Устройство для формирования цветомузыкального сигнала изображения Советский патент 1983 года по МПК A63J17/00 H04N5/22 

Устройство относится к светомузыкальной технике и может быть использовано при разработке и производстве товаров народного потребления в качестве портативной приставки к цветному телевизионному приемнику, позволяющей получить на его экране автоматическое цветовое сопровождение музыкальных произведений, воспроизводимых любым бытовым звуковоспроизводящим устройством, а также может быть использовано в телевизионном вещании для формирования цвеТомузыкальных заставок и фоновых изображений.

Известно цветомузыкальное устройство, содержащее источник электрических колебаний, ФНЧ, источник света, калейдоскоп, приводимый в движение приводом от выхода источника электрических звуковых колебаний 1.

Однако известное устройство не позволяет получать сложные цветомузыкальные .композиции; обладает низким эффектом светозвука, как как анализирует ограниченное коли,чество параметров слухового воздействия (интенсивность и частоту, звука); имеет жесткую программу, что не позволяет вносить в воспроизводимую цветомузыкальную композицию элементы творчества; не позволяет использовать в качестве выходного оптического устройства экран цветного телевизионного приемника; имеет низкую надежность, что вызвано необходимостью применения в выходном оптическом устройстве низконадежных механических приводов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для формирования сигнала изображения, содержащее формирователь сигнала статического изображения, формирователь сигналов динамического изображения, формирователь сигналов вытеснения кадра, управляемый делитель частоты, логический блок, управляющие входы которых подключены к блоку управления, синхрогенератор, первый выход которого соединен с входом формирователя сигнала статического изображения, а первый и второй выходы, как непосредственно, так и через управляемый делитель частоты подключены к соответствующим параллельно соединенным входам формирователя сигналов динамического изображения и формирователя сигналов фигур вытеснения кадра, выходы которых и выход формирователя сигнала статического изображения соединены с соответствующими тремя входами логического блока, выход которого подключен ко входу цифроаналогового преобразователя 2.

Однако и данное устройство также не позволяет использовать телевизионный растр для получения цветомузыкального эффекта.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности получения цветомузыкального эффекта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство формирования цветомузыкального сигнала изображения, содержащее сипхрогенератор, первый выход которого соединен с входом формирователя сигнала статического изображения, а первый и второй выходы соединены с первыми и вторыми входами формирователя сигнала динамического изображения, формирователя сигнала фигур вытеснения кадра и управляемого делителя частоты, Bbixoii. которого соединен с третьими входами формирователя сигнала динамического изображения и формирователя сигнала фигур вытеснения кадра, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами логического блока, третий вход которого соединен с выходом формирователя сигнала статического изображения, а выход соединен с входом

0 цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с выходом устройства, при этом управляющие входы формирователя статического изображения, формирователя сигнала динамического изображения, формирователя сигнала фигур вытеснения кадра, управляемого делителя частоты и логического блока соединены с выходом блока управления, введены последовательно соединенные звуковоспринимающее устройство и компрессор, блок анализа параметров электрического звукового сигнала, анализатор пауз и переключатель программ, гп выходов которого подключены к соответствующим в.ходам блока управления, т+1 вход которого подключен к выходу анализатора пауз, при этом выход компрессора подключен к входу анализатора пауз и ко входу блока анализа параметров электрического звукового сигнала, п выходов которого соединены с соответствующими п входами переключателя программ, п + 1 вход которого подключен к выходу анализатора пауз.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для формирования цветомузыкального сигнала изображения содержит последовательно соединенные звуковоспроизводящее устройство 1 и компрессор 2, выход которого подключен ко входу блока 3 анализа электрического звукового сигнала и ко входу анализатора 4 пауз, переключатель 5 программ, п входов которого

соединены с соответствующими п выходами блока анализа параметров электрического звукового сигнала, а (п + 1)-й вход подключен к выходу анализатора 4 пауз и к (т + 1) -му входу блока 6 управления, m входов которого соединены с соответствующими ш

выходами переключателя 5 программ, синхрогенератор 7, формирователь 8 сигнала статического изображения, последовательно включенные .логический блок 9 и цифреаналоговый преобразобатель 10, выход которого является выходом устройства, а также управляемый делитель II, формирователь 12 сигнала динамического изображения и формирователь 13 фигур .вытеснения кадра, управляющие входы которых и управляющие входы формирователя 8 сигнала статических изображений 8 и логического блока 9 подключены к выходу блока 6 управления, при этом первый выход синхрогенератора 7 соединен с входом формирователя 8 сигнала статического изображения, а первый и второй выходы, кроме того, как непосредственно, так и через управляемый делитель 11 частоты подключены к соответствую.щим параллельно соединенным входам формирователя 12 сигнала динамического изображения 4 формирователя 13 сигналов фигур вытеснения кадра, выходы которых и выход формирователя 8 сигнала статического изображения соединены с соответствующими тремя входами логического блока 9.

Особенностью блока 3 анализа параметров электрического звукового сигнала является то, что этот блок содержит объединенные по входам анализаторы параметров электрического звукового сигнала. Общее число анализаторов равно числу анализируемых параметров п.. Анализаторы параметров представляют собой цифровые измерительные приборы, выходы которых являются выходами блока 3 анализа параметров электрического звукового сигнала.

Устройство для формирователя цветомузыкального сигнала изображения работает следующим образом.

Электрический звуковой сигнал с выхода звуковоспроизводящего устройства 1, в качестве которого могут использоваться магнитофон, проигрыватель, низкочастотный тракт радиоприёмника или телевизора и т.д., поступает на вход компрессора 2, имеющего логарифмическую характеристику и служащего для сжатия динамического диапазона исходных звуковых колебаний с целью моделирования закона Вебера-Фехнера. С выхода компрессора 2 электрический звуковой сигнал, сжатый по динамическому диапазону, поступает на вход блока 3 анализа параметров э/гектрического звукового сигнала и на вход анализатора 4 пауз, последний регистрирует появление пауз в электрическом звуковом сигнале и в случае наличия паузы определенной длитель-; ности формирует управляющий сигнал в аналоговой форме, который подается на (n-fl)-ft вход переключателя программ 5 и на (ш-1-1)-й вход блока б управления. Блок-3 анализа параметров электрического звукового сигнала анализирует поступающий на вход электрический звуковой сигнал по п параметрам (в качестве анализируемых

параметров звукового сигнала могут быть выбраны громкостная динамика, темп музыки, ритм, тембровое развитие звука, тональное развитие, движение по регистрам

и т.д.) и формирует в соответствии с их величиной п сигналов в цифровой форме, которые подаются на п коммутируемых входов переключателя 5 программ, который в соответствии с действующей в данный промежуток времени программой коммутирует

ш из п (тип) входов с m выходами. Общее количество программ N может быть определено по формуле . Смена программ происходит в моменты наличия пауз определенного размера по сигналу анализатора 4 пауз, который поступает на (п+1)-й вход переключателя 5 программ.

Переключатель 5 программ может быть выполнен по двухступенчатой схеме, в которой сначала определяется «номер сигнала, поступающего на (n-f 1)-й в.ход, а

0 затем на основе заложенного при конструкции алгоритма производится соответствующие соединения.

С ш выходов переключателя 5 программ сигнала в цифровой форме поступают на соответствующие входы блока 6 управления, на вход которого подается сигнал о- наличии паузы с выхода анализатора 4 пауз.

Синхрогенератор 7 формирует линеЙЕШ возрастающие разрядные функции горизонтальной и вертикальной дискретизации -

0 цифровые развертывающие функции (ЦРФ), которые используются в схеме синхрогенератора для формирования сигналов синхронизации и гашения и одновременно в формирователе 8 сигналов статических, формирователе 12 динамических изображений и формирователе 13 фигур вытес.нения кадра в качестве первичных (опорных) сигналов в целях формирования.

Формирователь 8 сигнала статистических .изображений, используя цифровые .развертывающие функции синхрогенератора, формирует номенклатуру неподвижных изображений. Такими сигналами могут быть сигналы точечного или щахматных полей, цветных полос, цветовых мозаик, кругов, .окруж5 ностей и сложных изображений.

Синтезируемые формирователем 8 изображения строятся из набора более простых изображений, каковыми являются вертикальные и горизонтальные линии различной щирины, а также прямоугольники и

0 квадраты, образованные пересечением этих линий, в том числе элементы точечного поля и прямоугольные участки. Ширина лииий и размеры прямоугольников определяются периодичностью формирующих их функций дискретизации младшего разряда, а число

их на растре - периодичностью функции дискретизации старшего разряда. Это позволяет с помощью блока 6 управления, формирующего управляющие сигналы, пропорциональные изменению анализируемых параметров звукового сигнала , изменять не только структуру неподвижных изображений, но и размерность составляющих их (лементов.

Формирователь 8 сигнала статических изображений целесообразно выполнять по двухступенчатой схеме, в которой сначала формируются основные изображения, а затем на их основе производится синтез комбинированных изображений.

Для получения одновременно простой и легко управляемой схемной структуры формирователя 8 наиболее целесообразной базой для выполнения первых ступеней этого блока являются постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) в виде больщйх интегральных схем. Вторую ступень формирон;1те,1я 8 целесообразно выполнять с исполъ.;iiii;iiincM коммутаторов цифровых сигналов II смМ .чогического сложения.

:Р()рмирси атель 12 сигналов динамичес Kiix изображений формирует изображения, которые могут перемещаться на растре в направлениях и со скоростями, зависящими от анализируемых параметров звукового сигнала. Эти изображения могут в зависимости от текущей программы иметь специальную форму или повторять изображения формирователя 8.

Формирователь 12 сигналов динамических изображений выполняется также как формирователь 8, но в отличие от последнего в качестве первичных сигналов в цепях формирования используются цифровые развертывающие функции собственного делителя частоты, построение которого, число разрядов и тактовая частота на входе аналогичны делителю частоты синхрогенератора. Двоичные разряды управляемого делителя 11 частоты, формирующие цифровые разрядные функции горизонтальной и вертикальной дискретизации устанавливаются в определенное исходное положение соответственно в интервалах обратного хо,ui строчной и кадровой развертки. При этом цифровые развертывающие функции и формирующие на их основе сигналы жестко связаны по фазе с сигналами синхронизации. Для перемещения изображения на растре необходимо с определенной тактовой частотой изменять в ту или иную сторону установочный код разрядов управляемого делителя 11 частоты. Изменяя с помощью управляющих сигналов блока 6 управления, пропорциональных изменению выбранных переключателем 5 программ параметров звукового сигнала, установочные коды и тактовые частоты можно получить сдвиг изображения в направлениях и со скоростями, которые определяются изменением выбранных параметров звукового сигнала. Для изменения установочных кодов МОГУТ быть использованы управляемые реверсивные счетчики, а для изменения тактовой частоты и соответственно скорости перемещения изображений - управляемый дeлитev ь 11 частоты.

Таким образом, формирователь. 12 сигналов динамических изображений выполняется по трехступенчатой схеме, в которой сначала формируются цифровые разрядные функции горизонтальной и вертикальной дискретизации, перемещающиеся относительно сигналов синхронизации, далее на их основе формируются испытательные изображения и, наконец производится синтез комбинированных изображений и выбор изображения.

Наиболее целесообразной элементной базой для построения управляемого делителя 11 частоты, а также реверсивных счетчиков, входящих в схему формирователя 12, являются пересчетные схемы средней и больщой степени интеграции. Остальные блоки формирователя 12 сигналов динамических изображений выполняются аналогично блоку формирователя 8 сигнала статических изображений.

Формирователь 13 фигур вытеснения кадра в паузе звукового сигнала формирует на растре изменяющиеся в размерах геометрические фигуры. Кроме того, он формирует разделяющие растр отдельные подвижные линии - прямые, пэраболы, синусоиды, и т.д. Эти фигуры применяются в засветке пауз для микширования изображений путем медленного вытеснения одного изображения другим под действием управляющих сигналов, формируемых блоком б управления. В принципе все фигуры могут быть сформированы цифровыми методами. При этом формирователь 13 строится аналогично формирователю 12. Однако некоторые фигуры, для синтеза которых цифровыми методами необходимы ПЗУ сверхвысокого быстродействия и больщой степени интеграции, еще не освоенные промышленностью, целесообразно формировать аналоговыми и цифроаналоговыми методами.

Логический блок 9 в зависимости от текущей программы, формируемой переключателем 5 программ, в соответствии с командами, поступающими от блока 6 управления, используя в качестве первичных сигналов формирователей 8,12 и 13, синтезирует на их основе сигналы, представляющие собой разнообразные логические выражения - простые и сложные. Он может в отдельности пропускать тот или иной сигнал (например в паузе звукового сигнала логический блок 9 пропускает только сигналы, сформированные формирователем 13 фигур вытеснения кадра), а также синтезировать дизъюнктивные и конъюнктивные логические выражения или их комбинации.

Комбинации формирователей 8 и 12, изменяющиеся в соответствии с изменением анализируемых параметров, звукового сигнала, создают красочные, цветомузыкальные композиции. Управление работой данного устройства осуществляет блок 6 управления, который может работать как в автономном «ручном режиме, так и в режиме автоматического цветомузыкального сопровождения. В «ручном режиме блок 6 управления формирует сигналы управления в зависимости от программы работы, задаваемой соответствующими переключениями внешних ручек управления. В этом режиме предлагаемое устройство как и прототип может использоваться для формирования статических и динамических испытательных изображений. В режиме автоматического цветомузыкального сопровождения блок 6 управления в зависимости от текущей программы, выбираемой переключателем 5 программ, формирует управляющие сигналы, изменяющиеся в соответствии с изменением выбранных параметров звукового сигнала, а при отсутствии звукового сигнала - по команде анализатора 4 пауз формирует управляющие сигналы на управляющие входы формирователя 13 фигур вытеснения кадра и логического блока , обеспечивая момент иммитации творчества и в засветке пауз. При отсутствии с выхода бло«а 6 управления сигналыуправления, изменяющиеся в соответствии с законом изменения анализируемых параметров звукового сигнала, подаются на соответствующие управляющие входы формирователей 8 и 12 сигналов изображения, управляемого делителя 11 частоты и логического блока 9. Сигналы управления, изменяющиеся в соответствии с изменением анализируемых параметров звукового сигнала, определяют выбор изображений, формируемых формирователем статических изображений, а также их количество, масщтаб, цвет и цветовую насыщенность. Сигналы управления, поступающие на управляющие входы формирователя 12 динамических изображений и управляемого делителя 11 частоты, определяют выбор изображений, их цветовую гамму и цветовую насыщенность, а также скорость и направления движения синтезируемых изображений в соответствии с изменениями анализируемых параметров звукового сигнала. Управляющие сигналы блока 6, поступающие на управляющий вход логического блока 9, определяют выбор вида комбинационных логических функций, формируемых формирователем 12, т.е., в конечном итоге. эти сигналы определяют вид формируемого устройством изображения. Формирователя 8,12 и 13 синтезируют сигналы основных цветов (R,G,B) в виде многоразрядных кодовых комбинаций. Преобразование этих комбинаций в аналоговый сигнал калиброванного уровня осуществляется цифроаналоговым преобразователем 10, который во избежание перегрузки элементов тракта передачи производит уровневое кодирование сигналов в зависимости от их цветности. Цифровый преобразователь может быть выполнен в виде ПЗУ. Предлагаемое устройство в отличие от известного позволяет получить цветомузыкальный эффект и обладает по сравнению с известными цветомузыкальными устройствами наибольщим количеством анализируемых параметров звукового сигнала. Использование в устройстве цифровых методов анализа параметров музыкального воздействия и синтеза на этой основе цветомузыкального изображения позволяет добиться высокого художественного результата. В этом случае удается добиться наиболее полного соответствия между блоком управления и выходным оптическим устройством, так как согласно известной формуле I,,,. где hi -монотонная функция, изменяющаяся согласно творческому замыслу, появляется возможность осуществить наиболее предпочтительное сопряжение параметров слухового Фj(t)и зрительного - FJ (t) воздействия. Использование в качестве выходного оптического устройства экрана цветного телевизионного приемника дает возможность, во-первых, использовать наиболее предпочтительный яркостный диапазон (40 - 70 кд/м ) и, во-вторых, получать красочные цветомузыкальные композиции практически любой сложности как по структуре изображения, так и по характеру движения, которые не.могут обеспечить никакие другие автоматические светомузыкальные устройства .непосредственного сопровождения. Предлагаемое устройство может быть использовано как в качестве цветомузыкальных установок щирокого потребления (при- ставок к цветному телевизионным приемникам), так и при создании цветомузыкальных устанрвок, которые могут применяться в телевизионном вещании для создания цветомузыкальных заставок и цветомузыкальных фоновых изображений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЦВЕТОМУЗЫКАЛЬНОГО СИГНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее синхрогенератор, первый выход которого соединен с входом формирователи сигнала статического изображения, а первый и второй выходы соединены с первыми и вторыми входами формирователя сигнала динамического изображения, формирователя сигнала фигур вытеснения кадра и управляемого делителя частоты, выход которого соединен с третьими входами формирователя сигнала динамического изображения и формирователя сигнала фигур вытеснения кадра, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами логического блока, третий вход которого соединен с выходом формирователя сигнала статического изображения, а выход соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с выходом устройства, при этом управляющие входы формирователя статистического изображения, формирователя сигнала динамического изображения, формирователя сигнала фигур вытеснения кадра, управляемого делителя частоты и логического блока соединены с выходом блока управления, отличающееся тем, что, с целью, расщирения функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности получения цветомузыкального эффекта, в него введены последовательно соединенные звуковоспроизводящее устройство и компрессор, блок анализа параметров электрического звукового сигнала, анализатор пауз и переключатель программ, m выходов которого подключены к соответствующим входам блока управления, (т+ 1}й вход которого подключен к выходу анализатора пауз, при этом выход компрессора подключен к входу анализатора пауз и входу блока анализа параметров электрического звукового сигнала, п выходов которого соединены с соответствующими п входами переключателя программ, (п-)-1)-й вход СО ОО которого подключен к выходу анализатора пауз.