Электромузыкальный инструмент с группой тембров дробного спектра

 

№ 113536

Класс 51f 2oi

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А. A. Володин

ЭЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬИЫЙ ИИСТРУМЕИТ С ГРУППОЙ ТЕМБРОВ

ДРОБИОГО СПЕКТРА

Заявлено 19 сентября 1954 г, аа № 10281376300 в Главное управление ралиоинформаиии Министерств,i культуры (.CiCP.

При счштезе тембра в электриче;ком музь1к11льном инструментс симч)они 1с кого типа необходимо, в I

Л

˄= — — j1 — (— 1)" ).

П

Однако дальнейшее формирование этого спектра (сели имеется сохранение дроб1ой i"труктуры спектра) практически ограшгчивается лиIIcйными системами фи lbTpoB, что, и cl3o1o Очередь, Ограничивает при мснснис некоторых других специальных нелинейных систем большой практической ценности.

В описываемом электромузыкальном шструмснтс сложные колебания звуковой частоты преобразуются в колебания, которые, сохраняя общую характери,"тику распределения энергии гармоник ь спектре, не имеют в своем составе группы гармоник, кратных второй, третьей или какой-либо другой гармонике. Таким образом, для многотембрового электромузыкальногоинструмента,добавляется возмо>кност1 оорашения всех ранее полученных звуковых красок, например, в «ларпстную или, 1ругую специфическую фактуру, На фиг. 1 приведена блок--хема инструмента, Обеспечпваю1цая исключе:-1ие гармоник, кратных второй (т. с. получе1шс кларнетной груп¹ ((353б пы) ня фиГ. 2 — — Отно "5!Iila(.сН к э) Ому с,1г>1»10 Осциг?ЛО! ряммы H с!>сктряль:!ыс характеристики; и» ф>!г. 3 -электрическая схема для того же

СГ!учая; !Гя фиг, -(показана с)лок-схема одного из двух других 1?apII;J!JToB иl!cTp >AIPIIт 1 . 11 l фиг. 5 — -ОTI!О 5!JHH(>c51 K ИPI! 0 II, J, I )cpa!>|. >II>I! Ilа (J)Hi 6— блОк-;xe\EEJ . EPУГО! О В(iPH i!1TB и !ГТРУ >!спт(1; Ii;i фиГ. 7 — От»OCE;HtJIPCß и

Пей ОСЦИЛ,!ОГРЯММЫ.

Ведущий Гецсратор 1 !?ц> трумсцта получает,прав,!ение Io !Ястотс от )!1!»ул(! 2, (холе()аци5! гсцсряlopii паправг!5?ютс5! в преобразователь )> прсд(тявляю!цнй собoi схему обычного формирован?!я тембра, nocTpocirц)»ю >!о,!10(6ы)! Нзвс стцых! Гпo 06 J)r. Из Г?рсо(;!)1?зов!?тсля ) прсобря:ioa;Ilrны(". солсо IНH51 пост > пя?от ня Входы дВух ОдицякОВых э;1ектропцых м(1 нипуляторс)в ()лсктронпыс) реле) 4 и ),Одиц из которых4дает цапряжецие звуковой частоты в обращсч!Ной фазе. С выхода мяш:пуляторов колебания проходят через проч!!с нсооходимыс элсчсцты 6 схемы ицстру>х? с И1 я и В 0 с и р О и 3 в О, я т с я репрод у к т o p o A t 7.

Прохо)!с,!Сцис колс6янцй через манипуляторы 4 и э управляется с)ицарным дели (елсм (), действую!Ним от ведущего гепсратора 1. О цил.:ог pa;t)ra, Hn!E;iaßI!1!aß ца фиГ. 2 (E, ir o J IIOCEIEEEastc5! и lrc> спектра.!>и!Яя характеристика прсдств.чяlОт форму !t cocTBJJ ко.lсо(lций пост> пяюших на вход манипуляторов, осциллограмма на фиг. 2 б — форму колебаний

rEa выходе 6ицарного делителя частоты, мепяющсго уровень выходпого напряжения через период возбуждающей частоты ведущего генератора.

Выходное напряи<енис делителя действует ня режим манипуляторов таКИМ ОбраЗОМ, ITO, КОГда О;1?И МацпцуЛятОр ОтКрЫт И ПрОПу, Каст КОЛ(бания в опрсделе?шой фазе, другой полностью заперт. Через период возбуждающей частоты 6ицарцыи делитель опрокидывает фазу выходного напряжения, запирает ранее открытый манипулятор и открывает запертый перед тем манипулятор, что приводит к перевертывацию фазы звукового сиги»ля в последующих звеньях. В начале следующего периода опрокидывание повторяется и, таким образом, образуется через HppHo;l,— цос чередовяпис фазы звуковых колебаций (см. осциллограмму на фиг.

2 6, o), 06разуется новый период звуковой частоты Т>=-2Т! с характерной симметрией колебания OTJJOC»!ca»JIO точки перехода через пуль, обусловливающей нечетный состав получсццого спектра. Необходимо при этом отмстить, что обращс!шс cIIPHTj);1 в нечетный достигается пеной понижения звука в октаву, поскольку, как было ук»saiio> новый период

Т2=-2Т,. Однако это !!Oil?t)IEPJJ?JP может 6ьпь компецсировяно использовацием обгцего преддсл??теля частоты ца выходе гецераторя 1, выкл?очающегося при переходе на режим кларнстцых тембров. При этом основцой диапазон ведущего генератор» !ОЛ5кец быть па о!(лаву выше,?;r;iri»зоца:?вучяния пцструмецта. Что касается оощего спсктряльцого ряспрсделениЯ клЯре!Стцо-06palllcttEJOI о колсбашlя, То Оно и цслом Огр!1)кя T характсри> тику исход?!ого спектр», поскольку форма полупсриочцых колебаний не IEBP » IIIBPTc51. Na!>!PI! PJ J?IP поло)ксHHEI (()0P hia I J I ill>J. (.i!1?кси»! ()Jo!3 не имеет места.

E EB фИГ. 3 приве.(сц OaH Jt 1 iç возхIОжцЫх вap H B H 1 (>в э l(I(I f) Jt>IPCE(oui схемы oiir?calt?rum преобразователя. Здесь цапряжепис звуковой частоты подастся ца входцой трацсформатор 9 с симметри шой втори и!ой 06моткой, И»пряж(ние с !EOTupoIE rro;racTC5! 113 сетки дВух идс!,Г.ш! Н? !х дв х! (!к!

IIE>t)(мациг!М.>15!То!>О!? 4 H )> oтлич ?юппlхс5?,JHllli> «)азой? !I».?ряжсii»5i .i ii: выходных трацсформагорах 10 и 11. Выход??ые обх!Огки I.j)»tie(pop)JBTOров Вк. !ю !спы так, что фязя сиГ .! 3;I!1, 1!pоход51щ(ГО, !! Япр? tмср, по ляхlпс манипулятора 4 и трансформатору 10, совпадает с фазой входа, а — по лампе маципулятора ) и трансформатору 11 повсрпута н» !80.

Вследстьис Наличия разде,штс.ц цых элементов 12 и 1) .!апряжеш!е зв?ковой IacTQTh! Действует !!» г. ст!(»х л»мц мянипугlhTof)013 4 и,);!сза!?и о 113536 симо от управляющего смегцсния, которое подается по сопротивлениям

14 утечки от бинарного делителя 8, суммируясь с постоянным автоматическим смешением, образующимся вследствие падения напряжения на сопротивлении 1>, объединяющем все катоды ламп манипуляторов 4 и 5.

Режим постоянной и переменной составляющих смешения установлен таким образом, что при переходе делителя 8 из одного устойчивого положения в другое образуются только два суммарных режима смешения в манипуляторах 4 и э. Манипулятор 4 заперт, и манипулятор 5 работает в режиме линейного усиления. При этом, как нетрудно видеть из схемы, переменная составляюгцая смещения (соответствующая осциллограмме на фиг. 2 o) ввиду симметрии плеч бинарного делителя 8 попеременно открывает и закрывает преобразователь 3 и манулу 2, чем и достигается переменнофазное прохождение звуковой частоты в выходной тракт инструмента.

Действие бинарного делителя обусловливается подачей на него импульсов частоты ведущего генератора 1. Принцип работы бинарного делителя предполагается известным.

Принципиально применение двухтактных манипуляторов не обязательно. Стыковка инверсированных нолупериодов возможна н при наличии постоянной составляющей на выходе полуканалов. Однако, поскольку при линейном усилении средний анодный ток превышает амплитуду усиленного сигнала, некоторая асимметрия ламп по анодному таку и асимметрия фронта включения и запирания манипулятора приводят к появлению в выходном сигнале, помимо инверсированных полупериодов, еще сигнала манипуляции в форме пиков стыка полупериодов или плсской волны, что вносит некоторую вуаль в тембральный эффект, абстрагируя ранее полученную характерную структуру. В двухфазных манипуляторах замещение полупериодов происходит лишь по переменной составляющей, в то время как постоянная составляющая компенсируется в цепи каждого полуKàнаиа. Если манипулятор не вносит существенных частотных и фазовых искажений в звуковой спектр, а также иска>кений, обусловленных переходными явлениями на фронте волны манипуляции, электрическая схема устройства может быть упрощена и удобно приспособлена для несимметричной инверсии как по дроблению периода, так и по амплитуде обращенного участка. Эта схема приведена на фиг. 4. Схема содер>кит только одну двухтактную манулу 2, получающую напряжение звуковой частоты от входного трансформатора 9, как и в предыдущей схеме. Катодное смешение манипулятора стабилизировано потенциометром на сопротивления 16 и 17. Манипулирующее смещение подается через вторичную обмотку входного трансформатора 9 от катодного повторителя 18, возбуждаемого сигналом от непоказанного на схеме бинарного делителя.

Выход манипулятора включается последовательно с входной цепью, но так, чтобы фаза выходного напряжения манипулятора была противоположна фазе напряжения входа. Суммарный эффект иллюстрируется осциллограммами (см. фиг. 5), изображающими полное выходное напряжение схемы при различных уровнях напряжения на выходе манипулятора. Осциллограмма, показанная на фиг. 5 а, соответствует случаю, когда составляющая манипулятора в выходном сигнале отсутствует. Осциллограмма на фиг. 5 б характеризует случай частичной черезпериодной компенсации входного напряжения, соответствующий октавному понижению с сохранением сильного октавно-повышенного призвука. Осциллограмма на фиг. 5 в соответствует случаю полной черезпериодной компенсации выходного сигнала. Осциллограмма на фиг. 5 г соответствует случаю перекомпецсации с зеркальной симметрией полупериодов, отличающейся нечетным составом.

¹ 113536

Таким образом, при изменении доли напряжения, снимаемого с регулятора 15, Ооразустся целая цепь сГ!сктра, !Ьцых Градаций с Г!ереходом

1 В последовательности 0 Г с зучая ца r!!Hfl о а к ела f310 !i3 фиГ 5 а) рТ нечетного состава к полному ", далее и четкому, вплоть до полностью октавио-удвоенному.

Описанные C. f cë!ь! OTI!Oc5iTcH к I 1cTI!O f 3 c. чу !Bio симмс TDH tlfol Î деления периода выходного колсоация ца две равцыс части. В общем виде задача состоит в дроб icr!It!i периода ца двс церавцыс части То — — Т1-,-Т, причем практичс. скнй ицтсрес представляют Г.тавцым Образом те сл чаи, когда отцогцецис Т,: Т2 составляет прос Гыс дроби 1: 2, t: 3» т. п, При это!!1, B зависимост5! Oт фазы ц амплиTуgHI lio Hc .баци51, !!а I3c rKD 7 Образуется провал цли преобладание гармоник. кратных отношению дробления периода.

На фиг. 6 приведена блок-схема для такого общсго решения, à !!3 фиг. 7а — 7е — осциллограл!м!.1, поясняю!ццс ес действие при цесимм Tричном дроблении периода., читыва», что получение дробящего п,зоского импульса с оольшой асимметрией методом деления частоты приводит к с щестВсццому поцижсциlо пс1)иода выходцОГО сиГцала, и р!!мецец способ образования дробягцсго импульса цз сигнала ведущего генератора. Этим,страцястся пони ксццс диапазона ццстр мента прц переходе ца тембр дробного спектра, цо накладывается допол1гителы1ое условие па форму колебаний! веду!цего генератора, которая в представленном примере выбрана пилообразной.

В инструментс, показанном ца фиг. 6, ведущий генератор 1, управляемый грифом или манулой (клавиатурой) 2, дает напряжение пилообразной формы (осциллограмма ца фиг. 7 а) в преобразователь 8, где она преобразуется покаскадцой отсечкой сначала в треугольный (oc1tH T f0f рам ма на фиг. 7 0) . 3 33 rex! в r! jf su!Ox:co.lb! IÉ (ca!. ф il . 7 в) импульс длительности 71 0! с!ол!!ого периода ГО..дополнительным преоб. разовапием в том жс блоке достигается образование одцополярцых коротких импульсов по осциллограмме ца фиг. 7 а, передающихся в основной тембровый блок,З . который может включать в себя цслицсйцые элементы любого вида. С выхода тембрового блока Х колебания, соответствующие, например, осциллограмме ца фиг. 7 д подаются Н3 фазо!1пверсный манипулятор 4 с регулятором в1!хо!ного уровня 20 H далее в остальные элементы 6 инструмента и в репродуктор 7. В элементы 6 подается и цапряже!ше непосредственно ог блока Х, которое взаимодействует с напряжением ма!щпулятора r!o схеме фцг. 4.

Манипулятор запускастся прямоугольщ!мц импульсами (см. фиг.

7 В) от блока Т. Результиру!Оитее колебание, соответствуют! e дозе дробящей амплитуды по осциллограмме ца фиг. 5 г, представлено осциллограммой на фиг. 7 е. Электрическая схема участка 4, 20, 6 (фиг. 6) полностью соответствует схеме ца фиг. 3 с тс!!1:!и!ць разницей, что ца сетку катодцого повторителя 18 подается цапряжсцис цс от ждущего делителя, а от преобразователя 5 (фиг. 4) . Соотвстствующим выбором режима последнего можно широко варьировать отцошсццсм Tl . То и, таким образом, получать различные коэффициенты дробности спектра. В качестве примера большой практической цени!ости следует указать случай

Tl . To=1: (7+8), соответствующий условиям возбуждения струп в смычковых и клавишных инструментах.

В некоторых случаях может оказаться целссоооразцым получение дробящего плоского импульса с r!o ifo!t!! f0 !!есиммстричцого одновиоратора, ведомого основным генератором, Предмет изобретения

Электромузыкальный инструмент с. группой тембров дробного спектра, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения спектров с подавлением группы гармоник, кратнык заданной, в канал звуковой частоты введен электронный манипулятор, управляемый бинарным делителем и осуществляющий переворачивание фазы напряжения колебания звуковой частоты на части периода, длительнос-:ь каждой из KQTopblx равна периоду выпадающик гармоник, г) Риг. 2 :