Piano joueur

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Contexte

Le piano mécanique commence comme un piano acoustique standard ou non-joueur. Il contient un clavier et, lorsque les touches sont frappées, des marteaux en feutre frappent des cordes métalliques accordées pour créer des sons musicaux. La collection complexe de marteaux en feutre et de pièces de connexion est appelée « action de piano ». L'action du piano peut être manipulée avec les doigts du musicien, ou, si le piano est équipé d'un système de jeu, l'action du piano peut être actionnée par "l'action du joueur" du piano lui-même.

Le piano mécanique traditionnel à roulement a une action pneumatique (à air comprimé) qui actionne l'action du piano. A chaque touche du piano est associé un percuteur, qui ressemble à un soufflet miniature. Lorsque chaque percuteur est replié pneumatiquement, sa touche correspondante est poussée pour jouer. L'ensemble complet des attaquants comprend l'action du joueur. L'action du lecteur « lit la musique » en détectant les perforations codées dans les rouleaux de papier. Cette détection se fait par un système de tubes et de valves pneumatiques, et, au fur et à mesure que les perforations sont notées, le système pneumatique indique aux percuteurs quand s'effondrer. Un moteur d'aspiration électrique ou des pédales pompées au pied fournissent la puissance pneumatique.

Le piano à roulettes traditionnel présente plusieurs inconvénients. L'action du joueur doit être intégrée au piano lors de l'assemblage ; il ne peut pas être ajouté plus tard. De plus, les percuteurs pneumatiques poussent leurs touches à un seul niveau dynamique, de sorte que les notes de la musique sont entendues, mais sans variations douces ou fortes.

Le piano mécanique moderne a une action de joueur qui utilise des solénoïdes à commande électronique comme attaquants. Un solénoïde est une bobine tubulaire qui agit comme un aimant lorsqu'elle est parcourue par un courant électrique. Les solénoïdes répondent aux signaux d'une interface numérique d'instrument de musique ou MIDI, qui est le langage électronique universel parlé par les claviers, les synthétiseurs de musique et d'autres instruments électroniques. Le MIDI est considérablement plus sophistiqué que le système roll-player, et joue à la fois les notes et la dynamique enregistrées par le musicien. Les bibliothèques de musique enregistrée sont stockées sur des disquettes ou des disques compacts afin que le piano puisse jouer pratiquement n'importe quel morceau de musique. S'il est équipé d'un logiciel et d'une électronique appropriés, le piano mécanique peut également jouer des chanteurs, des instruments ou un orchestre symphonique complet. Grâce au langage MIDI commun, il peut également être lié à des séquenceurs, des boîtes à rythmes et des synthétiseurs ainsi qu'à des ordinateurs.

Historique

Lorsque le roi Henri VIII d'Angleterre mourut en 1547, ses instruments de musique furent inventoriés et, parmi eux, figurait « un instrument qui marche avec une roue sans jouer dessus ». Les premiers pianos à musique étaient connus pour avoir été construits par le facteur de pianos Samuel Bidermann d'Augsbourg, en Allemagne. Il équipa trois épinettes (petits pianos droits) de fûts épinglés semblables à ceux des boîtes à musique de son vivant de 1540 à 1622.

L'intérêt pour l'invention d'un piano autonome refait surface à la fin des années 1890. Plusieurs mécanismes différents ont été développés et vendus, mais les rouleaux de papier n'étaient pas interchangeables. Melville Clark, un inventeur et concepteur de pianos, a développé une taille de rouleau standardisée à 88 notes pour l'industrie du joueur, et a construit son piano de jeu Apollo selon cette norme en 1901. En 1908, d'autres fabricants avaient adopté sa norme. Les rouleaux de papier étaient perforés par des machines de duplication appelées perforatrices à partir d'un rouleau maître utilisé comme motif. Les rouleaux maîtres étaient laborieusement perforés à la main par des ouvriers qualifiés directement à partir de partitions. Pour éviter cette difficulté de production, Clark a inventé le "piano de marquage" en 1912. Son piano de marquage enregistrait les données du rouleau maître pendant que le musicien interprétait un morceau de musique. Le piano de marquage a été utilisé de 1912 à 1931.

Les performances historiques des artistes de l'époque ont été conservées dans des enregistrements en direct, et le piano de marquage a fait des années folles l'apogée du piano mécanique jusqu'à ce que la popularité du phonographe et de la radio la dépasse. En 1926, année de son pic de vente, plus de 10 millions de rouleaux de piano ont été vendus. Le piano de marquage a été retiré en 1931, restauré en 1971 pour enregistrer les performances d'autres artistes exceptionnels et désigné monument historique national du génie mécanique en 1992. Après les faibles ventes de tous les temps dans les années 1950, les pianos à rouleaux ont connu un renouveau dans le années 1970, et les pianos mécaniques traditionnels et les rouleaux de papier sont toujours fabriqués et vendus.

Dans les années 1920, des expériences ont commencé avec des appareils électriques ou électromagnétiques à la place de la table d'harmonie du piano. Les pianos, claviers et synthétiseurs de musique électroniques utilisent des circuits électroniques ou des pièces métalliques accordées au lieu de cordes pour produire du son. Certains produisent des sons proches de ceux d'un piano conventionnel, mais ils sont surtout appréciés pour produire des effets qui sont modifiés électroniquement à partir de la voix de piano acoustique. Les applications électroniques ont commencé à fusionner avec le piano acoustique dans les années 1970; les pianos acoustiques (par opposition aux pianos électroniques) étaient équipés de divers composants tels que des lecteurs de cassettes numériques ou des ordinateurs pour permettre au piano acoustique d'être joué à l'aide de « cerveaux » électroniques et de puissance. Plusieurs grands fabricants produisent désormais des pianos mécaniques à disques, et les systèmes et logiciels sont vendus en kits pour convertir les pianos acoustiques en joueurs. L'instrument inutilisé depuis les cours de piano au primaire peut ainsi être transformé en centre de divertissement. Le reste de cet article se concentrera sur la fabrication du piano à disques.

Matières premières

Pratiquement aucune matière première n'est utilisée directement dans la fabrication de pianos mécaniques à disques. Les fabricants fournissent des spécifications aux fournisseurs, puis leur achètent les pièces requises. Ces pièces peuvent inclure des pianos acoustiques fabriqués en usine dans lesquels les systèmes de lecture sont installés.

Conception

Les ingénieurs conçoivent le système de piano mécanique et développent de nouveaux produits. Le personnel juridique du fabricant, quant à lui, effectue une recherche approfondie des brevets afin que les nouvelles approches n'enfreignent pas les brevets existants et que les concepts originaux de l'entreprise puissent être brevetés rapidement. Les prototypes sont assemblés à la main, testés et évalués pour la commercialisation et la faisabilité de la construction. Les ingénieurs fournissent des détails de conception et des spécifications pour chaque composant du produit, y compris les pièces électriques, électroniques et mécaniques ; outillage et usinage ou assemblage spécial; et les exigences d'exploitation, d'installation, d'essai, d'entretien et de réparation. Parce que peu de pièces peuvent être fabriquées sur place, la recherche de pièces ou de fournisseurs capables de les fabriquer peut être mondiale.

Les ingénieurs logiciels doivent également fournir la programmation afin que les puces informatiques puissent convertir les notes et les données représentant des expressions musicales en signaux électroniques qui pilotent les solénoïdes. Plus de 1 000 pages de code informatique peuvent être nécessaires pour cette communication compliquée.

Pour plaire à un large marché, le piano mécanique doit être capable de jouer une large gamme de musique, c'est pourquoi une grande bibliothèque musicale sous forme de logiciel a également été développée et mise à jour. Les "codes" des rouleaux de piano traditionnels ne se traduisent pas facilement dans le langage MIDI, mais les performances réelles sont parfaitement adaptées au système numérique car elles véhiculent des éléments d'interprétation. Les fabricants entretiennent leurs propres studios d'enregistrement et recrutent des artistes renommés pour jouer leurs styles de piano. Les éditeurs de musique examinent les performances enregistrées, corrigent les erreurs ou les incohérences ou modifient les performances en fonction des partitions musicales, le cas échéant. Le personnel juridique sécurise les contrats, les sorties et les licences pour la musique et les performances.

Le processus de fabrication

Sous-ensemble lecteur

• 1 Le sous-ensemble du joueur est l'action du joueur qui se compose de 88 solénoïdes et pistons qui sont activés par ordinateur pour déplacer les touches. Il est composé de pièces préexistantes qui sont assemblées le long d'une chaîne de montage en utilisant une combinaison d'assemblage manuel et de processus automatisés. L'électronique, y compris l'alimentation électrique, le boîtier de commande, les dispositifs d'activation par clé et les interconnexions, sont contrôlés par les composants sur une carte de circuit imprimé . Les circuits imprimés sous forme de panneaux (plusieurs cartes du même type faites sur un grand panneau et séparées après l'insertion des composants) sont utilisées pour faciliter l'assemblage automatisé car les composants peuvent être ajoutés facilement. Les composants d'un même type sont fournis en longs rouleaux qui sont alimentés par un séquenceur automatisé. Le séquenceur vérifie que chaque pièce est correcte, puis organise un ensemble de pièces dans la séquence appropriée pour l'insertion dans le circuit imprimé. Certaines pièces sont formées, façonnées et insérées dans la carte par un inséreur par immersion automatisé qui peut également vérifier l'adéquation de la pièce. Les autres pièces sont ajoutées à la main.
• 2 Les pièces sont soudées en place en faisant passer le circuit imprimé à travers une machine à souder à la vague. Il lave la carte avec un flux pour éliminer les contaminants, chauffe la carte et les composants par chaleur infrarouge pour réduire le choc thermique lorsque la carte est soudée, puis passe le dessous de la carte sur une vague de soudure fondue. La soudure s'écoule vers le haut de chaque composant et perforation de la carte par action capillaire jusqu'à la surface supérieure de la carte. Il refroidit et durcit, fixant les composants en place.
• 3 Les circuits imprimés terminés sont installés dans des boîtiers de commande et testés en tant qu'étape d'assurance qualité. Le logiciel est chargé et les boîtiers de commande sont activés au cours d'une période de test de deux jours, ou processus de « burn-in », qui simule le fonctionnement réel du système du lecteur. Tout échec pendant cette période est détecté et corrigé.
• 4 Sur une autre partie de la ligne de sous-assemblage du lecteur, les solénoïdes et les plongeurs sont fabriqués et installés sur un rail ou un support. Le fil magnétique est enroulé à la machine sur les bases du solénoïde et scellé en place. Des connexions de fils sont également fixées à chaque solénoïde et les ensembles de plongeurs sont couplés à des solénoïdes. Les solénoïdes et les plongeurs sont montés sur des rails en aluminium. Selon le fabricant, la configuration des solénoïdes/plongeurs varie et le rail peut être constitué d'une seule pièce ou de plusieurs sections. Des supports de montage sur rail seront utilisés plus tard pour monter les solénoïdes sous le clavier du piano. Un montage similaire est réalisé pour activer les pédales du piano.

Bande d'enregistrement

• 5 Le piano-lecteur peut également enregistrer la musique jouée sur le piano si une bande d'enregistrement est installée ; cela permet aux étudiants ou aux interprètes de reproduire leur travail et aide les compositeurs à créer et à réviser leurs compositions. La bande d'enregistrement se compose d'un rail de montage et de minuscules commutateurs de film électronique qui sont emballés dans du plastique. Il y a un interrupteur ou un doigt par touche; et la bande d'enregistrement est sensible à la ou aux touches qui sont frappées, à la durée pendant laquelle elles sont enfoncées et à la vélocité ou à l'intensité (douce ou forte) par frappe de touche. La bande d'enregistrement est reliée électroniquement à l'ordinateur du piano, où les signaux sont traités en messages MIDI. Ces données peuvent être stockées sur des supports analogiques comme un lecteur de cassettes ou un magnétoscope, ou dirigées vers un lecteur de disquettes. Il peut être joué par le piano ou un autre instrument compatible MIDI.

Lecteur de disque

• 6 Le lecteur de disque et d'autres appareils sont connectés au piano mécanique via le boîtier de commande. Il peut s'agir d'un lecteur de disquettes, d'un lecteur de disque compact (CD) ou des deux ; Les pianos mécaniques peuvent également être connectés à des magnétoscopes en combinaison avec des téléviseurs ou des écrans d'ordinateur afin que les paroles puissent être synchronisées pour des chansons à chanter ou d'autres divertissements programmés. La plupart des fabricants achètent ces composants et télécommandes auprès de fournisseurs externes.

Accompagnement et intervenants

• 7 Autre fonctionnalité supplémentaire, le piano peut jouer avec toutes sortes d'accompagnements enregistrés, y compris des voix, d'autres instruments individuels ou un orchestre. Les « boîtes à sons » pour ces ajouts sont des haut-parleurs électroniques qui peuvent être fournis en tant qu'accessoires du piano et qui sont fournis par les fournisseurs. Un logiciel est ajouté pour fournir les autres sons via le système MIDI.

Installation du piano

• 8 Sur une autre chaîne de montage, le sous-ensemble lecteur et la bande d'enregistrement sont installés dans un piano. Les pianos sont fournis par la division piano du fabricant ou par un fournisseur extérieur. Une fente est découpée dans le bois sous le clavier du piano, mais l'intégrité structurelle du piano n'est pas affectée. Le rail solénoïde ou ensemble de rails est monté sous le piano de sorte que les pistons se trouvent sous les queues des touches. La bande d'enregistrement est installée de la même manière. Les liaisons solénoïdes avec les pédales sont également connectées, le boîtier de commande est monté sous le clavier et l'alimentation est montée sous le piano. L'action du piano doit être ajustée à ce stade. Les touches reposent sur des coussinets en feutre qui se compressent à l'usage, de sorte que les pianos sont programmés pour jouer pendant la nuit dans un autre processus de rodage. Après un "concert" de 12 heures, le feutre s'est compressé. Ensuite, les composants sont vérifiés pour s'assurer qu'ils fonctionnent correctement et la mécanique du piano est ajustée pour s'adapter à la compression ressentie. Les pianos sont emballés et expédiés une fois l'installation terminée.

Assemblage du kit

• 9 Certains fabricants fournissent leurs systèmes à disques dans des kits qui peuvent être utilisés pour équiper les joueurs de pianos standard. Au fur et à mesure que les sous-ensembles terminés, les boîtiers de commande, les alimentations et les bandes d'enregistrement sortent des chaînes de montage, ils sont emballés et stockés. Des kits sont ensuite emballés avec ces unités ainsi que des lecteurs de disques et des accessoires. Les kits sont expédiés aux installateurs qui ont été spécialement formés pour installer le système du fabricant particulier. L'installation prend généralement jusqu'à deux jours, y compris une session de rodage nocturne après laquelle la mécanique du piano est ajustée et le fonctionnement des composants est vérifié tel qu'il est en usine.

Contrôle qualité

Le contrôle de la qualité est essentiel à chaque étape de la production. Au fur et à mesure que les pièces sont reçues de fournisseurs du monde entier, leur conformité aux spécifications et autres exigences techniques est vérifiée. Le long de la chaîne de sous-assemblage du lecteur, les travailleurs effectuent des contrôles de qualité dans le cadre de leur responsabilité. Par exemple, lorsque les cartes de circuits imprimés sortent de la machine à souder à la vague, l'opérateur inspecte la carte pour voir que les pièces ont été soudées en place, qu'aucun pont de soudure ne s'est produit d'un composant à l'autre et que la carte elle-même ne s'est pas déformée ou fissurée. L'opérateur surveille également la machine pour la température de la soudure et le fonctionnement global de la machine. Les assemblages électroniques doivent également répondre aux exigences des Underwriters' Laboratories (UL). Les représentants d'UL visitent les fabricants fréquemment et au hasard pour vérifier la conformité avec leurs matériaux, leurs opérations et leurs codes de sécurité. D'autres contrôles de qualité, tels que les rodages des boîtiers de commande et des mécanismes de piano, sont intégrés au processus de fabrication, comme décrit.

Le futur

Les pianos acoustiques sont des instruments appréciés depuis longtemps par les auditeurs, et leur avenir est assuré par le piano mécanique à disque qui fournit les sons et les avantages du divertissement sans que l'auditeur ne devienne un virtuose. Les pianos mécaniques à disques ont entraîné une augmentation substantielle des ventes de pianos et sont considérés comme le secteur de croissance de l'industrie. Dans l'avenir du piano mécanique à disque, les fabricants s'efforcent de reproduire les nuances de la performance. La fusion continue des technologies semble également probable, car des studios d'enregistrement professionnels sont utilisés pour saisir de la musique et des méthodes sont trouvées pour relier le piano mécanique à d'autres médias électroniques.