СПОСОБ СОЗДАНИЯ СВЕТОМУЗЫКАЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ Российский патент 1997 года по МПК A63J17/00 

Изобретение относится к способам создания светомузыкальных эффектов и может найти применение при световом сопровождении музыки.

Известен способ создания светомузыкальных эффектов, заключающийся в проецировании на неподвижный экран тенеобразующих элементов, выполненных из непрозрачных, полупрозрачных цветных материалов в форме геометрических фигур различных форм [1]
Кроме этого, следует обратить внимание на то, что на формирование зрительных образов в процессе светового сопровождения музыки значительное влияние оказывают свойства тенеобразующих элементов (форма, степень прозрачности, цвет), характер совершаемых ими движений и расположение тенеобразующих элементов относительно источников света. Известны случаи использования в качестве тенеобразующих элементов вращающихся дисков с центральным и периферийными отверстиями, подвижных трафаретов с закрепленными в них светофильтрами и формообразующими элементами, развевающихся в потоке воздуха волокон, а также дыма, паров или аэрозолей. Такое разнообразие тенеобразующих элементов, возможностью выбора для них самых необычных траекторий движения обеспечивает формирование бесчисленного количества непохожих друг на друга зрительных образов, сменяющихся на экране в процессе сопровождения музыки.

Вместе с тем, анализ известных методов создания светового сопровождения музыки показывает, что получаемые в процессе их реализации зрительные образы, несмотря на свое разнообразие, обладают одним существенным недостатком. Они не могут принимать форму реальных объектов, способных менять свой цвет, очертания или имитировать на экране движение, характер которого зависит от сопровождаемого музыкального произведения.

При этом один из известных способов предполагает проецирование на экран расположенных параллельно друг другу трафаретов теневой проекции с закрепленными в них разноцветными светофильтрами, а также выполненного из непрозрачного материала несущего диска с центральными и боковыми отверстиями различной формы. Световое сопровождение музыки при таком способе сопровождения выражается в происходящей на экране непрерывной смене цветных панно с разнообразнейшим сочетанием цветовых оттенков.

Наблюдение за ними в процессе прослушивания музыки повышает качество ее восприятия, но не поднимает это восприятие на принципиально новый уровень. Несмотря на свою красочность, яркость и необычность, сменяющие друг друга образы быстро утомляют внимание зрителя своим однообразием и нередко вызывают раздражающее действие. Происходящее на экране не несет в себе никакой смысловой нагрузки. Ему трудно поставить в соответствие какое-либо явление или процесс, имеющий место в реальной действительности. Все это обесценивает усилия, направляемые на создание светового сопровождения музыки и делает их малоэффективным.

Сущность предлагаемого способа заключается не в одновременном, а последовательном проецировании на экран серии изображений, отличающихся друг от друга цветом, плотностью или очертаниями отдельных фрагментов. Реализация данного способа также предполагает выполнение следующих условий:
частота проецирования обеспечивает слитное восприятие изображений одной серии,
световой поток в процессе проецирования изображений одной серии изменяется в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой звука, замеренной в момент времени между началом и окончанием проецирования данной или предыдущей серии.

Первое условие будет выполнено, если частота смены изображений достигнет или будет равна критической (f_кр 24 Гц). В этом случае проецируемые изображения будут восприниматься слитно, в виде обобщенного изображения, полученного как бы наложением нескольких несовпадающих между собой частных изображений. Кажущаяся яркость элементарного участка такого обобщенного изображения равна среднему арифметическому от кажущихся яркостей соответствующих слагаемых элементарных участков. Примерно то же самое можно сказать о цвете элементарного участка обобщенного изображения. Он будет результатом сложения цветов соответствующих элементарных участков суммируемых изображений.

Существование отмеченных зависимостей дает основание утверждать, что вклад проецируемых с частотой f 24 Гц изображений в обобщенный образ на экране будет соответствовать их яркости. Иными словами, чем ярче проецируемое изображение, тем заметней его черты в обобщенном образе. И наоборот, фрагменты наименее ярких изображений проецируемой серии в этом образе будут в наименьшей степени и заметны.

Отмеченная зависимость положена в основу данного способа. Соответствие обобщенного образа звучанию исполняемого музыкального произведения будет достигнуто, если соотношение яркости спроецированных на экран изображений в каждый момент времени будет соответствовать амплитудно-частотной характеристике звука. Достичь этого можно путем изменения проецирующего изображения светового потока по закону, при котором изменение этого светового потока за период проецирования серии соответствует амплитудно-частотной характеристике звука, замеренной в момент времени между началом и окончанием проецирования данной или предыдущей серии.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где га фиг. 1 изображена серия изображений; на фиг. 2 показано формирование обобщенного изображения на экране; на фиг. 3 показано обобщенное изображение на экране.

Сущность данного способа можно раскрыть рассмотрев один из конкретных примеров.

Предположим на неподвижный и плоский экран последовательно, многократно повторяясь, проецируется серия изображений, представленных на фиг. 1, где цифрами 1, 2, 3 обозначены нанесенные на прозрачную основу изображения геометрических фигур кольцевой и круговой формы на темном фоне.

На фиг. 1 и последующих вертикальной штриховой обозначены площади, окрашенные в желтые тона, горизонтальной в синий, пунктирной в красные.

Предположим, представленные на фиг. 1 изображения проецируются световым потоком постоянной мощности с частотой, превышающей критическую в три раза. В этом случае проецируемые изображения на экране будут восприниматься слитно как одно обобщенное изображение подобное тому, что представлено на фиг. 3. На нем можно выявить участки, сформированные в результате сложения фрагментов тех исходных изображений, которые не совпадают между собой по цвету, плотности, очертаниям. На фиг. 2 и 3 также участки будут иметь двойную или тройную штриховку.

Предположим, в момент времени t₀ амплитудно-частотная характеристика звука соответствует графику, изображенному на фиг. 2. Световой поток, проецирующий изображения, будем изменять таким образом, чтобы его зависимость от времени в период проецирования первой серии соответствовала этому графику. В этом случае обобщенное изображение на экране изменится. Изменение вклада суммируемых изображений в обобщенный образ на экране изменит цвет и яркость всех заштрихованных участков. Сопоставление амплитудно-частотной характеристики звука, замеренной в момент времени t₀, с особенностями проецируемых последовательно друг за другом изображений первой серии дает основания утверждать, что в обобщенном образе на экране будут преобладать красные тона. Это объясняется тем, что наибольшая амплитуда звуковых колебаний приходится на низкочастотный участок частотного звукового диапазона, которому в соответствие поставлено изображение 1 (см. фиг. 1), окрашенное в красный тон. В процессе проецирования этого изображения световой поток будет иметь наибольшую величину.

Предположим, после окончания проецирования первой серии в момент времени t₀ + 1/24 амплитудно-частотная характеристика звука изменится и будет соответствовать графику Тогда изменится и обобщенный образ на экране. В нем будут уже преобладать желтые тона. В момент времени t₀ + 1/12 наибольшая амплитуда звуковых колебаний, как это видно из графика P_з сместиться в область высоких частот. Это означает, что в обобщенном изображении будут доминировать синие тона.

Обеспечение описанной выше зависимости между амплитудно-частотной характеристикой звука и сочетанием яркости суммируемых изображений, позволит формировать на экране непрерывную череду обобщенных изображений смещающих друг друга с частотой f 1/24 сек.

Перед человеком, наблюдающим за сменой этих изображений, возникает зрительный образ в виде расположенного на темном фоне светлого шара, окруженного многослойным мерцающим ореолом. Яркость шара, яркость и цветовая насыщенность ореола будут изменяться с учетом особенностей сопровождаемого музыкального произведения. Путем увеличения количества изображений в одной серии и при внесении в них соответствующих деталей такому обобщенному образу на экране можно придать черты небесного светила, окруженного раскаленной полупрозрачной атмосферой, цветовая окраска и яркость свечения которой меняется в соответствии с особенностями звучания сопровождаемого музыкального произведения. Таким же путем можно добиться получения на экране обобщенного изображения в виде женского лица с обрамляющими его и развивающимися на фоне звездного неба локонами волос. В процессе сопровождения музыки положение находящегося в центре кадра лица остается неизменным, а его выражение, цвет и положение локонов будут меняться в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой звука.

Другим примером создания на экране больших красочных картин, способных "оживать" в процессе сопровождения музыки может послужить проецирование на экран изображений космического пейзажа, получаемых с помощью кино- или фотосъемки соответствующих макетов, картин или рисунков. В процессе сопровождения музыки фиксированными неизменчивыми во времени участками обобщенного изображения будут элементы ландшафта (камни, скалы), а подвижными (изменчивыми) изображения облаков, клубящегося тумана, мерцающих звезд, небесных светил, а также исходящих от них световых лучей и протуберанцев. Создание подобных световых картин по существу означает появление новой обширной области художественного творчества, объединяющей в себе изобразительное искусство и музыку.

Данный способ предполагает установление жесткой зависимости между световым потоком проецирующим изображения и амплитудно-частотной характеристикой звука. Математически эту зависимость можно выразить следующим образом:

где n количество изображений в серии,
m количество поддиапазонов в частотном диапазоне амплитудно-частотной характеристики звука,
i порядковый номер проецируемого изображения в серии,
j порядковый номер частотного поддиапазона в частотном диапазоне амплитудно-частотной характеристики звука,
Φ падающий на экран световой поток, лм,
a коэффициент преобразования, вычисляемый как отношение светового потока к определяющей его величине звукового давления, лм • м²/H,
K_i коэффициент ослабления, вычисляемый как отношение светового потока, падающего на проецируемое изображение, к световому потоку, прошедшему сквозь проецируемое изображение,
P_j величина звукового давления в j-м поддиапазоне амплитудно-частотной характеристики звука, замеренной в момент времени между началом и окончанием проецирования данной или предыдущей серии.

Поскольку кажущаяся яркость спроецированного на экран изображения может регулироваться не только величиной светового потока, но и продолжительностью его воздействия на экран, то описанную выше зависимость целесообразно выразить не через световой поток, а через световую энергию:

где Q световая энергия, падающая на экран за время проецирования одного изображения, лм•сек,
τ период времени, с которым происходит смена изображений в проекционном устройстве, сек.

Недостатком способа является необходимость в свободном пространстве между проекционным устройством и экраном. Зритель может помешать прохождению светового потока, проецирующего изображения. К тому же яркость обобщенного изображения в значительной степени зависит от освещенности помещения, в котором происходит просмотр светомузыкального изображения. Влияние отмеченных недостатков особенно заметно при попытках создания небольших по размеру светомузыкальных изображений. Для их устранения целесообразно светомузыкальные изображения рассматриваемого свойства формировать на экране телевизора или на компьютерном дисплее. Это будет возможно лишь в том случае, если ранее проецировавшиеся на ровный и плоский экран световым потоком переменной мощности изображения будут зафиксированы на носителях информации, совместимых с телевизионными или компьютерными системами. Для того, чтобы эти изображения после многократного и последовательного воспроизведения на экране с частотой, обеспечивающей слитное восприятие изображений одной серии, воспринимались как одно обобщенное, меняющееся в соответствии с особенностями звучания сопровождаемой музыки изображение, необходимо выполнить одно условие: поступающий с носителя информации сигнал яркости должен корректироваться на величину, зависимость которой от времени в период между началом и окончанием воспроизведения одной серии соответствует амплитудно-частотной характеристике звука в момент времени, совпадающей с проецированием этой серии.

Изобретение относится к способам создания светомузыкальных эффектов. Сущность изобретения заключается в проецировании на неподвижный экран световым потоком переменной мощности последовательно, многократно повторяющимися сериями изображений, не совпадающих между собой по цвету, яркости и очертаниям. При этом должно быть обеспечено выполнение следующих условий: 1) частота проецирования обеспечивает слитное восприятие изображений одной серии; 2) световой поток в процессе проецирования изображений одной серии изменяется в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой звука, измеренной в момент времени между началом и окончанием проецирования данной серии. Выполнение перечисленных условий обеспечивает на экране формирование обобщенного изображения, цвет, яркость и очертания которого будут зависеть от особенностей звучания сопровождаемого музыкального произведения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ создания светомузыкальных эффектов, заключающийся в проецировании на неподвижный экран одновременно со звучанием сопровождаемой музыки тенеобразующих элементов различной прозрачности, цвета и формы направленными потоками света, отличающийся тем, что в качестве тенеобразующих элементов используют не совпадающие между собой по цвету, оптической плотности и очертаниям изображения реальных объектов, которые последовательно, многократно повторяющимися сериями проецируют на экран в соответствии со звучанием сопровождаемой музыки, при этом частоту проецирования изображений выбирают соответствующей слитному восприятию изображений одной серии, а падающую на экран световую энергию изменяют по следующей зависимости

где n количество изображений в серии;
m количество поддиапазонов в частотном диапазоне амплитудно-частотной характеристики звука;
i порядковый номер проецируемого изображения в серии;
J порядковый номер частотного поддиапазона амплитудно-частотной характеристики звука;
Q величина световой энергии, падающей на экран при проецировании одного изображения, мм • с;
a коэффициент преобразования, вычисляемый как отношение величины светового потока к определяющей его величине звукового давления, лм • м²/Н;
K_i коэффициент ослабления, вычисляемый как отношение величины светового потока, падающего на проецируемое изображение, к величине светового потока, прошедшего сквозь проецируемое изображение;
τ _ период времени, с которым происходит смена изображений в проекционном устройстве, с;
P_j величина звукового давления в j-м поддиапазоне амплитудно-частотной характеристики звука, измеренной в момент времени между началом и окончанием проецирования данной серии, Н/м². 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изображения реальных объектов размещают на совместимых с телевизионными или компьютерными системами носителях информации, после чего их проецируют в режиме воспроизведения на телевизионном экране или экране компьютерного дисплея путем корректировки значения яркости поступающего от носителя информации светового потока на величину, зависимость которой от периода времени между началом и окончанием воспроизведения одной серии соответствует амплитудно-частотной характеристике звука в момент времени, совпадающий с воспроизведением текущей или предыдущей серии изображений.