• Bao-Pao

Travail scolaire effectué dans le cadre de l'action Cap Ten

Fichier en format PDF. Le Bao-Pao

REMARQUE : Ce fichier reprend l'intégralité du texte publié ci-dessous, il fait près de 4Mb ; si votre ligne est lente, le téléchargement peut prendre quelques dizaines de secondes ...

Le BAO-PAO

Description :

Ce sont 4 arcs métalliques contenant à leur extrémité des lasers, un ordinateur, des haut-parleurs, un synthétiseur, une interface et des baguettes, le tout relié par des câbles électriques.

Tous ces éléments forment cet instrument magique : le BAO-PAO

Que signifie Bao-Pao ?

Le Bao-Pao est le nom d’un chapeau chinois.
Le pao est le nom d’une sorte de bois que l’on trouve en Chine.

Pour nous :

BAO signifie Baguette Assistée par Ordinateur
et
PAO la Puce A l’Oreille (c’ est le nom de l’A.S.B.L. qui a créé l’instrument).

A quoi sert le Bao-Pao ?

Le Bao-Pao est un instrument de musique très simple à utiliser.
Il sert à réunir des personnes handicapées et d’autres qui n’ont pas de handicap, mais qui veulent partager une même passion : la musique et la chanson.

Comment fonctionne-t-il ?

Un ordinateur contient des morceaux de musique, que l’on peut choisir parmi les nombreux titres en mémoire.
Quatre arcs métalliques contiennent chacun un LASER qui produit un faisceau lumineux,
ce faisceau est une « corde virtuelle » .
Le Bao-Pao est donc une forme particulière d’instrument à corde(s).
Les musiques mémorisées sont numérisées (synthétisées), c’est-à-dire qu’elles sont enregistrées dans un fichier sous forme de suites de 1 et de 0.

C’est le passage de la baguette dans le faisceau laser qui déclenche la lecture des notes, qui définit leur rythme, le type d’instrument qui doit être utilisé, le niveau sonore etc.
Plus la baguette traverse rapidement le laser et plus le volume est fort. Pour le rythme, c’est le nombre de passages à travers le faisceau qui augmente ou diminue la cadence des notes.
Le canal du synthétiseur est mémorisé dans le programme musical. Chaque canal correspond à un instrument différent.

Donc, en résumé, le synthétiseur transforme le mouvement de la baguette en musique par l’intermédiaire du programme enregistré dans le PC.

Vue de la partie électronique du Bao-Pao

Nombre de joueurs sur le Bao-Pao :

De un seul à quatre joueurs peuvent agir simultanément sur les arcs en fonction de la musique choisie.
Il est possible comme dans un orchestre, d’avoir chacun son instrument, d’interpréter par exemple sur un arc laser, la mélodie, sur le suivant l’accompagnement, sur le troisième les percussions, et sur le 4ème le piano… mais on peut mémoriser des changements ; par exemple dans le programme, on prévoit qu’à un moment le piano se termine et soit remplacé par des violons.
Quel que soit le nombre d’instruments, un morceau peut être joué seul, à plusieurs, ensemble ou en séquence (en carrousel), c’est-à-dire que chacun à son tour va jouer sur son arc, la suite du morceau.

Interprétation par un seul joueur

Et par deux joueurs

Jeu à quatre joueurs

Les arcs :

Ce sont les quatre tubes métalliques en forme d’arc, qui contiennent chacun un émetteur LASER dans la sphère supérieure, et un récepteur dans la sphère du bas.

La corne de gazelle :

Quand on veut l’employer, elle remplace d’un arc ; elle est de plus petite taille, pour faciliter le jeu de certaines personnes pour lesquelles le mouvement horizontal est difficile. Elle peut être montée dans la position la plus adaptée à la personne qui doit l’utiliser.
Sur cette photo, le faisceau laser rouge est bien visible entre les deux sphères.

Le Laser :

C’est un ensemble de deux sphères, celle du dessus contient l’émetteur LASER, c’est elle qui envoie le rayon laser ; en dessous se trouve le récepteur laser.

L’interface :

Dans « Interface » on entend INTER (ou entre). L’interface est donc un appareil placé entre le LASER et le PC pour transformer la lumière des LASER en informations que le PC peut comprendre et interpréter.
C’est donc l’interface qui va indiquer à l’ordinateur quand on commence à jouer, quand doit débuter la note et quand elle doit s’arrêter, si le faisceau laser est traversé lentement ou rapidement par la baguette, si la cadence, le rythme est élevé ou lent.

Le PC :

Le PC reçoit des ordres de l’interface ; il vérifie dans son programme ce qu’il doit en faire en fonction du morceau de musique choisi, et il envoie au synthétiseur, un message en langage « général MIDI » qui contient la séquence de notes à jouer et comment les jouer ;
Il lui dit quels instruments on doit entendre, quelles notes il doit produire , pendant combien de temps, à quel rythme, avec quel niveau sonore…

Sur l'écran ci-dessus, on voit les répertoires qui contiennent tous les groupes de morceaux mémorisés, et que l’on peut sélectionner avant de commencer à jouer.
Des chansons pour enfants à la musique classique en passant par les « tubes », tout est possible pour le Bao-Pao !

Le synthétiseur :

C’est sans doute l’appareil le plus important du Bao-Pao, puisqu’il doit convertir les informations envoyées par le PC pour en faire de la musique.

Les baffes :

Ce sont les gros haut-parleurs utilisés pour que tout le monde puisse entende jusqu’au fond de la salle ; ils ont parfois une puissance de plusieurs centaines de watts. Celui-ci mesure 45 cm de hauteur et peut fournir une puissance de 100 Watts, mais pour des représentations en plain air, nous en avons aussi de 300 Watts qui mesurent 70 Cm de hauteur .

Le lutrin :

Le Bao-Pao ne demande aucune connaissance du solfège, mais les musiciens doivent généralement accompagner les morceaux de musique en chantant.
Les lutrins sont les supports placés devant chaque musicien pour y déposer les partitions ou les feuilles contenant les paroles des chansons.

Glossaire

BAO-PAO :

Instrument de musique électronique inventé par Jean SCHMUTZ et distribué par l’A.S.B.L. « La puce à l’oreille »
La Puce à l'Oreille, 94 rue de l'Evêché - 13002 Marseille
Contact mail : jean.schmutz@free.fr
Site : http://www.pucealoreille.com/
Tel : 33 (0)4 91 90 55 48

Impros-j’Eux et Blagu'Bao :

En Belgique l’association des impros-j’Eux utilise le Bao-Pao pour certains de ses spectacles,
Site des Impros-j’Eux : http://www.impros-jeux.be/
Renseignements : Marc Legros, 0498/10.13.98 par mail : marcimprosjeux@live.be

LASER :

Vous avez déjà joué avec des aimants ; et bien quand l’aimant attire un morceau de fer, c’est grâce à une force d’attraction qui est son champ magnétique, son magnétisme.
Mais au lieu d’utiliser un aimant, on peut obtenir le même effet en faisant passer un courant électrique dans une bobine placée autour d’un morceau de fer. Dans ce cas on ne parle plus de magnétisme mais d’électromagnétisme.
Si on utilise ces bobines autour d’un tube dans lequel on fait passer des ondes électromagnétiques comme celles de la lumière, on arrive à dévier le faisceau lumineux, soit pour le concentrer en un point comme dans le laser ou encore pour lui faire changer de direction. C’est de cette façon que l’on arrivait à composer une image sur les anciens écrans de télévision.

Synthétiseur :

Le synthétiseur est un appareil électronique capable d’interpréter les informations reçues d’un ordinateur et de les transformer en notes musicales. Le langage standard utilisé généralement pour cette communication entre le PC et le synthétiseur est souvent le langage « Général MIDI » (GM).
Une explication simplifiée mais plus complète sera donnée en annexe.

Langage MIDI :

Baffles :

Comme expliqué avant, ce sont des groupes de haut-parleurs très puissants utilisés pour la sonorisation de spectacles. Ils reçoivent la musique à diffuser d’un amplificateur capable de leur fournir de grandes puissances suivant les besoins.

Virtuel :

Ce terme souvent utilisé en informatique, désigne quelque chose qui n’existe pas réellement mais qui produit les mêmes effets.
Par exemple, je cite dans le texte une « corde virtuelle », c’est le rayon lumineux du laser que l’on  voit bien sur la corne de gazelle. Ce rayon remplace la corde de l’instrument de musique.
Au lieu de pincer la corde comme sur une harpe, on traverse le faisceau laser avec la baguette et on obtient un son synthétisé qui peut être celui d’une corde de harpe ou de tout autre instrument de musique.

Répertoires :

En informatique, les répertoires sont des dossiers virtuels dans lesquels on place plusieurs fichiers
( ici plusieurs morceaux de musique regroupés par style ou artiste).

Successions, suites :

Des suites de notes… des notes qui se succèdent. Des successions sont des choses qui se font l’une après l’autre.

Lutrin :

A l’origine, c’était un petit meuble destiné à supporter un gros livre par exemple, mais l’utilisation de ce « meuble » a été détournée par des musiciens suisses pour en faire le pupitre supportant la partition du musicien.

Analogique :

Par opposition au « numérique » expliqué ci-dessous et qui ne travaille que sur deux états : le courant passe ou le courant est coupé ( 5 Volts ou 0 Volt par exemple ), une tension analogique peut être comprise entre 0 Volt et la tension maximale choisie.
Mais un ordinateur n’est pas capable d’utiliser tous ces niveaux différents de tensions. On ne lui a pas placé d’appareil de mesure capable de voir s’il y a 1 volt, 2volts etc. sur les fils. Donc le PC travaille tout ou rien ( 5 Volts ou 0 Volt ) ; c’est ce que l’on appelle des niveaux logiques 1 ou 0.
Pour pouvoir jouer de la musique ou régler une valeur entre ces tensions 5 volts et O volt , la solution est de « numériser » la valeur de la tension pour que le PC puisse l’utiliser comme une valeur mathématique.

Numérisé, numérique, digitalisé :

Puisque l’ordinateur ne peut comprendre que des successions de 1 et des 0, on a inventé une manière de les écrire, c’est la notation BINAIRE . Elle sera décrite en annexes.
La musique qui doit être jouée par un synthétiseur est d’abord enregistrée sous cette forme binaire, ( sous une forme numérisée, on dit aussi digitalisée) dans un fichier MIDI.

Le PC va lire ce fichier de commandes MIDI, et envoyer l’une après l’autre les informations musicales vers le synthétiseur quand il en reçoit l’ordre.
(Ici, l’ordre est donné par le passage de la baguette dans le faisceau LASER).
Le synthétiseur reçoit cette liste de commandes et va les transformer en ondes sonores pour produire de la musique synthétisée.

ANNEXES :

Détails concernant le LASER :

Fonctionnement du synthétiseur :

On a vu plus haut que le PC ne sait pas utiliser des données « analogiques », le synthétiseur lui, ne peut pas jouer un morceau s’il n’est pas « encodé » dans un langage qu’il connaît : le langage MIDI.

Comme le synthétiseur est l’appareil le plus important, il demande un peu plus d’explications.
Voici (de manière un peu simplifiée) comment les choses devraient se passer et pourquoi au contraire tout peut se bloquer si on ne respecte pas la logique de programmation :

Je veux envoyer au PC une simple séquence de trois notes « DO Ré MI …»
Pour un musicien, c’est ce qu’il y a de plus simple, et s’il n’a pas toutes les informations sur sa partition, chaque musicien interprétera ces trois notes à sa façon ou demandera au chef d’orchestre ce qu’il doit en faire…
Mais pour le PC, il faut que tout soit prévu et indiqué clairement au préalable, dans l’ordre exact où les choses vont devoir se produire, sans rien oublier.
En effet, on ne le répète jamais assez, le PC fonctionne de manière logique, on lui donne un programme, (une liste de choses à faire) et il suit l’une après l’autre les instructions de cette liste.
S’il lui manque une information, si quelque chose n’est pas logique, ou s’il ne reçoit pas ce qu’il attend en réponse à une action, le PC attend… et/ou il ne sait plus quoi faire… On dit qu’il est « planté ».
Or, dans cet exemple des trois notes envoyées à notre synthétiseur, le PC a toutes les raisons de se planter !
- D’abord, le langage MIDI utilisé par un synthétiseur a été créé par des américains, donc la première erreur est de ne pas avoir utilisé la notation américaine pour indiquer chaque note à jouer .
- On ne peut donc pas lui dire simplement joue DO Ré MI FA SOL LA SI car le synthétiseur ne comprendrait pas et ne réagirait pas ; il faut utiliser des lettres avec lesquelles les Américains représentent leurs notes C, D, E, F, G, A , B ( remarquez que chez les anglophones, le LA est la première note A car avant de commencer à jouer on accorde les instruments en donnant le LA…)

- Ensuite, il faut aussi indiquer la hauteur de la note ( ou en clair, quelle octave utiliser ) ; si vous utilisez synthétiseur sur lequel le canal 5 que vous avez choisi est un piano, où faut-il jouer ce DO Ré Mi, à gauche sur les notes graves ou à droite sur les aigües ? ou encore le DO à gauche, le Ré au milieu, et le MI à droite ? on doit donc ajouter un chiffre derrière la lettre pour indiquer où la jouer sur l’instrument ( C4,D4,E3,F5,G6 etc.).

- Il faut également indiquer à quel moment de la partition cette note doit débuter et s’arrêter ainsi que la durée de la note ( est-ce une Ronde, une blanche, une noire, une croche etc.).
Ca fait déjà beaucoup d’indications, mais il lui manque encore deux informations :
- avec quel volume produire la note
- quel instrument (ou quel canal) faut-il faire entendre ?

Enfin, il n’y a plus qu’à attendre le passage de la baguette dans le faisceau laser pour recevoir le TOP de début de note et à vérifier quel volume le musicien veut obtenir (choisi quand il a traversé lentement ou violemment l’arc…)

Réglage du volume :

Il ne nous reste plus qu’à comprendre comment le PC peut régler le volume de la musique puisqu’il ne sait pas contrôler un niveau analogique… il ne peut pas dire au synthétiseur « joue plus fort ou moins fort » ; il ne sait pas ce que ça veut dire, et rien ne lui permet de vérifier si c’est le bon volume qui est choisi !

Le synthétiseur permet de régler le volume indépendamment du PC, entre le minimum et le maximum ; on tourne le bouton de volume et c’est fait… mais on le sait les ordinateurs ne connaissent que deux états 1 et des 0 ( le courant passe ou il ne passe pas) c’est ce que l’on appelle le mode binaire
Pour pouvoir donner des instructions analogiques compréhensibles, il faut donc d’abord traduire ce volume en une valeur numérique (en binaire).

Notation en décimal – binaire et hexadécimal :

Si on utilise 8 fils électriques représentés par les 8 colonnes du tableau visible ci-dessous, le PC peut modifier et vérifier l’état 1 ou 0 de chaque fil, ( le courant passe ou ne passe pas).
Avec ces 8 fils on peut lire 256 combinaisons de 1 et de 0, et donc on peut choisir entre 256 valeurs pour régler le volume de la musique générée par le synthétiseur.

Quand vous calculez, vous utilisez le système décimal, à chaque fois que vous ajoutez une unité, si vous arrivez à 9 vous reprenez à partir de 0 mais vous ajoutez une dizaine dans la colonne de gauche ; donc le nombre suivant 9 devient 0 placé derrière une dizaine, soit 10 (1 de la dizaine suivi de 0).

En binaire, le principe est le même, mais on ne compte que jusque 2 avant d’ajouter un report.

En plus, au lieu de commencer à 1 on commence à zéro ( c’est normal, rappelez-vous : quand le courant est coupé c’est 0, le courant passe c’est 1 ). Il n’y a donc jamais de 2, on ne compte pas de 1 à 2 mais de 0 à 1, ça fait toujours deux possibilités…
Ensuite on ajoute le report 1 dans la colonne qui suit directement vers la gauche comme en décimal,
C’est comme dans vos calculs écrits mais après avoir compté deux états au lieu de 10.

En décimal, (pour un nombre entier) on a à droite la colonne des unités de 0 à 9, puis directement à gauche la dizaine, chaque report d’une colonne à gauche vaut 10 fois plus, donc la deuxième colonne vaut 10 la suivante encore 10 fois plus soit 100 la troisième 1000, etc.

Donc, en Décimal :

Si on devait représenter ces nombres par des exposants, on utiliserait :
1 x 10 exposant 0, écrit sous la forme 1x10⁰=1, 1x10¹=10,   1x10²=100,  1x10³=1000...
1x10⁶=1000000 etc.
Exemple, avec le nombre 1075 en décimal :
             = 1x1000 + 0 x 100 + 7 x 10 + 5 x 1
Ou encore 1x10³    + 0x10²    + 7x10¹  + 5x10⁰ .
C’est particulièrement utile pour de très grands nombres comme en astronomie par exemple.

Binaire :

En binaire aussi on peut trouver la valeur de chaque colonne en utilisant les exposants, mais puisqu’on compte par deux états au lieu de 10, on n’utilise plus la base 10 mais une base 2 .

Le déplacement d’une colonne vers la gauche multiplie donc à chaque fois la valeur par 2

Partant de la première colonne (0 ou1) la valeur est 2⁰=1
La colonne suivante vaut 2¹=2 ( 2 x 1 )
La troisième vaut 2²=4 ( 2 x 2 )
La quatrième vaut 2³=8 (2 x 2 x 2 )
La cinquième vaut 2⁴=16 (2x2x2x2)
On le voit, chaque colonne est multipliée par 2.

Exemple : pour 170 en binaire

(voir représentation dans le tableau ci-dessous).
170 = +2⁷+0+2⁵+0+2³+0+2¹+0 = 128+0+32+0+8+0+2+0

Remarque :

Puisque chaque colonne de gauche donne à chaque fois une valeur multipliée par 2, en ajoutant une colonne à gauche, on aurait 2 fois plus de possibilités donc 2⁹ bits = 512 possibilités au lieu de 256.

Mais on le constate, l’utilisation du binaire n'est pas pratique, et cet exemple n’utilise pourtant que 8 colonnes ! (en informatique on dit 8 bits) or nous avons aujourd’hui des PC qui fonctionnent avec 64 bits et même deux fois 64 bits.
Pour simplifier la manipulation des nombres on a donc été obligés d’utiliser un autre codage compatible avec le binaire : l’Hexadécimal.

Hexadécimal :

Exemples : pour 171 en hexadécimal

(voir représentation dans le tableau ci-dessous.)

on doit additionner  2⁷  +2⁶ + 2⁵  + 2⁴ + 2³+ 2²+2¹+ 2⁰
                         = 128 +64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 255
donc puisqu'on débute à 0, de 0 à 255 = 2⁸ on a bien 256 possibilités

Mais pour 24 bits :

prenons comme exemple un état 1 dabs la colonne 24 => 2²⁴ = 16777216

En binaire : il faudrait noter 1000 0000 0000 0000 0000 0000 !!!

alors qu'en Hexadécimal on l'écrit 100000

On voit tout de suite l’intérêt de cette conversion : simplifier les calculs autant que l'écriture.

On constate également dans le tableau binaire ci-dessous que dans chaque colonne décalée à gauche,  il faut deux fois plus de changements d’état avant d’avoir un report (passage de 0 à 1 ; en décimal on appelerait ce report une dizaine ).
C’est représenté en jaune sur les états 0 de chaque colonne.

Tableau des valeurs binaires et exemple :

En conclusion, en utilisant 8 fils on peut régler le volume du synthétiseur à 256 niveaux différents.

Remarques :

Puisque chaque colonne de gauche donne une valeur multipliée par 2, en ajoutant une colonne on aurait 2 fois plus de possibilités donc 512 au lieu de 256.

Mais on le constate, l’utilisation du binaire n’est pas pratique, et cet exemple n’utilise pourtant que peu de fils... 8 colonnes ! (En informatique on dit 8 bits) or nous avons aujourd’hui des PC qui fonctionnent avec 64 bits voire même deux fois 64 bits.
Pour simplifier la manipulation des nombres on a donc été obligé d’utiliser un autre codage : l’Hexadécimal.

HEXADECIMAL :

Dans ce système, on utilise la même table que ci-dessus mais on découpe les 8 colonnes en 2 x 4 colonnes, cela permet de ne plus compter que jusque 16 ( de 0 à 15 ) au lieu de 128.

On compte de 0 à 16 comme ceci : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F.

En hexadécimal, par exemple 171 donnerait AB (voir le tableau binaire)

Soit les 4 bits de gauche =1010 = 8 + 0 + 2 + 0 = 10 donc A en hexadécimal

Les 4 bits de droite 1011 = 8 + 0 + 2 + 1 = 11 donc B en hexadécimal.

Si on doit indiquer un nombre comme par exemple 10000000, on pourrait croire que ce nombre est écrit en binaire, donc pour ne pas qu'il y ait de confusion possible on indique &H10000000 qui signale qu'il s'agit d'hexadécimal.