Цветомузыкальное устройство Советский патент 1987 года по МПК A63J17/00 

Изобретение относится к устройствам автоматического светового сопровождения музыки и может быть использовано в концертных залах, комнатах отдыха, в интерьерах зданий для декоративных целей и повышения эмоционального восприятия музыки.

Целью изобретения является повышение выразительности и глубиры зрелищного эффекта.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цветомузыкального устройства; на фиг. 2 - динамический диапазон огибающей звукового сигнала, которому соответствует динамический диапазон потока источников света; на фиг. 3 - вариант расположения групп источников света одного канала на экране; на фиг. 4 - функциональная схема анализатора динамического развития.

Цветомузыкальная установка (фиг. 1) содержит источник 1 стереофонического сигнала, первый и второй входы которого соединены с входом соответственно первого 2 и второго 3 блоков амплитудно-частотного преобразователя, каждый из которых состоит из п параллельных каналов, содержащих каждый последовательно соединённые фильтры 4-1-4-3, детекторы 5-1-5-3, интеграторы 6-1-6-3, распределители , первые - третьи выходы которых соединены с входами первых - третьих усилителей 8-1-8-9 мощности, связанных с соответствующими источниками 9-1-9-9 света. Первый и второй входы анализатора 10 динамического развития соединены с соответствующими входами источника 1 стереофонического сигнала, а выход с вторыми входами интеграторов 6-1-6-3 каждого канала блоков 2 и 3 амплитудно-частотного преобразователя.

Анализатор 10 динамического развития содержит делитель 11 частоты и последовательно соединенные сумматор 12, первый и второй входы которого являются соответствующими первым и вторым входами анализатора 10 динамического развития, дополнительный детектор 13, первый фильтр 14 низкой частоты, дифференциатор 15, триггер 16, зарядный блок 17, второй фильтр 18 низкой частоты, выход которого является выходом анализатора 10 динамического развития, причем вход делителя 11 частоты соединен с выходом триггера 16, а выход - с вторым входом зарядного блока 17.

Устройство работает следующим образом.

Звуковой сигнал с выходов стереофонического 1 источника звукового сигнала поступает на вход первого 2 и второго 3 блоков, амплитудно-частотного преобразователя, которые выполняют одинаковые

функции, а именно функции поступающего музыкального сигнала по частоте и амплитуде. Каждый из п каналов блока амплитудно-частотного преобразователя производит амплитудный анализ сигналов в полосе частот, определяемой полосовыми фильтрами 4-1-4-13, с выходов которых сигнал поступает соответственно на детекторы 5-1-5-3, которые производят выпрямление поступивщего сигнала. Далее сигнал проходит на интеграторы 6-1-6-3, которые осуществляют его выпрямление.

На вторые входы интеграторов 6-1-6-3 одновременно поступает сигнал с выхода анализатора 10 динамического развития,

несущий информацию о степени динамичности музыкального сигнала, и изменяет постоянную времени интеграторов 6-1 - 6-3 следующим образом: чем динамичнее музыкальное произведение, тем больще напряжение на втором входе интеграторов 6-1-6-3 и тем меньше постоянная времени интегрирования.

Такое управление позволяет интеграторам 6-1-6-3 автоматически с высокой точностью отслеживать за динамической

огибающей по частоте и амплитуде, чем и определяется направление мелодического развития анализируемого музыкального произведения.

Сигнал, по величине прямо пропорциональный силе звука и характеризующий его динамический характер, с выходов интеграторов 6-1-6-3 поступает на входы схем 7-1-7-3 распределения, которые производят разделение динамического диапазона входного сигнала таким образом, что на

каждом из трех их выходов сигнал изменяется только на 15 дБ. При этом, если уровень входного сигнала изменяется от О до 15 дБ, появляется сигнал прямо пропорциональный входному сигналу на первом выходе распределителя. При дальнейшем

увеличении входного сигнала от 15 до 30 дБ напряжение на первом выходе распределителя не возрастает, а увеличивается напряжение на втором его выходе от О до 15 дБ. И далее, если напряжение на входах схем 7-1-7-3 распределения повышается от 30 до 45 дБ, то на вторых выходах сигнал не возрастает, а увеличивается значение напряжения на третьих выходах распределителей 7-1-7-3 от О до 15 дБ.

Напряжение с выходов распределителей 7-1-7-3 поступает на первые - третьи усилители 8-1-8-9 мощности, которые управляют световым потоком первой, второй и третьей групп источников 9-1-9-9 света.

Так, при возрастании сигнала от О до

15 дБ возрастает световой поток Ф| первой группы источников 9-1-9-9 света (фиг. 2). При достижении сигналом уровня 15 дБ первые группы источников 9-1-9-9 света имеют

максимальный световой поток Ф i макс, который далее не увеличивается, а начинает увеличиваться световой поток Ф 2 второй группы источников 9-1-9-9 света. При достижении сигналом уровня 30 дБ поток Ф имеет максимальное значение . и далее не возрастает. При повышении уровня входного сигнала от 30 до 45 дБ возрастает световой поток Фз третьей группы источников 9-1 - 9-9 света.

Поскольку группы источников 9-1-9-9 света имеют разные мощности, то максимальный световой поток «акс первой группы источников 9-1-9-3 должен быть равен минимальному потоку 2 второй 9-1-9-3 группы источников света, а максимальный поток второй группы источников 9-1-9-3 света равен минимальному потоку Фзмим третьей группы источников 9-1-9-3 света.

Таким образом, достигается сопряжение динамических диапазонов музыкального сигнала и суммарного светового потока экрана, при этом удается также линеаризовать суммарную яркостную характеристику источников 9-1-9-3 света.

На фиг. 3 показан вариант расположения групп источников 9-1-9-3 света одного канала выделения на экране. При повышении силы звука загораются источники 9-1 света первой группы, при дальнейшем повышении силы звука - источники 9-2 света второй группы и затем третьей группы 9-3, т.е. наблюдается эффект подобный эффекту бегуш,его огня - кажущееся перемещение светового рисунка вверх с одновременным расширением его площади. Рисунок как бы «разворачивается и «сворачивается на экране в соответствии с изменением силы звука. Поскольку световые потоки групп источников 9-1-9-9 света подобраны так, чтобы выполнялось условие

1 Ш 1 макс Ш 2 МИ1Ц I Ф 2 макс Ф 3 мин.

где Ф 1 макс. Ф 2 макс - максимальный световой поток соответственно первой и второй групп источников 9-1-9-9 света;

Ф2МИН, Фзмакс- минимальный световой поток соответственно второй и третьей групп источников 9-1-9-9 света, то подъем светового рисунка происходит плавно вместе с постепенным загоранием источников 9-1 - 9-9 света первой, второй и третьей групп. Световой рисунок «переливается от одной группы источников 9-1-9-9 света к другой группе с постепенным движением вверх.

В предлагаемой установке путем использования п-канальных амплитудно-частотных преобразователей 2 и 3 осуществляется также динамическое развитие картины (движение) в зависимости от высоты звука, так как группы источников 9-1-9-9 света, входящие в состав каналов выделения, распб- ложены в разных местах экрана.

Кроме того, группы источников 9-1-9-9 света, подключенные к выходам первого 2

и второго 3 амплитудно-частотных преобразователей, расположены так что между ними нет четкой пространственной границы в центральной части экрана в результате достига - ется «взаимопроникновение цветодинами- ческих рисунков амплитудно-частотных преобразователей 2 и 3 друг в друга.

Работа анализатора 10 динамического развития основана на измерении времени между минимумами и максимумами огибаю0 щей музыкального сигнала. Чем выше темп музыки и выше скорость нарастания и спада огибающей (что определяется постепенной или внезапной сменой частей музыкального произведения), те.м меньше время между очередными минимумами и максималь5 ными огибающей звукового сигнала.

Пример выполнения анализатора 10 динамического развития представлен на фиг. 4. Сигнал с первого и второго выхода стереофонического 1 источника звукового сигнала (фиг. 4) поступает на первый и второй входы сумматора 12 который производит суммирование сигналов первого и второго каналов стереофонического 1 источника звука, превращая их в монофонический сигнал. Последний выпрямляется детектором

5 13 и поступает на первый фильтр 14 низкой частоты, который производит формирование огибающей . звукового сигнала. Далее огибающая подвергается дифференциированию в дифференциаторе 15, на выходе которого образуется последовательность положитель0 ных и отрицательных импульсов, соответствующих минимумам и максимумам огибающей. Эти импульсы поступают на триггер 16 который формирует прямоугольные импульсы с длительностью, равной времени между положительными и отрицательными

5 импульсами. Чем выше темп и более динамичнее музыка, тем чаще следуют импульсы с выхода триггера 16 и тем меньшую длительность они имеют. Эти прямоугольные импульсы поступают с выхода триггера 16 на зарядную схему 17 и делитель 11. На выходе заряд ной схемы 17 формируется линейно-возрастающее напряжение в моменты присутствия прямоугольных импульсов на втором входе. С окончанием действия прямоугольного импульса зарядная схема запоминает напря5 жение до прихода следующего импульса и затем снова начинает заряд.

После прихода определенного числа импульсов, например 1000, определяемого делителем 11, формируется импульс обнуления на выходе делителя 11, и накопленное на0 пряжение на зарядной схеме 17 сбрасывается по второму входу. Таким образом, зарядная схема форми рует напряжение пропорциональное времени действия 1000 импульсов Если, например, музыка медленная, плавная, то напряжение на выходе зарядной схе5 мы 17 имеет большее значение, чем при быстром, динамичном проведении. Пульсации с выхода зарядной схемы 17 сглаживаются интегратором 18.

В результате на выходе анализатора 10 динамического развития формируется постоянное напряжение, пропорциональное темпу и динамичности музыкального произведения. Это напряжение поступает на вторые входы интеграторов 6-1-6-3 и изменяет постоянную времени интегрирования в соответствии с динамикой музыкального сигнала, что дает возможность точнее интегратором 6-1-6-3 отслеживать огибающую звуковую сигнала.

В качестве стереофонического источника 1 звукового сигнала используется, например, магнитофон.

Полосовые фильтры 4-1-4-3 выполнены на микросхемах по схеме (фиг. 1).

Детекторы 5-1-5-3 собраны на микросхемах.

На этих же микросхемах с применением полевых транзисторов собраны интеграторы 6-1-6-3.

Схема распределения 7-1-7-3 представляет собой три параллельно соединенных усилителя-ограничителя, выполненных на транзисторах.

Усилители 8-1-8-9 мощности выполнены на тиристорах. Экран изготовлен, например, из двух рядов перпендикулярно расположенных прозрачных цилиндрических трубок. В качестве источника 9-1-9-9 света различной мощности использованы, например, лампы накаливания, включенные параллельно.

Сумматор 12, детектор 13, первый фильтр 14 низкой частоты, дифференциатор 15, зарядную схему 17 и второй фильтр 17 низкой частоты можно выполнить на операционных усилителях, а триггер 16 и делитель 11 - на цифровых микросхемах:

Формула изобретения

I. Цветомузыкальное устройство, содержащее источник стереофонического сигнала, первый и второй входы которого соединены с входом соответственно первого и второго блоков амплитудно-частотного преобразователя, каждый из которых состоит из п параллельных каналов, а каждый из каналов содержит первый усилитель мощности, выход которого подключен к первой группе источников света, и последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого является входом блока., детектор, интегратор, отличающееся тем, что, с целью повышения выразительности и глубины зрелищного эффекта, введены в каждый канал

блока амплитудно-частотного преобразователя второй, третий усилители мощности, соответственно вторая и третья группы источников света, подключенных к выходам соответственно второго и третьего усили5 телей мощности, распределитель, вход которого соединен с выходом интегратора, а пер- вый, второй, третий выходы - с входами первого, второго, третьего усилителей мощности соответственно, и анализатор динамического развития, первый и второй входы

0 которого соединены с соответствующим входом источника стереофонического сигнала, а выход - с вторым входом интегратора каждого канала блока амплитудно- частотного преобразователя.

5 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что анализатор динамического развития содержит делитель частоты и последовательно соединенные сумматор, первый и второй входы которого являются соответствующими первым и вторы.м входами анализаO тора динамического развития, дополнительный детектор, первый фильтр низкой частоты, дифференциатор, триггер зарядный блок, второй фильтр низкой частоты, выход которого является выходом анализатора д инамического развития, причем вход делителя частоты соединен с выходом триггера, а выход - с вторым входом зарядного блока.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первые группы источников света

0 расположены в нижней части, вторые группы источников света - в средней части, а третьи - в верхней части экрана.

Изобретение относится к устройствам автоматического светового сопровождения музыки. Цель - повышение выразительности и глубины зрелищного эффекта от цве- томузыкального устройства. Для этого в каждый канал блока амплитудно-частотного преобразователя введены усилитель 8 мощности и распределитель 7, а также анализатор 10 динамического развития (АДР). В описании изобретения приведена электрическая схема АДР. 2 з. п. ф-лы, 4 ил. (Л О5 N5 00 Фиг.1