Устройство для светового сопровождения музыки Советский патент 1986 года по МПК A63J17/00 

Изобретение относится к технике создания световых эффектов и может быть ис- по пьзовано при разработке и производстве товаров народного потребления, например новых типов цвето- и светоустановок для декоративных целей, в частности для автоматического сопровождения музыкальных произведений световыми эффектами.

Цель изобретения - повышение художественной выразительности светомузыкального сопровождения и расширение функциональных возможностей создания световых эффектов за счет полученной возможности яркостной модуляции светового ритмического рисунка в функции от интенсивности и темпа конкретной музыкальной программы.

При этом световое сопровождение воспринимается более естественно, выражая как основной характер музыкального произведения -ритмический рисунок, так и нюансы музыкальных фрагментов в широком диапазоне изменения громкости и темпа. Кроме того, за счет устранения яркостной перемодуляции экрана при высокой динамике изменения светового рисунка значительно улучшается психологическое восприятие темповой окраски произведения и снижается субъективиз.м понимания светового сопровождения, связанный с реакцией адаптации зрения к яркостному раздражителю. Последнее обстоятельство исключает необходимость индивидуальной настройки устройства пользователем, что способствует снижению затрат изготовителя при массовом производстве одновременно с улучшением эксплуатационных и эстетических характеристик устройства.

Преимуществом устройства является также более широкие возможности создания световых эффектов путем, например, агрегатного наращивания каналов яркостной модуляции с полосовыми фильтрами на входе и источниками света разного цвета в качестве нагрузки. Это позволяет создать на экране цветовой рисунок при яркостной модуляции групп источников одного цвета в зависимости от мощности звука определенных частотных компонент спектра. При включении на вход устройства, например функционального генератора, пилообразного напряжения с постоянной частотой и затухающей от периода к периоду амплитудой можно получить на экране повторяющийся ритмический рисунок с затухающей по закону реверберации яркостью. Можно получить другие световые эффекты, задавая разные алгоритмы входного сигнала как по ритмике, так и по уровню. Это открывает щирокие возможности для творчества пользователя при декоративном оформлении, например, концертных программ световыми вставками в паузах или бытового интерьера световыми эффектами и цветомузыкальным сопровождением.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит последовательно соединенные источник звукового сигнала 1, 5 блок 2 выделения ритмического рисунка, генератор 3 импульсов с триггерным входом и двоичный счетчик 4 импульсов, каждый из параллельных выходов которого через соединенные последовательно соответствуюQ щий блок 5 гальванической развязки и усилитель 6 мощности соединен с первой шиной питания соответствующего источника 7 света, вторые щины питания которых объединены и через блок 8 регулировки световой моцяности подключены к блоку 9 питания,

S при этом управляющий вход блока 8 соединен с выходом блока 10 управления яркостью первый вход которого соединен с выходом источника 1, а второй - с выходом генератора 3.

Блок 10 управления яркостью содержит подключенный к его второму входу преобразователь 11 интервал времени - напряжение, вход которого соединен с вторым входом блока 10, а выход - с первым входо.м сумматора 12, второй вход которого соединен

5 с первым входом блока 10, а выход сумматора 12 через последовательно соединенные компрессор 13, щиротно-импульсный модулятор 14 и блок 15 гальванического разделения соединен с выходом блока 10. Первый и второй входы блока 10 обозначены пози0 циями 16 и 17 соответственно, выход - 18. Функционально блок 2 представляет собой устройство, следящее за изменения.ми ритма входного звукового сигнала (частотой повторения интенсивных всплесков музыкального сигнала, например удара барабана или

5 ритм-гитары, т. е. инфранизкочастотной огибающей музыкальной фонограммы), которое преобразовывает выделенный ритмический рисунок в постоянное напряжение, пропорциональное частоте повторения ритмиQ ческих всплесков. На основании указанного алгоритма структуру блока 2 можно определить как последовательно включенные фильтр инфранизкой частоты и преобразователь типа частота-напряжение. При этом частота переключения световых источников

5 устройства будет совпадать с частотой ударных всплесков музыкальной фонограммы, т. е. ритм и динамика светового сопровождения будут соответствовать ритму воспроизводимого произведения. Это позволяет оптимизировать субъективное восприятие

0 комплекса обоих эргораздражителей и построить целостный светозвуковой образ музыкальной фонограммы.

Блок 8 может быть выполнен по схеме управляемого ключа, например, транзистора

в ключевом режиме или тиристора.

Устройство работает с.тедующим образом. При отсутствии звукового сигнала с выхода блока 2 выделения ритмического ри

сунка на вход генератора 3 поступает нулевой потенциал и генератор 3 работает в муль- тивибраторном режиме с постоянной частотой. При этом на выходах счетчика 4 с каждым тактовым импульсом происходит изменение состояния выходов, разрешающих зажигание источников света 7.

Одновременно на второй вход 17 блока управления яркостью 10 поступает информация в виде последовательности тактовых импульсов с выхода генератора 3. Интервал времени между соседними импульсами преобразуют на выходе преобразователя 11 в напряжение и последовататьно через сумматор 12 и компрессор 13 подают на вход широтно-импульсного модулятора 14. На его выходе образуется импульсная последова- тельность, пропорциональная входному сигналу скважности высокой частоты. Через блок 15 гальванического разделения посредством этих импульсов управляют работой блока 8 регулировки световой мощности таким образом, что с увеличением скважности этих импульсов, а следовательно, и уровня входного сигнала модулятора 14 блок питания 9 отдает в нагрузку (источники света 7) пропорциональную ему мощность.

Таким образом, при отсутствии звукового сигнала на световом экране источников 7 света высвечиваются световые рисунки с постоянной яркостью и скоростью изменения структуры рисунка.

При появлении на выходе источника 1 звукового сигнала музыкальной программы с выхода блока 2 выделения ритмического рисунка на вход генератора 3 поступает потенциал, изменяющийся по закону выявленного ритмического развития музыкального произведения. При этом частота генерируемых тактовых импульсов, а следовательно, и динамика изменения светового рисунка на экране источников 7 света будут подчиняться тому же закону. Одновременно на первый вход 16 блока 10 управления яркостью поступает тот же музыкальный сигнал. Через сумматор 12 и компрессор 13 на вход модулятора 14 поступает напряжение, равное логарифму суммы мгновенных значений звукового сигнала и напряжения, обратно пропорционального динамике изменения ритмического рисунка музыкального произведения. На вход управления блока 8 регулировки световой мощности с выхода 18 блока 10 поступает импульсная последовательность высокой.частоты, скважность которой зависит от уровня звукового сигнала и динамики изменения ритмического рисунка музыкального произведения. Таким образом осуществляется яркостная модуляций светового экрана в зависимости от интенсивности и темпа музыкальной программы.

Введение в алгоритм управления яркостью в качестве параметра ритмической динамики музыкальной программы обусловлено необходимостью уменьшения суммар

НОИ яркости экрана при увеличении динамичности изменения светового рисунка источников 7 света. Это позволяет избежать информационной перенасыщенности зри- те.чьного восприятия темпераментных музыкальных фрагментов при высоком уровне их звукового давления. При быстром темпе изменения светового рисунка общая яркость экрана в известных устройствах может оказаться субъективно большей за счет инерции зрения.

Наличие компрессора 13 обусловлено необходимостью согласования динамических диапазонов изменения слышимой громкости звука (60 дБ и более) и яркости источников 7 света (15 дБ максимум).

Музыкальный сигнал LJi (фиг. 2а) от источника 1 звукового сигнала поступает на вход блока 2, представляющего собой устройство, преобразующее входной сигнал Ui в напряжение Uo (фиг. 26), пропорциональное частоте музыкальных акцентов.

С выхода блока 2 управляющее напряжение Us поступает на триггерный вход генератора 3. Генератор с триггерным входом представляет собой управляемый напряжением генератор прямоугольных импульсов, т. е. модулятор частоты следования им- пульсоа.

При отсутствии управляющего напряжения IJ2 на входе генератора 3 на его выходе присутствуют импульсы УЗ (фиг. 2в) постоянной частоты 1-5 Гц. С появлением напряжения U2 на входе генератора 3 частота следования импульсов возрастает. Импульсы Us синхронны ритмическому рисунку.

Генератор 3 может быть реализован на интегральном таймере КР100ВТ1, имеющем триггерный вход.

С выхода генератора 3 импульсы поступают на вход преобразователя 11 интервала времени между соседними импульсами L .j в напряжение U4 (фиг. 2г), пронорциональ- ное этому интервалу. Длительность интервала зависит от ритма музыкального произведения. Более ритмическому произведению соответствует меньшее напряжение U.

Выходное напряжение Us компрессора 13 (фиг. За) поступает на вход модулятора 14, представляющего собой управ 1яемый напряжением и.т генератор импульсной последовательности, скважность импульсов С,, (фиг. 36) которой пропорциональна напряжению L o, т. е. щиротно-и.мпульсный модулятор.

Выполнение модулятора мощности в виде широтно-импульсного модулятора 14 обеспечивает управление силовым блоком 8 регулировки световой мощности в щадяплем ключевом режи.ме. облегчает построение б.по- ка 15 гальванического разделения (например на базе импульсного трансформатора) li блока 9 питания (например, на базе выпрямителя без фильтра питания), а также поз

12174476

воляет расииирить функциональные воз- прим(ф, путем изменения программы преоб- можности управления яркостью, а следова- разования, ручного или автоматического тельно, и создания световых эффектов (на- изменения коэффициента передачи и т. д.).

Медленный ритм

а-)

5)

д)

2

быстрый

ритм

Фиг. I