Устройство для светового сопровождения музыки

 

„„SU„,, 1245333

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (so 4 А 63 3 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCMOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3836781/24-21 (22) 04. 01. 85 (46) 23. 07. 86. Бюл. № 27 (71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) В.П.Букатин (53) 621.828(088.8) (56) В помощь радиолюбителю ДОСААФ.

Вып. 52, 1971, с. 11 20.

Авторское свидетельство СССР

¹ 919693, кл. А 63 3 17/00, 20.03.80. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЕТОВОГО

СОПРОВОЖДЕНИЯ МУЗЫКИ, содержащее источник звука, автоматический регулятор уровня входных сигналов, к выходу которого подключен вход блока формирования управляющих сигналов, выход которого соединен с источниками света выходного оптического устройства,.и вход фильтра нижних частот, к выходу которого подключены цепь из последовательно соединенных пер— вого компаратора, первого частотного детектора, первого интегратора, первого дифференциатора, первого амплитудного детектора и второго интегратора и цепь из последовательно соединенных второго амплитудного детектора, третьего интегратора, второго и третьего дифференциаторов, второго компаратора, второго частотного детектора, четвертого интегратора, умножитель и исполнительный элемент выходного оптического устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения художественной выразительности светового сопровождения музыкальных произведений, в него введены первое и второе аналоговые запоминающие устройства, включенные соответственно между выходом .второго интегратора и первым входом умножителя и между выходом четвертого интегратора и вторым входом умножителя, последовательно соединенные аналоговый сумматор, первый вход которого соединен с выходом умножителя, и усилитель мощности, выход которого соединен с входом исполнительного элемента выходного оптического устройства, второй.и третий входы сумматора соединены соответственно с выходами первого и второго аналоговых запоминающих устройств, пятый интегратор, вход которого соединен с выходом третьего интегратора, а выход — с вторым входом второго компаратора, третий компаратор, первый вход которого соединен с выходом пятого интегратора, второй — с шиной источника опорного напряжения, а выход — с управляющими входами первого и второго аналоговых запоминающих устройств.

1 124

Изобретение относится к светомузыке, а именно к устройствам для ав-. томатического сопровождения звука световыми эффектами.

Цель изобретения — повышение ху— дожественной выразительности светового сопровождения музыкальных произведений.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для светового сопровожде-. ния музыки, на фиг. 2 и 3 — принципиальная схема устройства, на фиг.4 диаграммы, поясняющие работу устрой— ства.

Устройство 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 о выходе и анализатор темпа музыкального сигнала, содержащий фильтр 5 низкой частоты и.два параллельных канала. 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 амплитудный детектор 13, интегратор 14, дифференциаторы 15 и 16, компаратор 17, частотный 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 вторы— ми 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 U g . 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

5333 2 испслнительного элемента 26 выходного оптического устройства.

Устройство для светового сопровож— дения музыки работает следующим об— разом.

Музыкальный сигнал с выхода источника 1 звука поступает на вход автоматичec:êîão 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 ана— лизирует поступающий сигнал и в за10

tS висимости от темпа музыкального сиг- нала выдает соответствующий управляющий сигнал на исполнительный элемент 26 выходного оп-ического устройства, а он в свою очередь задает скорость движения, синхронную с темпом музыкального 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 Б,„„ ) Г др в полосе (:E< — f 6), где U „>, U„ ð — соответственно максимальное и пороговое напряжение, fz, Х вЂ” соответственно нижняя;и верхняя частоты сигнала, и изменением во времени частоты основного тока (мелодии) . Ha этом построена работа анализатора темпа.

После усреднения интегратором 8 это напряжение поступает на дифференциатор 9. Ч.ем быстрее происходит изменение напряжения на его входе, т.е. изменение частоты основного тока музыМузыкальный сигнал с выхода автоматического регулятора 2 уровня вход-. ных сигналов проходит через фильтр 5

40 нижних частот, подвергается анализу в двух .параллельных каналах устройства. !

В первом канале, происходит анализ сигнала по частоте. Сигнал с выхода

45 автоматического регулятора 2 уровня через фильтр 5 нижних частот поступает на компаратор 6,. который ограничивает по амплитуде огибающую входного музыкального сигнала. Ограниченная огибающая поступает на час—

50 тотный детектор 7, напряжение на выходе которого пропорционально частоте входного музыкального сигнала.

45333

t0

30

3 12 кального сигнала, тем выше напряжение на выходе. Это напряжение через амплитудный детектор 10 поступает на интегратор 11, где усредняется и подается на перемножитель 21 через анало говое запоминающее устрсйство 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 зиачения которого соответствуют мак— симальным значениям входного музыкального сигнала, поступает на вход компаратора 17. Компаратор 17 осуществляет сравнение отрицательных импульсов, соответствующих максимумам входного музыкального сигнала, с пороговым напряжением, и на выходе компаратора 17 появляется сигнал только в случае U »„ 7 Uz@, . Компаратор 17 настраивается на значение максимумов входного музыкального сигнала, отражающих темп музыкального произведения, выбором значения U< р. С выхода компаратора 17 сигнал поступает через частотный детектор 18 на интегратор 19, который устраняет сигнал и выдает 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 1.. В известном устройстве компаратор второго канала пропускает эти участки при анализе ритмической составляющей музыки из — за того, что импульсы с выхода дифференциатора, соответствующие ритму, поступающие на вход ком— паратора, по амплитуде меньше Unop этого компаратора (тогда как музыка более спокойного характера анализируется удовлетворительно — автоматиечский регулятор уровня успевает нормализовать уровень входного сигнала за время своего восстановления ((,кадру - 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 необходимо, чтобы „р > 10 с. В 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 запоминающие устройства 12 и 20 каждого. канала, исключая влияние большой не1 стационарности музыкального сигнала на процесс анализа темпа, предотвращают ложное срабатывание на кратковременные паузы (микропаузы) в музы.кальном произведении (ложной останов35 ки исполнительного элемента 26 выходного оптического устройства). При уменьшении уровня амплитуды сигнал с выхода интегратора 28 ниже По срабатывает компаратор 23 и формирует сиг40 нал, переключающий аналоговые запоминающие устройства 12 и 20 в режим хранения. Аналоговое запоминающее устройство 12 запоминает и поддерживает на своем выходе значение напря45 жения, которое было на интеграторе 11 до появления микропаузы. Аналогично аналоговое запоминающее устройство 20 запоминает и поддерживает на своем выходе значение напряжения, которое было на выходе интегратора 19 до появления микропаузы.

С выхода умножителя 21 сигнал пос-, тупает на второй вход сумматора 24, на первый и третий входы которого поступают сигналы с выхода аналоговых запоминающих устройств 12 и 20.

Сумматор 24 осуществляет окончатель1245333 ную обработку сигнала по следующему алгоритму:

Пь х,= К " Р т + К (" где Uq напряжение на выходе первого канала, Ug напряжение на выходе второго канала, К и К > — коэффициенты пропорциональности, определяемые опытным путем (зависящие от схемотехнических особенностей построения анализатора).

Если одно из напряжений Б „ или

U равно нулю, на выходе сумматора 24 существует сигнал, который, усиленный усилителем 25, управляет работой исполнительного элемента 26 выходного оптического устройства соответственно поступающему музыкалу— 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 — íà RC цепочке„, дифференциатор 9, 15, 16 на базе микросхемы 140УД 1 Б и RC. цепочке„ аналоговое запоминающее устройство 12, 20 — на базе микросхемы

КП C 104 с запоминающей емкостью, умножитель 21 и аналоговый сумматор 24— на базе микросхем КПС 104, усилитель

fÎ 25 - на транзисторах КТ 201 и КТ 203.

В этой схеме в связи со схемотехническими особенностями использования, например, одной микросхемы в разных режимах выход интегратора 22

f5 для введения плавающего порога подключен к инвертирующему входу микро-. схемы дифференциатора 16 через подстроечное сопротивление, подбирая которое, меняем весовой коэффициент

2О плавающего порога. Выполнение схемы в данном месте непосредственно по блок-схеме (при наличии данной элементной базы) увеличивает количество элементов в схеме.

25 Введение в.устройство интегратора, компаратора и аналогового сумматора позволяет осуществить более точное динамическое соответствие световых эффектов сопровождаемой музыке, 3Q что отсутствует в известных светомузыкальных устройствах.

1245333

1245333

Составитель Г.Доценко

Техред О.Сопко Корректор М.Демчик

Редактор С,Патрушева

Заказ 3939/4

Тираж 406 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

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