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 являyF v/r ется 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 первой,второй сеток и задающих частот соответственно . Введение формирователя 7 вспомогательной опорной частоты,смесителя 8 и фильтра 9 нижних частот позволвет построить инструмент с эффектами унисонного звучания и звучания розлив. 4 ил. N ф{/г/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) А2 (51) 4 С 10 H 1/00 и (м

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (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

В 1239747. кл, С 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.

У 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 первой,второй сеток и задающих частот соответственно. Введение формирователя 7 вспомогательной опорной частоты,смесителя 8 и фильтра 9 нижних частот позволяет построить инструмент с эффектами унисонного звучания и звучания "розлив". 4 ил.

1 12920

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.

И 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. 1) содержит генератор 1 опорной частоты, выход которого подключен к первому входу смесителя 2, нагруженного "входом фильтра 3 нижних частот, вяход которого является выходом устройства, Кроме того, устройство содержит фор— мирователи частот первой 4 и второй

5 сеток, формирователь 6 задающих частот, формирователь 7 вспомогательной опорной частоты, смеситель

8 и фильтр 9 нижних частот, выход которого также является выходом устройства. Вход формирователя 5 частот второй сетки соединен с выходом формирователя 4 частот первой сетки, 3S вход которого соединен с выходом генератора 1 опорной частоты. Выходы формирователей частот первой 4 и второй 5 сеток соединены с входами формирователей 6 задающих частот и

7 вспомогательной опорной частоты.

Выход формирователя 7 соединен с первым входом смесителя 8, а выход формирователя 6 соединен с вторыми входами смесителей 2 и 8. Выход смесителя 8 соединен с входом фильтра 9 нижних частот.

Принцип формирования шкалы частот в многоголосных электромуэыкальных инструментах по методу биений, реализуемый предлагаемым устройством, состоит в том, что сигналы задающих частот нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты и выделяют сигналы разностных частот, при этом иэ сигнала опорной частоты, численное значение которой выражается единицей в старшем разряде и нулями—

ЗЗ 2 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, выраженных 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 сиг". налы с частотами сеток, с которыми выполняют следующие операции. Один из выбранных сигналов нелинейно смешивают с другим выбранным сигналом, . из продукта смешения выделяют первый сигнал боковой частоты, который нелинейно смешивают с третьим иэ выбранных сигналов и выделяют второй сигнал боковой частоты,. затем продолжают нелинейное смешение каждого последнего из выделенных сигналов боковых частот с каждым очередным иэ 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 разряда численного значения получаемой задающей или вспомогательной опорной частоты, каждый последующий сигнал частот сеток выбирают

h с численным значением частоты, содержащим меньшее количество значащих разрядов по сравнению с численными значениями частот предыдущих из выбранных сигналов, и таким, при каком в численном значении частоты каждого последовательно выделяемого сигнала выбранной (нижней или верхней) боковой частоты возрастает количество младших разрядов, совпадающих по значению с одноименными разрядами численного значения частоты получаемого сигнала задающей или вспомогательной опорной частоты. 3адающие частоты, кроме того, смешивают нелинейно с вспомогательной опорной частотой„ и фильтром нижних частот выделяют разностные частоты.

При этом для формирования частот первой сетки сигнал пониженной в

20

3 12 десять раз опорной частоты нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты и иэ продукта смешения выделяют сигнал верхней боковой частоты, затем повторяют нелинейное смешение каждого последнего из выделенных из продукта смешения сигналов верхней боковой частоты, пониженной в десять раз, с сигналом опорной частоты и выделение из продукта смешения очередного сигнала верхней боковой частоты до окончания формирования всех сигналов частот первой сетки, при этом каждый выделенный сигнал верхней боковой частоты является сигналом частот первой сетки.

Необходимо сформировать такое количество сигналов частот первой сетки, при котором значение частоты последнего из этих сигналов содержит в своем численном значении количество значащих разрядов после запятой десятичной дроби на один большее количества значащих разрядов после запятой десятичной дроби перед последней значащей цифрой численного значения частоты тона, имеющего наибольшее количество таких разрядов в пределах диапазона электронного музыкального инструмента, 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 частот второй сетки сигналы частот.первой сетки умножают максимум в девять раз.

Кроме того, с целью упрощения

I фильтрации выходных сигналов, опорную частоту выбирают в диапазоне радиочастот, а с целью получения благоприятных для слухового восприятия эффектов "унисон" и "розлив", диапа-. зон шкалы частот тонов ЭМИ разбивают на поддиапазоны и для каждого поддиапазона формируют свою всномогательную опорную частоту.

Формирователь сигналов частот первой сетки (фиг. 2) содержит по следовательно соединенные цепочки, состоящие из последовательно соединенных делителя 1 0 частоты с коэффициентом деления десять, нелинейного смесителя 11 и избирательного фильтра 12 верхней боковой частоты, при этом входы делителя частоты и нелинейного смесителя первой из цепочек

92033 4 и входы нелинейных смесителей всех остальных цепочек соединены с входом формирователя частот первой сетки.

Формирователь сигналов частот второй сетки содержит m наборов умножителей частоты 13 (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.

Формирователи задающей и вспомогательной опорной частоты одинаковы и содержат последовательно соединенные цепочки (фиг. 4), состоящие из последовательно соединенных нелинейного смесителя 14 и избирательного фильтра 15 боковой частоты, при этом первый вход нелинейного смесителя 14 первой цепочки и вторые входы нелинейных смесителей 14 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 согласно изобретению, выход фильтра 15 последней цепочки соединен с выходом

35 формирователя 6 или 7 в зависимости от формируемой частоты: задающей или вспомогательной опорной соответственно. Количество формирователей 6 равно количеству формируемых частот

40 тонов, а формирователей 7 — произведению количества дополнительных тонов в одном хоре и количества поддиапазонов тонов электронного музыкального инструмента.

4> 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 вьппе численного значения .опорной частоты на конкретную величину численного значения частоты формируемого тона. Для этого из сигнала опорной частоты f.,„ предва5 12 рительно формируют сигнал первой сетки частот следующим образом.

Делят на десять частоту Й „, полученный сигнал нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты f», и иэ продукта смешения выделяют сигнал верхней боковой частоты, который имеет следующее значение:

f =f +f /10=110.000,00 Гц.

Частоту -f, выделенного сигнала понижают в десять раз, после чего сигнал пониженной частоты Й, нелинейно смешивают с сигналом частотой f. u бь из продукта смешения выделяют сигнал верхней боковой частоты f с числен13 ным значением:

f =f, +f /10=1», 000,00 Гц.

Аналогично понижением в десять раз частот f, ...f, нелинейным смешением сйгналов пониженной частоты с сигналом опорной частоты f„ и выделением сигналов верхних боковых частот иэ продукта смешения получают частоты f, ...f„ . В результате таких преобразований получают сигналы первой сетки частот, Гц:

f„ = 100.000,000;

fß = 110,000,003

f, = 1» .00000;

f »1.100 00

1».110 00, 92033 6 средоточены в старших разрядах, а нули — в младших.

Количество частот первой сетки формируют в зависимости от точности

5 формирования частот тонов (до десятых, сотых или тысячных долей герца) и от выбранного значения опорной частоты: чем выше опорная частота и точность формирования тонов, тем с большим количеством частот формируют 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 удовпетворяет частота

30 fÄ, =»1.»1,» Гц.

Затем формируют сигналы частот второй сетки: для этого умножают по частоте в 2-9 раз каждый иэ сигналов частот первой сетки, в результате по35 лучают следующую вторую сетку частот, Гц:

f16 = 1» . » 1,003

Г„= »1.1»,10;

f, = 111.1»,»;

50 предельная частота которых может достигать численного значения

f = »1.1»,(1)... Гц.

l3 состав частот первой сетки входит и опорная частота

f. =f н oh

Сигналы первой сетки частот формируют таким образом, чтобы численные значения частот первой сетки выражались только единицами и нулями и различались между собой количеством разрядов, выражающихся единицей, причем в численных значениях частот первой сетки единицы должны быть соf< = 200.000,00; — 220.000,00;

f = 222.000 00

fä = 222.200,00;

fä = 222,220,00;

f = 222 ° 222,00;

f, = 222.222,20;

f = 222.222,,22;

2Я

f — 300,000,00, f 330.000 00, Йэз — 333. 000 « 00;

fä = 333.300,00; и 333.330,00, f — 333.333,00, f, = 333.333,30;

° f 333.333,33;

400.000,00;

f = 440.000 00

= 444.000,00;

f„ = 444.400 00 й, = 444.440,00;

f„ = 444.444,00;

fÄ, = 444.444,40; й, = 444.444,44;

f = 500.000,00;

Е = 550.000,00; и 555.000 00;

f = 555.500 00;

Е, = 555.550,00;

° 555900; и, = 555 ° 555,50; и = 555.555955;

f« = 600.000,00;

Г = 660.000,00;

= 666.000,00;

f 4 = 666.600,00;

f = 666.666 66;

f òf, = = 77000 0000 9 00

Йя = 770.000900;

777.777,77;

= 800.000,00;

f8 880 000»00

292033 8 частот сеток выбирают сигнал такой частоты, младший значащий разряд численного значения которой равен последнему значащему разряду численно5 ro значения получаемой задающей частоты f,„, т.е. выбирают сигнал второй сетки с частотой е 888 888

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

<9в численном значении которой увеличивается количество младших значащих разрядов, численно совпадающих с одноименными разрядами численного значения получаемой задающей частоты. Такому условию удовлетворяет частота f второй сетки

56 — 555.555,00 Гц.

Сигналы с частотами f u f

%6 смешивают нелинейно и выделяют сигнал нижней боковой частоты

f< =f -f =333.333 88 Гц.

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

12 и =666.660,00 Гц, 35 + 999 993 888 81 ц9 в результате чего сформировано четыре младших разряда численного значения задающей частоты f,„, Аналогично продолжают преобразования

f p з 4 2 +f 24 =1. 555. ЯД 86 Гц, f4, =f4, -Е =1.000.493 88 Гц, 43 ff a 84„-1, =100 493 88 Гц.

f8 = 888.888,88; — 900.000,00;

f = 999.999,99.

Из сигналов первой и второй сеток получают задающие частоты. При формировании тона СИ первой октавы, имеющего значение Р,„, =493,88 Гц, для получения задающей частоты этого тона f, =100 493,88 Гц, из сигналов

Нижняя боковая частота f «является задающей частотой тона СИ первой октавы

f6„=f, 100.493)88 Гд.

Сигнал этой частоты нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты

f,„, и иэ продукта смешения фильт55 ром нижних частот выделяют сигнал нижней боковой частоты F,, кото" рый является тоном СИ первой октавы

F,941 сн1 0„493 888 I ц

92033 10 ния иэ продукта смешения сигнала выбранной (верхней или нижней) боковой частоты в численном значении последней увеличивается количество младших разрядов, совпадающих численно с одноименными разрядами частоты f. Нелинейно смешивают сигналы с частотами

f> и f и выделяют сигнал одной из

3 боковых частот fS

У, У, У, У, У, У,, ЛЬ+ ХэХэХз Х Х Хз,00

=У У У У У,Г,,ДЕ.

ЕЕЕ.ЕЕЕ,ЕЕ Гц ззэ з

9 12

Аналогичными приемами формируют и остальные частоты тонов диапазона ЭМИ.

Те же частоты тонов могут быть сформированы с использованием других частот сетокс Опорный генератор может иметь другую частоту, что приводит к другим значениям частот сеток. Задающие частоты могут быть как выше опорной, так и ниже на величины численных значений формируемых частот тонов.

В общем случае при опорной частоте

f,„ =100.000,00 Гц для получения тона частотой АБВГ,ДЕ Гц необходимо сформировать задающую частоту f

10АБВГ,ДЕ Гц. Для этого из сигналов частот сеток первым выбирают сигнал частотой младший значащий разряд которого численно совпадает с одноименным разрядом частоты f. Затем из сигналов частот сеток выбирают второй сигнал часТотой

f Х Х Х Х Х Х, X 0 Гц, в численном значении которой разрядов со значащими цифрами меньше в сравне- нии с численным значением частоты Е

Кроме того, цифра Х численного значения частоты Й должна иметь такое численное значение, при котором после нелинейного смешения частот f u

f < r» выделения из процукта смешения выбранной (верхней или нижней) боковой частоты в численном значении последней большее количество младших разрядов совпадает численно с одноименными разрядами частоты f. Нелинейно смешивают сигналы с частотами и f и выделяют сигнал одной иэ боковых частот f

ЕЕЕ.ЕЕЕ,EE+ Х Х Х, Х XqXq, Х О

Аналогично, последовательно выби15 рая сигналы частот сеток с меньшим количеством значащих разрядов, нелийейно смешивая каждый очередной выбранный сигнал с каждым последним иэ выделенных сигналов боковых частот и выделяя каждый очередной сигнал боковой частоты, добиваются последовательного возрастания в численных значениях выделяемых боковых частот разрядов, совпадающих с одноименными

25 разрядами численного значения формируемой частоты f вплоть до полного совпадения всех разрядов, т.е. до полного сформирования, задающей частоты f

Ю

У УУ УУ ГДЕ+ХХХ ХХО,ОО

УзУз У ВГ, ДЕ+ Х Х Х - Х 00,00

35 = y, у„у„БВГ,д .;

У У У БВГ, ДЕ + Х Х Х 000,00

-У У А БВГ ДЕ(40

У У А.БВГ,ДЕ + X X 0.000,000

-у ОА.БВГ ЛЕ. у6 0А.БВГ,ДЕ + X8O0фО0О,ОО =

=1ОА.БВГ,ДЕ.

AE °

Затем из сигналов частот сеток выбирают третий сигнал частотой э = ХэХэХз ХзХзХз 00 Гц, в численном значении которой разрядов со значащими цифрами меньше в сравнении с численным значением частоты, а цифра Х должна иметь

Я з такое численное значение, при котором после нелинейного смешения сигналов с частотами ГБ u f э и выделе1

Аналогично задающим частотам формируют и вспомогательные опорные

g0 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

1292033 12 и звучания "розлив" весь диапазон частот тонов ЭИИ разбивают на поддиапазоны, в пределах которых хоры с одинаковой расстройкой дополнитель5 ных тонов относительно основных тоf = 99.999,80 Гц

fâ.„1 = 100 ° 000,23 Гц

f \ 82

f83

=fM +Гв, =1.333.333,23 Гц, =fg, -Е =1.000.000,23 Гц, -f, =100 ° 000,23 Гц, Ц

Г

Задающую частоту f, 1 смешивают с каждой из вспомогательных частот

fe «,2 боковой частоты получают дополнительные тоны хора СИ первой октавы

20 расстроенные относительно основного тона Р „, =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 двухтоновые (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

Операции формирования вспомогательных опорных частот подобны операциям формирования задающих частот и =Е +е =999,999,80 Гц, и fs -Е@ 99.999,80 Гц, 8 в.оп з

У,„, =fÄ, - „„, =494,08 r„, нов не ухудшают качества слухового восприятия эффектов, и для каждого поддиапазона формируют свои вспомогательные опорные частоты с необходимой для каждого поддиапазона ЭМИ расстройкой.

Предлагаемый генератор шкалы частот электромузыкального инструмента позволяет построить инструмент с эффектами унисонного звучания и звучания "розлив" без удвоения или утроения функциональных узлов известного устройства.

Формула изобретения

Генератор шкалы частот электромузыкального инструмента по авт. св.

У 1239747, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем получения эффектов унисонного звучания и звучания "розлив", в него введены формирователь вспомогательной опор..щ ной частоты и дополнительные смеситель и фильтр нижних частот, выход которого является дополнительным выходом устройства, при этом входы формирователя вспомогательной опорной частоты соединены с выходами формирователей частот сеток, первый вход дополнительного смесителя соединен с выходом формирователя вспомогательной опорной частоты, выход

40 которого соединен с входом дополнительного фильтра, а второй вход дополнительного смесителя соединен с

:выходом формирователя задающих час,тот.

1292033

Опор

eucm Q

1292033

3С б

Ф

8ьюо

Фиа4

Составитель С.Клевцов

Редактор А.Ворович Техред Л.Олейник Корректор А.Тяско

Заказ 275/50 Тираж 346 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

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