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Instrument de musique à clavier On sait que dans les instruments de musique à clavier, chaque note doit obligatoirement être accordée sur une fréquence déterminée et que si les fréquences choisies sont celles d'une gamme diatonique particulière, par exemple celle de do, les rapports de fréquences qui caractérisent la gamme diatonique ne seront en général plus obtenus dans une tonalité différente de celle de la gamme de do.
On sait également que pour remédier à cet inconvénient, Jean-Sébastien Bach a imaginé d'appliquer la gamme dite tempérée dans laquelle le rapport des fréquences entre deux notes données d'une gamme quelconque est toujours le même, quelle que soit la tonalité, cet accordage tempéré ayant toutefois l'inconvénient qu'en général les accords ne sont pas exactement des accords harmoniques.
Pour permettre de comprendre l'invention, on indiquera maintenant plus en détail en quoi consiste le défaut de l'accordage selon la gamme diatonique. La gamme diatonnique est définie par le fait que les rapports entre les fréquences des douze demi-tons de la gamme et la fréquence de la note fondamentale doivent être ceux qui figurent à la seconde ligne du tableau ci-dessous
EMI1.7
<tb> Tableau <SEP> 1
<tb> do
<tb> do <SEP> do <SEP> # <SEP> ré <SEP> mi <SEP> b <SEP> mi <SEP> fa <SEP> fa <SEP> # <SEP> sol <SEP> la <SEP> b <SEP> la <SEP> si <SEP> b <SEP> si <SEP> oct.
<tb> Symétrie <SEP> 1 <SEP> 11/16 <SEP> 11/8 <SEP> 11/5 <SEP> 11/4 <SEP> 11/3 <SEP> 12/5 <SEP> 11/2 <SEP> 13/5 <SEP> 12/3 <SEP> 13/4 <SEP> 17/8 <SEP> 2
<tb> Exemple <SEP> vibr. <SEP> sec.
<SEP> 600 <SEP> 637,5 <SEP> 675 <SEP> 720 <SEP> 750 <SEP> 800 <SEP> 840 <SEP> 900 <SEP> 960 <SEP> 1000 <SEP> 1050 <SEP> 1125 <SEP> 1200
A la troisième ligne de ce tableau, on indique les fréquences auxquelles correspondent ces rapports si la note de base, c'est-à-dire le do, est accordé sur 600 vibr/seconde.
On voit par exemple en se reportant à ce tableau que l'accord parfait do-mi-sol-do est réalisé en émettant simultanément des notes ayant des fréquences de 600, 750, 900 et 1200 vibrations/seconde, c'est-à-dire des notes dont les rapports à la note de base sont respectivement 1, 5/4, 3/2 et 2.
Si maintenant on désire réaliser un accord parfait à partir de la note ré on voit que, la fréquence du ré étant de 675, les fréquences des autres notes devraient être respectivement 843,7, 1012,5 et 1350. On ne pourra réaliser cet accord qu'avec les notes ré, fa dièse, la, ré, mais la fréquence du fa dièse est 840 et celle du la 1000. Deux des notes jouées sont donc fausses, et devraient être corrigées respectivement de -I- 3,7 vibrations/seconde pour le fa dièse et de -i- 12,5 pour le la. Les écarts, de l'ordre de 4,4 6/0o et 12,5 %o sont sensibles.
Comme un accord ou un thème de musique peuvent être joués dans l'une quelconque des douze tonalités définies par les douze demi-tons du tableau et que, dans chacune de ces tonalités la réalisation des accords harmoniques exige une fréquence particulière pour chacune des notes, on conçoit que les instruments de musique à clavier dont chaque note est accordée sur une fréquence fixe présentent un défaut de principe.
Ce défaut ne réside d'ailleurs pas uniquement dans le fait que les accords ne sont souvent pas tout à fait exacts, mais aussi dans le fait que les écarts de fréquences diminuent le rendement de l'instrument. Si plu-
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sieurs notes jouées simultanément présentent entre elles ou entre certains de leurs harmoniques de légers écarts de fréquence, une partie de la puissance sonore émise est absorbée par les battements alors que si les accords sont tels que les battements sont eux-mêmes des harmoniques des notes jouées, on constate un effet sonore dont la puissance est nettement amplifiée.
Dans le but de remédier à ces défauts, l'invention a pour objet un instrument de musique à clavier comprenant une série de générateurs de sons réglés chacun sur une fréquence sonore déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'accordage permettant de faire varier les fréquences des générateurs de sons de manière que les rapports de ces fréquences soient exactement ceux de la ligne harmonique dans n'importe laquelle des 12 tonalités de la gamme, choisie à volonté, ces moyens d'accordage étant agencés de manière à pouvoir être actionnés en cours d'exécution d'une oeuvre musicale.
On a constaté que les instruments de musique dont les générateurs de sons émettent des impulsions électriques qui sont transformées en sons dans un haut-parleur, pouvaient avantageusement être équipés des moyens décrits ci-dessus.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'instrument selon l'invention.
La fi-. 1 est une vue en perspective d'un instrument de musique à clavier; la fig. 2 est une vue en coupe schématique partielle d'un générateur de sons incorporé à l'instrument de la fig. 1, et la fil-. 3 est une vue schématique du dispositif générateur de sons avec ses moyens d'accordage et ses moyens de commande des moyens d'accordage.
A la fi-. 1, on voit, représenté schématiquement un piano électronique 1 dont les touches blanches 2 et les touches noires 3 commandent des marteaux d'une façon non représentée analogue aux marteaux des pianos à cordes usuels. Le piano 1 comprend une pédale 4 commandant le volume du son et un pédalier auxiliaire 5 qui constitue un moyen de commande des moyens d'accor- dage automatiques du piano. Le fonctionnement de ces moyens d'accordage résulte des fi-. 2 et 3 décrites cidessous en détail. A la fia. 2, on voit l'un des dispositifs générateurs de sons contenus dans le bâti du piano 1. Ces dispositifs sont au nombre de 85 et correspondent chacun à l'une des touches 2 ou 3.
Chacun d'eux se compose principalement de deux électrodes 6 et 7 constituées de lames métalliques élastiques disposées parallèlement et présentant chacune à son extrémité libre une masselotte 8, 9. La lame 7 est fixée rigidement à un socle 10 qui est porté lui-même par une traverse générale 11. Celle-ci s'étend sur toute la longueur de l'instrument. Chaque socle 10 est relié à la barre 11 par l'intermédiaire d'un bloc isolant 12 et connecté par une languette métallique 13 à un conducteur électrique (non représenté) de mise à la masse. La lame 6 est montée sur un support mobile 14 dont les pieds tubulaires 15 et 16 coulissent sur les tiges de guidage 17 et 18 solidaires du socle 10.
Des éléments élastiques 19 tendent à écarter la lame 6 de la lame 7 et à faire appuyer le support 14 par son bossage central 20 contre un organe d'appui 21.
Le marteau 23, lorsqu'il est actionné par pression sur la touche correspondante, vient frapper la lamelle 7.
La lame 6 est isolée du socle 10 et de l'organe de support 14. Elle est reliée électriquement à une languette de connexion 22 tandis que la lame 7 est reliée électri- queainent par l'intermédiaire du socle 10 à une languette de connexion 13. Par ces languettes, les lamelles 6 et 7 sont connectées au circuit électrique de l'instrument décrit. Celui-ci est d'un genre connu en soi. Il est représenté schématiquement en 30 à la fig. 3 et l'on voit qu'il est connecté à un haut-parleur 31.
Les 85 dispositifs générateurs de sons que comporte l'instrument décrit, sont ainsi reliés par les languettes de leurs lames élastiques au circuit 30. Chaque paire de lamelles joue le rôle d'un condensateur dont la capacité varie lorsque les lamellès sont mises en vibration par le choc du marteau 23. A chaque touche du clavier correspond une paire de lamelles de dimensions bien déterminées dont la fréquence de vibration fondamentale est celle de la note qui correspond à la touche de commande du marteau situé en regard de cette paire de lamelles.
Les masselottes 8 et 9 que l'on voit à la fig. 2, fixées aux extrémités des lamelles 6 et 7 déterminent avec les caractéristiques élastiques et les dimensions des lamelles la fréquence et le spectre des vibrations de chaque générateur de sons. On connaît déjà des générateurs de sons de ce genre et l'on sait qu'ils peuvent reproduire avec une grande fidélité, par exemple les sons d'un piano à cordes usuel. On connaît aussi des générateurs de sons capables de produire avec des moyens analogues à ceux qui viennent d'être décrits, des sons semblables à ceux d'autres instruments à percussion.
Les dispositifs générateurs de sons de l'instrument représenté au dessin comportent, en outre, des moyens d'accordage qui permettent de modifier dans une mesure relativement faible mais avec une grande précision la fréquence de base des oscillations des lamelles. Dans l'exemple d'exécution décrit, la variation de fréquence est obtenue en utilisant le fait bien connu que la fréquence propre des vibrations d'une lame élastique varie selon les conditions de tension auxquelles elle est soumise. Ainsi, dans l'instrument décrit, le circuit électrique 30 est agencé de telle façon qu'entre les masselottes 8 et 9 existe une différence de potentiel suffisante pour créer entre ces deux masselottes un champ électrique provoquant une force d'attraction entre elles.
Sous l'effet de cette force d'attraction, les lamelles 6 et 7 sont constamment sollicitées à la flexion. On conçoit que dans ces conditions, en modifiant l'écartement entre les lamelles, on fasse varier l'importance de ce champ électrique et, par conséquent, la force de flexion à laquelle sont soumises les lamelles, de sorte que l'on influe ainsi sur leur fréquence propre de vibration.
La réalisation des moyens d'accordage ainsi que des moyens de commande des moyens d'accordage dans l'instrument décrit est basée sur cette idée.
Les socles des 85 générateurs de sons sont répartis tout le long de la. barre 11, sont isolés les uns des autres et reliés chacun à une connexion électrique particulière.
L'organe d'appui 21 est constitué d'une série de disques qui correspondent chacun à l'un des supports 14 portant l'une des lames 6. Ces disques sont calés sur un arbre commun 24 qui peut être entraîné en rotation par un moteur 25 (fig. 3). Chaque disque 21 présente le long de sa périphérie 12 ergots 26 dont les rayons sont différents, de sorte que l'écartement entre chaque paire de lames 6 et 7 peut prendre douze valeurs différentes selon l'orientation de l'organe 21. Ce mécanisme permet de modifier de douze façons différentes l'accordage de la note jouée par les lames 6 et 7. En réalisant convenable-
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ment les disques correspondant aux 85 notes du clavier, on peut donc obtenir un accordage symétrique pour les douze tonalités de la gamme.
Le pédalier 5 permettra de transmettre au dispositif de commande 27 un ordre de rotation qui agira sur le moteur 25 et permettra de régler simultanément l'accordage des 85 générateurs de sons en fonction de la tonalité dans laquelle on désire jouer.
Bien entendu, d'autres possibilités de réalisation du dispositif décrit à la fig. 2 peuvent également être envisagées. Ainsi, au lieu que l'organe d'appui 21 soit un organe rotatif, il pourrait également être un organe à commande par translation. Cet organe pourrait, par exemple, être constitué par une série de rampes disposées longitudinalement. Dans ce cas, les bossages de l'une quelconque de ces rampes correspondraient aux 85 dispositifs générateurs de sons et le dispositif de commande des moyens d'accordage aurait pour fonction d'amener dans la position requise l'une de ces rampes afin qu'elle fixe les distances des 85 supports mobiles 14 par rapport aux socles 10.
De même, les moyens d'accordage des générateurs de sons décrits ci-dessus pourraient être différents de ce qui est représenté à la fig. 2. Ainsi, les paires de lamelles 6 et 7 pourraient être reliées par leur base d'une façon rigide, les bases de ces lamelles étant maintenues à des écartements fixes et constants. II serait possible, en effet, de provoquer les variations de la fréquence propre de chaque paire de lamelles par d'autres moyens que les variations de leur écartement, par exemple en modifiant le champ électrique dans lequel les masselottes 8 et 9 sont baignées par l'intermédiaire de variations du potentiel auquel serait portée une électrode fixe placée en regard de chaque paire de lamelles.
On pourrait également, en utilisant des masselottes constituées par des aimants permanents, au lieu de masselottes métalliques susceptibles de recevoir uniquement une charge électrostatique comme les masselottes 8 et 9, produire la variation de la fréquence propre des lamelles, c'est-à-dire modifier leur état de tension élastique par des moyens magnétiques, par exemple en disposant un bobinage en regard de chaque paire de lamelles et en commandant le passage d'un courant d'intensité déterminée dans chacune de ces bobines.
On voit ainsi qu'il est possible de réaliser un accor- dage immédiat et sélectif des notes de l'instrument de musique en commandant des moyens d'accordage capables de faire varier légèrement mais d'une façon contrôlée la fréquence des différents dispositifs générateurs de sons de l'instrument. L'utilisation de moyens électroniques pour transmettre, amplifier et émettre, sous forme de sons, les vibrations mises en oeuvre au moyen des touches du clavier permet de réaliser ces moyens d'accor- dage de façon à la fois peu encombrante et précise.
L'idée de réaliser un instrument de musique à clavier dont les générateurs de sons sont pourvus de moyens d'accordage et qui comporte lui-même des moyens de commande de ces moyens d'accordage, s'applique d'ailleurs, non seulement à des instruments dans lesquels les sons sont engendrés par des vibrations mécaniques qui sont transmises ensuite par des moyens électriques à un haut-parleur, comme dans le dispositif représenté à la fig. 2, mais également à des instruments de musique entièrement électroniques, c'est-à-dire dans lesquels les sons sont engendrés par la mise en oscillation de circuits électroniques ajustés sur des fréquences déterminées. On connaît également de tels instruments dont le timbre de sons est créé par superposition d'oscillations de divers circuits accordés.
Une fois convenablement triées, amplifiées et transformées, ces oscillations sont conduites au haut-parleur. Dans les instruments de ce genre également, on peut incorporer des moyens d'accor- dage et des moyens de commande des moyens d'accor- dage qui permettent de respecter exactement les rapports de la ligne harmonique dans les accords ou les thèmes joués et cela, quelle que soit la tonalité de ces accords ou de ces thèmes.
Dans la réalisation pratique des différentes formes d'exécution décrites plus haut, il sera avantageux de prévoir des dispositifs qui permettent d'ajuster, lors de la mise en place de l'instrument de musique, les corrections apportées à l'accordage des différentes notes. En effet, de même que les cordes d'un piano doivent pouvoir être ajustées pour maintenir leur accordage, il faut aussi que la fréquence des vibrations des différentes paires de lames de l'instrument décrit plus haut puisse être ajustée de cas en cas et que les variations de fréquence imposées par les moyens d'accordage puissent également être ajustées.
Pour dimensionner les ergots 26 ou les organes de corrections qui jouent le rôle de ces ergots, il sera nécessaire de calculer au préalable les corrections de fréquence qui doivent être apportées aux différentes notes dans les différentes tonalités. Le tableau II (page 5) indique les fréquences pour deux octaves en supposant une fréquence de 600 vibrations/seconde pour le do. Les cases de ce tableau qui ne sont pas occupées, indiquent la même fréquence que dans la gamme de do. Les corrections à prévoir sont données pour chaque note par comparaison entre les fréquences dans la gamme désirée et dans la gamme de do. Le calcul des corrections pour d'autres octaves et pour une autre fréquence de base découle directement du tableau II.
Pour jouer une oeuvre avec l'instrument de musique décrit et pourvu du perfectionnement qui fait l'objet du présent brevet, le musicien peut avantageusement se servir d'une partition sur laquelle figurent, au moyen d'une notation appropriée, des indications qui le renseignent sur les tonalités dans lesquelles les différents thèmes ou même certains accords particuliers sont écrits. Au début de ces thèmes ou au moment de ces accords particuliers, il actionnera le dispositif de commande de façon à l'amener dans la position requise. A la fig. 1, ce dispositif de commande est représenté sous la forme du pédalier 5 qui comprend une série d'organes de commande reproduisant la disposition des touches d'une gamme du clavier.
En pressant sur un de ces organes de commande, on amène le dispositif dans une position telle que les fréquences des notes jouées correspondent à un accor- dage symétrique dans la tonalité qui correspond à la pédale qui a été actionnée. On peut également envisager d'autres formes d'exécution du dispositif de commande. Celui-ci doit permettre à l'exécutant de commander au moment voulu la mise en action des moyens d'accordage, ceux-ci modifiant instantanément l'accordage des notes de l'instrument de façon que le thème ou l'accord joué à ce moment soit rendu par des sons accordés effectivement avec toute la précision possible, quelle que soit la tonalité de ce thème ou de cet accord.
Les sons émis sont alors, non seulement plus harmonieux que ceux des instruments usuels qui ne peuvent être accordés exactement que pour une tonalité, mais encore présentent un rendement ou une puissance dans leur effet sonore qui est manifestement accru. Ce dernier
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phénomène est parfaitement sensible et s'explique par le fait que si les fréquences des différents sons et de leurs harmoniques sont exactement accordées les unes aux autres, les battements qui se produisent constituent eux- mêmes des sons dont la fréquence est dans l'accord, de sorte qu'il n'y a aucune perturbation due aux battements.