"Электромузыкальный инструмент "Голос Марии" Советский патент 1992 года по МПК G10H5/08 

сл С

Сущность изобретения: устройство содержит блок (1) управления, неперестраиваемый генератор (2) высокой частоты, два перестраиваемых генерагтора (3, 4) высокой частоты, три блока (5, 6, 7) выделения гармоник, два смесителя (8, 9), два блока (10, 11) .формирования основной составляющей голоса, два блока (12, 13) формирования аккордов, два блока (14 и 15) формирования тембров, два селектора

Изобретение относится к электро- музыкальным инструментам (ЭМИ) и может быть использовано для сольного исполнения мелодий для последовательной записи оркестрового Музыкаль ного произведения одним исполнителем (например композитором) с использова- нием магнитозаписи, для исполнения в составе оркестра.

Цель изобретения - повышение исполнительских возможностей, а именно дать исполнителю музыкальный инструмент с новыми возможностями для исполнения мелодии позволяющий воспроизвести мелодию напевно единым слитным голосом (песни без слов) - вводить глиссандирующие переходы, разного рода вибрато, но и вносить в исполнение инструментальные возможности быстрой игры; вводить в голос

в процессе исполнения мелодии одновременно и взаимонеаависимо краски чистой гармонизации, тембровые и другие краски, осуществлять полноценное легато, вводить дуэт, двухголосый унисон, в известном отношении (по изменчивости оттенков звучания голоса) превзойти возможности скрипки, виолончели и даже возможности вокалиста высшего класса. Известно, какая изощренная виртуозная техника исполнения на скрипке нужна для того, чтобы придать звучанию скрипки самые небольшие оттенки. Здесь же изменение красок в процессе исполнения мелодии достигается легко и широко. Меняющаяся в процессе исполнения красочность голоса, ведущего мелодию, позволит усилить эмоциональное воздействие музыки на слушателей.

х|

OJ

Ј ю

На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного ЭМИ в варианте, в котором задействованы шесть степеней свободы управления (выбор высоты голоса, аккорда, тембра, уровней основной составляющей голоса, вводимой тембровой краски и аккорда); на фиг.2 - блок управления в его части, относящейся к левой руке, на фиг. 3 общий вид блока управления; на фиг, - шесть степеней свободы, которыми обладает пластина1, на фиг. 5 - принципиальная электрическая схема включения регуляторов-потенциометров блока управления и осуществления сдвига частоты, примененная в ЭМИ-, на фиг. 6 - структурная схема селектора; на фиг. 7 - частотные характеристики избирательных контуров, входящих в схему селектора; на фиг. 8 - переменное сопротивление (элемент регулятора-потенциометра) ; на фиг. 9 - вариант переменного сопротивления; на фиг. 10 - электрическая схема регулятора-потенциометра (например, клавишного), выполненного на основе переменных сопротивлений, показанных на фиг. 8 и 9, на фиг. 11 - вариант конструкции (в увеличенном размере) клавишного регулятора - потенциометра; на Фиг. 12 - структурная схема нелинейного преобразователя грифа.

ЭМИ содержит блок 1 управления, неперестраиваемый генератор 2 высокой частоты, первый 3 и второй 4 перестраиваемые генераторы высокой частоты, первый 5, второй 6 и третий 7 блоки выделения гармоник, первый 8 и второй 9 смесители, первый 10 и второй 11 блоки формирования основной составляющей голоса, первый 12 и второй 13 блоки формирования аккордов, первый 1 и второй 15 блоки формирования тембров, первый 6 и второй 17 селекторы аккордов, первый 18 и второй 19 селекторы тембров, первый 20 и второй 21 блоки управления уровнем основной составляющей голоса, первый 22 и второй 23 блоки управления уровнем аккорда, первый 24 и второй 25 блоки управления уровнем тембра, первый 26 и второй 27 усилители звуковой частоты, блок 28 сдвига частоты, первый 29 и второй 30 нелинейные преобразователи, первая 31 и вторая 32 выходные шины, при этом выход неперестраиваемого генератора 2 высокой частоты соединен с входом

второго 6 блока выделения гармоник, выходы которого соединены с второй группой входов первого 8 смесителя и

с первой группой входов второго 9 смесителя; выход первого 3 перестраиваемого генератора высокой частоты соединен с входом первого 5 блока выделения гармоник, выходы которого

соединены с первой группой входов первого 8 смесителя; выход второго . перестраиваемого генератора высокой частоты соединен с входом третьего 7 блока выделения гармоник, выходы которого соединены с второй группой входов второго 9 смесителя; первый, второй и третий выходы первого 8 и второго 9 смесителей соединены соответственно с входами первых и вторых

блоков 10, 11; выходы первых и вторых блоков 10-15 соединены соответственно с информационными входами первых и вторых блоков 20, 21, 16-19; выходы первых и вторых селекторов 1619 соединены соответственно с информационными входами первых и вторых блоков 22-25, выходы первых и вторых блоков 20-25 соединены соответственно с первым, вторым и третьим .входами первого 26 и второго 27 усилителей овуковой частоты, выходы которых соединены соответственно с первой 31 и второй 32 выходными шинами, первый выход блока 1 управления соединен через последовательно соединенные блок 28 сдвига частоты и второй 30 нелинейный преобразователь с входом второго и перестраиваемого генератора высокой частоты, второй выход соеди

нен через первый 29 нелинейный преобразователь с входом первого 3 перестраиваемого генератора высокой частоты, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы соединены соответственно с управляющими входами первых и вторых блоков 20- 25; девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый выходы соединены соответственно с управляющими входами первых и вторых селекторов 16-19.

Блок 1 управления ЭМИ, как вариант, может содержать общий гриф 33 (регулятор-потенциометр высоты) и две каретки (смычка) 2k и 35, рельсы 36 для движения-кареток З1 и 35

вдоль грифа 33, шкалу 37 высоты,

указатели 38 и 39 высоты голоса, станину |Q; в составе каждой каретки 3 и 35 содержатся нижняя каретка 1,

51

рельсы 42, проложенные по нижней каретке 41 в направлении, перпендикулярном грифу 33, нижняя часть 43 верхней каретки, опирающаяся на

рельсы 42, верхняя (качающаяся) часть 44 верхней каретки, приводящая в движение регулятор-потенциометр 45 выбора тембра, ось 46 качающейся части верхней каретки, скользящий кон- такт (ползунок) 47 грифа 33, регулятор-потенциометр 48 выбора аккорда, клавишные регуляторы-потенциометры 49-51 выбора уровней составляющих голоса, опоры 52 для пальцев (большого и мизинца), ролики 53 скольжения по рельсам.

Селекторы 16 - 19 в данном варианте содержат избирательные высокочастотные контуры (фильтры) 54-1, 54-2, ..., 54-Н с достаточной избирательностью, настроенные на разные частоты (для каждого варианта краски своя частота), детекторы 55-1, 55-2, ..., , генератор 56 высокой частоты с емкостным элементом управления частотой, источник управляющего напряжения - регуляторы-потенциометры 45-

48,каскады 57-1, 57-2, ..., 57-Н,

58-1, 58-258-Н усиления типа

дистанционных электронных регуляторов

(ДЭР) с коэффициентом усиления, определяемым напряжением, источники 59-1, 59-2, ..., 59-Н вариантов красок, выходной дифференциальный транс- форматор 60. Связи между элементами селектора ясны из структурной схемы.

Переменное сопротивление, используемое в конструкциях регуляторов- потенциометров блока 1 управления, содержит упругие листовые пластинки 61 из проводника в виде упругой мягкой рессоры, жесткие контактные пластинки 62, 63 из проводника, слой 64 полупроводника. Переменное сопро- тивление может содержать упругие листовые пластинки 65 из проводника (рессоры), жесткую пластину 66 из изоляционного материала, полупроводниковое покрытие 67, жесткую контактную пластину 68 из.проводника.

Клавишный регулятор-потенциометр

49,например, содержит подвижный стерх ень 69, корпус 70, упругую подвеску 71, 72 стержня из листового упругого изоляционного материала, возвратную пружину 73, жесткую плоскую металлическую пластину 74, покрытую Ј обеих сторон полупроводящим

g

Ю 5

0 5

0

,.

п g

0

216

тонким покрытием, электрически и ме- -ханически соединенную с подвижным стержнем 69; контактные неподвижные пластины 75, 76, контактную упругую рессору 77 переменного сопротивления регулятора-потенциометра (несжатую в начальном положении клавиши), контактную упругую рессору 78 переменного сопротивления регулятора- потенциометра (сжатую в начальном положении клавиши), изоляционную прокладку 79.

Нелинейный преобразователь 29, 30, как вариант содержит генератор 80 высокой частоты, частота которого управляется напряжением, подаваемым с грифа 33, фильтр 81 с соответствующей частотной характеристикой, детектор 82 со сглаживающим фильтром.

ЭМИ работает следующим образом. Блок 1 управления - важный элемент ЭМИ Голос Марии, во многом определяет его возможности. С его выходов подаются на исполнительные устройства управляющие напряжения, определяющие высоту голоса, выбор варианта краски из каждого набора красок и уровень для каждого вводимого в голос составляющего его компонента. Наилучший современный вариант блока управления содержит общий гриф высоты и два смычка со многими степенями свободы управления каждый, выполненные в виде кареток. Блок управления позволяет исполнителю поочередно выбирать высоту голоса и его окраску. На Фиг. 4 стрелками указаны движения вправо-влево, вперед-назад, качание около горизонтальной оси, перпендикулярной грифу, вращение около вертикальной оси, наклоны около горизонтальной оси, параллельной грифу, движение вверх-вниз. Этими же степенями свободы обладает каждая каретка блока управления. Любая из степеней свободы каретки может быть использована для управления одним из качеств голоса с помощью регуляторов-потенциометров. В приведенном варианте ЭМИ используются шесть степеней свободы управления (три степени свободы каретки и три клавишки). Не исключено при надобности задействование и остальных возможностей степеней свободы управления, а также дополнительное использование возможности изменять силу сжатия каретки пальцами, удерживающими ее, использование ножных педа7 1 лен. Нижняя каретка 1 опирается на рельсы 3&, проложенные вдоль грифа 33. На ней установлены свои рельсы 2, перпендикулярные грифу. На них опирается нижняя часть 3 верхней каретки. Она может скользить по этим рельсам в направлении, перпендикулярном грифу. Верхняя часть Й верхней каретки может покачиваться около горизонтальной оси, перпендикулярной грифу. По токонесущему проводу грифа (сопротивление потенциометра) скользит ползунок kj съема напряжения, управляющего высотой голо- са; движение верхней каретки по рельсам, перпендикулярным грифу, снимает аналогичным ползунком напряжение с провода регулятора-потенциометра №, управляющее выбором аккор- да, а покачивание верхней масти каретки № приводит в движение регулятор-потенциометр S, который выдает напряжение, определяющее выбор тембровой краски. На каждой верхней каретке (в ее верхней части) имеются три клавиши регуляторов-потенциометров 9, 50, 51 выбора уровня. Одна клавиша определяет уровень (громкость) основной составляющей голоса, другая - уровень введения выбранного аккорда, третья - уровень введения выбранной тембровой краски. Если пределы изменения управляющего напряжения с выхода какого-либо регулятора- потенциометра почему-либо недостаточны для воздействия на исполнительскую схему, они могут быть расширены введением усилителя постоянного тока Все регуляторы-потенциометры (для

.« , - .... tt г liQ гл .

левой каретки - 33, 5, А8-51) питаются от одного общего источника тока Е0. На фиг. 5 RJ соответствует регулятору-потенциометру грифа, К„, К3,

R4 s 6 R2. Rv R4 RS У 6 pe гуляторам-потенциометрам кареток и

соответственно Е , Е ,, - управляющие напряжения, определяющие высоту голоса в первом и втором каналах, а Е2,

EV 4 Е5 Е6 и Е2 Е Е- ЕЈ Е6 управляющие напряжения, поступающие

с блока управления 1 на исполнительные устройства первого и второго каналов. Электрические соединения перемещающихся регуляторов-потенциомет- ров кареток с электрической схемой ЭМИ могут быть осуществлены с помощью гибких проводников и скользящих контактов. Каретка удерживается боль12Q 5 0 5 0 -Q

V

5

45

50

1И

шим пальцем и мизинцем за опоры 52 для пальцев. Каретки легкие, выполнены из легкого прочного материала с использованием в конструкции перфораций и других приемов для уменьшения веса при сохранении прочности. Имеется общая однсзначная шкала 37 высоты, а каждая из нижних кареток снабжена указателем 38, 39 полоса высоты. Один указатель расположен чуть ниже другого, чтобы не препятствовать движению друг друга при сближении кареток. Регуляторы-потенциометры, управляющие высотой голоса и выбором аккордов (гриф высоты и ползун- ковые регуляторы-потенциометры на нижних каретках), выполнены из проводов с высоким удельным сопротивлением. В каждом из них взято по нескольку проводов, чтобы иметь уверенный скользящий контакт с ползунком. Клавишные регуляторы-потенциометры и регуляторы-потенциометры выбора тембра должны быть очень компактными и легкими. Выполнить эти условия, используя выпускаемые промышленностью переменные сопротивления, не соглашаясь на компромиссы, весьма трудно. Предлагаемая конструкция переменного сопротивления позволяет выполнить эти требования. На фиг. 8 схематически изображено устройство переменного сопротивления, которое может быть использовано в конструкциях как клавишных, так и других регуляторов- потенциометров блока управления. Две упругие металлические пластинки образуют подобие рессоры 61. Одной стороной рессора опирается на жесткую плоскую металлическую пластину 62, покрытую тонким полупроводниковым слоем 6k. В зависимости от деформирующего усилия на рессору площадь соприкосновения с полупроводящим слоем меняется, изменяя контактное сопротивление между рессорой 61 и пластиной 62. Плоская пластина из проводника 63 соприкасается с рессорой, образуя с ней контакт. На фиг. 9 показан вариант переменного сопротивления, который также может быть использован. Отличие состоит в том, что жесткая пластинка 66 выполнена из изолятора и покрыта тонким слоем полупроводниковой мастики 67 по типу мастики, используемой в обычных переменных сопротивлениях. При деформации рессоры 65 поверхность

91

рессоры закорачивает часть полупроводникового слоя, меняя сопротивление. Не исключена возможность создания иных конструктивных решений переменных сопротивлений, пригодных для блока управления, на базе существующих технологий и конструкций. Так, чтобы исключить быстрый износ слоя полупроводника при потоке регулирования во время игры на ЭМИ и улучшить скольжение ползунка, можно слой полупроводника прикрыть тонкой упругой фольгой, по которой и будет скользить ползунок, прижимая фольгу к слою полупроводника, создавая контакт с ним.

Возможны также конструкции на основе фотосопротивлений. Нажим на клавишу (в случае клавишного регулятора- потенциометра) увеличивает R2 и уменьшает R,, вводя сигнал. Регулятор-потенциометр (см. фиг. 11) соединяет два переменных сопротивления в варианте, показанном на фиг. 8. Устройство таково, что нажим на клавишу сжимает рессору одного переменного сопротивления (уменьшая его сопротивление) и разжимает рессору второго переменного сопротивления (увеличивая его сопротивление), увеличивая коэффициент передачи регулятора-потенциометра. Корпус 70 регулятора-потенциометра соединен с землей и служит экраном. Должна быть предусмотрена изоляция от пыли. Регулятор-потенциометр качания верхней каретки, управляющий выбором тембровых красок, может быть выполнен из таких же переменных сопротивлений (фиг. 8 или 9). В варианте можно одно такое переменное сопротивление поместить под одно плечо качающейся части верхней каретки, а под другое плечо - второе переменное сопротивление. Здесь также при качании верхней части каретки одна рессора будет сжиматься, тогда как другая разжиматься.

Блок 1 управления работает следующим образом. Выбор высоты голоса, его окраски в каждом из каналов генерации основной составляющей голоса и звуковых красок осуществляется исполнителем с помощью относящегося к нему смычка, каждая степень свободы управления которого реализуется с помощью регулятора-потенциометра. Для каждой краски используются два регу

3 Ш1Ю

лятора-потенциометра. Один - для управления селектором (выбор необходимого варианта краски), другой - для с- выбора уровня введения в голос выбранной краски. Выбор высоты голоса, его окраски в каждом из каналов определяется по воле исполнителя изменением положения кареток - подачей в JQ генераторную систему к исполнительным устройствам каждого из каналов управляющих напряжений с регуляторов- потенциометров. Блок управления, имеющий два смычка со многими сте- 5 пенями свободы управления при одном грифе, позволяет исполнителю вести мелодию, переходя со ступени на ступень, поочередно выбирая высоту голоса и его окраску.

0 Исполнение ведется следующим образом. Меняя положение смычка в пределах каждой из степеней свободы управления, исполнитель выбирает высоту голоса, уровень основной состав- 5 ляющей голоса (нажимом на клавишу), тембр и глубину его введения, гармоническую краску (аккорд) и глубину его введения и т.д. За время, пока звучит голос на взятой одним из 0 смычков ступени мелодии, воспроизводимой соответствующим каналом, второй смычок переводится в погоже- ние, соответствующее следующей ступени мелодии с выбором необходимой ок- с раски. Когда наступает момент звучания этой следующей ступени, нажимом на клавиши смычка вводится очередной звук. Такая поочередная игра двумя смычками может быть очень подвиж- 0 ной, а звучание голоса может меняться по окраске в процессе исполнения мелодии в широких пределах, недоступных для известных музыкальных инструментов и даже певческого голоса. По- 5 скольку гармонизация осуществляется в чистом музыкальном строе, голос инструмента звучит слитно, как один голос. Возможность скольжения по грифу позволяет придать исполнению на- 0 певность. Однако возможны и быстрые точные переходы по высоте. Возможны - частотные вибрато разного характера, амплитудные вибрато, комбинированные

частотно-амплитудные вибрато. Два ка- к нала генерации и выбора окраски голоса дают возможность вести дуэт, осуществить полноценное легато. Плавная (от нуля до максимума) регулировка уровня введения компонент, составу

11

лякщих голос, помимо возможности плавно менять громкость и окраску го лоса, позволяет менять и характер атаки, начало возникновения звука.

Генераторное устройство получения всех необходимых исходных компонент для синтеза голоса составлено двумя каналами, каждый из которых содержит блоки 2-15. Исходные перчичные высокочастотные колебания, на основе которых синтезируется весь строй звуко вых компонент голоса, генерируются неперестраиваемым генератором 2 высо кой частоты и двумя перестраиваемыми генераторами 3, высокой частоты. Генератор 2 - общий для обоих каналов генерирую, колебания постоянной

частоты f

о

П

:траиваемые генераторы Зэ b генери у г колебания, частоты которых f1 и Г. близки к f 0 и определяются непрям ниями, снятыми смычками (карет;лми) с грифа, воздействующими, например, на варикапы, включенные в цепи колебательных контуров задающих генераторов соответст1 вующих каналов. Разница частот (f - - f0) или (f - f0) определяет высоту основного тона (высоту голоса) в каждом из каналов. Основной тон соответствует 7(f4 - Ј0) F1 для первого канала и 7(f2 - fQ) F для второго. Колебания с частотами fe, f,, fг поступают на входы блоков выделителей гармоник. I.

Блоки выделения включают (каж1

дый) нелинейный элемент для уверенного получения гармоник от ис одных частот (f0, f1, Ј2), выделители гармоник (фильтры) от этих чи- о, дели- тели на ), 5, 6, на 2.2.2,.. чыдели тели гармоник от колебаний, полученных делением частот. На уровне высокой частоты для каждой исходной частоты выделяются компоненты, соответствующие на низкой частоте основному тону, его гармоникам, тонам нескольких октав чистого музыкального строя частоты которых для верхней октавы относятся к частоте основного тона F как ЗА, 5/8, 4/5, 3/5, V6, 5/6, V7, 5/7, 6/7. Например, для частоты f0 в блоки входят после нелинейного элемента выделители гармоник 1„, 5f0, 6f0, 7f0. If0 соответствую, на уровне высокой частоты основному тону, a 4f0, 5f0, 6f0 - тонам чистоте музыкального строя с отношением частот к частоте основного тона ,

5/7, 6/7. Делением 7f0 на 2.2.2 8 получаем исходную частоту (выбор может быть и иной), которая вместе со е своими гармониками (в том числе

7f0/4s 7Ј0/2) составляет основу (или

одну из основ) для формантного темб. рообразования. Делением 7f0 на k, 5,

6 получаем частоты 7f0/4, 7f0/5, 10 гармоники от которых дают (на уровне высокой частоты) тоны чистого музыкального строя: 3.7f0/4: 7f0 3/4; 3.7fe/5: 7fe 3/5; 5.7f0/8:

7fe 5/8; 4.7f0/6: 7fa 4/6;

15

20

35

25 можно поручить и для исходных частот f и f2. Частоты биений соответствую- а;их пар высоких частот, детектирование которых позволяет получить иско мые низкочастотные тоны чистого му30 зыкального строя, как и их гармоники, соотносятся частотно точно так же, как соотносятся высокие частоты. Так частота биений fb и (f0 + F) равна F; частота биений 2Ј0 и 2(Ј0 + F) равна 2F; частота биений 3f0 и 3(fe + F) равна 3F и т.д.

Блоки выделения гармоник позволяют получить по указанной расчетной схеме на уровне высокой частоты

40 для f0, f, f2 колебания, соответствующие по частоте основному тону, его гармоникам, а также тонам чистого музыкального строя в несколько октав, управляемого по общей высоте одним 45 параметром. Весь музыкальный строй (все его тоны) перемещаются по высоте вместе с основным тоном, ведущим

мелодию. Это дает--возможность осу

ществить гармонизацию иным способом,

go чем это делается, например, на фортепиано, когда тоны аккорда выбираются из фиксированных по частоте тонов музыкального строя. При исполнении же на предлагаемом ЭМИ выбранный аккорд gg может, не изменяясь по своему построению, перемещаться по высоте вместе с основным тоном, имея характер тембра. Естественно, при этом должны выполняться законы гармонизации, г рена емкостной элемент (например, ва рикап) генератора 56 высокой часто и тем определяет его частоту f. Ка с дый колебательный контур , 5 - бующие в ряде случаев смену аккорда при переходе на следующую ступень мелодии. Полученные высокочастотные компоненты подаются на входы смесителей.

В каждом канале с выходов блоков 5-7 выделения гармоник попарно подаются на сумматоры соответствующие друг другу высокие частоты. Каждая Q пара высоких частот детектируется своим детектором. На выходе получаются основной низкочастотный тон с частотой F, гармоники от основного тона,

гармоники от F/0 и строй тонов чисто- 45 что дает на выходе детектора после го музыкального строя (т.е. весь ис..., , в полосу прозрачности к торого попадает частота f генерато 5&, откликается. На нем возникает пряжение высокой частоты, величина которого определяется положением ч тоты f относительно резонансной кр вой этого контура (см. фиг. 7). Эт напряжение поступает на детектор 55-1, 55-2, ..., 55-Н, детектирует

сглаживания постоянное напряжение, величина которого соответствует ве личине напряжения высокой частоты, поступающего на вход детектора, и может меняться от минимума до макси мума изменением частоты f по воле и полнителя. Это напряжение подается на два идентичных каскада усиления типа ДЭР, усиление которых определя

ходный материал для формирования основной составляющей голоса, чистых аккордов и тембровых красок).

Основу первого 10 и второго 11 блоков формирования основной составляющей голоса составляют сумматоры. Выбирается звучание основной составляющей голоса суммированием выбран- ных и откорректированных по амплитуде гармоник от частот F, , в первом блоке и F, F2/8 во втором. Выбор компонент для образования основной составляющей голоса может быть иной.

В первый 12 и второй 13 блоки формирования наборов чистых аккордов входят сумматоры, суммирующие из тонов чистого музыкального строя кон- сонансные аккорды, которые могут быт использованы для гармонизации в чистом музыкальном строе при исполнении мелодий.

Набор тембров можно получить, сум мируя выбранные и откорректированные по амплитуде гармоники от Ff и в первом канале и от Fu и Fz/8 во втором. Формантные тембровые краски можно получить, подавая откорректированный (выбором) спектр гармоник от тех же F( и F1/8; F2 и на формантные низкочастотные фильтры. Можно получить тембровые краски, соответствующие гласным буквам речи (а, о, у и др„), а также форманты, придающие голосу разные оттенки.

В каждом из каналов используются два селектора (выбор аккорда, выбор тембра) Число селекторов может быть больше, чем предлагается выбор каких-либо дополнительных красок. Селектор работает следующим образом.

Исполнитель, изменяя положение каретки, тем самым определяет величину управляющего напряжения, подаваемого

на емкостной элемент (например, варикап) генератора 56 высокой частоты, и тем определяет его частоту f. Каж- дый колебательный контур , ,

что дает на выходе детектора после

..., , в полосу прозрачности которого попадает частота f генератора 5&, откликается. На нем возникает напряжение высокой частоты, величина которого определяется положением частоты f относительно резонансной кривой этого контура (см. фиг. 7). Это напряжение поступает на детектор 55-1, 55-2, ..., 55-Н, детектируется,

5 что дает на выходе детектора после

0

0

сглаживания постоянное напряжение, величина которого соответствует величине напряжения высокой частоты, поступающего на вход детектора, и может меняться от минимума до максимума изменением частоты f по воле исполнителя. Это напряжение подается на два идентичных каскада усиления типа ДЭР, усиление которых определя5 ется управляющим напряжением. Эти каскады до поступления на их входы с выхода детектора напряжения закрыты. Когда же с детектора поступает напряжение, они открываются и открываются тем больше, чем больше поступающее с выхода детектора напряжение. На вход каскада 57-1, 57-2, ,.., усиления поступает лишь напряжение с выхода детектора, а на вход каскада 58-1, 58-2, ..., 58-Н поступает дополнительно низкочастотный сигнал звуковой краски с выхода одного из источников 59-1, 59-2, ..., 59-Н вариантов краски. Меняя частоту генератора 56, можно менять напряжение на выходе детектора, т.е. усиление каскадов 57-J, ..:, 57-Н, , ..., 58-Н, т.е. можно в нужной мере вводить в голос краску. Каскад 57-1,

Б 57-2, ..., 57-Н усиления введен с целью компенсации толчков напряжения на выходе каскада 58-1, 58-2, ..., 58-Н усиления, чтобы избежать звуковых призвуков при быстрой смене красок. С этой целью выходы от каскадов 57-1, 57-2, ..., 57-Н, 58-1, 58-2, ..., 58-Н поданы на выходной дифференциальный трансформатор 60, в котором и происходит компенсация. Поскольку резонансные кривые перекрывают частично друг друга, одновременно включаются в разной степени несколько вариантов краски из набора красок. Потому рядом по частоте раг5

0

0

5

15

полагаются резонансные кривые родственных (совместимых) красок, что позволяет произвести плавные переходы в окраске голоса, не выключая из голоса данного типа краски. Группы резонансных кривых для несовместимых красок должны быть отделены частотным интервалом, чтобы избежать наложения друг на друга несовместимых звучаний. Для селектора возможно иное техническое решение.

В варианте осуществления может быть построен радиодиапазон, в котором в качестве радиостанций будут сигналы, несущие звучание того или иного аккорда либо той или иной

тембровой краски. Перестройкой супергетеродинного радиоприемника либо перемещением по частоте всего радиодиапазона относительно постоянно настроенного на одну частоту радиоприемника, можно выделмть желаемую радиостанцию, т.е. необходимый аккорд (или иную звуковую краску). Соответственно, в селектор должны войти (по числу, например, аккордов) генераторы высокой частоты с модуляторами, сумматор промоделированных высокочастотных колебаний и радиоприемник, перестраиваемый напряжением с блока управления. Канал прозрачности радиоприемника должен охватывать несколько радиостанций, а частотная характеристика его должна быть округлой (по типу резонансной кривой колебательного контура), и--обы избежать искажений звука при неточной настройке на радиостанцию.

Блоки 20-25 управления уровнями введения красок - суть предварительные усилители с усилением, регулируемым управляющим напряжением, подаваемым с клавишных регуляторов-потенциометров 9-51 блока управления (осуществлены на принципе тех н ДЭР). В каждом канале количество Олоков управления уровнями - по числу компонент голоса, подлежащих регулированию. В рассматриваемом примере в каждом канале три таких блока.

Первый 26 и второй 27 усилители звуковой частоты - обычные усилители низкой частоты, имеющие по нескольку входов. На входы усилителей поступают низкочастотные сигналы, из которых слагается голос, выбранные по качеству и уровню исполнителем.

3 12116

Блок 28 сдвига частоты введен в один из каналов, он позволяет установить оптимальное отстояние одного

10

15

20

25

30

смычка от другого для одной и той же высоты голоса, постоянное на всем протяжении грифа. При исполнении мелодии двумя смычками (каретками) на одном грифе неизбежны взаимопомехи движению смычков и рук исполнителя друг другу. Возникает необходимость разнести по грифу точки извлечения голоса одной и той же высоты для правого и левого смычков. При этом должна быть сохранена возможность для исполнителя однозначной ориентации по высоте при игре двумя смычками. Чтобы выполнить эти условия, проводник грифа, во-первых, выполнен по всей его длине одного и того же сечения (равномерное распределение сопротивления по всей длине грифа). Во-вторых, в цепь одного из смычков введен в качестве блока 28 сдвига частоты источник (и) постоянного напряжения,, стабильный по величине. Поскольку провода грифа имеют постоянное сечение, сопротивление их распределено по длине грифа равномерно. Поэтому на его любом участке, одинаковом по длине, одинаково и падение напряжения. Следовательно, если к снятому с грифа одним из смычков напряжению добавить некоторое постоянное напряжение, то, чтобы получить на грифе высоту звука, которая была бы на грифе в данной точке его до подсоединения дополнительного напряжения, нужно передвинуть смычок

4Q вправо на некоторое расстояние, всегда одно и то же для любой точки грифа. Это и позволяет брать одну и ту же высоту голоса разнесенными по грифу смычками без взаимных механичес4ц ких помех друг другу. Постоянство разнесения их позволяет исполнителю ориентироваться по высоте, ведя игру двумя смычками. Сохраняется однозначность ориентации по высоте для

en исполнителя. Поскольку переходы со ступени на ступень мелодии могут иметь интервал в октаву и более, разнесение смычков должно охватывать интервал порядка полутора октав. , Поскольку изменение напряжения,

подаваемого с грифа к управляющему частотой элементу перестраиваемого генератора, вызывает относительно малое на высокой частоте изменение час35

17i

тоты uf (Af/f s; 0), то Af практически пропорционально изменению управляющего напряжения. Потому линейная ширина (в мм), занимаемая на грифе каждым полутоном, с ростом высоты тона растет. Неравномерность грифа затрудняет игру на инструменте. Чтобы сделать гриф равномерным, не нарушив постоянства разнесения смычков, вводятся первый 29 и второй 30 нелинейные преобразователи. Снятые каждым из смычков управляющие напряжения (Е и Е,) преобразуются нелинейными преобразователями так, чтобы скорость роста Af увеличивалась по мере передвижения смычка по грифу в сторону повышения высоты голоса и при этом на каждый полутон, т.е. и на каждую октаву, приходились одина- ковые по длине участки грифа. Высокочастотный генератор 80 управляется по частоте напряжением, снятым с, грифа. Высокочастотные колебания подается с выхода генератора 80 на фильтр 8| (на графике показана его частотная характеристика) . Ее Форма в счет конструк тивного подбора или расчета элементов фильтра подобрана так, чтобы обеспечить равномерность грифа. С фильтра 81 напряжение высокой частоты подается на детектор 82, выпрямляется, высокочастотные пульсации сглаживаются и результирующее напряжение подводится к задающему перестраиваемому генератору.

Поскольку одна и та же высота берется любым из смычков при одном и

том we отстоянии смычков друг от друга по всей длине грифа, становит- ся возможным ввести для грифа одну общую для обоих смычков (однозначную) равномерную шкалу 37 высоты. Указатели 38, 39 высоты голоса жестко скреплены с нижними каретками. Один из них чуть ниже другого (могут проходить один под другим, не задевая друг друга). При совмещении их на шкале высота голоса, взятая тем и

другим смычками, одна и та же. Каж- „/

дыи указатель высоты (как первого,

так и второго смычков) показывает на шкале высоту голоса, взятого каждым из смычков. Исполнитель на начальной стадии овладения инструмен- том ориентируется по высоте по поло- жению указателей на шкале 37 высоты. Затем у него вырабатывается внутреннее чувство, определяющее необходи- .

21

18

с Q 5 0 5 0

5

5

Q

п и

мое положение кареток для получения нужной высоты голоса без оглядки на положение указателей,

ЭМИ работает следующим образом.

Неперестраиваемый генератор 2 высокой частоты генерирует колебания с частотой Ј0 , а первый 3 и рторой перестраиваемые генераторы высокой частоты генерируют колебания с частотами f, и Ј2. иастоты f и Ј2 близки к 10 . Разница между fЛ и f0 в первом канале и разница между f и f0 во втором определяют высоту основного тона голоса в каждом из каналов. Каждая и этих частот подаете на первый Ь, второй 6 и третий 7 блоки выделения гармоник. Здесь каждое из колебаний (с частотами Гу, f2) предварительно проходит через нелинейный элемент для повышения в его составе амплитуд гармоник от первичной частоты. Далее лделяк г«.н необходимые гармоники. Производится также деление частот гармони для получения всех необходимых комм нт на уровне высокой частоты. С выходов блоков 5-7 в каждом из каналов эти исходные высокочастотные компоненты поступают на первый 8 и второй 9 смесители, где эти компоненты попарно смешиваются и детектируются, что дает на выходах смесителей все низкочастотные компоненты, необходимые для формирования основной составляющей голоса, аккордов и тембров. Эти компоненты в каждом из каналов поступают на блоки 10-15. С выходов первого 10 и второго 11 блок-эв формирования основной составляющей голоса сигналы подаются на инф опционные входы блоков 20, 21 правления уровнем, а с выходов первых и вторых блоков 12-15 на информационные входы первых и вторых селекторов 16-19. Селекторы выделяют по воле исполнителя, воздействующего на б-лок управления, нужную краску (аккорд, тембр или др.). Селекторы - исполнительные устройсч . и деленные ими сигналы (аккорд, темОо др.) в каждом из каналов подаются на информационные входы олоков 22-25 управления уровнем. Подачей на их управляющие входы управляющих напряжений с блока 1 по воле исполнителя устанавливается уровень каждой из компонент (основной составляющей голоса, аккорда, тембра и других составляющих, если они имеются). Выбранные

1917

компоненты (по качеству и уровню) подаются на первый, второй и третий входы усилителей в каждом из каналов, усиливаются и поступают на шины 31, 32, с которых конечный сигнал (голос) может быть подан на магнитофон, на цветомузыкальное устройство и т.п. Блоком управления владеет исполнитель. Работая смычками, он пооче- рбдно выбирает и вводит в звучание необходимые составляющие голоса, исполняя мелодию.

Выполнение ЭМИ возможно в нескольких вариантах. Во-первых, оно может быть в какой-то мере неполным либо более полным. Так можно ограничиться чистым музыкальным строем с семью тонами в октаве, позволяющим построить все основные мажорные и минорные ак- корды (ЗА, V5, 3/5, 5/8, V6, 5/6, 1), взять не семь октав, а, положим, три. Можно ограничиться небольшим количеством тембровых красок. Напротив, можно ввести в дополнение к строю чистых тонов двенадцатиступенный равномерный музыкальный строй, управляемый по высоте тем же одним параметром. Можно расширить палитру введением новых красок, используя дополни- тельные степени свободы блока управления. Не исключено выполнение блока управления средствами современной микроэлектроники и микротехники в виде грифа и двух смычков, свободно удерживаемых исполнителем, примерно так, как делает это скрипач. Каждый смычок имеет не менее пяти степеней свободы в выборе его положения относительно грифа. Такое выполнение бло

ка управления может придать исполни- , телю свободу эмоционального движения.

Формула изобретения

Q

g 0 5 0

5

0

5

0 е

2120

ния гармоник, первый и второй блоки формирования основной составляющей голоса, первый и второй блоки формирования аккордов, первый и второй блоки формирования тембров, первый и второй селекторы аккордов, первый и

. второй селекторы тембров, первые и вторые блоки управления уровнями основной составляющей голоса, аккорда и тембра и блок сдвига частоты, причем выход неперестраиваемого генератора высокой частоты соединен с входом второго блока выделения гармоник, выходы которого соединены с второй группой входов первого смесителя и с первой группой входов второго смесителя, выход первого перестраиваемого генератора высокой частоты соединен с входом первого блока выделения гармоник, выходы которого соединены с первой группой входов первого смесителя, выход второго перестраиваемого генератора высокой частоты соединен с входом третьего блока выделения гармоник, выходы которого соединены с второй группой входов второго сме- сителя, .первый, второй и третий выходы первого и второго смесителей соединены соответственно с входами первых и вторых блоков формирования основной составляющей голоса, аккордов и тембров, выходы первых и вторых блоков формирования основной составляющей голоса, аккордов и тембров соединены соответственно с информационными входами первых и вторых блоков управления уровнем основной составляющей голоса, селекторов аккордов и тембров, выходы первых и вторых селекторов аккордов и тембров соединены соответственно с информационными входами первых и вторых блоков управления уровнем аккорда и тембра, выходы первых и вторых блоков управления уровнем основной составляющей голоса, аккорда и тембра соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первого и второго усилителей звуковой частоты, выходы которых соединены соответственно с первой и второй выходными шинами, первый выход блока управления соединен через последовательно соединенные блок сдвига частоты и второй нелинейный преобразователь с входом второго перестраиваемого генератора высокой частоты, второй выход соединен через первый нелинейный преобразователь с входом

первого перестраиваемого генератора высокой частоты, третий - восьмой выходы соединены соответственно с управляющими входами первых и вторых блоков управления уровнем основной составляющей голоса, аккорда и тембра, девятый - двенадцатый выходы соединены соответственно с управляющими входами первых и вторых селекторов аккордов и тембров.

10

31

2„ Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что его блок управления включает один общий гриф высоты и два смычка, каждый из которых содержит шесть или более взаи- «(независимых регуляторов компонентами голоса по числу его управляемых признаков.

14

15

I ц I n I.TT1

ГТГТ1 I П tTT

& I / 1 ЬЦ-I U1

№

CQ 117 9V

i л g . aabf jj puJt u/jjy/r

f ч X- X- /-1 ||

w

t,

$ глф

fyL%/ Lfy

in n n -HI ./

МП9Ј

.

ФИГ. 8

ЕупрЛми Вупр)

ФИГ. 9

-О

ФИГ. 10

ФИГ. II

3(,)

Еупр

Еупр

ФИГ. 12