Boîte à clous (instrument de musique MIDI USB)

Les origines

En décembre 2024, j'ai entamé un projet d'instrument de musique électronique inspiré de l'accordéon, de l'auto-harpe et de sa version électronique, l'Omichord. Ces instruments ont le point commun de permettre de jouer des accords facilement. Le piano, c'est beau, mais c'est compliqué, alors j'ai construit un piano pour les idiots. J'ai cherché des matériaux chez moi, je suis tombé sur

une jolie boite en bois de chez Action
48 clous en laiton
un Arduino pro-micro
4 modules mpr121
un PCB de développement et des câbles
un bornier USB

Les modules mpr121 permettent de détecter le toucher d'un objet conducteur (ici les clous) par effet capacitif.

C'est ainsi qu'est née la première de mes boîtes à clous. Sur les cercles on choisit les accords, sur la ligne droite, on les gratte.

Le cercle des quintes

Le cerce des quintes est un concept assez pratique pour l'harmonie musicale. Lorsqu'on divise une octave en 12 intervalles égaux (demis-tons), on obtient ce qu'on appelle la gamme chromatique pour le tempérament égal (ce sont les touches noires et blanches du piano). En donnant le même nom aux notes qui sont écartées de 12 demi-tons (une octave), et on applique une logique circulaire. Si on parcours les notes par saut de quinte (7 demis-tons), on peut organiser les degrés par proximité harmonique: c'est le cercle des quintes: Fa - Do - Sol - Ré - La - Mi - Si - Fa# - Do# - Sol# - Ré# - La#

En écoutant de la musique, nous avons la capacité naturelle a reconnaître une série de notes, souvent inconsciemment. Si une ou nouvelle note apparaît dans un contexte musical établis, cela crée un surprise (c'est typiquement ce qui se passe quand on entend une "fausse note" ou qu'on perçoit un changement de tonalité). Dans la musique occidentale, on utilise souvent les gammes majeures. La gamme de Do majeur: Do - Ré - Mi - Fa - Sol - La - Si est très proche harmoniquement de la gamme de Sol majeur: Sol - La - Si - Do - Ré - Mi - Fa#, parce qu'elle est constituée des mêmes notes, à l'exception du Fa qui devient Fa# en Sol majeur. Un contre exemple est la gamme de Fa# majeur: Fa# - Sol# - La# - Si - Do# - Ré# - Mi#, qui ne contient plus qu'une note en commun avec Do majeur. Si on passe de Do majeur à Sol majeur, la surprise est beaucoup moins grande qu'en passant de Do majeur à Fa# majeur.

Le cercle des quintes organise les tonalités par proximité harmoniques.

Triades:

J'ai testé plusieurs types d'accords sur la boîte à clous, et j'ai une préférence personnelle les accords de trois sons (triades) aux accords de 4 sons (tétrades), parce que je les trouves plus saillants, mieux définis et les transitions sont plus tranchées (les tétrades, c'est un peu comme la soupe, on perçoit moins les morceaux, mais c'est une question de goût).

Il y a beaucoup de façon de construire des triades à partir de 12 notes. A ce stade, j'ai choisi:

les 12 accords majeurs
les 12 accords mineurs
les 12 accords diminués
les 12 accords suspendus (sus2 et sus4, par renversement)
les 12 accords de 7ème majeure (sans la quinte)
les 12 accords de 7ème de dominante (sans la quine)
les 12 accords de 7ème mineure (sans la quinte)

Cela donne 84 possibilités d'accords.

Doigtés:

Les accords majeurs, mineurs et diminués, sont choisis sur la boîte à clous en touchant un des 36 clous positionnés sur 3 cercles concentriques. Dans une logique de proximité harmonique, La mineur (Am) et Si diminué (B°) sont positionné au même niveau que Do majeur (C).

Les accords suspendus sont joués en touchant deux clous successifs sur le cercle extérieur: par exemple: Do sus 2 est joué en touchant les clous C et G.

les accords de septième sont obtenus en touchant la fondamentale et la tierce de l'accord:

C et Em donne C7M (accord de 7ème majeure)
G et B° donne G7 (accord de 7ème de dominante)
Am et C donne A7m (accord de 7ème mineure)

Les notes (réparties sur 4 octaves) sont jouées sur 12 clous situés sur à droite de la boîte et sont configurées par le choix de l'accord.

Etat de l'art

Dans sa version initiale, j'utilisais un câblage avec des fils. Mais il y a parfois des interactions problématiques entre les fils reliés à des clous différents (on touche un clou et on déclenche un mauvais accord). J'ai dessiné et fait imprimé un PCB qui résout ce problème. Au LGHS, j'ai découpé au laser une planche d'aggloméré recouvert d'une couche de noyer, qui me permettent de faire une jolie boîte.

Perspectives

Beaucoup de gens qui ont vu la boîte à clous regrettent qu'elle ne soit pas autonome: il faut un ordinateur, une tablette, ou un smartphone pour l'utiliser.

J'envisage de faire une version standalone, à partir d'un autre microcontrôleur (Electrosmith Daisy seed).