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

Изобретение относится к светомуыке, а именно к устройствам для авоматического сопровождения звука световыми эффектами.

Цель изобретения - повышение хуожественной выразительности световоо сопровождения музыкальных произедений.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для светового сопровождения ryзыки, на фиг. 2 и 3 - принцииальная схема устройства., -на фиг.4 - иаграммы, поясняющие работу устройства.

Ус тройство для светового сопровождения музыки (фиг. 1) содержит последовательно соединенные источник 1 звука, автоматический регулятор 2 уровня входных сигналов, к выходу которого подключены объединенные по входу блок 3 формирования управляющих сигналов с источниками 4 света выходного оптического устройства на выходе и анализатор темпа музыкального сигнала, содержащий фильтр 5 низкой частоты и-два параллельных ка- йала. Выходы этих каналов, первый из которых содержит последовательно соединенные компаратор 6, частотный детектор 7, интегратор 8, дифференциатор 9, амплитудный детектор 10, интегратор 11, аналоговое запоминающее устройство 12, а второй - последовательно соединенные амплитудньй детектор 13, интегратор 14, дифференциаторы 15 и 16, компаратор 17, частот- ньм детектор 18, интегратор 19, аналоговое запоминающее устройство 20,

подключены к входам умножителя 21. К выходу интегратора 14 подключен интегратор 22, выход которого соединен с вторым входом компаратора 17 и дополнительным компаратором 23, выход компаратора 23 соединен с вторыми входами аналоговых запоминающих устройств 12 и 20, объединенными между собой. Второй вход компаратора 23 соединен с .источником опорного напряжения (на фиг. 1 обозначено стрелкой с индексом UQJ . Выход аналогового запоминающего устройства 12, выход умножителя 21, выход аналогового запоминающего устройства 20 соединены

.соответственно с первым, вторым и третьим входами аналогового сумматора 24, выход которого через усилитель 25 мощности соединен с входом

5

0

5

исполнительног о элемента 26 выходного оптического устройства.

Устройство для светового сопровождения музыки работает следующим образом.

Музыкальный сигнал с выхода источника 1 звука поступает на вход авто- матич еского регулятора 2 уровня входных сигналов, а. с него параллельно на блок 3 формирования управляющих сигналов, который управляет работой источников 4 света выходного оптического устройства, и на анализатор темпа музыкальных сигналов, который анализирует поступающий сигнал и в зависимости от темпа музыкального сиг- нала выдает соответствующий управляющий сигнал на исполнительный элемент 26 выходного оптического устройства, а он в свою очередь задает скорость движения, синхронную с темпом музьЕкального сигнала, формообразующим элементам выходного оптического устройства, создающим световые эффекты.

Темп музыкального сигнала с точки зрения электроакустики с какой-то вероятностью характеризуется одновременным сочетанием числа максимума в . огибающей звука при в полосе (f - ff,), где ,(, Unep- соответ- ствендо максимальное и пороговое напряжение, fц, f g- соответственно нижняя и верхняя частоты сигнала, и

изменением во времени частоты основ- 5 ного тока (мелодии). На этом построена работа анализатора темпа.

Музыкальньш сигнал с выхода автоматического регулятора 2 уровня вход-, ных сигналов проходит через фильтр 5 нижних частот, подвергается анализу . в двух параллельных каналах устройства . .

В первом канале, происходит анализ сигнала по частоте. Сигнал с выхода автоматического регулятора 2 уровня через фильтр 5 нижних частот поступает на компаратор 6,. который огра- ничива ет по амплитуде огибающую входного музыкального сигнала. Ограниченная огибающая поступает на частотный детектор 7, напряжение на выходе которого пропорционально частоте входного музыкального сигнала. После усреднения интегратором 8 это напряжение поступает на дифференциатор 9. Чем быстрее происходит изменение напряжения на его входе, т.е. изменение частоты о сновного тока музы0

0

5

0

5

кального сигнала, тем выше напряжени на выходе. Это напряжение через амплитудный детектор 10 поступает на интегратор 11 , где усредняется й- подается на перемножитель 21 через аналоговое запоминающее устройство 12.

Во втором канале производится анализ сигнала по амплитуде. Сигнал с выхода автоматического регулятора 2 уровня через фильтр 5 нижних частот поступает на амплитудный детектор 13 усредняется интегратором 14, после которого для обработки музыкального сигнала необходимо произвести двой- ное дифференцирование дифференциаторами 15 и 16. С выхода дифференциатора 16 напряжение, отрицательные значения которого соответствуют максимальным значениям входного гyзы- кального сигнала, поступает на вход компаратора 17. Компаратор 17 осуществляет сравнение отрицательных импульсов, соответствующих максим ма входного музыкального сигнала, с пороговым напряжением, и на выходе компаратора 17 появляется сигнал только в случае U,vx пв Компаратор 17 настраивается на значение максимумов входного музыкального сигнала, отражающих темп музыкального произведени выбором значения С выхода компаратора 17 сигнал поступает через частотный детектор 18 на интегратор 19, который устраняет сигнал и вьщает медленно меняющееся по амплитуде напряжение, величина которого пропорциональна числу импульсов с компаратора 17. Чем выше темп мелодии, тем больше максимумов огибающей за период времени и соответственно импульсов с выхода компаратора 17 и в результате выше напряжение на выходе интегратора 19. Напряжение с выхода интегратора 19 через аналоговое запоминающее устройство 20 поступает на умножитель 21.

При наличии на входе анализатора темпа музыкального сигнала с большой нестационарностью (современных эстрадных мелодий, исполняемых на электромузыкальных инструментах) появляются резкие перепады уровня огибающих сигналов на интервалах времени меньших, чем время восстановления автоматического регулятора уровня t. В известном устройстве компаратор второго канала пропускает эти участки при анализе рит1 ческой составлякицей музыки из-за того, что импульсы с выхода дифференциатора, соответствую- ритму, поступающие на вход компаратора, по a mлитyдe меньше Uпор этого компаратора (тогда как ryзыкa более спокойного характера анализируется удовлетворительно - автомати- ечский регулятор уровня успевает нормализовать уровень входного сигна- ла за время своего восстановления (ТГидру 10 с). Время восстановления автоматического регулятора уровня уменьшить нельзя, так как в этом случае он работает также на схему формирования управляющих сигналов светомузыкальной установки, а для ее нормальной работы необходимоi чтобы ТЬЦРУ 10 с. Б предлагаемом устройстве интегатор 22 формирует пороговое напряжение из входного сигнала интегратора 14. Таким образом изменяющееся пороговое напряжение компаратора 17 позволяет (отслеживать) анализировать ритмическую составляющую музыкальных произведений практически любого характера.

Компаратор 23 и аналоговые запоми- устройства 12 и 20 каждого. канала, исключая влияние большой нестационарности музыкального сигнала на процесс анализа темпа, предотвращают ложное срабатывание на кратко- . временные паузы (микропаузы) в музыкальном произведении (ложной останов

ки исполнительного элемента 26 выход40

45

ного оптического устройства). При уменьшении уровня амплитуды сигнал с выхода интегратора 28 ниже UQ срабатывает компаратор 23 и формирует сигнал, переключаюш;ий аналоговые запоминающие устройства 12 и 20 в режим хранения. Аналоговое запоминающее устройство 12 запоминает и.поддерживает на своем выходе значение напряжения, которое было на интеграторе 11 до появления микропаузы. Аналогично аналоговое запоминакнцее устройство 20 запоминает и поддерживает на своем выходе значение напряжения, которое было на выходе интегратора 19 до появления микропауды.

С выхода умножителя 21 сигнал пос-. тупает на второй вход сумматора 24, 55 на первый и третий входы которого поступают сигналй с выхода аналоговых запоминающих устройств 12 и 20. Сумматор 24 осуществляет окончательную обработку сигнала по следующему алгоритму:

Ubwx, + к(и, + и),

где и - напряжение на выходе

первого канала, 112 - напряжение на выходе

второго канала,

К К 2 - коэффициенты пропорциональности, определяемые опытным путем (зависящие от схемотехнических особенностей построения анализатора).

Если одно из напряжений U или V2. равно нулю,,на выходе ра 24 существует сигнал, который, усиленный усилителем 25, управляет работой исполнительного элемента 26 выходного оптического устройства соответственно поступающему музьпсал ному сигналу с источника 1 звука-.

При конкретном выполнении схемы (фиг. 2) автоматический регулятор 2 уровня выполнен на микросхеме 140УД8 транзисторах КТ 203, КП 303 Б,фильтр 5 низкой частоты - на микросхеме К 140УД1, компараторы 6, 17, 23 - на базе микросхемы К554 САЗ, детектор 7, 10, 13, 18 - на диодах КД503, интегратор 8, 11, 14, 19, 22 - на RC цепочке, дифференциатор 9, 15, 16 - на базе микросхемы 140УД 1 Б и RC, депочже,, аналоговое запоминающее устройство 12, 20 - на базе микросхемы КП С104 с запоминающей емкостью, умножитель 21 и аналоговый сумматор 24- на базе микросхем КПС 104, усилитель

2-5 - на транзисторах.КТ 201 и КТ203. В этой схеме в связи со схемотехническими особенностями использования, например, одной микросхемы в разных режимах выход интегратора 22

для введения плавающего порога подключен к инвертирующему входу микро- схемь дифференциатора 16 через под- строечное сопротивление, подбирая которое, меняем весовой коэффициент

плавающего порога. Вьшолнение схемы в данном месте непосредственно по блок-схеме (при наличии данной элементной базы) увеличивает количество элементов в схеме.

Введение в устройство интегратора, компаратора и аналогового сумматора позволяет осуществить более точное дина1 о1ческое соответствие световых эффектов сопровождаемой муз ыке,

что отсутствует в известных светому- зыкальньпс устройствах.

Ф1/г.2

Г -;;;-1Гя-

VH HH-г4г

гвш

--JL:J У :;frCI i

ifo

I -

i HLJJi« i.

Л

-fw

нк

-ins-li

MU

Wif

И

rgro

IILI

Фиг.3

tfJWi. UioMar2J

Редактор С.Патрушева

Составитель Г.Доценко

Техред О.Сопко Корректор М.Демчик

Заказ 3939/4: Тираж 406Подписное

.ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое.предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4