Stage (niveau M1) : Conception matérielle et logicielle d’un escalier musical intelligent

•  Stage niveau M1, 2025, durée et dates précises à discuter. Gratification de stage légale.
• Encadrement et contacts : L. Bigo, J. Larralde

Contexte

L'équipe du SCRIME mène des recherches et développe des outils dans une variété de disciplines scientifiques en lien avec la musique. Nos travaux ont vocation à enrichir la pratique musicale à différents niveaux, notamment la composition et la performance. Ils sont mis en œuvre dans des cadres variés incluant des actions pédagogiques, des évènements de médiation, et la production d'œuvres par des artistes.

Le Métapiano [1] est un instrument permettant l'interprétation d'une partition via le seul contrôle de la nuance et de la temporalité des notes. L'interprète ne se préoccupe pas des hauteurs de notes, qui sont connues par l'instrument au fur et à mesure de la progression de la pièce. En ce sens, le Métapiano peut être vu comme un lecteur audio expressif, ou chaque pression de touche fait avancer la pièce d'une note (ou d'un accord).

Le Piano Stairs [2] est un dispositif artistique installé dans un escalier, permettant aux marches de se comporter à la manière de touches de piano au passage des visiteurs. Dans sa version originale, le Piano Stairs ne comprend aucune intelligence musicale : les marches sont naturellement associées aux sons produits par les touches du piano suivant une organisation linéaire (de la note la plus grave à la note la plus aiguë).

Travail à effectuer

L’enjeu de ce stage consiste à concevoir un Piano Stairs intelligent, en conjuguant le cadre de la performance collective ludique du Piano Stairs avec l'intelligence musicale du Métapiano. Le dispositif devra être ré-utilisable, et sera expérimenté lors d’un évènement grand public officiel le samedi 20 septembre 2025 (cette journée sera explicitement ajoutée, et gratifiée, à la période de stage spécifiée dans la convention. Le/la stagiaire doit donc s’assurer d’être disponible à cette date). Le travail se fera en collaboration avec plusieurs membres du SCRIME et de l'EirLab.

Le dispositif comprend une partie matérielle et une partie logicielle.
 

1. Volet matériel
   
   La partie matérielle du projet doit permettre l’acquisition en temps réelle des informations de passage des visiteurs sur les marches de l’escalier. Cette partie sera conçue en collaboration avec l’EirLab (FabLab de l’ENSEIRB MATMECA). On réalisera un prototype prenant en charge 12 marches séquentes.  Sur chaque marche, 4 capteurs de force à résistance (FSR) extra-plats seront disposés sous une plaque rigide, permettant la captation de pression de manière uniforme, recouverte par de la moquette. Les informations de pression seront communiquées en temps réel à un ordinateur via une carte d’acquisition dédiée.
2. Volet logiciel
   
   La partie logicielle du projet vise à permettre, à partir de l’acquisition continue des informations de pression sur les marches, de produire en temps réel un contenu musical diffusé dans la zone de l’escalier. La première étape consistera en un traitement bas niveau des données acquises, comprenant un filtrage des données bruitées et un formatage des données sous la forme de structures de données facilitant leur traitement à plus haut niveau.

Au-delà de ce traitement de base, il est envisagé d’expérimenter une recherche de motifs réguliers au sein des données acquises, afin d’identifier des trajectoires que l’on estime provenir du passage d’une même personne. La seconde étape consiste en la décision instantanée d’un son à produire, ou à interrompre, à chaque détection de variation de pression sur chacune des marches. Plusieurs modes de jeu sont envisagés :

• le mode Piano Stairs où chaque marche de l’escalier est associée à une hauteur fixe. Les hauteurs peuvent être organisées par demi-tons, suivant la même organisation que les touches du piano (do, do#, ré, ré#, …) , ou suivante des alternances ton/demi-ton caractéristiques de différentes gammes et modes musicaux, notamment la gamme diatonique classique (do, ré, mi, fa, ...).
• le mode Shepard où les pressions successives sur les marches font progresser l’interprétation d’une gamme donnant l’illusion de monter ou descendre à l’infini (cf Gamme de Shepard [3]).
• le mode Métapiano, où les pressions et relâchements successifs guident l’interprétation d’une pièce musicale pré-programmée (fonctionnement classique du Métapiano).
• Le mode Méta-impro où à chaque pression, la hauteur de la note à jouée est calculée en temps réel en fonction du contexte (direction et rythme du parcours de l’escalier) en se référant à un modèle statistique entraîné par apprentissage automatique. Ce volet du travail se fera en collaboration avec un stage niveau M2 actuellement en cours au SCRIME.

Bibliographie, liens

• [1] Métapiano : https://scrime.u-bordeaux.fr/projets-de-recherche/performance
• [2] Piano Stairs : https://www.youtube.com/watch?v=2lXh2n0aPyw
• [3] https://fr.wikipedia.org/wiki/Gamme_de_Shepard