Электромузыкальный инструмент с автоматической подстройкой музыкального строя Советский патент 1979 года по МПК G10H1/02 

С четвертым выходом высокочастотного генератора, и делитель частоты, выход которого подключен к входу смесителя, в каждый блок формирования синхросигналов введены дополнительный умножитель и дополнительный делитель частоты, включенные последовательно между выходом сумматора и вторым входом смесителя данного блока формирования синхросигналов, фильтр нижних частот и модулятор, причем выход смесителя данного блока через фильтр нижних частот подключен к первому входу модулятора, второй вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора, а выход модулятора подключен к выходу данного блока формирования синхросигнала. На чертеже приведена структурная электрическая схема описываемого устройства. Описываемое устройство содержит высокочастотный генератор 1, сумматор 2, блоки 3i, За,..., Зп формирования синхросигналов, в состав которых входят умножители частоты 4-9, делители частоты 10-15, смесители 16-18, фильтры нижних частот 19- 21 и модуляторы 22-24, задающие тонгенераторы 25i, 252,.-., 25fl, смесители 26i, 26а,..., 26ji, фильтры нижних частот 27i, 2/2,..., 2, внешнюю колебательную систему 28, блок 29 выделения основного тона. Устройство работает следующим образом. Сигнал с частотой, соответствующей высоте либо верхнего голоса, исполняемого на данном инструменте музыкального произведения, либо мелодии, исполняемой на любом другом музыкальном инструменте, в том числе и мелодии, исполняемой певцом, поступярт с выхода блока 29 выделения основного тона мелодии на один из входов сумматора 2, на второй вход которого подается сигнал с высокочастотного генератора 1. С выхода сумматора 2 сигнал с нижней боковой частотой одновременно поступает на все блоки 3i ...Зд формирования синхросигналов. Значения коэффициентов умножения и деления в каждом из блоков формирования синхросигналов соответственно равны числителям и знаменателям дробей, характеризующих в чистом строе соотношения частот в различных музыкальных интервалах. Следовательно, для того, чтобы осуществить настройку инструмента в чистом строе по отношению, например, к мелодии, исполняемой на другом музыкальном инструменте, необходимо, чтобы между частотами, соответствующими основному тону мелодии и частоте каждого из задающих тонгенераторов 25t...25n выполнялись соотношения вида щ, где тип - Характерные для каждого музыкального интервала натуральные числа. Поскольку частота основного тона мелодии все время изменяется, то отношения частот между основным тоном мелодии и частотой каждого из задающих тонгенераторов 25i ... 25 должны также изменяться. Отсюда следует, что задача настройки в чистом строе эквивалентна задаче дробно-кратной синхронизации соответствующих частот. Важно отметить, что такая синхронизация для обычных (неэлектрон ных) музыкальных инструментов весьма затруднительна, так как практически не удается получить необходимые по ширине полосы синхронизации даже при малых степенях кратности частот. Поскольку для синхронизации двух колебаний, частоты KOTOp ix равны f и fi (ffi) где i - порядковый номер кратности, используются колебания от высокочастотного генератора 1, выхода сумматора 2 и какоголибо задающего тонгенератора 25i -25ft с частотами соответственного, -f и - fi Hfi/, причем осуществляется преобразование частот Fo nF так, чтобы на выходе любого модулятора 22- 24 получить колебание с частотой ф1 Ро - - (j§-)if . Воздействуя колебанием этой частоты на задающие тонгенераторы 25t, 252,..., 25fl, и выделяя разностные частоты от генераторов 1 и тонгенераторов в 25i ... 25ti в смесителях 26{ ... 26п, получаем сигнал дробно-кратной синхронизации, снимающий с выхода соответствующего фильтра нижних частот 27t ...27п колебания с частотой fj колебанием с частотой f при кратности () . Преобразование частот FO и F проводится для различных отношений ()i (i 1,2...,N} по параллельным каналам в блоках 3i ...За формирования синхросигналов. Все N частот снимаемых с выходов N модуляторов 22-24, одновременно действуют на все задающие тонгенераторы 25} ...25п, причем, так как полоса синхронизации уже удвоенной разности соседних частот воздействия, то при изменении частоты основного тона мелодии получается последовательный переход от синхронизации соответствующего задающего тонгенератора воздействие.м с одной частотой к синхронизации другой частотой. При таком способе синхронизации задающих тонгенераторов спектр значительно усложняется, что является результатом нелинейных взаимодействий в неавтономной автоколебательной систе.ме, образуемой задающим тонгенератором и внешним синхронизирующим воздействием полигармонического сигнала с частотами спектральных составляющих. Кроме того, спектр оказывается негармоническим и в результате звук, возбуждаемый на выходе соответствующего фильтра нижних частот 27i...27n, теряет основное свойство музыкального звука - гармоничность. При восприятии такой звук создает впечатление «шероховатости и в таком виде, разумеется, не может быть использован в качестве музыкального звука. Однако освобождение от ненужных компонент в спектре не представляет существенных затруднений и может быть осуществлено, например, с помощью стандартной пороговой схемы (не показана) при условии, что уровень этих компонент будет ниже порога срабатывания схемы.

Рассмотренная процедура синхронизации осуществляется для всех высокочастотных задающих генераторов, частота которых в отсутствие канала синхронизации таковы, что колебания, снимаемые с выходов фильтров нижних частот 27i ...2 имеют частоты, соответствующие высотам звуков в равномерно темперированной щкале.

Формула изобретения

Электромузьаояшый инструмент с автоматической подстройкой музыкального строя, содержащий высокочастотный генератор, первый выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока выделения основного тона, второй выход высокочастотного генератора подключен к внешней колебательной системе, третий его выход соединен с первыми входами смесителей, вторые входы которых соединены через задающие тонгенераторы с выходами блоков формирования синхросигналов, а выходы смесителей соеДинеМЫ с входами фильтров нижних частот, причем в каждом блоке формирования синхросигналов последовательно включены умножитель частоты, вход которого соединен с четвертым выходом высокочастотного генератора, и делитель частоты, выход которого подключен ко входу смесителя, отличающийся тем, что, с целью повышения качества звучания, в каждый блок формирования синхросигналов введены дополнительный умножитель и дополнительный делитель частоты, включенные последовательно между

0 выходом сумматора и вторым входом смесителя данного блока формирования синхросигналов, фильтр нижних частот и модулятор, причем выход смесителя данного блока черех фильтр нижних частот подключен к первому входу модулятора, второй вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора, а выход модулятора подключен к выходу данного блока формирования синхросигналов.

Источники информации, принятые во вни0мание при экспертизе

1.Патент США № 3866505, кл. 84-1.24, 18.02.75.

2.Заявка Японии № 43-4956, кл. 102-6845, 06.12.69.