Генератор шкалы частот электромузыкального инструмента

Генератор шкалы частот электромузыкального инструмента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электронной музыке, может быть использовано для получения шкалы частот стабильного музыкального строя и является дополнительным к авт.св. №1239747. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Генератор шкалы частот содержит генератор 1 опорной частоты , смеситель 2, фильтр 3 нижних частот и формирователи 4,5 и 6 частот первой, второй сеток и задающих частот соответственно. Введение формирователя 7 вспомогательной опорной частоты, содержащего последовательно соединенные цепочки, состоящие из нелинейного смесителя и избирательного фильтра боковой частоты, позволяет построить инструмент с эффектами унисонного звучания и звучания розлив. 4 ил. (Л |/ 1/ ю ;о го о 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 10 Н 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I гД

t 1.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1239747 (21) 3960022/24-21 (22) 26.09.85 (46) 23,02.87, Бюл. В 7 (72) Е.В.Тузов (53) 621.828 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1239747, кл; G 10 Н 1/00, 1984. (54) ГЕНЕРАТОР ШКАЛЫ ЧАСТОТ ЭЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА (57) Изобретение относится к электронной музыке, может быть использовано для получения шкалы частот стабильного музыкального строя и является дополнительным к авт.св.

„.ви.„щ2032 A2

Ф 1239747. Цель изобретения — расши- рение функциональных возможностей устройства. Генератор шкалы частот содержит генератор 1 опорной частоты, смеситель 2, фильтр 3 нижних частот и формирователи 4,5 и 6 частот первой, второй сеток и задающих частот соответственно. Введение формирователя 7 вспомогательной опорной частоты, содержащего последовательно соединенные цепочки, состоящие из нелинеййого смесителя и избирательного фильтра боковой частоты, позволяет построить инструмент с эффектами унисонного звучания и звучания "розлив". д

4 ил.

2032. раженных только единицами. Затем из сигналов частот первой сетки формируют сигналы частот второй сетки, в целые числа раз более высокие, после чего для получения каждого сигнала задающих и вспомогательной опорной частот выбирают соответствующие сигналы с частотами сеток, с которыми выполняют следующие операции, Один иэ выбранньгх сигналов нелинейно смешивают с другим выбранным сигналом, из продукта смешения выделяют первый сигнал боковой частоты, который нелинейно смешивают с третьим из выбранных сигналов и выделяют второй сигнал боковой частоты, затем продолжают нелинейное смешение каждого последнего и выделенных сигналов боковых частот с каждым очередным из выбранных сигналов частот сеток и выделение сигнала боковой частоты из каждого очередного продукта смешения до получения сигнала задающей частоты или сигнала вспомогательной опорной частоты, при этом первым выбирают сигнал такой частоты, в численном значении которой последняя значащая цифра совпадает с последней значащей цифрой одноименного раз30

При этом для формирования частот первой сетки сигнал пониженной в десять раз опорной частоты нелиней1 129

Изобретение относится к области электронной музыки, может быть использовано для получения шкалы частот стабильного музыкального строя с эффектами унисонного звучания и звучания "розлив" и является усовершенствованием устройства по авт. св. N- 1239747.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем получения эффектов унисонного звучания и звучания "розлив".

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — формирователь частот первой сетки, на фиг. 3 — формирователь частот второй сетки, на фиг. 4 — формирователь задающей и.вспомогательной опорной частот.

Устройство (фиг, I) содержит генератор 1 опорной частоты, смеситель 2, фильтр 3 нижних частот, формирователи частот первой 4 и второй

5 сеток, задающих частот 6 и вспомогательной опорной частоты 7. Выход генератора 1 подключен к входу смесителя 2, нагруженного входом фильт ра 3 нижних частот, выход которого является выходом устройства. Вход формирователя 5 частот второй сетки соединен с выходом формирователя

4 частот первой сетки, вход которого подключен к выходу генератора 1.

Выходы формирователей частот первой

4 и второй. 5 сеток < оединены с входами формирователей 6 задающих частот и 7 вспомогательной опорной частоты. Выход формирователя б соединен с вторым входом смесителя 2, а выход формирователя 7 соединен с третьим входом смесителя 2.

Принцип формирования шкалы частот в многоголосных злектромузыкальных инструментах по методу биений, реализуемый предлагаемым устройством состоит в том, что сигналы задающих частот нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты и вьделяют сигналы разностных частот, при этом из сигнала опорной частоты, численное значение которой вьгражается единицей в старшем разряде и нулями — в остальных, предварительно формируют сигналы частот первой сетки, численные значения которых выражаются единицами в старших разрядах и нулями — в остальных, и различаются между собой числом старших разрядов,BbI но смешивают с сигналом опорной частаты и из продукта смешения выделяют сигнал верхней боковой частоты, затем повторяют нелинейное смешение

3 12920 каждого последнего из выделенных из продукта смешения сигналов верхней боковой частоты, пониженной в десять раз, с сигналом опорной частоты и выделение из продукта смешения оче5 редного сигнала верхней боковой частоты до окончания формирования всех сигналов частот первой сетки, при этом каждый выцсленный сигнал верхней боковой частоты является сигна- 10 лом частот первой сетки.

Необходимо сформировать такое количество сигналов частот первой сетки, при котором значение частоты последнего из этих сигналов содер- 15 жит в своем численном значении количество значащих разрядов после запятой десятичной дроби на один большее количества значащих разрядов после запятой десятичной дроби 20 перед последней значащей цифрой численного значения частоты тона, имеющего наибольшее количество таких разрядов в пределах диапазона электронного музыкального инструмента, 25 если частоты выражены в герцах или в кратных им единицах измерения.

При этом сигнал опорной частоты используют и как сигнал первой сетки частот, а при формировании час- 30 тот второй сетки сигналы частот первой сетки умнбжают максимум в 9 раз.

Кроме того, с целью упрощения фильтрации выходных сигналов„ опорную частоту выбирают в диапазоне радиочастот, а с целью получения благоприятных для слухового восприятия эффектов "унисон" и "розлив", диапазон шкалы частот тонов ЭИИ раз- 40 бивают на подциапазоны и для каждого поддиапазона формируют свою вспомогательную опорную частоту.

Формирователь сигналов частот первой сетки (фиг. 2) содержит последо- 45 вательно соединенные цепочки, состоящие из последовательно соединенных делителя 8 частоты с коэффициентом деления десять, нелинейного смесителя 9 и.избирательного фильтра 10 .верхней боковой частоты, при этом входы делителя частоты и нелинейного смесителя первой из цепочек и входы нелинейных смесителей всех остальных цепочек соединены со входом формирователя частот первой сетки.

Формирователь сигналов частот второй сетки содержит ш наборов умножи32 4 телей 11 частоты (фиг.3) по количеству сигналов частот первой сетки, входы умножителей частоты каждого набора соединены с соответствующим входом формирователя частот второй сетки, а выходы — с его соответствующими выходами, причем число умножителей частоты в каждом наборе достигает восьми, а коэффициенты умножения соответствуют целым числам, лежащим в пределах 2 ° ..9.

Формирователь задающей и вспомогательной опорной частоты одинаковы и содержат последовательно соединенные цепочки (фиг, 4), состоящие из последовательно соединенных нелинейного смесителя 12 и избирательного фильтра 13 боковой частоты, при этом первый вход нелинейного смесителя

12 первой цепочки и вторые входы нелинейных смесителей 12 всех цепочек соединены с соответствующими выходами сигналов частот первой и второй сеток, причем порядок соединения определяется конкретным алгоритмом получения задающих частот и вспомогательной опорной частоты. Выход фильтра 13 последней цепочки соединен с выходом формирователя 6 или 7 в зависимости от формируемой частоты: задающей или вспомогательной опорной соответственно. Количество формирователей. 6 равно количеству формируемых частот тонов, а формирователей 7 — произведению количества дополнительных тонов в одном хоре и количества поддиапазонов тонов электронного музыкального инструмента.

Формирование шкалы частот. производится следующим образом.

Электрические колебания опорной частоты f „ =100.000,00 Гц вырабатывают генератором опорной частоты, стабилизированным кварцевым резонатором. Из колебаний опорной частоты для каждого формируемого тона получают сигнал задающей частоты, численное значение которой выше численного значения опорной частоты на конкретную величину численного значения частоты формируемого тона. Для этого из сигнала опорной частоты Е предварительно формируют сигнал первой сетки частот следующим образом.

Делят на десять частоту f „, полученный сигнал нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты Х „ и из продукта смешения выделяют сигнал

1292032

200.000,00;

220,000,00;

222,000,00;

222.200,00;

222.220,00;

25

23

24

25

222,222 00;

° ° ° 4

222,222,20;

Е2т -=

222.222,22;

Е 1:= 300.000,00;

=111.111,(1)... Гц.

f 330.000,00, f 333.000,00, Е := 333.300,00;

Е := 333.330,00; з5 е := ззз.ззз,ОО;

f 333.333,30, 333.333,33, зр

-= 400.000,00;

f42 -= 440.000 00;

Е := 444.000,00;

f« 444.400,00;

:= 444.440,00;

Е,.-= 444.444,00;

f, == 444.444,40;

Е == 444.444,44; верхней боковой частоты, который имеет следующее значение:

f Е +f /10=110.000,00 Гц.

Частоту f., вьщеленного сигнала понижают в десять раз, после чего сиг нал пониженной частоты f нелинейно смешивают с сигналом частотой f u оь иэ продукта смешения вьщеляют сигнал верхней боковой частоты f с чис- 10

1З ленным значением

f f +f /10 111.000 00 Гц.

Аналогично понижением в десять раз частот Е ...f<(,,>, нелинейным сме-15 шением сигналов пониженной частоты с сигналом опорной частоты f„, и выделением сигналов верхних боковых частот из продукта смешения получают частоты Е1 „, ...f, . В результате 20 таких преобразований получают сигналы первой сетки частот, Гц:

fÄ =100.ООО,О0;

fï =110.000„003

f „=111, 000,00;

f. 111. 100,00, Е12 — 1 1 1 ° 1 10,,00;

f„— 111. 111 „00, f„, =111. 111 Ä10;

f18 =111 111„11;

30 предельная частота которых может достигать численного значения

В состав частот первой сетки входит и опорная частота f„ =f

on

Сигналы первой сетки частот формируют таким образом, чтобы численные значения частот первой сетки вы- 40 ражались только единицами и нулями и различались между собой количеством разрядов, выражающихся единицей, причем в численных значениях частот первой сетки единицы должны быть 45 сосредоточены в старших разрядах, а нули — в младших.

Количество частот первой сетки формируют в зависимости от точности формирования частот тонов (до деся- 50

1 .. тых, сотых или тысячных долей герца) и от выбранного значения опорной частоты: чем выше опорная частота и точность формирования тонов, тем с большим количеством частот фор- 55 мируют первую сетку. Исходя из этого у последнего из сформированных сигналов частот первой сетки количество единиц в численном ее значении после запятой должно быть больше на одну числа разрядов после запятой до самой младшей значащей цифры того из формируемых тонов, у которого в пределах диапазона ЭМИ число таких разрядов наибольшее, включая и дополнительные тона, входящие в состав хоров. При формировании частот до сотых долей герца последний из сформированных сигналов частот первой сетки в численном значении его частоты должен иметь два разряда после запятой, равных единице. В нашем примере этому условию удовлетворяет частота Ещ =

=111.111,11 Гц.

Затем формируют сигналы частот второй сетки: для этого умножают по частоте в 2-9 раз каждый из сигналов частот первой сетки, в результате получают следующую вторую сетку частот, Гц:

1292032

1О

f 666.666.66;

66

f» = 700.000,00;

= 770.000,00;

16

f, = 777.000,00;

f6 = 666.660,00 Гц

f, = 777.777,77;

f» = 800,000 00

f = 880 ° 000 00

™

f = 888.888,88;

f = 900.000,00;

° ° °

3. 999.999,99.

fзо = 888 ° 888888 Гц

f = 500.000,00;

Я1

550,000,00;

f = 555.000,00; и = 555.500,00;

f = 555.550,00;

f = 555.555,00;

f, =. 555.555,50, и = 555.555,55; в

f = 660.000,00;

f = 666.000,00;

fcc = 666 ° 6009001

Из сигналов первой и второй сеток получают задающие частоты. При формировании тона СИ первой октавы, имеющего значение

F,„, 493,88 Гц, для получения задающей частоты этого тона

f,„, 100.493,88 Гц иэ сигналов частот сеток выбирают сигнал такой частоты, младший значащий разряд численного значения которой равен последнему значащему разряду численного значения, получаемой 55 задающей частоты f, т.е. выбирают сигнал второй сетки с частотой

Этот сигнал смешивают с сигналом такой иэ частот сеток, при котором вы- . делением из продукта смешения сигнала боковой частоты получают частоту

fg», в численном значении которой увеличится количество младших значащих разрядов, численно совпадающих с одноименными разрядами численного значения получаемой задающей частоты.

Такому условию удовлетворяет частота

Й второй сетки

f =555,555,00 Гц.

56

Сйгналы с частотами fâà и f56 смешивают нелинейно и выделяют сигнал нижней боковой частоты

f s» =fв -Е =333.333,88 Гц.

Выбрав частоту f второй сетки, нелинейно смешивают соответствующий ей сигнал с сигналом частотой f » и выделяют сигнал верхней боковой частоты и из продукта смешения

3ф

=й +f, =999.993 88 Гц, в результате чего сформировано четыре младших разряда численного значения задающей частоты f „

Аналогично продолжают преобразования

f8 54„+f 5„=1 . 555. 493 88 Гц:

94 =f9„ +f„ =1.000.493 88 Гц;

f =f +f =100.493 .88 Гц.

Нижняя боковая частота Е, является задающей частотой тона СИ первой октавы

f8 =f = 100.493,88 Гц.

Сигналы этой частоты нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты f« и из продукта смешения фильтром нижних частот выделяют сигнал нижней боковой частоты f, который является тоном СИ первой октавы е„, f „5 fî„=493,88

Аналогичными приемами формируют и остальные частоты тонов диапазона ЭМИ.

Те же частоты тонов могут быть сформированы с использованием других частот сеток. Опорный генератор может иметь другую частоту,что

12920 пРиведет к другим значениям частот сеток, Задающие частоты могут быть как выше опорной, так и ниже на величины численных значений формируемых частот тонов. 5

В общем случае при опорной частоте f„„ =100,000,00 Гц для получения тона частотой АБВГ,ДЕ Гц необходимо сформировать задающую частоту — 10 АБВГ, ДЕ Гц. Для этого иэ сигналов частот сеток первым выбирают сигнал с частотой

15 в численном значении которой разрядов со значащими цифрами меньше в сравнении с численным значением частоты f . Кроме того, цифра Х чис1 ленного значения частоты Е г должна иметь такое численное значение, при котором после нелинейного смешения частот f, и f и выделения из продукта смешения выбранной (верхней или нижней) боковой частоты в численном значении последней большее количество младших разрядов совпадает численно с одноименными разряда. 35 ми частоты f. Нелинейно смешивают сигналы с частотами f u f вьделяют сигнал одной из боковых частот fg

ЕЕЕ.ЕЕЕ,ЕЕ+ X Х Х Х ХгХг, Х О =

У,, Уд У БВ1,ДЕ + Х Х Х 000 00

У У А БВГ,ДЕ;

= ХэХЗХЗ Х,Х,X„ 00 Гц в численном значении которой разря45 дов со значащими цифрами меньше в сравнении с численным значением частоты f,,а цифра Х должна иметь таг Ф кое численное значение, при котором после нелинейного смешения сигналов с частотами f> и f и выделения из

1 продукта смешения сигнала выбранной (верхней или нижней) боковой частоты в численном значении последней увеличится количество младших разрядов, совпадающих численно с одноI именными разрядами частоты f. Нелинейно смешивают сигналы с частотами

=99.999,80 Гц и

Е =100.000,23 Гц

Операции формирования вспомогательных опорных частот подобны операциям формирования задающих частот

=f, +f, =999.999,80 Гц

I f

Е 8г 4 Ез, =99. 999,80 Гц

Ебг = fs.one

f =ЕЕЕ.EEE,ЕЕ Гц, младший значащий разряд которого численно совпадает с одноименным разрядом частоты f. Затем из сигналов частот сеток выбирают второй сигнал с частотой

f Х Х Х Х Х Х Х 0 Гц, Затем из сигналов частот сеток выбирают третий сигнал частотой

32 10

f8 и f и выделяют сигнал одной из бч 3 боковых частот fS

1 1 1 1 1, Д вЂ”,X,X, 3 3

Аналогично, последовательно выбирая сигналы частот сеток с меньшим количеством значащих разрядов, нелинейно смешивая каждый очередной выбранный сигнал с каждым последним из вьделенных сигналов боковых частот и выделяя каждый очередной сигнал боковой частоты, добиваются последовательного возрастания в численных значениях вьделяемых боковых частот разрядов, совпадающих с одноименными разрядами численного значения формируемой частоты f вплоть до полного совпадения всех разрядов, т.е. до полного сформирования задающей .частоты f

У Уг У У У Г ДЕ+ Х Х Х Х Х 0,00

У У У, У ВГ,Д1.+Х Х Х Х 00,00

УУУ БВГДЕ;

У- У А.БВГ,ДЕ + Х Х 0,000,000

= у ОА.БВГ ДЕ,, У ОА.БВГ,ДЕ + Х 00.000,00

= OA БВГ,ДЕ.

Аналогично задающим частотам формируют и вспомогательные опорные частоты.

Для образования, например, трехтонового хора СИ первой октавы, звучащего в унисон, формируют два дополнительных тона СИ первой октавы, расстроенных относительно основного тона, например, на + 200 мГц и на

-230 мГц. Для этого формируют два сигнала вспомогательных опорных частот

1292032

+f 1. 333. 333,23 Гц, f8 =fS -й =1,000,000,23 Гц; и =й -Е, =100.000,23 Гц;

3 ьооа

Задающую частоты f, смешивают с каждой из вспомогательных частот

f и Й „и выделением нижней

6 on t .О Я !О боковой частоты получают дополнительные тоны хора СИ первой октавы:

F" =1,„, -f „, =4.94,08 Гц;

493 Ы Г расстроенные относительно основного тона F,„, 493,88 Гц на + 200 мГц и

-230 мГц соответственно. !

Для получения эффекта "розлив" аналогично формируют вспомогательные опорные частоты с большей расстройкой, на +(1...15) Гц, относительно опорной частоты.

Хоры могут быть образованы двух-. тоновые (при одном дополнительном тоне), трехтоновые (при двух дополнительных тонах) и многотоновые, для

;чего необходимо сформировать соответствующее количество вспомогательных опорных частот.

Для благоприятного слухового восприятия эффектов унисонного звучания и звучания "розлив" весь диапазон частот тонов ЭИИ разбивают на поддиапазоны, в пределах которых хоры с одинаковой расстройкой дополнительных тонов относительно основных тонов не ухудшают качества слухового восприятия эффектов, и для каждого подциапазона формируют свои вспомогательные опорные частоты с необходимой для каждого поддиапаэона ЭМИ расстройкой.

Генератор шкалы, частот предлагаемого электромузыкального инструмента позволяет построить инструмент с эффектен унисонного звучания и звучания ".розлив" без удвоения или утроения функциональных узлов известного устройства.

Формула изобретения

Генератор шкалы частот электромузыкального инструмента по авт. св.

Ф 1239747, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения эффектов унисонного звучания и звучания "розлив", в него введен формирователь вспомогательной опорной частоты, входы которого соединены с выходами формирователя частот сеток, а выход соединен с третьим входом смесителя опорной и задающей частот.

1292032

Олор час.1292032 пер сет

acmombi 6яорои сетки с 21 " 9Ш

° фД е ° е (!

ВАМ

Фила@

Составитель С.Клевцов

Редактор А.Ворович Техред Л.Олейник Корректор В.Бутяга

Заказ 275/50 Тираж 346 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4