Известны способы формирования тембра в электрических музыкальных инструментах, отличающиеся применением одного или нескольких одиночных резонансных контуров, воздействующих на частотную характеристику воспроизводящего тракта. Такие системы более всего .:оответствуют акустической схеме формирования речевых гласных звуков или аналогичнькм схемам с резонаторами, имеюнхими сосредоточенные ко.чебате.льные ;)лементы.
Недоетаток -казанных -.систем состоит к том, что ripii необходимой для четкото эффекта добротности контура появляется существенная неровность звука, обус,-1овленная, с одной стороны, избыточным усилением при точном совпадении резонансного пика с гармоникой и, с друго) стороны, усиленной фильтрацией гармоник приточном резонансе с нееетественным преобладанием одиночной компоненты в резонансной зоне.
13олыпинст,л- реа,1ьных механическнх музыкальных инструме1Г1Ои свойстиенны более сложные системы резонаторов с распреде.ченными постоянными, снособные к колебаниям на кратных частотах и обуслов.1Ннаю1иие более сложную и тонкую структуру излучаемых спектро.; с Г:овы1ненной индивидуальностью -тембра при восприятии. Известны также .мс.канические системы (гобой, фагот и др.), в которых возбудитель звука (трость), синхронизированный пассивным вибратором (дей;.твуюн1ий ствол инструмента), coBepuiaeT сложный щжл колебаний в течение периода основной частоты, что может быть интерпретировано в фор.ме сложного гармонического резонанса в тракте более простого 1 сходного спектра.
Непосредственно в электрических системах зв ковой частоты получение волнового )езонанса практически не Озможно.
Предмет изобретения составляет г.чектрическая система, косве1 ны. путем даюн1ая эффект, аналогичный формирюванию .в ч ового спектра а
№ 1i 3886
ciicTir-ie с иолиоиым резонатором или несколькими резонаторами, и таким обратном открывающая весьма широкие возможности для синтеза под.тинно музыкальных и .сложных тембров.
На фиг. I приведена блок-схема предлагаемого инструмента, имитирующего резонансно-волновой процесс . формирования гар лонического спектра, и.чи иначе имитирующего систему волнового резонатора, находя цегося под воздействием сложной периодической вне1иней силы- На фиг. 2 представлен ирОцео: формирования колебаний в схеме п6 фнг. 1; на фиг. 3 показана элек пческая схема --пример конкретного решения для оригинальной части схемы фиг. 1. На фиг- 4 представлены некоторые частные случаи колебаний и спектральных характеристик, отражающие |(ОЗможности инструмента.
Блок-схема, показанная на фиг. 1, включает следующие основные элеЛ1е)гты- /-мануал, воздействующий на частоту основного генератора .2; -каскад синх)оимпу.;1ьсов, 4-синхронизатор, воздействуюгдий на формантный релаксатор 5, являющийся важным элементом всего устройства; 6-модулятор, представляющий собой каскад с двойным уп1)ав;1ением и независимыми входами: по напряжению формантного релаксаторам и но ;1а11ряжснию суновного 1енерато 1а, подаваемого на каскад 6, в обход релаксатора 5, по тракту 7; 8-око)1ечный усилитель (вообще остальная схема электроинструмента); 5-репродуктор.
Действие схемы иллюстрируется осгшлло1)а.ммами, показанными на фи1-. 2.
Кривая а изображает нанряжение основного генератора 2, имеюнхее в данном случае пилообразную форму. Кривая б изображает импульсы синхронизатора 4, возникающие под действием напряжения основного генератора и, в свою очередь, воздействующие на формантный релаксатор 5. Натуральная частота формантного релаксатора 5 остается неизменной при всех вариациях частоты основного генератора 2 и, как будет показано ниже, определяет частоты гармонических квазирезонансов форманты. Как правило, для получения именно формантного эффекта формаптная частота должна быть выще частоты основного генератора, но практически, натуральная частота формантного релаксатора может иногда быть и ниже частоты основного генератора и вообще не связа 1а с пос.чедней каким-либо коэффициентом.
Существенным условием норма.чьного действия схемы является соверщенный эффект синхронизации начальной фазы колебательного процесса формаптного |)елаксатора 5 в начале каждого периода основного генератора 2. Синхронизация может быть осуществлена в /побои стадии ко.1ебательно1о цикла формантного |:1е.лаксатора, включая и так называемое «мертовос время. Условия осун1сствле}и1я такой синхронизации дамы ниже. Кривая в (фиг. 2) изображает колебания формантного релаксатора, синхронизированные импульсами б п каждом периоде частоты основного генератора.
Полученное от релаксатора 5 напряжение в проходит через модулятор 6 (фи1-. 1), где подвергается амплитздной модуляции со стороны напряжения основного генератора. Кривая г (фиг. 2) изображает результирующее напряжение на входе оконечного усилителя 8 (на выходе мо.улятора 6. Оно представляет собой типичные пачки затухающих ко-чгбаний несинусоидальпого профиля.
Спектр полученных колебаний характеризуется наличием максимумов, находящихся в гармоническом отнощении, причем частота первого максимума соответствует частоте повторяемости натуральных колебаний формантного релаксатора. Спектральпая характеристика соответствует характеристике резонанса вынужденных колебаний сложной формы в сисхеме вибратора с натуральными резонансными частотами на гармониках основной волны. Описанный результат и составляет сущность действия предлагаемого музыкального инструмента.
На фиг. 3 показана принципиальная электрическая схема для получения описг ;ных выше колебаний. Здесь, тиратрон 10 с конденсатором и -я сопротивлением 12 образует формантный релаксатор (5 на фиг. 1). Триод 13 является синхронизатором (4 на фнг. 1) для тиратрона 10 и действует от ча:стоты основного генератора через триггерный датчик синхроимпзльсов 14-15.
Как было указано, для осуществления нормального результата необходимо при прохождении синхроимпульса частоты основного генератора обеспечить приведение фазы формантного релаксатора к начальной с любой стадии колебательного цикла. При обычной схеме синхронизации тиратрона, когда стимулирующий импульс подаеТ|СЯ на управляющую сетку, эффект синхронизации возможен лишь в развитой части зарядного цикла, где система сама подготовлена к спуску. В промежутке времени, следующем непосредственно за разрядным циклом, тиратрон не чувствителен к импульсу на сетке, и .синхронизация невозможна.
В описываемой схеме в момент синхронизации натуральный релаксационный процесс подменяется разрядным циклом от триода 13, подключенного параллельно с тиратроном 10 к конденсатору 11. Ъ паузах синхроимпульса триод /5 заперт и не оказывает влияния на работу формантного релаксатора. В момент прохождения синхроимпульса триод 13 рбрасывает заряд конденсатора // так же, как это делает тиратрон 10 в процессе естественной релаксации- Принудительный сброс происходит независимо от фазы натурального цикла формантного релаксатора. В частном случае подключение проводимости анод-катод триода 13 к конденсатору // может происходить непосредственно после действия тиратрона или даже совпадать с этим моментом.
Последним специфическим звеном схемы, показанной на фиг- 3, является модулятор 16 (6 на фнг. 1), выполненный на пентагрнде. На одну из его сеток подано напряжение формантного релаксатора, на другую - основного генератора. Результирующее колебание образуется на анодной нагрузке пентагрида.
На анодной нагрузке, кроме комбинационного напряжения, выделяется также непосредственно и модулирующая компонента. Для ее исключения (что не всегда нужно) применяется непосредственная подача модулирующего напряжения на выход схемы (сопротивление 17) в противофазе к его напряжению в анодной цепи (т. е. фазе с напряжением модуляции на сетке).
Что касается спектральной структуры, то при сохранении общих признаков, ясных из вышеизложенного, она может широко варьироваться вследствие измененияволновых форм как формантного релаксатора, так и модулирующего генератора. Приведенный пример сочетания двух пилообразных профилей является только одним частным случаем. В общем виде следует рассматривать взаимодействие двух функций времени в пределах периода основного генератора - различных и произвольных, ограниченных лишь условием колебательного характера одной из этих функций, изображающих цикл формантного релаксатора. Математическая разработка универсального цикла показывает наличие чрезвычайно широких возможностей вариации спектра, а следовательно, и тембра. Технически преобразование волновых профилей обеих компонент может быть осуществлено уже известными приемами и не требует специального описания.
- 3 -№ 113886
В качестве пргвгоров спектрально во.чновых композиций, осуществимых в предлагаемом инструменте, на фиг. 4 нредстав.лены следующие случаи: /-случай малого затухания «вибратора при по)1ном спадающемряде волновых резонансов; //-случай жесткой фильтрации гармоник формантното релаксатора (приведение вибратора к одиночному контуру); ///-случай большого затухания при отдаче формантного релаксатора, аналогичной форме примера /; fV-случай, характеризующийся наличием форманты в спектре самого формантного релак;сатора (максим м отдачи на высшей гармонике вибратора). Указанная высшая форманта может быть образована второй такой же системой, включенной в тракт основного формантного релаксатора; V-случай нечетного спектра формантного релайсатора (выпадают четные резонансы вибратора).
Аналогичная группа примеров могла бы быть составлена для вариации формы волны модулирующего напряжения основного генератора.
Следующим этапом развития нредложенной системы является применение нескольких одновременно действующих формантных релаксаторов, образующих более сложный случай, эквивалентный эффекту сложного резонанса колебаний источника с развитым спектром в системе нескольких резонаторов.
Предмет изобретения
Электромузыкальный инструмент с гармоническими формантами, о тл и чающийся тем, что, с целью получения гармонических (кратных) формант, применены один или несколько формантных генераторов, амплитуда колебаний которых модулируется колебаниями основного (релаксационного) генератора, а фаза приводится к нулю в начале каждого колебания основного генератора.
250S
А
/ 2 3
Ю 20
