution board 5 allow low frequency signals from sources such as, for example, oscillator 3 or signals amplified in the recording amplifier 45 to control the recording stage. above-mentioned balanced modulation.
Appropriate trigger pulses can also be transmitted from photocell 22 or other source to the aforementioned trigger circuit, switched so as to bias this amplifier in the manner indicated. The switching obviously gives rise to noise, but the frequencies of the noise are all supersonic in nature and therefore inaudible. The pulses which trigger the trigger circuit come from the photocell or cells located in front of the cathode ray tube. According to one embodiment, the cycle of operations is as follows. The single scan operation is triggered and the spot is on the right side of the screen.
The start impulse arrives and the sweep load shifts the (dark) spot to the left side of the screen. The scan begins. There is still a supersonic signal (from the bias generator). During a given scan, this signal deflects the spot vertically, so as to form a horizontal scanning frame. Any opaque line, such as that of the aforementioned grease pencil, placed between the spot and the photocell causes an interruption of the current passing through the cell. This pulse is transmitted to the trigger circuit. The relationship between the spot and the curve controls the transmission based on a modulation of the pulse over time.
When the sweep begins, the spot should be above the curve, as all beneficial contours are drawn from the lower part of the raster surface. The trigger tubes are in the state indicated above and the transmission by the amplifier stage is interrupted. When the spot first meets the traced contour curve, the resulting photocell pulse triggers the trigger tubes and the second steady state, and transmission begins through the amplifier stage. This state persists until the spot meets the curve again during its return journey in the vertical direction.
The result is that the triggers are retriggered in their cut-off position, and the transmission is interrupted. The spot continues its movement to the upper part of the screen and returns to the curve, generating two new crossing and re-crossing pulses and causing a new small fraction of the transmission. These transmission fractions correspond to the instantaneous surface area located below the contour curve. As a result, the generated sustained complex sound is erased or suppressed while the scanning spot is above the contour, and the residue thus obtained is transmitted for recording by the method described.
The speed of the switches is determined by the frequency of the supersonic oscillator 27. The length of time that the contour-controlled switching operation is interrupted is determined by the duration of a single sweep. The time base thus determines the duration of the note and the envelope of the contour determines the amplitude of the note at each instant. The integration of the variable switching pulses in the element 37 is obtained exponentially according to a method known in electronics. The single sweep of the envelope is started by pressing the control button 35 and thus the combined complex sound from elements 3 and 4 is prepared, which can be heard at the output of loudspeaker 8.
You can modify the outline of the envelope 20 with a grease pencil until the musical note has the precise qualities you want. The correct recording intensity is obtained by adjusting the mixer adjuster 44. The output voltage of the recording amplifier 45 is connected for recording by the switch 46 and the single scan switch is turned on. 32 in the position of the left side of automatic adjustment by means of the trigger signal of the head 34. Then a recording is made by the head 11 in which the signals previously recorded from the moment of the start on the edge of the tape give the certainty that the envelope occupies a precise position at each repetition in the score of the note which has been thus adapted.
Other frequencies of the same strike and of the same nature can be obtained by simply adjusting audio oscillator 3. The previous recording of the sweep trigger signals can be erased by switching on oscillator 27 with the interrupt. tor 32 and make a new recording of the moment of the beginning of the note. The new note coming from the variable transmission element 37 is listened to as a mixture with the repeat signal from the head 9. If it is satisfactory, it is re-recorded on the same track by the head 11, at the same time as an intermediate erasure by the head 10, by performing a virtual superposition of an additional recording.
Obviously, the number of re-recordings, before excessive noise-induced loss destroys the dynamic range, can be limited. The number of notes of different pitch which can be prepared by the aforementioned process is also limited. This process can be modified by grouping all the non-simultaneous notes which must have the same harmonic structure and the same envelope according to each of the tones prescribed in the score. The necessary start times are marked on the tape with a pencil and then all the signals for initiating the scan are recorded by the head 34.
We put the magnetic tape on the starting marks and we bring it back to incorporate acceleration. The signal from audio oscillator 3 is recorded at each necessary tone for a period longer than the expected duration of the final notes.
Several basic sounds can thus be recorded, thereby reducing the number of re-recording operations. The repetition by the head 9 causes the switching of these various sustained sounds recorded by the switch 32, so as to supply the polyharmonic generator 4 via the amplifier 41, the switch 42 and the device. gain adjustment device 43, and these sounds surrounded by the contour of the sound envelope prepared and re-recorded by the head 11, as has been described.
The time interval signals trigger the entire series of envelope fading periods of a type used in score re-recording notes of different frequencies to the same track in one operation.
During the synthesis of the notes of some instruments, such as the piano, in which the sounds resonate simultaneously on three strings, a similar harmonic structure can be obtained by performing the re-recording. This result can be obtained by simultaneously connecting the detector 38 (connection not shown) to a very low frequency coming from the audio oscillator 3, the switch 39 being closed.
The low frequency amplitude modulation thus obtained generates differential frequencies with each of the complex note frequencies within the eveloppe, which must be re-recorded. Other harmonic effects can be obtained by introducing this amplitude modulation when recording the sustained root notes.
We obtain triple string effects by recording in advance three complex frequencies superimposed and slightly shifted, each, from the previous one recorded. The triple recordings of the sustained strings cover each position where the notes are to appear. The triple sweep trigger signals are recorded and the preliminary recordings of the sustained notes are repeated, through the variable transmission element 37, which encloses them in a given envelope of piano strikes to be re-recorded in the manner described. .
Fig. 8, which schematically shows a variant of a portion of the recording devices of FIG. 2, simply has duplicate magnetic repeat, erase and record heads, and accompanying switches. The advantages of this variant appear from the fact that all the aforementioned synthetic recording operations are performed in duplicate on each track and that triple mixing operations are performed. You can synthesize strings and prepare multiple instrument recordings. While a magnetic tape 12 has been shown, preference is given to a large double track magnetic tape.
But when a single magnetic tape is used, multiple tracks can be recorded using the heads 105, 106 and 107. A great deal of flexibility is obtained by making the heads movable laterally to operate them on multiple tracks.
Another advantage can be obtained by making successive superimposed recordings without intermediate erasure operations. The recording apparatus thus makes it possible to apply the new recording method on a double track, as follows: It is assumed in FIG. 8 that the same notes must be recorded on both tracks, and that it is advantageous to superimpose a second succession of overlapping notes on them. To this end, without partial erasure by the supersonic polarization current, and therefore without distortion of the existing recording, the head 107 is reconnected instead of the head 105, and the repetition signal is transmitted via elements 109, 45, 46 to register it by the head 11.
Then the intensity of the re-recording thus obtained, possible in the head 11, is adjusted so as not to add or subtract anything from the recording existing on the track below the head 11, by switching off the device. erase <B> 108. </B>
During this operation, the aforementioned second succession of notes can be introduced via the variable transmission element 37, and thus superimpose the recording of these notes on the track below the head 11. This The purpose of this new operation is to allow the distribution of the successive polarization positions of the particles on the recording tape, which includes the previous recordings, to appropriately modify the center of operation of the supersonic polarization signal of the recorder, so that the new additional recording can include the above-mentioned magnetic distribution.
The advantages of the described method are further significantly enhanced by the multiple magnetic tape repeat recording device shown in FIG. 9. A loose pressure cylinder 110, which can be disengaged, allows simultaneous control of the multiple loops of magnetic tape in the direction of the arrow 111. The loop control motor 112 can be separated from the main motor control. registration of the installation. Magnetic heads <B> 113 </B> can perform the functions of repeat, record and erase. The corresponding connections and switches are not shown, as they are known in the recording installations.
The multi-loop feature allows multiple prepared notes of any type to be pre-recorded, and all or part of these notes can be played simultaneously, while the individual beginnings of each note can be changed from place to place. the hand by varying the relative positions of the corresponding loops. This process also has the advantage of making it possible to listen to part of the orchestrations or the strings in full, while an undesirable element can be brought out by switching off the defective track.
It is obvious that the aforementioned advantages can also be obtained in the variant shown schematically in FIG. 8, by means of several heads which each combine the functions of heads 105, 106 and 107, thus making it possible to record a number of tracks substantially equal to that of FIG. 9. The successive reversal movements of the recording motor and the magnetic tape 12 provide the same ease as endless loops of tape.
Preference is given to the device with multiple tracks and heads replacing the heads 105, 106 and 107 and this device is shown in FIG. 1. The variant which consists of the combination with multiple loops of FIG. 9 is advantageous when it is necessary to obtain extreme precision and perfection in synthetic recordings.
If we consider again fig. 1, considering multi-track recording, the method is hereinafter described as applying to the preparation of. musical notes of the nature of a percussion instrument. Relatively high audio frequency recording is performed. A second frequency which differs from the first recording only by a small number of cycles is combined during re-recording. These recordings should form a total recorded track, longer than the track length needed for the chosen hit note.
The switch 52 transmits these two frequencies repeatedly through the intermediary of the demodulator 38, FIG. 2. The low output frequency thus obtained is transmitted by the element 39, so as to control the variable transmission element 37. At the same time, the audio oscillator is adjusted, so as to obtain the necessary fundamental frequency, and the prescribed percentages of harmonics are brought by element 37 within the contour of the envelope which is scanned as its scanning is initiated by the pulses from head 34.
The combination with the above-mentioned low-frequency modulations gives rise to differential frequencies, as is known in electronics, and the result is an enharmonic ringing which can be recorded. Two modifications are made to the devices existing at the time of the recording of the envelope note, namely the previous time base is adjusted to a value substantially equal to 10% of its previous value,
and we set the frequency of the oscillator to a slightly higher value. The envelope note is repeated along its entire length and re-recorded along with the 10% shorter envelope note, starting them at the same time in their mixed re-recording. The percussion effect can be set between extended limits, choosing the striking tone or complex wave contained within the short envelope.
Another mode of operation which enables frequency modulation type tremolo effects to be obtained is to pre-record the necessary fundamental frequency, so that the recording is longer than the desired final note. , by amplitude modulating its repetition with a low audio frequency, and this recording directly controls the transmission element 37, by passing the repetition through the head 9, through the elements 52, 41, 42, 43 and 4 for modulate it in element 37, as has been described. The result is re-recorded on an adjacent track.
The two recordings are mixed and transmitted to the polyharmonic generator with the prescribed percentages. The resulting frequency modulated waves are re-recorded in the transmission element 37 in the prepared envelope, on the group of tracks by the head 34 in positions determined by the time interval.
Vibrato effects can be inscribed in the contour of the envelope. It is also possible to pre-register two slightly different fundamental frequencies and transmit the repetitions through elements 52, 41, 42, 38, switch 39 (connections not shown) to harmonic element 4, the contour of the complex frequency modulated in amplitude thus obtained being formed in the element 37, conforming to the given envelope.
Another mode of operation is to make use of emitted note envelopes characteristic of certain instruments, such as the trumpet, while the chosen harmonic structure is characteristic of a completely different category of instruments, such as the trumpet. violin. The harmonic structure can be varied during the exploration of the envelope. Recordings prepared in this way cannot be obtained by any existing musical instrument and are of great interest to music producers.
Another mode of operation is to modify the sounds coming from a microphone. By this process, envelope shapes can be extracted from real sound sources, used to modify other real sound sources and thereby obtain new sound combinations. The envelopes which enclose the actual sound source may be formed in the demodulator element 38 or by rectifying a supersonic double-sideband suppressed carrier wave control signal and the actual envelopes thus obtained may be used to completely surround the new shapes. complex waveforms, as they may be derived from sustained song or speech.
Yet another mode of operation consists of tangentially erasing a recorded bare bunker frequency by varying the intensity of the erasure limit according to the contours to be applied, by erasing it at the recording speed by electronic means. tronic. According to fig. 2, the signal forming the erase contour can be obtained from the output current of the photocell 22 which is connected to the recording amplifier 45, of which the polarization oscillator 27 is disconnected and the head recording 11 fulfilling the function of an erasure element.
It is also possible to obtain the erasure of the oscillator 29 subjected to a variable transmission intensity, by causing the signal to arrive through the intermediary of the switch 51 to the element 37 which performs the deletions corresponding to the formation signal of the contour from photocell 22. The variable transmission element can be connected from the input of control signals to audio signals which can be derived from previous recordings or from the input of a microphone, and the Oscillator output residue of element 37, after amplification, is used via element 45 to remove the sustained frequency previously recorded according to the contour or the audio signals used.
The sustained frequency, recorded in advance, may be of the complex type, as has been described, and the recording of the residue from which the contour has been formed is repeated in the usual manner. But the previously recorded frequency may be a sonically modulated supersonic frequency, the residue of which, once its contour is formed, is repeated through demodulator 38, while the resulting audio frequency is used for a new recording or for audition. in the usual way.
According to fig. 10, a possible variant of the photoelectric device for scanning the outline or contour of the envelopes that is desired, of FIG. 2, and consisting of items 17-24 and 28-37 is the method of directly erasing a wide track of a sustained sound recording which has been prepared. The sound sustained on a loop of large magnetic tape 114 by a magnetic head 115 of wide track is recorded in advance. There is a cutout cover 116 or equivalent element on the immobile loop as indicated by the dotted line 117.
All the streaks of the complex wave which has been recorded are erased by means of a pen 118 actuated by an alternating or direct current or magnetized current, except those of the region protected by the mask of the desired envelope of the note which has been recorded. we want. The remaining loop of the recording residue, which includes the desired note, is recorded as often as the note is to appear in the synthetic recording of the music to be assembled. The main drive motor 48 of the recording of FIG. 2 or an equivalent coupling or synchronous device is used in fig. 10 at point 18.
Preference is given to synchronous coupling in order to accurately determine the position of the start time of each note to be re-recorded. Although this variant of the arrangement of the elements in the device enables the method described to be applied, it is not preferably chosen, since a special form of envelope is necessary for each variation of the duration of the extinction. tion or length of a given note.
Another variant of the photoelectric exploration of a trace or contour of the envelope that is desired consists in the device of FIG. 11 which is preferred to that of FIG. 10, and which is not the preferred variant of photoelectric exploration of envelope shapes.
According to fig. 11, a control signal of an oscillator 120 is recorded during one revolution of the magnetic loop 121 by means of a head 122 with a wide track. The record of the control signal which would generate a sustained rectified output signal from amplifier and rectifier 123 is manually modified by deletions, by means of a magnetic eraser pen. The necessary contour of the envelope may be a cutout element 124 arranged to guide the movement of the erasing pen 118 on the immobile recording. The precise position of the beginning is marked on the tape with a grease pencil. and this mark corresponds to the start time on the assembled recording tape.
The main control motor of the recording is in relation by a transmission 125 with the movement of the loop 121, through a speed change element 126 and a speed reduction control element. 127. The combination of these elements makes it possible to determine with precision the moment of the beginning of an envelope of simple form, while one can directly choose the durations of the envelope between limits extended by the control element of speed reduction 127.
Erasing the record of the control signal when it is not masked by the blank cutout of the desired envelope shape allows the variable transmission element of gain 37 to transmit. a sustained frequency of an audio frequency oscillator with an envelope of substantially the same shape erased as in the control signal.
Although the instantaneous repetition of magnetic recording devices is particularly advantageous in the recording and re-recording assembly of musical elements, the operations can be performed with disc recording elements modified in a manner. appropriate.
When recording is carried out on discs, the precise position and the positioning of the various instants of the beginning of the notes to be recorded is carried out by recording in advance notes prepared in series arranged concen trically on an initial disc comprising appropriate peripheral cue marks, and re-recording the selected notes on a second recording disc coupled synchronously with the other.
The musical notes to be re-recorded are prepared by the method and the devices described with reference to FIGS. 1 and 2 using the hand push button for starting the sweep shown.
Although the disc recording process described above involves two recording and repeat channels, and rotary platters with actuators engaged, it is possible to perform the same operations with a single turntable and a single turntable. recording channel in combination with two or more repeat pick-ups, and mixing devices which feed the recording head performing re-recording functions in a concentric relation.
The marker disc of the pre-recorded notes as prepared has a larger diameter than the one to receive the assembled re-recordings of the notes. The disk of smaller diameter is thus superimposed on the initial disk of larger diameter, which is marked by hand with respect to the first, according to the precise positions of the beginning of the notes, as has been indicated.
Where there are overlapping notes in the music of string instruments, etc., re-recording operations involve changing the surface of the upper disc to that of the lower and outer disc and vice versa, and ease of recording. the determination of the position and the exchange of the records is advantageous.
In the case of optical recording methods, the described method can be applied, by means of several film phonographs operating in synchronism with mixing and re-recording devices, as is known in the art of the art. cinematography. It is necessary, with these devices, to first perform a recording and processing of a series of films of the sustained frequencies, having all the characteristics of pitch and of the instruments, prescribed in the musical score to be assembled.
Appropriate lengths of these sustained sounds are assembled according to the relative necessary intervals indicated in the musical score, for all the notes which must not be in simultaneous position in the final recording. Additional coils of sustained frequency optical film lengths are prepared, separated by appropriate intervals for the portions of the musical score which has overlapping notes. By passing the repeat signals from the film phonograph coils to the contour suppressing element and the combination of elements 17 to 37 of FIG. 2, each frequency can be removed to a residue near the appropriate strike determined by the shape of the outline and recorded on the final recording.
The triggering of the single sweep is preferably effected by passing the repetition signal to the oscilloscope's single sweep trigger circuit, as described in connection with FIG. 2.
Another way to perform the contour removal operation by the described method is to apply an opaque element to the optical sound tracks of the reels prepared from recordings of the selected sustained frequency. The opaque element can be applied by hand by a pen, brush or airbrush according to masks or contour templates determined by experience or by studying the contours of the amplitudes of sounds, an example of which is variable area recordings of motion pictures of the sounds of mechanical musical instruments.
Yet another means of carrying out the operation is to prepare sound recordings of a tuning frequency the amplitude of which is varied at the time of recording following contours electronically derived from the noise reduction signals. , which originate in cinematic optical recordings and were triggered by the pickup of sounds from a mechanical musical instrument. The thus recorded tuning frequency contours are processed and put together as a collection suitable for assembling the aforementioned coils of sustained frequencies in appropriate relative positions prescribed by the score.
For repetition, the sustained frequencies are connected so as to be transmitted by a variable transmission element, which is controlled by the synchronous repetition signals from the tuning frequency contour coil described above. The residue resulting from the sustained frequencies in a mixing relationship is re-recorded with an additional simultaneous repetition of the overlapping sustained frequency coils and the tuning frequency contour coils, as required in the assembly of the score. of music. It is obvious that the operation of setting up the instants of the beginning of the contours of the adjustment frequency is carried out by hand when the reels of film are cut during their preparation.
In order to be able to re-record the overlapping sounds on the reels which have been prepared in the manner described, it is necessary to provide duplicate the suppressor element and the combination described for each of the film phonograph devices operating simultaneously. The multiple output frequencies of the prepared residues from each of the coils are mixed at the appropriate intensities, and re-recorded optically by means of a normal sound recorder on a film. The recording thus obtained is processed with a view to rehearsing according to the tographic cinema practice.
It should be understood that the term recording relates to sound tracks which can be played, arranged on a suitable recording element, such as sound tracks for mechanical, magnetic or optical recording on discs, tapes, wires or pelli. cules.