"электромузыкальный инструмент "голос марии"

Авторы патента:

G10H5/08 - гетеродинными генераторами

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических с 173g121 А1 (si)s с 10 Н 5/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4821517/21 (22) 20.03.90 (46) 15.05.92. Бюл. Р 18 (75) EiH.Гурьев (56) Авторское свидетельство СССР Р 1048503, кл. 0 10 H 5/08, 06.05.82.

Авторское свидетельство СССР

Р 110730, кл. 6 10 Н 5/08, 04.04.57. (54) ЭЛЕКТРОИУЗЫКАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ГОЛОС МАРИИ" (57) Сущность изобретения: устройство содержит. блок (1) управления,.не . перестраиваемый генератор (2) высокой частоты, два перестраиваемых генера"тора (3, 4) высокой частоты, три бло ка (5, 6, 7) выделения гармоник, два

Изобретение относится к электромузыкальным инструментам (ЭИИ) и может быть использовано для сольного исполнения мелодий„ для последовательной записи оркестрового йузыкаль ного произведения одним исполнителем (например композитором) с использованием магнитозапиЧи, для исполнения в составе оркестра.

Цель изобретения - повышение испопнительских возможностей, а именно дать исполнителю музыкальный инструмент с новыми возможностями для ис.полнения мелодий позволяющий воспроизвести мелодию "напевно" единым слитным голосом (песни без слов) - вводить глиссандирующие переходы, разного рода -вибрато, но и вносить в исполнение инструментальные возмож ности быстрой игры; вводить в голос

1 смесителя (8, 9), два блока (1О, 11)

;формирования основной составляющей голоса, два блока (12, 13) формирования аккордов, два блока (14 и 15) формирования тембров, два селектора (16, 17) аккордов, два селектора. (18, 19) тембров, 2 блока (20, 21) управления уровнем основной составляющей ,голоса, два блока (22, 23) управле ния уровнем аккорда, два блока (24, .25) управления уровнем тембра, два

:усилителя (26, 27) звуковых частот, :блок (28) сдвига частоты, два нелинейных преобразователя (29, 30), две выходные шины (31, 32). 1 з.п. ф-лы, 12 ил. в процессе исполнения мелодии одновременно и взаимоневависимо 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 скрйпки самые небольшие оттенки. Здесь же изменение кра" сок в процессе исполнения мелодии достигается легко и широко. Меняющая.ся в процессе исполнения красочность, голоса, -ведущего мелодию, позволит: усилить эмоциональное воздействие му-. зыки на слушателей.

1734121

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 - 1О общий вид блока управления; на фиг, 4 - шесть степеней свободы, которыми обладает пластина, на фиг. 5принципиальная электрическая схема включения регуляторов-потенциометров блока управления и осуществления сдвига частоты, примененная в ЗМИ; на Фиг. 6 - структурная схема селектора; на Фиг. 7 вЂ” частотные характеристики избирательных контуров, входящих в схему селектора, на Фиг, 8переменное сопротивление (элемент регулятора-потенциометра); на Фиг. 9вариант переменного сопротивления, на Фиг. 10 - электрическая схема ре- Я5 гулятора-потенциометра (например, клавишного), выполненного на основе переменных сопротивлений, показанных . на фиг. 8 и 9; на Фиг. 11 - вариант конструкции (в увеличенном размере} 3О 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 основ ной составляющей голоса, первый 12 и второй 13 блоки Формирования аккордов, первый 14 и второй 15 блоки формирования тембров, первый 16 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 55 и вторая 32 выходные шины, при этом выход неперестраиваемого генератора

2 высокой частоты соединен с входом второго 6 блока выделения га рмоник, 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 4. 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 exopàèè 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 звуковой 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 соединен 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 2025; 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) 34 и 35, "рельсы" 36 -для движения кареток 34 и 35 вдоль грифа 33, шкалу 37.высоты, указатели 38 и 39 высоты голоса, станину 40, в составе каждой каретки 34 и 35 содержатся нижняя каретка 41, тонким покрытием, электрически и механически 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 пе1и ременного сопротивления регулятора» потенциометра (сжатую в начальном положении клавиши), изоляционную прокладку 79.

Нелинейный преобразователь 29, 30, 15 как вариант содержит генератор 80 высокой частоты, частота которого управляется напряжением, подаваемым с грифа 33, фильтр 81 с соответствующей частотной характеристикой, детектор

20 82 со сглаживающим фильтром.

ЭИИ работает следующим образом.Блок 1 управления - важный элемент

ЭИИ Толос Иарии", 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

30 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"

4О около горизонтальной оси, перпендикулярной грифу, вращение около вертикальной оси, "наклоны" около горизонтальной оси, параллельной грифу, движение вверх-вниз. Этими же степенями

45 свободы обладает каждая каретка блока управлений. Любая из степеней свободы каретки может быть использована для управления одним из качеств голоса с помоцью регуляторов-потенциометров.

В приведенном варианте ЭМИ используются шесть степеней свободы управле-. ния (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 педа"

5 173412

"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 контакт (ползунок) 47 грифа 33, регулятор-потенциометр 48 выбора аккорда, клавишные регуляторы-потенциометры

49-51 выбора уровней составляюцих 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, 55-Н, генератор 56 высокой частоты с емкостным элементом управления частотой, источник управляющего напряжения - регуляторы-потенциометры 4548, каскады 57-1, 57-2, ..., 57-Н, 58-1, 58-2, ..., 58-Н усиления типа дистанционных электронных регуляторов (ДЭР) с коэффициентом усиления, определяемым напряжением, источники 59"!» 59"2» ° ° °, 59-H вариантов кра" сок, выходной дифференциальный трансформатор 60. Связи между элементами селектора ясны из структурной схемы.

Переменное сопротивление, используемое в конструкциях регуляторовпотенциометров блока 1 управления, содержит упругие листовые пластинки

61 иэ проводника в виде упругой .мягкой "рессоры", жесткие контактные пластинки 62, 63 из проводника, слой

64 полупроводника ° Переменное сопротивление 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 стержень 69, корпус 70, упругую подвеску 71, 72 стержня из листового упругого изоляционного материала, возвратную пружину 73, жесткую плоскую металлическую пластину 74, покры" тую с обеих сторон полупроводящим

7 1734121 8 лей. Нижняя каретка 41 опирается на

"рельсы" 36, проложенные вдоль грифа 33. На ней установлены свои "рельсы" 42, перпендикулярные грифу. На них опирается нижняя часть 43.верхней каретки, Она может скользить по этим "рельсам" в направлении, перпендикуллрном грифу. Верхняя часть 44 верхней каретки может "покачиваться" около горизонтальной оси, перпендикуллрной грифу. flo токонесущему проводу грифа (сопротивление потенциометра) скользит "ползунок" 47 съема напряжения, управллющ высотой голоса; движение верхней каретки по

"рельсам", перпендикулярным грифу, < снимает аналогичным ползунком напряжение с провода регулятора-потенциометра 48, управллющее выбором аккорда, а "покачивание" верхней части каретки 44 приводит в движение регулятор-потенциометр 45, который выдает напряжение, определяющее выбор тембровой краски. На каждой верхней каретке (в ее верхней части) имеются три клавиши регуляторов-потенциометров 49, 50, 51 выбора уровня. Одна клавиша определяет уровень (громKocTb) основной составляюц<ей голоса, другая вЂ” уровень введения выбранного аккорда, третья вЂ” уровень введения выбранной тембровой краски. Если пределы изменения управляющего напряжения с выхода какого-либо регуляторапотенциометра почему-либо недостаточны для воздействия на исполнительскую схему, они могут быть расширены введением усилителя постоянного тока.

Все регуляторы-потенциометры (длл левой каретки - 33, 45, 48-51) питаются.от одного обцего источника тока

Е0. На фиг. 5 Р,! соответствует регулятору-потенциометру грифа, R, R>, ! ( 4 6 2 1 5 << гуляторам-потенциометрам кареток и соответственно Е,, Е „- управляющие ( напряжения, определяющие высоту голоса в первом и втором каналах, а Е, ! <

Е Е4! Е5! Еб и Е, Е Е E(

ЭНИ могут быть осуществлены с помощью гибких проводников и скользящих контактов. Каретка удерживается большим пальцем и мизинцем за опоры 52 для пальцев. Каретки пегкие, выполнены из легкого прсчного материала с использованием в конструкции перфораций и других приемов для уменьшения веса при сохранении прочности. Име"ется общая однсзначная икала 37 высоты, а каждая из нижних кареток

1О снабх<ена указателем 38, 39 полоса высоты. Один указатель расположен чуть ниже другого, чтобы не препятствовать движению друг друга при сближении кареток. Регуляторы-потенциомет15 ры, управляющие высотой голоса и выбором аккордов (гриф высоты и ползунковые регуляторы-потенциометры на нижних каретках), выполнены из проводов с высоким удельным сопротивле20 нием. В каждом из них взято по нескольку проводов, чтобы иметь уверенный скользящий контакт с ползунком.

Клавишные регуляторы-потенциометры и регуллторы-потенциометры выбора

25 тембра должны быть очень компактными и легкими. Выполнить эти условия, используя выпускаемые промышленностью переменные сопротивления, не соглашаясь на компромиссы, весьма трудно.

ЭО Предлагаемая конструкция перемен.ного сопротивления позволяет выпол- нить эти требования. На фиг. 8 схематически изображено устройство переменного сопротивления, которое может быть использовано в конструкциях как клавишных, так и других регуллторовпотенциометров блока управления. Две упругие металлические пластинки обра" зуют подобие "рессоры" 61, Одной стоО роной "рессора" опирается на жесткую плоскую металлическую пластину 62, покрытую тонким полупроводниковым слоем 64 ° В зависимости от деформируюц<его усилия на "рессору" плоцадь

45 соприкосновения с полупроводяцим 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

55 слоем полупроводниковой мастики 67 по типу мастики, используемой в обычных переменных сопротивлениях. При деформации "рессоры" 65 поверхност(734121

1О

"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 ЗИИ 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 регуляторапотенциометра) увеличивает F.2 и уменьшает Г<, вводя сигнал. Регулятор-потенциометр (см. фиг. !1) 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), уве . личивая 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 сопротивлеwe 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 зву«овых красок осуществляется исполнителем с помощью относящегося к нему

"смычка", каждая степень свободы управления которого реализуется с помощью регулятора-потенциометра. Для каждой краски используются два регулятора-потенциометра. Один - лля управления селектором (выбор необходимого варианта краски), другой вЂ” для выбора уровня введения в голос выбранной краски. Выбор высоты голоса, его окраски в каждом иэ каналов определяется по воле исполнителя изменением положения кареток вЂ” подачей в генераторную систему к исполнительным устройствам каждого иэ каналов управляющих напряжений с регуляторовпотенциометров. Блок управления, имеющий два "смычка" со многими сте15 пенями свободы управления при одном грифе, позволяет исполнителю вести мелодию, переходя со ступени на ступень, поочередно выбирая высоту голоса и его окраску.

Исполнение ведется следующим образом. Меняя положение "смычка" в пределах каждой из степеней свободы управления, исполнитель выбирает высоту голоса, уровень основной состав25 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

ЗС смычков" ступени мелодии, воспроизводимой соответствующим каналом, второй "смычок" переводится в положение, соответствующее следующей ступени мелодии с выбором необходимой окъ5 раски. Когда наступает момент звучания этой следующей ступени, нажимом на клавиши "смычка" вводится очередной звук. Такая поочередная игра двумя "смычками" может быть очень подвиж4С ной, а звучание голоса может меняться по окраске в процессе исполнения мелодии в широких пределах, недоступных для известных музыкальных инструментов и даже певческого голоса. По45 скольку гармонизация осуществляется в чистом музыкальном строе, голос инструмента звучит слитно, как один голос ° Возможность скольжения по грифу позволяет придать исполнению на5С певность. Однако возможны и быстрые точные переходы по высоте. Возможны . частотные вибрато разного характера, амплитудные вибрато, комбинированные частотно-амплитудные вибрато. Два ка55 нала генерации и выбора окраски Голоса дают возможность вести дуэт, осуществить полноценное легато..Плавная (от нуля до максимума) регулировка уровня введения компонент, состав, 17341 ляющих голос, помимо возможности плавно менять громкость и окраску голоса, 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 первичные высокочастотные колебания, на основе которых синтезируется весь строй звуковых компонент голоса, генерируются неперестраиваемым генератором 2 высокой частоты и двумя перестраиваемыми генераторами 3, 4 высокой частоты.

Генератор 2 - общий для обоих каналов генерируе", колебания постоянной частоты f . 11 .траиваемые генерато" ры 3, 4 генери; v: :r к оoл еeб анHи я, часто- 20 ты которых f „è Г . близки к f и оп» ределяются напряг .:ниями, снятыми

"смычками" (карет; ами) с грифа, воздействующими, например, на варикапы, включенные в цепи колебательных кон- 25 туров задающих генераторов соответствующих каналов. Разница частот (f вЂ” вЂ” f ) или (Е вЂ” f ) определяет высоту основного тона (высоту голоса) в каждом из каналов. Основной тон со- () ответствует 7(f, вЂ” fo) = F, для nepsoro канала и 7(fz fî) F< дл второго. Колебания с частотами f, f,, f z поступают на входы блоков выделителей гармоник.

I 35

Блоки 5-7 выделения включают (каждый) нелинейный элемент для уверенного получения гармоник от ис одных частот (f f„, f ), выделили гармоник (фильтры) от этих ч. .от, дели- гр тели на 4, 5, 6, на 2.2.2... выделители гармоник от колебаний, полученных делением частот. На уровне высокой частоты для каждой исходно" час.тоты выделяются компоненты, соответ- д5 ствующие на низкой частоте основно у тону, его гармоникам, тонам нескольких октав чистого музыкального строя, частоты которых для верхней октавы относятся к частоте основного тона F, 5О как 3/4, 5/8, 4/5, 3/5, 4/6, 5/6, 4/7, 5/7, 6/7. Например, для частоты

f в блоки входят после нелинейного элемента выделители гармоник:-,„, 5ЙО, 6йо if 7f соответству . ° на уровне высокой частоты основному тону, а 4К, 5й, 6fo вЂ” тонам чистого музыкального строя с отношением час-, тот к частоте основного тона 4/7, 21 t2

5/7, .6/7. Делением П на 2. 2. 2 = 8 получаем исходную частоту (выбор может быть и иной), которая вместе со своими гармониками (в том числе

7Г /4, if /2) составляет основу (или одну из основ) для формантного темб- рообраэования. Делением 7f на 4, 5, б получаем частоты 7й /4, if /5, 7Г /6, гармоники от которых дают (на уровне высокой частоты) тоны чистого музыкального строя: 3.7f /4: 7f„

3/4 3 if î /5: 7f î = 3/5 5 7f о !8:

7fo = 5/8; 4.7f /6: if = 4/6;

5 if o/6: 7fo = 5/61 4 ° 7f+ /5 7fo

= 4/5. Выделением можно получить и гармоники (на уровне высокой частоты) от основного тона: 2. 7f» 3. 7f»

4. 7f 5. 7Е, .... Получив на уровне высокой частоты все необходимые компоненты одной октавы чистого музыкального строя, можно делением на

2.2.2... получить и компоненты нижних октав этого строя, То же самое можно получить и для исходных частот и f . Частоты биений соответствующих пар высоких частот, детектирование которых позволяет получить искомые низкочастотные тоны чистого музыкального строя, как и их гармоники, соотносятся частотно точно так же, как соотносятся высокие частоты. Так частота биений ft, и (f + F) равна 1," частота биений 2К и 2(f, + F) равна

2F; частота биений 3fa и 3(f + Г) равна 3F и т.д.

Блоки 5-7 выделения гармоник позволяют получить по укаэанной расчетной схеме на уровне высокой частоты для f Ä f,, f колебания, соответствующие по частоте основному тону, его гармоникам, а также тонам чистого музыкального строя в несколько октав, управляемого по общей высоте одним параметром. Весь музыкальный строй (все его тоны) перемещаются по высоте вместе с основным тоном, ведущим мелодию. Это дает .воэможность осуществить гармонизацию иным способом, чем это делается, например, на фортепиано, когда тоны аккорда выбираются из фиксированных по частоте тонов музыкального строя. При исполнении же на предлагаемом ЭИИ выбранный аккорд может, не изменяясь по своему пост" роению, перемещаться по высоте вместе с основным тоном, имея характер тембра. Естественно, при этом должны выполняться законы гармонизации, тре13 1734121 14 бующие в ряде случаев смену аккорда на емкостной элемент (например, вапри переходе на следующую ступень ме- рикап) генератора 56 высокой частоты, лодии. Полученные высокочастотные и тем определяет его частоту f . Кажкомпоненты подаются на входы смесите- 5 дый колебательный контур 54-1, 54-2, 54-Н, в полосу прозрачности коВ каждом канале с выходов блоков торого попадает частота 1: генератора

5-7 выделения гармоник попарно пода- 56, откликается. На нем возникает наются на сумматоры соответствующие пряжение высокой частоты, величина друг другУ высокие частоты. КаждаЯ 10 которого определяется положением часпара высоких частот детектируется тоты f относительно резонансной крисвоим детектором, На выходе получают- вой этого контура (см. фиг. 7) ° Это ся основной низкочастотный тон с час напряжение поступает на детектор тотой Г, гармоники от основного тона, 55-1 55-2, ..., 55-Н, детектируется, гармоники от Г/8 и строй тонов чисто- 15 что дает на выходе детектора после го музыкального строя (т.е. весь ис- сглаживания постоянное напряжение

» ходныи материал для формирования ос- величина которого соответствует веновнои составляющеи голоса, чистых личине напряжения высокой частоты, аккордов и тембровых красок), поступающего на вход детектора и

Основу первого 10 и второго 11 20 может меняться от минимума до максиблоков формирования основной состав- мума изменением частоты f. по воле исляющеи голоса составляют сумматоры. полнителя. Это напряжение подается

Выбирается звучание основной состав- на два идентичных каскада усиления ляюц ей голоса суммированием выбран- . типа ДЭР, усиление которых определяных и откорректированных по амплиту- 25 ется управляюцим напряжением. Эти, де гармоник от частот F<, Г »8 в пер- каскады до поступления на их входы с вом локе и Г, Г з во втоРом. Выбор выхода ДетектоРа напРЯжениЯ закРыты. вом блоке и Г компонент для образования основной Когда же с детектора поступает на. составляюцей голоса может быть иной. пряжение, они открываются и открываВ первый 12 и второй 13 блоки фор- Зр ются тем больше, чем больше поступаюмирования наборов чистых аккордов щее с выхода детектора напряжение. входят сумматоры, суммирующие из то На вход каскада 57-1, 57-2, нов чистого музыкального строя кон" 57-Н усиления поступает лиш на усиления поступает лишь напряжесонансные аккорды, которые могут быть ние с выхода детектора, а на вход использованы длЯ гаРмониэации в чис- . каскада 58-1, 58-2, ..., 58-Н постутом м зыкальном ст ое

Уэ а ном стРое при исполнении пает дополнительно низкочастотный

35 мелодий. сигнал звуковои краски с выхода одноНабоР тембРов можно полУчить» сум го из источников 59-1, 59-2, миРУЯ выбРанные и откоРРектиРованные 59-Н вариантов краски. 11еняя.частоту по амплитуде гармоники от Г, и Г,/8 в р генератора 56, можно менять напряжепеРвом канале и от Г .и Г a во вто- ние на выходе детектора, т.е. усилеРом, Формантные тембРовые краски мож- ние каскадов 57-1, ..., 57-Н, 58-1, но получить, подавая откорректирован- ..., 58-Н, т.е. можно в нужной мере ный (выбором) спектр гармоник от тех вводить в голос краску. Каскад 57-1, H Г„ З » Fg H F g HB Формантные 57-2, ..., 57-Н усиления введен с цеф ьтры. Можно полу- лью компенсации толчков напряжения чить тембровые краски, соответствую- на выходе каскада 58-1, 58-2 щие гласным буквам речи (а, о, У и 58-Н усиления, чтобы избежать звукодр.), а также фо манты вых призвуков при быстрой смене краголосу разные оттенки. сок. С этой целью выходы от каскадов

В каждом из каналов используются 57-1, 57-2, ..., 57-Н, 58-1, 58-2, два селектора (выбор аккорда, выбоР ..., 58-Н поданы на выходной диффетембра) . Число селекторов может быть ренциальный трансформатор 60, в котобольше, чем предлагается выбор ка" ром и происходит компенсация. Поких-либо дополнительных к асок. Сее ьных красок. Се скольку резонансные кривые перекры-! ду щ образом вают частично друг друга, одновременИсполнитель, изменяя положение карет- но включаются в Разной степени неки, тем самым определяет величину уп- сколько вариантов краски из набора равляющего напряжения, подаваемого красок. Потому рядом по частоте ра 1734121 16 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" ли. бо перемец|ением по частоте всего "радиодиапазона" относительно постоянно настроенного на одну частоту "радиоприемника", можно выделить 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 промодулированных 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), u,>".обы избежать искажений звука при неточной настройке на "радиостанцию".

Блоки 20-25 управления уровнями введения красок - суть предварительные усилители с усилением, регулируемым управляющим напряжением, подавае" ,мым с клавишных регуляторов-потенциометров 49-51 блока управления (осуществлены на принципе тех не ДЭР).

В каждом канале количество блоков 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. ного напряжения,; стабильный по величине. Поскольку провода грифа имеют постоянное сечение, сопротивление их распределено по длине грифа равномер30 но. Поэтому на его любом участке, одинаковом по длине, одинаково и падение напряжения. Следовательно, ес" ли к снятому с грифа одним из "смыч" ков" 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"

40 5 ких помех друг другу. Постоянство разнесения их позволяет исполнителю ориентироваться по высоте, ведя игру двумя "смычками". Сохраняется однозначность ориентации по высоте для

0 исполнителя. Поскольку переходы со

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

"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

I 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 (U) постоянвправо на некоторое расстояние, всегда одно и то >не для любой точки грифа. Это и позволяет брать одну и ту же высоту голоса разнесенными по гри»у "смычками" без взаимных механичесступени 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 час.:

734121

17 1 тоты d f (6f И .= О), то hf 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 напряI жения (Е и Е ) преобразуются нелинейными преобразователями так, чтобы скорость роста hf увеличивалась по мере передвижения "смы ка" по грифу в сторону повышения .высоты голоса и при этом на каждый полутон, т.е. и на каждую октаву, приходились одинаковые по длине участки грифа. Высокочастотный генератор 80 управляется по частоте напряжением, снятым с грифа.

Высокочастотные колебания подаются с выхода генератора 80 на фильгр Ol (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 подает . ся на детектор 82, выпрямляется, высокочастотные пульсации сглаживаются

Э и результирующее напряжение подводится к задающему перестраиваемому генератору.

Поскольку одна и та же высота берется любым из "смычков" при одном и том же отстоянии "смычков" друг от друга по всей длине грифа, становится 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. Каждый указатель высоты (как первого, так и второго "смычков") показывает на шкале высоту голоса, взятого каждым из "смычков". Исполнитель на начальной стадии овладения инструментом ориентируется по высоте по положению указателей на шкале 37 высоты.

Затем у него вырабатывается внутреннее чувство, определяющее необходимое положение кареток для получения нужной высоты голоса без оглядки на положение указателей.

ЭИИ работает следующим образом.

Неперестраиваемый генератор 2 высокой частоты генерирует колебания с частотой f а первый 3 и второй 4 перестраиваемые генераторы высокой

10 частоты генерируют колебания с частотами f, и f< ° Частоты f, и f близки к f . Разница между f è fo в первом канале и разница между f u г

f, во втором определяют высоту основ)5 ного тона голоса в каждом из каналов.

Каждая из этих частот подается на первый 5, второй 6 и третий 7 блоки выделения гармоник. Здесь каждое из колебаний (с ча< о;ами !.„, f f )

20 предварительно проходит через нелинейный элемент д в повышения в его составе амплитуд гармоник от первич" ной частоты. Далее ".щеляк гс:я необходимые гармоники. Произв )ди ся также

25 деление частот гармони для получения всех необходимых коли< .нт на уровне высокой частоты. С выходов блоков 5-7 в каждом из каналов эти исходные высокочастотные компоненты

30 поступают на первый 8 и второй 9 смесители, где эти компоненты попарно смешиваются и детектируются, что дает на выходах смесителей все низкочастотные компоненты, необходимые

3 для формирования основной составляющей голоса, аккордов и тембров, Эти компоненты в каждом из к налов поступают на блоки 10-15. С выходов перво-. го 10 и второго 11 блок. в формирова40 ния основной составляющей голоса сигналы подаются на инф с.мационные входы блоков 20, 21, правления уровнем, а с выходов первых и вторых блоков l2-15 на инфор,.ационные входы первых

4 и вторых селекторов 16- l9. Селекторы выделяют по воле исполнителя, воздей- . ствующего на блок управления, нужнук краску (аккорд, тембр или др. ) . Селе торы - исполнительные устройст:;::. щ0 деленные ими сигналы (аккорд тем р др.) в каждом из каналов подаются на информационные входы Ьлоков 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

17 компоненты (по качеству и уровню) подаются на первый, второй и третий входы усилителей s каждом иэ 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 поочередно выбирает и вводит в звучание необходимые составляющие голоса, исполняя мелодию.

Выполнение ЗИИ 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 аккорды (3/4, 4/5, 3/5, 5/8, 4/6, 5/6, 1}, взять не семь октав, а, положим, три. Иожно 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 введе" нием новых красок, используя дополнительные 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 блока управления может придать исполнителю свободу эмоционального движения.

Формула изобретения

1. Электромузыкальный инструмент, содержащий неперестраиваемый генератор высокой частоты, первый перестраиваемый генератор высокой частоты, первый смеситель„ первый усилитель звуковой частоты и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения исполнительских возможностей, в него введены второй перестраиваемый генератор высокой частоты, второй смеситель, второй усилитель звуковой частоты, первый и второй нелинейные преобразователи„ первый, второй и третий блоки выделе34121 20 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 ос1п новной составляющей голоса, аккорда и тембра и блок сдвига частоты, причем выход неперестраиваемого генератора высокой частоты соединен с Вхо дом второго блока выделения гармоник, 15 выходы которого соединены с второй группой входов первого смесителя и с первой группой входов второго смесителя, выход первого перестраиваемого генератора высокой частоты соединен

20 с входом первого блока выделения гар1 моник, 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 сое.ЗО динены соответственно с входами первых и вторых блоков формирования основной составляющей голоса, аккордов и тембров, выходы первых и вторых блоков формирования основной состав35 ляющей голоса, аккордов и тембров соединены соответственно с информа" ционными входами первых и вторых блоков управления уровнем основной составляющей голоса, селекторов аккордов

Щ 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

Щ первых и вторых блоков управления уровнем основной составляющей голоса, аккорда и тембра соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первого и второго усилителей

5Q звуковой частоты, выходы которых соединены соответственно с первой и второй выходными шинами, первый выход блока управления соединен через последовательно соединенные блок сдвиг ra частоты и второй нелинейный преобразователь с входом второго перестраиваемого генератора высокой частоты, второй выход соединен через первый нелинейный преобразователь с входом

1734121

ФИГ. ъ первого перестраиваемого генератора высокой частоты, третий вЂ” 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. (2 11нструмент по п 1 о т л и ча ющий ся тем, чтоего блок управления включает один общий гриф высоты и два "смычка", каждый из которых содержит шесть или более взаимонезависимых регуляторов компонентами голоса по числу его управляемых признаков.

1734121

;34

6 44 4I 53

ФИГ, 2

Ямб

Ъ b а. ь

У ь Ь :гг юл wepomupa Ф г.

Фиг 7

1734121 а--Ф, ФИГ. IO

Составитель

Техред И.Моргентал Корректор Л,Пилипенко

Редактор