Устройство для управления громкостью в электрических музыкальных инструментах Советский патент 1958 года по МПК G10H3/02 

Практика фортепианного исполнения показала, что ударное управление силой затухающих звуков создает наиболее гибкие возможности динамической выразительности музыкального изложения и приводит к органическому соединению высотного и ритмического рисунков нод пальцами исполнителя.

Для клавишных многоголосных электрических музыкальных инструментов известны устройства управления громкостью звуков в зависимости от силы удара по клавишам, основанные на том, что поклавишные контакты в зависимости от силы удара имеют различное время замыкания, что приводит к различной степени заряда (или разряда), связанного с ними конденсатора, потенциал которого управляет усилением электронного каскада, возбуждаемого соответствуюш;им генератором звуковой частоты. Однако подобные устройства практически неприменимы в одноголосных инструментах мелодического типа. Поскольку для получения повторяющихся ударов в указанном устройстве требуется полный цикл действия контактов, то для независимой последовательности ударов и осуществления легатной техники требуется сохранить индивидуальные контактные группы под каждой клавишей, что конструктивно и экономически нерентабельно в одноголосном инструменте. С другой стороны, такая система вовсе не применима к грифовым инструментам с массивным телом грифовой намотки, конструктивно охватывающим весь управляемый диапазон генератора звуковой частоты.

Для обеспечения возможности применения в одноголосных музыкальных инструментах устройства для управления громкостью, содержащего в цени сетки управляющей лампы накопительный конденсатор, потенциал заряда которого определяет силу звука, для заряда указанного конденсатора используют электромеханический адаптер, механически соединенный с подклавищной рейкой клавиатуры или телом грифа.

№ 113898

С целью обеспечения возможности изменения амплитуды незатухающей составляющей колебания звуковой частоты в цепь сетки управляющей лампы последовательно с накопительным конденсатором, шунтированным сопротивлением утечки, с помощью переменного сопротивления, находящегося под воздействием нажимного регулятора,-вводится управляющий потенциал.

Независимость приращения напряжения на накопительном конденсаторе, определяер/юго амплитудой ударного импульса, от величины остаточного потенциала, обусловленного действием предществующего ударного импульса, достигается включением между адаптером и указанным конденсатором электронной лампы с большим внутренним сопротивлением.

На фиг. 1 представлена блок-схема инструмента с особо выделенным каналом ударного управления громкостью звука; на фиг. 2 - диаграмма управляющего громкостью потенциала и ударных импульсов; на ,фиг. 3 - один из возможных вариантов электрической схемы устройства.

Приемником ударов пальцев исполнителя является тело грифа или специальная продольная рейка /, расположенная на ограниченно упругомягких опорах2. ЕС.ЛИ приемником ударов является гриф, то удары пальцев передаются ему непосредственно, если же инструмент имеет клавиатуру, то здары передаются продольной рейке через клавиши 3, опускающиеся на нее под действием пальцев как на ограничитель хода. Механические колебания, распространяясь по рейке /, достигают адаптера-приемника 4, возбуждая в нем импульс или короткозатухающее электрическое колебание с амплитудой, пропорциональной силе удара пальца. Электрический импульс проходит через усилитель 5 и вентиль 6 заряжает накопительный конденсатор 7, так что приращение /потенциала на последнем пропорционально амплитуде ударного импульса.

Потенциал конденсатора 7 используется для непосредственного управления каскадом 8, входящим в канал звуковой частоты инструмента. Этот каскад получает колебания звуковой частоты от генератора 9 (управляемого по частоте грифом или клавиатурой 1-3) через промежуточные каскады 10 и рередает их в оконечный )усилитель П и далее - в громкоговоритель Г. В паузах каскад 8 заперт необходимым напряжением смещения на сетку и имеет нулевое усиление. При наличии ударных импульсов каскад 8 отпирается потенциалом конденсатора 7 и пропускает колебания звуковой частоты в громкоговоритель с усилением пропорциональным силе ударов, в соответствии с их последовательностью.

Ударно возникающее напряжение на конденсаторе 7 экспоненциально спадает ввиду наличия в контуре, содержащем указанный конденсатор, специальной утечки, обеспечивающей затухание ударно возникающего колебания, в соответствии со спадом напряжения на конденсаторе. Скорость затухания может свободно изменяться, но в процессе исполнения она преимущественно устанавливается такой, чтобы, с одной стороны, затухание не было слишком коротким («сухим) и, с другой стороны, при быстром следовании ударов в легато не возни,кало чрезмерного наслоения последующих импульсов на «хвосты предыдущих. Выбор надлежащего затухания является, таким образом, некоторым компромиссом, который легко установить, взяв за пример звучание тремоло фортепиано с поднятыми демпферами, мандолины и других струнных инструментов.

Указанное положение иллюстрируется диаграммой, показанной па фиг. 2, на которой представлена временная зависимость управляющего потенциала для частного случая трех последовательных ударов. В конце третьей ритмической доли на диаграмме обозначен крутой спад потенциала к нулю. Предполагается, что помимо сопротивления утечки свободного затухания колебательный коптур содержит еще сопротивление-демпфер, автоматически подключающееся в момент отрыва пальцев от грифа или клавиатуры в стаккато. Сочетая легатную и стаккатную технику, исполнитель располагает весьма разнообразными и широкими средствам. динамической трактовки и штриха.

Предлагаемое устройство может быть совмещено с обычным педально-нажимным регулятором уровня незатухающей составляющей звука. При это.м образуется универсальная система, сочетающая высокую выразительность и ритмическую четкость беглого исполнения с тонкой ньюансировкой и певучестью в кантилене.

Это соединение и комплекс его возможностей весьма приближается к динамическим средствам смычковых инструментов, являющихся образцом выразительности для всех инструментов мелодического типа.

Важнейшей особенностью электрической схемы, приведенной на фиг. 3, является свойство наложения импульсов малой ампли туды на превышаюн1,ий их остаточный потенциал ударного контура. Это обстоятельство принципиально важно, так как в обычной вентильной схеме подзарядка конденсатора возможна лишь при наличии превышения заряжающего потенциала над текущим потенциалом на конденсаторе. Если бы подобная схема была применена в данном случае, то слабые ударные импульсы, следующие непосредственно носле сильных, не могли ,бы вызвать скачков потенциала на контуре. В остальном схема донускает несколько различных вариантов решения.

В устройстве, показанном на фнг. 3, лампа J2 является ударно-зарядной; лампа 13 представляет собой переполюсовывающий усилитель постоянного тока; лампа М--усилитель звукового канала, управляемый по третьей сетке. Для наглядности оригинальной части схемы каскад звукового усиления условно ноказан однотактным, хотя в действительности его следует делать двухтактным для устранения помехи включения. На схеме также не показаны упомянутые выше элементы регулирования атаки и демпфирования звука, которые новизны не представляют.

Ударный импульс от адаптера подается на управляющую сетку лампы 2, которая в состоянии покоя заперта смещением на ту же сетку от сопротивления 15, составляющего нижнее звено потенциометра 15- 21. Действие имнульса на сетке лампы 12 вызывает ток в ее анодной иепн, пропорциональный амплитуде импульса. Импульс анодного тока заряжает конденсатор 22, создавая на нем бросок потенциала. Пзменение потенциала точки /7„ передается на сетку лампы 13 в качестве отрицательного смещения, .что приводит к }меньшению ее анодного тока и, следовательно, к новышению нотенциала точки и„.,.

При чисто импульсном управлении громкостью звука движок сопротивления 18 находится в нижней точке, лампа 13 в паузе полностью открыта и создает наибольшее падение напряжения на сопротивлении 20. На третью сетку лампы 14, регулирующей громкость, подается потенциал точки , достаточный для ее полного запирания. При наличии отрицательного с.мещения на лампе 13 повышение потенциала точки , обусловленное зарядом ударного контура, приводит к открыванию лампы 14 и прохождению звуковой частоты по звуковому каналу.(вход - первая сетка, выход - анодная цепь лампы 14). Поскольку в первОлМ приближении лампы 13 и ,14 имеют линeйнyю характеристику, начальный коэффициент усиления по звуковому каналу оказывается пропорциональным амплитуде ударного импульса. Практически, оптимальную зависимость амплитуды звука от-силы удара можно установить выбором формы характеристики лампы 12, а также правильным подбором .потенциала запирающего -смещения на ее первой сетке.

Длительность ударного импульса определяется .выбором величины сопротивления 23, на которое постепенно разряжается конденсатор 22 и которое приводит, таким образом, схему в первоначальное состояние.

Лампа 12 работает в режиме пентода, и ее анодный ток практически не зависит от падения -напряжения на контуре, состоящем из конденсатора 22 и сопротивления 23, поэтому, если повторный, даже слабый ударный импульс, приходит на ее сетку, пока еще существует остаточный потенциал на конденсаторе 22, последний подзаряжается на некоторую величину и в звуковом канале прослун1ивается наложение нового ударного импульса на спаде амплитуды первого импульса. Для демпфирования ударов в стаккато, как было указано выше, параллельно конденсатору 22 должно подключаться дополнительное малое сопротивление, .автоматически снижающее потенциал на конденсаторе с повышенной скоростью при отрыве пальцев от грифа .или .клавиатуры.

Из описания действия схемы ясно, что если лампа / имеет постоянное начальное смещение вследствие соответствующего положения ползунка сопротивления 18, то лампа 14 будет заперта не полностью, так как падение напряжения на сопротивлении 21 будет а1едостаточно. Отсюда следует, что изменением сонротивления 18 можно изменять «фоновое усиление схемы, достигая эффекта незатухающих звуков. Конструктивно сопротивление 18 может быть выполнено либо как педальный регулятор, либо совместно с подвесной системой грифа .или клавиа-у туры. В последнем случае под пальцами исполнителя будет два взаимно дополняющих средства управления громкостью звука: ударное (для быстрых пассажей и акцентов) и нажимное (для широкой мелодической линии). В практике, однако, педальный регулятор имеет свое преимущество, состоящее в освобождении пальцев от нажимной нагрузки.

Предметизобретения

1.Устройство для управления громкостью в электрических музыкальных инструментах, % которых в цепь сетки управляющей лампы включен накопительный конденсатор, потенциал заряда которого, определяющий силу звука, пропорционален силе удара пальцев исполнителя, отличающееся тем, что, с целью возможности применения устройства к одноголосным инструментам, для заряда конденсатора служит электромеханический адаптер, механически соединенный с нодклавишной рейкой или телом грифа.

2.Устройство поп. 1, отличающееся тем, что между адаптером и накопительным конденсатором включена электронная лампа с больщим внутренним сопротивлением с тем, чтобы приращение потенциала на конденсаторе определялось амплитудой ударного импульса, подаваемого на сетку указанной лампы, -и не зависимо от величины остаточного ,потенциала, обусловленного действием предшествующего ударного импульса.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что параллельно накопительному конденсатору включено сопротивление утечки, обусловливающее постепенное спадание потенциала, вызванного ударным .импульсом, d-B цепь сетки управляющей ,лампы включено находящееся под воздействием нажимного регулятора переменное сопротивление, служащее для ввода в эту цепь потенциала, определяющего амплитуду незатухающей составляющей колебания звуковой частоты.

//

1D

Фиг. 3

ил/и/ин