Устройство измерения параметров музыкальных сигналов

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения частоты и длительности звучания музыкальных сигналов как преобразованных или сформированных в эквивалентные электрические сигналы, так и представленных в виде звуковых сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Введение цифрового компаратора 15, формирователей импульсов 16 ... 19, элемента НЕ 10, второго элемента И 11, элемента ИЛИ 12, измерителя 13 временных интервалов, индикатора 14 длительностей и образование новых функциональных связей позволяет измерять длительность звучания музыкальных сигналов и пауз между ними. Устройство также содержит блок согласования 1 уровней, генератор 5 опорной частоты, первый элемент И 2, формирователи 4, 9 импульсов, счетчик 3 импульсов, регистр 6 хранения, триггер 8 индикатор 7 частоты. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СаОЗ СОаБТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„51161

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫ11 КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4350009/24-21 (22) 25.12.87 (46) 30.09.89. Бюл. Р 36 (72) Б.Н.Иванов, А.В.Ивановский, С.В.Карпов и А.К.Лапиньш (53) 621;628 (088.8) (56) Патент Великобритании

У 2139405, кл. С 10 Н 1/00, 1984.

Патент Японии Р 61-15364, кл. С 01 Н 3/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

МУЗЫКАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения частоты и длительности звучания музыкальных сигналов как преобразованных или сформированных в эквивалентные элек(51) 4 G 01 М 3/00, G 10 Н 1/02

2 трические сигналы, так и представленных в виде звуковых сигналов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей. Введение цифрового компаратора 15. формирователей 16—

19 импульсов, элемента HK !О, второго элемента И 11, элемента ИПИ 12, измерителя 13 временных интервалов, индикатора 14 длительностей и образование новых функциональных связей позволяет. измерять длительность звучания музыкальных сигналов и пауз между ними. Устройство также содержит блок 1 согласования уровней, генератор 5 опорной частоты, первый элемент И 2,. формирователи 4, 9 импульсов, счетчик 3 импульсов, регистр

6 хранения, триггер 8, индикатор 7 частоты. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

15!1610

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения частоты и длительности звучания музыкальных сигналов как преобразованных или сформирован5 ных в эквивалентные электрические сигналы, так и представленных в виде звуковых сигналов, и может быть использовано для функциональноro контроля музыкальных синтезаторов и других устройств, формирующих музыкальные сигналы, дпя настройки музыкальных инструментов, а также в телеметрических устройствах для измерения вре- 1

5 мени между изменениями частоты повторения импульсов с одновременным измерением частоты повторения импульсов.

40

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройст- ва путем обеспечени= воэможности.из-:мерения длительности звучания музыкальных сигналов и длительности пауз музыкальных сигналов.

На фиг.1 изображена электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 согласования уровней, вход которого является входом устройства; первый элемент И 2; счетчик 3 импульсов, второй вход которого соединен с выходом первого

35 формирователя 4 импульсов; генератор 5 опорной частоты, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И 2; регистр 6 хранения; индикатор 7 частоты; соединенные последовательно триггер 8, первый вход которого соединен с выходом второго формирователя 9 импульсов; последовательно соединенные элемент НЕ 10, 45 вход которого соединен со входом второго формирователя 9 импульсов и первым входом первого элемента И 2; второй элемент И 11 второй вход которого соединен с выходом триггера

8; элемент ИЛИ 12, второй вход которого соединен со вторым входом регистра 6 хранения;-измеритель 13 временных интервалов и индикатор 14 длительности, вход "Запись" которого соединен с выходом элемента ИЛИ 12 и

55 .входом "Запись" индикатора 7 частот; цифровой компаратор 15, первая груп1 па входов которого подключена к выходам счетчика 3 импульсов и группе входов регистра 6 хранения, вторая группа входов — к группе выходов регистра 6 хранения, а выход — к второму входу триггера 8; последовательно соединенные третий формирователь 16 импульсов, вход которого соединен с первым входом первого элемента И 2; четвертый формирователь 17 импульсов, выход которого соединен со входом первого формирователя 4 импульсов, и последовательно соединенные пятый формирователь 18 импульсов, вход которого соединен с первым входом первого элемента И 2 и шестой формирователь 19 импульсов, выход которого соединен со вторым входом элемента

ИЛИ 12; последовательно соединенные микрофон 20 и усилитель-эквалайзер

21, выход которого соединен со вхо-. дом блока 1 согласования уровней.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении музыкального сигнала на вход блока 1 согласования уровней музыкальный сигнал преобразуется по величине напряжения в прямоугольные импульсы с напряжением уровней работы узлов 2 — 15, затем он поступает на вход элемента И 2, кототый совместно со счетчиком 3 импульсов является измерителем отношений частот: частоты Е„ музыкального сигнала и опорной частоты Го„, сформированного генератором 5 опорной частоты, причем частота fо„ >100 F, где

F — наименьшее общее делимое от частот нот музыкального сигнала, На выходе элемента И 2, (во время положительного полупериода сигнала U ) присутствуют импульсы выходного напряжения генератора 5 опорной частоты, которые подсчитываются счетчиком

3 импульсов и сохраняются на выходе счетчика 3 импульсов до поступления сигнала U с выхода формирователя

4 импульсов.

Во время отрицательного полупериода сигнала U производится перезаЯ лись информации о частоте музыкального сигнала в параллельный регистр 6 хранения и определяется равна ли измеренная длительность положительного полупериода музыкального сигнала с длительностью предыдущего. Если длительность отличается, то формируется сигнал U„, перезапускающий измеритель 13 временных интервалов и

151161

1 записывающий информацию (код В) и индикатор 7 частоты музыкальных сиrналов (код В), с выхода измерителя

13 временных интервалов в индикатор

14 длительности звучания. Если длительность не отличается, то производится только перезапись кода А с выхода счетчика 3 импульсов в параллельный регистр 6 хранения. Таким образом, указанный процесс (временной срез 21 на фиг.2 и фиг.3) осуществляется следующим образом, Если измеренная длительность положительного полупериода сигнала 0д не равна длительности предыдущего полупериода (временной срез 21 на фиг.2), то по переднему фронту импульса Бо формирователь 9 импульсов вырабытвает импульс установки триг- 20 гера 8 в исходное состояние (логической единицы), а по заднему фронту импульса Ug Аормирователь 16 импульсов формирует импульс U> A,1, длительность которого равна времени 25

Импульс U д 1 поступает на вход формирователя 17 импульсов, который формирует импульс U> записи информации (кода А) в регистр 6, после чего цифровой компаратор 15 выдает Зп сигнал А-В, так как до этого код А ие был равен коду В, т.е, после записи кода в регистр 6 код А равен коду В, одновременно сигнал А-В по положительному фронту устанавливает триггер 8 в состояние логического нуля. По отрицательному фронту импульса U записи формирователь 4 по3 дает импульс U«za R-вход счетчика 3 импульсов, под действием кото- 4g рого он обнуляется, а код А становитcR равным нулю и цифровой компаратор

15 снимает сигнал А-В, так как код

А уже не равен коду В.

При поступлении на первый вход 45 элемента И 11 импульса U с RS-выхода триггера 8 и на второй вход от элемента НЕ 10 инвертированного музыкального сигнала U выделяется сигQ нал U л, по длительности равный дли- 5р тельности импульса U3,, сформированного формирователем 16, свидетель-ствующий о том, что измеренная длительность положительного полупериода музыкального сигнала U< не равна длительности предыдущего положительно полупериода сигнала UQ.

Таким образом, сформированный сигнал U, готовности данных поступа0 6 ет через схему ИЛИ 12 íà CUR-входы индикаторов 7 и 14 и вход измерителя 13 временных интервалов.

По положительному Аронту сигнала производится запись данных о измеренной длительности полупериода ! муэ IKaJtbHo ro сигнала с выхода измерителя 13 временных интервалов в индикатор 7 частоты музыкального сигнала, который производил индикацию частоты музыкального сигнала, так как отнощение частот опорного генератора

5 и музыкального сигнала есть число

1 определенное, одновременно по положительному Аронту сигнала U „p производится запись длительности. звучания предыдущей частоты музыкального сигнала в индикатор 14 длительности звучания, и по отрицательному фронту сигнала U сбрасывается значение времени, измеренное измерителем 13 временных интервалов и производится запуск его для отсчета времени до появления следующего отрицательного фронта сигнала U, свидетельствующем о длительности звучания текущего музыкального сигнала.

Если измеренная длительность положительного периода сигнала UQ равна длительности предыдущего полупериода (временной срез 20 на фиг.2) цифровой компаратор 15 после измерения устанавливает сигнал A-B, так как код

В равен коду А, то по предыдущему фронту импульса UQ Аормирователь 9 импульсов вырабыты ает импульс U установки триггера 8 в исходное состояние (логической единицы), по эаддему фронту импульса У@ Аормирователь

16 Аормирует импульс U > >, длительность которого равна времени t > 11 < оторый поступает на вход формирователя 17 импульсов, который формирует импульс U> записи, инАормации (код

А) в регистр 6. Цифровой компаратор

15 продолжает выдавать сигнал А-В, так как код А равен коду В, одновременно сигнал А-В по переднему фронту устанавливает триггер 8 в сос" тояние логического нуля, а по отрицательному Аронту импульса U> записи формирователь 4 импульсов подает импульс U íà R-вход счетчика 3 имК! пульсов, под действием которого он обнуляется, в результате чего код

А становится равным нулю и цифровой компаратор 15 снимает сигнал А-В, так как код А не равен коду В.

1511610

При поступлении на первый вход элемента И 11 импульса U с RS-выхода триггера 8 и на второй вход с элемента НЕ 10 инвертированному музы5 кального сигнала Uq сигнал Ut< не выделяется, так как момент перехода выходного сигнала UT c RS-триггера 8 от единичного логического состояния в нулевое совпадает с моментом нарас- 10 тания инвертированного музыкального сигнала U с элемента НЕ 10, при этом измеритель 13 времени продолжает отсчет времени от предыдущего сигнала U и информация н индикаторах 15

7 и 14 не меняется.

Если по истечении времени большего, чем максимальная длительность периода измеряемых музыкальных сигналов на выходе музыкального устройст-20 ! ва не появляется импульс положительного полупериода музыкального сигнала, т.е. в музыкальной мелодии имеется пауза (временной срез 22 на фиг.3), то по переднему фронту предыдущего 25 положительного полупериода музыкального сигнала запускается формирователь 18 импульсов, отсчитывающий время большее, чем максимальная длительность t г. периода измеряемых му- 30 зыкальных сигналов и по истечении этого времени по заднему фронту импульса U F запускает формирователь

19 импульсов, формирующий короткий импульс сброса предыдущего содержимого регистра 6, служащим одновременно импульсом U t < строба готовности данных, производящим запись данных в индикаторах 7 и 14, сброс и запуск измерителя 13 временных интер- 0 валов. Выходное напряжение UF на выходе формирователя 18 импульсов при наличии музыкальных сигналов (временные срезы 20 и 21 на фиг.2 и 3) остается постоянно в высоком состоянии, так как постоянная времени

I формирователя 18 импульсов э.д,г больше максимального периода повторения музыкальных сигналов и формирователь 18 импульсов постоянно пе50 резапускается, не достигая низкого уровня выходного напряжения.

Точность и дискретность измерения частоты музыкального сигнала определяет отношение частот: максималь55 ной частоты музыкального сигнала и частоты опорной частоты, причем чем больше это отношение, тем выше точность измерения.

Точность измерения длительности звучания музыкальных сигналов и пауз между ними определяется точностью измерения частоты музыкального сигнала и точностью измерителя 13 временных интервалов, а дискретность— периодом повторения музыкального сигнала. В измерителе 13 временных интервалов применен метод прямых отсчетов времени.

Сумма длительностей импульсов, сформированных формирователями 4, 16 и 17 импульсов не должна превышать длительности положительного полупериода музыкального сигнала с максимальной частотой следования.

Длительность импульсов сформированных формирователем 18 импульсов должна быть больше периода музыкальных сигналов с минимальной частотой следования. Длительность импульсов, сформированных формирователями 4, 17, 18 и 19 импульсов должна быть н пределах t > p > -5t z А мин, где мин — время задержки срабатывания устройства следующих sa формирователем производящих операции по данному импульсу.

Схемы формирователей 4, 9, 16.

17, 18 и 19 могут быть реализованы на однонибраторах.

Разрядность счетчика 3 импульсов, цифрового компаратора 15, регистра

6 и индикатора 7 частоты музыкального сигнала зависит от точности измерения частоты музыкального сигнала и отношения минимальной измеряемой частоты музыкального сигнала и частоты опорного генератора 5.

При измерении параметрон звуковых музыкальных сигналов на вход блока 1 согласования уровней звуковой сигнал подается через последовательно соединенный микрофон 20 и усилитель-эквалайзер 21, причем микрофон 20 преобразует звуковой сигнал н электрический, а усилительэквалайзер 21 выделяет основную частоту музыкального сигнала и фильтрует шумы. Блок 1 согласования уровней ,согласовывает уровни напряжения с выхода усилителя-экналайзера 21 с логическими уровнями работы блоков 2—

19.

Формула изобретения

1. Устройство измерения параметрон музыкальных сигналов, содержа1511610 щее последовательно соединенные блок согласования уровней, вход которого является входом устройства, первый элемент И, счетчик импульсов, второй вход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, а также генератор опорной частоты, выход которой соединен с вторым входом первого элемента И, а также регистр хранения и индикатор частоты, соединенные последовательно, триггер, первый вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности измерения длительности звучания музыкальных сигналов и длительности пауз музыкальных сигналов, в него введены последовательно соединенные элемент НЕ, вход которого соединен с входом второго формирователя импульсов и первым входом первого элемента И, второй элемент И, второй вход которого соединен с выходом триггера, элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом регистра хранения, измеритель временных интервалов и индикатор длительности, вход Запись" которого соедиО нен с выходом элемента ИЛИ и входом

"Запись" индикатора частоты, цифровой компаратор, первая группа входов которого подключена к выходам счетчика импульсов и группе входов регистра хранения, вторая группа входов к группе выходов регистра хранения, а выход — к второму входу триггера, а также введены последовательно соединенные третий формирователь импульсов, вход которого соединен с первым входом первого элемента И, четвертый формирователь импульсов, вы15 ход которого соединен со входом первого формирователя импульсов, и последовательно соединенные пятый формирователь импульсов, вход которого соединен с первым входом первого эле20 мента И, и шестой формирователь импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности непосредственного измерения параметров звуковых музыкальных сигналов в него введены последовательно соединенные микрофон и усилитель-эквалайзер, вы30 ход которого подключен к входу бло- . ка согласования уровней.

71 Ty gP

Составитель Г.Доценко

Редактор А.Ревин Техред Л.Сердюкова Корректор Б. Гирняк

Заказ 8425 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Pàóøcêàÿ наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101