Электромузыкальный инструмент с гармоническими формантами

 

Класс 5lf, 2o:, СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

A. А. Володин

ЭЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬНЫЙ HHCTPYMEHT С ГАРМОНИЧЕСКИМИ

ФО Р МА Н ТАМ И

:3аявл(но 20 сентября )950 г. вн X 4яи3701)0!)2/57(i:302) в l ист(хнв)(у СССР

Известны способы формирования тембра в электричссKHx музыкальных инструментах, отличающиеся применением одного или нескольких одиночных резонансных контуров, воздействующих на частотную .характеристику воспроизводящего тракта. Tal(II«системы более всего оответствуют акустической схеме формирования речевых гласных звуков идн я»яло)И.I:û÷ схемам с резонаторами, име)ощими сосредоточенныс коле() я т «. 1 ь и ы (.. ) л с менты . ((едост 1!Ок указа»иых истем со«то)!1 13 том, что прп»собходимой длн четкого эффекта добротности контура появляется сущсствсш!ая ровность звука, обусловленная, с одной стороны, изоыточным ус»лепи(.м п)и точном совпадении резонансного пика с. гармо,!икой и, с другой стороны, усиленной фильтрацией гармоник при то ном резонансе с неестеств«иным преобладанием одиноч!юй ко)!по!)сн! ы 13 резонансной зоне. ()ольп!инст(3у реальных м«хя »ч c)llx музыкальных нструмсп !О« с«ойсг! енны бс)лес сг!О>кпые системы резонаторов с распределенными но"тон»ными, c»ocîáíûå к колебаниям»а кратных частота; и обусло«.!п«авшие более сложную и тонкую структуру излучаемых с!и к-,ро«с 1:ñ)13«»IJ(Hfio(l III1дивидхальнОсILlo тсморя»()il «ocприятии. Извс«Tilbl тякжс мс,аническис (истемы (гобой, фагот и др.), в которых возбудитель з«укя (трость), синхронизированный пассив« ы м вибратором (деи;. твующп п ствол и)!слрумсг!та), совершает сложный !(икл колебаний в течение периода ос)!овной частоты, что та)сже может быть иптсрпретирова!ю «форм« сложного I"ярмо»ичсского резонанса в тракте боле«простого поход)ю! о спектра.

Непосредс !««пио в электрических системах звх!со«о)! частоты»олуч«-!!!!«(3ол!)о«ого резонанса практически !!««Озможно.

Пречмст»зобрстспия состав)!3!ст элс ктри !(с кя)1 cпстемя, кос.!3с!)ным п) 1(.м дяю!цяя эффскт, я»алогичныи фор 1ирО«я)lию,)«м! 0«ого спс ктря з с!!с!с :(с во.,!!!Оным резонатором !1ли несколькими резонаторами, и таким образом открывающая весьма широкие возможности дчя синтеза подлинно музыкальных и сложных тембров.

Ня фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого инструмента, имитирующего резонансно-волновой процесс . формирования га):монического спектра, или иначс имитирующего систему волнового резонатора, 713ходя1цегося под воздействием сложной периодической внешней силы НЯ фи!. 2 представлен процес< формирования колебаний в схеме lid фиг. на фиг. 3 показана электрическая схема -- пример конкретного решения для оригинальной части схемы фиг. 1. На фиг 4 представлены некоторые частные случаи колебаний и спектральных характеристик, отражающие возможности инструмента

Блок-схема, показанная на фиг. 1, включает следующие основные элементы ) — мянуал, гоздей>ствуюший la частоту основного генератора 2;

8 — каска; синхроимпул(-сов, — синхронизатор, воздейс-.вукпций на формантный релаксатор 5, являющийся важным элементом всего устройства;

6 — - 70 ду I5170р, Ilpc ((.T 713 151101(!ИИ С06011 I(BCI!3, (C двоин!.1м уH)) BU. 1с и!1,I независимыми входами: по напряжснию формантного релаксатора6 и ИО

;!апряженик) с новного генератора, подаваемого !!я каскад (7, в обхо;1 релаксатора 5, по тракту 7; 8 — оконечный усилитель (вооб7це остальная с хема электроинструмента); 9 — репродуктор.

Действие схемы иллюстрируется осиилло1раммями, показа!!7!ым!! !!а фиг 2, Кривая а изображаег !!апряжение Основно! о генератора 2, имеющес в данном случае пилообразную форму. Кривая 6 изображает импульсы с(!Ихро!1изатора 4, возникающие под действием напряжения основного генератора и, в свою очередь, воздействующие на формантный релаксатор 5.

1-1атуральная частота формантного релаксатора 7 остается неизменной

Hp5I всех вариациях 1ции дя;! ы

1! и >к!, 1Хрив Я 51 (з (фиг. 2) из(()рЯ>кЯГ! колсоа и и я фОрмантнОГО рела 1(са— тора, синхронизнрова!!Иые импульсами 6 в каждом периоде IdcT07 Основного генератора.

Полу icakioc от релаксаторя, ) I:aïðÿæåíèe (1 проходит через модуля-!

Ор 6 (ф1!г. !), где подвергается амплитудной модуляции со стороны Напряжения основного генератора. Кривая г (фиг. 2) изображает результирующее напря>кение на входе оконечного усилителя 8 (на выходе модулятора б), ОНо представляет собой типичные пачки затухающих ко. I ебаний несинусоидального профиля.

Спектр полученных колебаний характеризуется наличием максимумов, находящихся в гармоническом отношении, причем частота первого максимума соответствует частоте повторяемо"ти натуральных колебаний формантного релыксатора. Спектральная характеристика соответствует характеристике резонанса вынужденнь(х колебаний сложной формы в си¹ 11388б стеме B116p2TÎ ß с натуральными резонансными частотами HB гармониках основной волны. Описанный результат и составляет сущность действия предлагаемого музыкального инструмента.

На фиг. 3 показана принципиальная электрическая схема для получения описг .ных выше колебаний. Здесь, тиратрон 10 с конденсатором

11 и сопротивлением 12 образует формантный релаксатор (5 на фиг. 1).

Триод 18 является синхронизатором (4 на фиг. 1) для тиратрона 10 и действует от ча,"тоты основного генератора через триггерный датчик синхроимпульсов 14 — 15.

Как было указано, для осуществления нормального результата необходимо при прохождении синхроимпульса частоты основного генератора обеспечить приведение фазы формантного релаксатора к начальной с любой стадии колебательного цикла. При обычной схеме синхронизации тиратрона, когда стимулирующий импульс подает,=я на управляющую сетку, эффект синхронизации возможен лишь в развитой части зарядного цикла, где система сама подготовлена к спуску. В промежутке времени, следующем непосредственно за разрядным циклом, тиратрон не чувствителен к импульсу на сетке, и синхронизация невозможна.

В описываемой схеме в момент синхронизации натуральный релаксационный процесс подменяется разрядным циклом от триода 18, подключенного параллельно с тиратроном 10 к конденсатору 11. В паузах синхроимпульса триод 18 заперт и не оказывает влияния на работу формантного релаксатора. В момент прохождения синхроимпульса триод 18 сбрасывает заряд конденсатора 11 так же, как это делает тиратрон 10 в процессе естественной релаксации Принудительный сброс происходит независимо от фазы натурального цикла формантного релаксатора. В частном случае подключение проводимости анод-катод триода 18 к конденсатору 11 может происходить непосред=твенно после действия тиратрона или даже совпадать с этим моментом. Последним специфическим звеном схемы, показанной на фиг. 3, является модулятор 16 (б на фиг. 1), выполненный на пентагриде. На одну из его сеток подано напряжение формантного релаксатора, на другую— основного генератора. Результирующее колебание образуется на аыодной нагрузке пентагрида.

На анодной нагрузке, кроме комбинационного напряжения, выделяется также непосред,"твенно и модулирующая компонента. Для ее исключения (что не всегда нужно) применяется непосредственная подача модулирующего напряжения на выход схемы (сопротивление 17) в противофазе к его напряжению в анодной цепи (т. е. фазе с напряжением модуляции на сетке).

Что касается спектральной структуры, то при сохранении общих признаков, ясных из вышеизложенного, она может широко варьировать,"я вследствие изменения волновых форм как формантного релаксатора, так и модулирующего генератора. Приведенный пример сочетания двух пилообразных профилей является только одним частным случаем. В общем виде следует рассматривать взаимодействие двух функций времени в пределах периода основного генератора — различных и произвольных, ограниченных лишь условием колебательного характера одной из этих фучкций, изображающих цикл формантного релаксатора. Математическая разработка универ;"ального цикла показывает наличие черезвычайно широких возможностей вариации спектра, а следовательно, и тембра. Технически преобразование волновых профилей обеих компонент может быть осуществлено уже известными приемами и не требует специального описания.

В качестве примеров спектрально голновых композиций, осуществимых в предлагdtмом инструменте, на фиг. 4 представлены:"ледующие случаи: 1 — случай малого затухания <:вибратора» при поАном спадающем ряде волновых резонансов; 11 — случай жесткой фильтрации гармоник формантного релаксатора (приведение вибратора к одиночному контуру); П1 — случай большого затухания при отдаче формантного релаксатора, аналогичной форме примера 1; IV — случай, характеризующийся наличием форманты в спектре самого формантного релаксатора (максимум отдачи на высшей гармонике вибратора). Указанная высшая форманта может быть образована второй такой же системой, включенной в тракт основного формантного релаксатора; V — случай нечетного спектра формантного релаксатора (выпадают четные резонансы виоратора).

Аналогичная группа примеров могла бы быть составлена для вариации формы волны модулирующего напряжения основного генератора.

Следующим этапом развития предложенной системы является применение нескольких одновременно действующих формантных релаксаторов, образующих более сложный случай, эквивалентный эффекту c;Io?Kного резонанса колебаний источника с развитым спектром в системе нескольких резонаторов.

Предмет изобретения

Электромузыкальный инструмент с гармоническими формантами, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью получения гармонических (кратных) формант, применены один или несколько формантных генераторов, амплитуда колебаний которых модулируется колебаниями основного (релаксацпонного) генератора, а фаза приводится к нулю в начале каждого колебания основного генератора.

Ло 113886

1, >) 3 0 Ю Я

3 5 10 20

3 Ы Z0

Р 343

Ю Z0

10 _#_

Комитет по делам кзобретений и открытнй прн Совете Министров СССР

Гр. 2(9

Ре.!иктор )!. Г. Го индский

Типа.-! ;:ñð и Есмитста по делам изобретений и открытий BpR Совете Минис)ров СССР

Москва, Петровка, 14. ори инион; о t.:з )ы;к (Ыием () 5! и л .iыK. 3760

Поди. и печ. I!).XII-58 и.

Тираж 525 Цены 75 кои..