Устройство для формирования и развития музыкального слуха

 

Сущность изобретения: устройство содержит блок генерации образцовых электрических колебаний в диапазоне звуковых частот 1, переключатель 2, реле времени 3, узел прерываний звукового сигнала 4, блок преобразования образцовых электрических колебаний в звуковые 5. повышающий конвертор 6, блок сравнения 7, преобразователь акустических колебаний в электрический сигнал 8, преобразователь гармонического сигнала в постоянную величину 10, узел регулирования чувствительности индикации 11, индикатор ошибки интонирования 12. 1-2-3-4-5, 1-2-5, 8-4, 8-7- 10-11-12, 1-6-7. Зил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (И) э 6 09 В 15/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ flATEHTHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) " *

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4849412/12 (22) 19.07.90 (46) 15.12,92. Бюл . М 46 (76) А.H.LUàìøåâ (56) Патент США th 3808936, кл. G 09 8 15/02, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

И РАЗВИТИЯ МУЗЫКАЛЬНОГО СЛУХА (57) Сущность изобретения: устройство содержит блок генерации образцовых"электрических колебаний в диапазоне звуковых

5U 1782325 АЗ

2 частот 1; переключатель 2, реле времени 3, . фел прерыаанйя з»вдового сигнала 4, блок пр»еобразования образцовых электрических кблебаний в звуковые 5, повышающий кон" вертор 6, блок сравнения 7, преобразователь акустических колебаний в . электрический сигнал 8; преобразователь гармонического сигмалз в постояйную вели"чину 10, узел perynèðîâàíèÿ чувствительности индикаций 11, индикатор ошибки йитонйрования- 12. 1-2-3-4-5, 1-2-5, 8-4, 8-7> 10 -11-12, 1-6-7, 3 ил., 1782325

Изобретениеотноситсяксредствамму- пыходом образцового электрического сигзыкального обучения и может быть исполь- нала ко входу переключателя 2, в зависимозовано для самостоятельного (без участия сти от этапа формирования музыкального преподавателя) формирования и развития слуха соединенного выходом либо непосмузыкального звуковысотного слуха (спо- 5 редственно (I этап), либо через реле времесобности к различению частот акустическйх ни 3 и узел 4 прерывания звукового сигнала колебаний). (11 этап) со входом блока 5 преобразования

Известно, что минимальная разность образцовых электрических колебаний в зву звуковых частот, при которой данный чело- ковые и одновременно — на вход повышаювек может указать йэ высотное соотноше- 10 щего конвертора 6, выходной сигнал ние (какой звук выше по частоте) двух которого(сдвинутый на постоянную величипредъявленных ему звуков, имеющих раз- ну по частоте относительно образцового личную тембровую окраску; находйтся в электрического сигнала) связан с одним из строгой зависимости от точности интониро- входов блока 7 сравнения образцового и вания(пропевания) заданной высоты звуков 15 контролируемого сигналов, другой вход косвойственной этому испытуемому. торого соединен с выходом преобразоватеТакже известно, что среди людей в воз- ля 8 акустических колебаний в расте 20-25 лет более 507 имеют слабовь|- . электрический сигнал и с управляющим вхораженный звуковысотный слух, à oicoiio 307 дом 9 узла 4. Выход блока 7 сравнения через вообще не обнаруживают способности раз- 20 преобразователь 10 гармонического сигналйчать"частоту звуков и их вь!сЬтные соотно- ла в постоянную величину и узел 11 регулишения, В то же время такая способность ровки чувствительности индикации может быть сформирована путем йалажива- соединен с индикатором 12 ошибки интониния умения подстраивать голос оД частоту : рования(выходного сигнала блока 7сравнеснйчала слышимогозвука, а затем и несли- 25 ния), выполненным с нулем не на краю шимого после его краткого предьявлейия . шкалы и служащим для отображения вели(посылки)., ... чиныизнакаразностичастотобразцовогои

Известно устройство для формирова-: контролируемого сигналов. ния и развития музыкального слуха. содер- ..: Пример практической реализации преджащее блок генерации образцовых 30 лагаемого устройства для формирования и электрических колебаний в диапазоне зву- развития музыкального слуха(фиг.2), ковых частот, преобразователь акустиче- Блок 1 генерации, образцовых электриских колебаний в электрический сигнал,:: ческихколебанийсодер>китзадающийгенесоединенный выходом с первым входом ратор 13 с частотой колебаний 5 МГц, блока сравнения. подключенного выходом 35 формирователь 14 образцового электричеко входу преобразователя гармонического - ского сигнала, выполненный на микросхесигнала в постоянйую величину, Йндйкатор " мах делителя частоты с произвольным ошибки интонирования, блок преобразова- . целочисленным коэффициентом деления от ния образцовых электрических колебаний в .. 1 до 16000. и клавиатуру 15. звуковые.. 40 . Задающий генератор 13 имеет регуляНедостатком известного устройства яв-" . тор 16 "настройка", позволяющий настраиляется невысокая эффективность обучения; вать блок 1 генерации образцовых

Целью изобретейия является повыше- " электрических колебаний на выдачу сигнание эффективности обучения. - . . лов соответствующих чистым музыкальным

На фиг. 1 представлена блок-схема уст- 45 тонам по камертону или другому музыкальройства для формирования и развития му- . ному инструменту. зыкального слуха; на фиг. 2 — пример Сигнал 17 с выхода блока 1 генерации практической реализации устройства для . через переключатель 2 ЭТАПЫ в положении формирования и развития музыкального - переключателя! (1-й этап) поступает на вход слуха, представленного блок-схемой фиг.1; 50 блока 5 преобразования образцовых электна фиг. 3 - принципиальная электрическая рических колебаний в звуковые, содержасхема повышающего конвертора частоты; " — щего усилитель 18 звуковой частоты, устройстводля формирования и разви- имеющий выходы на электродинамический тия музыкального слуха содержит блок 1 " громкоговоритель 19 и головные телефоны генерации образцовых электрических коле- 55 20. В поло>кении II переключателя 2 (второй баний в диапазоне звуковых частот пред- этап формирования звуковысотного слуха) ставляющий собой источник электрических сигнал 17 с выхода блока 1 поступает на сигналов, соответствующих музыкальным реле времени 3, которое размыкает цепь звукам, выбираемым с помощью клавиату- образцового электрического сигнала через ры (на фиг. 1 не показана), подключенный 1,5-2 сек после нажатия клавиши извлече1782325

30

45

50 ния звука и прекращает его поступление на вход 21 узла 4 прерывания звукового сигнала, который включен последовательно с реле времени 3 и размыкает цепь образцового электрического сигнала на входе 22 блока 5 преобразования образцовых электрических колебаний в звуковые сразу после того, как начинается интонирование и на выходе 23 преобразователя 8 акустических колебаний в электрический сигнал, содержащий микрофон 24 и усилитель 25, появится сигнал.

Повышающий конвертор 6, как и формировэтель 14 образцового электрического сигнала, выполнен по схеме целочисленного делителя частоты. Его принципиальная электрическая схема приведена нэ фиг. 3.

Такое техническое решение позволяет обойтись без сложных, особенно на низких частотах, преобразований частоты типа гетеродинирования или синтеза частот. При этом на вход повышающего конвертора 6. в отличие от более общей схемы на фиг, 1, поступает сигнал 26 непосредственно с выхода задающего генератора 13, а не с выхода 17 образцового электрического сигнала и появляется дополнительная связь между блоком 1 и повышающим конвертором 6, которая показывает, что для установки необходимых коэффициентов деления частоты формирователя 14 и конвертора 6 при формировании образцового электрического сигнала и сдвинутого на постоянную частоту относительно него сигнала 27 на выходе повышающего конвертора 6, используется общая клавиатура 15 для извлечения звуков. Например, для получения ноты "до" первой октавы (частота 261,63 Гц) коэффициент деления формирователя 14 должен быть равен 19111, а для того. чтобы частота сигнала на выходе повышающего конверта- 40 ра б была выше частоты образцового сигнала на 1 кГц, его коэффициент деления должен быть 3963. Сдвиг по частоте необходим Для вь явления знака ошибки интонирования и увеличения точности индикации при близких по частоте образцовом и контролируемом сигналах.

Блок .7 сравнения может выполняться по схеме фаэочэстотного дискриминатора на один вход которого поступает сигнал 27 с выхода повышающего конвертора 6, а на другой вход (через переключатель КАЛИБРОВКА-РАБОТА, который позволяет подключэть вход блока 7 либо к выходу преобразователя 8. либо к выходу 17 блока

1) подается контролируемый электрический сигнал 29 с выхода 23 усилителя 25 преобразователя 8. Поскольку переключатель 28 не является принципиальным для работы устройства и, по существу, не изменяет функциональных связей узлов нэ фиг. 1, на блок-схеме заявляемого устройства он не показан.

На выходе блока 7 сравнения получается сигнал 30 с частотой, равной разности частот сигналов с выхода повышающего конвертора 6 (сигнал 27) и контролируемого сигнала 29, которая при совпадении частоты контролируемого сигнала с частотой образцового тона будет равна установленному постоянному значению частоты вносимой повышающим конвертором. Например, она может быть равна 1 кГц, Преобразователь 10 гармонического сигнала в постоянную величину содержит формирователь 31 коротких импульсов в момент перехода напряжения сигнала через ноль, ждущий одновибратор 32 и интегратор 33 с двухполярным выхедом и подстройкой 34 нуля. Частота импульсов на выходе

35 ждущего одновибратора 32 пропорциональна разности частот образцового сигнала, сдвинутого вверх по частоте на определенную величину (1 кГц), и контролируемого сигнала. На выходе интегратора 33 формируется двухполярное напряжение, равное нулю при совпадении частот образцового и контролируемого сигналов, т,е, при частоте импульсного сигнала 35 равной 1 кГц. Сигнал с выхода интегратора 33 поступает на вход узла 11 регулировки чувствительност и инд икатора 12, имеющего переключатель 36 чувствительности индикации; в положении ГРУБО переключателя индикатор будет иметь максимальный предел шкалы, например, плюс-минус 150 Гц (ошибка интонирования порядка Октавы), в положении ТОЧНΠ— минимальный предел шкалы, например, плюс-минус 20 Гц (ошибка интонирования порядка одного музыкального тона), а в положении APY шкала индикатора будет квазилогарифмической с максимальной линейностью в области совпадения образцового и контролируемого сигналов (в области нулевых показаний индикатора), В положении АРУ переключателя

36 сигнал на индикаторе 12 поступает через усилитель 37 постоянного тока с автоматической регулировкой усиления, собранной по стандартной схеме "АРУ вперед", и сигнальный индикатор 38 с пороговым устройством. которое может быть выполнено на дифференциальных усилителях и логической микросхеме, включающей светодиод при близком к нулю уровне сигнала на входе индикатора 12 ошибки интонирования, в качестве которого может использоваться стрелочный прибор с нулем посередине шкалы, соответствующей чувствительности, или индикатор другого типа, показывающий знак

1782325 ха (переключатель 2 в положении ii ЭТАП) герцах, центах (1/200 музыкального тона) звуковые через 1,5-2 с после нажатия клаПовышающий конвертор 6 чаСтоты вывиши и начала воспроизведения образцовополнен (фиг. 3) на микросхеме 39 делителя

10 го звука; при этом электрический частоты с произвольйым коэффициентом генератора 13, а на выходе "Q" получается клавиша удерживается в нажатом положении) и контроль интонирования образцовосйгнал с частотой; превышающей частоту служит для того, чтобы прекращать подачу с помощью шифратора на четырехвходовом схемах ИЛИ 41 через раэвязывающие дио- образцового звука, если вокализация начады 42. .:.. : . : 20 та раньше, чем сработает реле времени, Нажатием клавиши блока 1 генерации . слуха производится следующим образом: выбирается образцовый звук, воспроизво- с помощью клавиатуры 15 выбирается дймый узлом 5 (переключатель 2 в положе- 25 звук, удобный для интонирования (пропевания) голосом нии i ЭТАП), а воспроизводимый голосом контролируемый той поступает йа микро-, переключатель 2 ЭТА !Ы ставится в пофон преобразователя 8 акустическйх коле - ло>кение i : переключатель КАЛИБРОВКА-РА50ТА баний в электрический сигнал," при этом на в поло>кение КАЛИБРОВКА;

30 выходе блока 7 сравнения, выполнейного в щимся звука с образцовым поя вится сигнал — чувствительность); с частотой, равной частоте переноса повы- . . регулировкой 34 подстройка "0" усташающего конвертора 6. Если:частота инто- 35 навливаются нулевые показания индикатонирования будет больше или меньше ра 12 ошибки интонирования; образцовой,тона выходеблока 7сравнения переключатель КАЛИБРОВКА-РАБОТА частота сигнала будет соответственно мень- ставится в положение РАБОТА; ше или больше частоты перейоса конверто-,: микрофон 24 устройства подносится к губам на расстоянии 3-10 см, нажатием кла40 ра 6, ": при этом на выходе частотйо-аналогового преобразователя 10 .. виши на клавиатуре 15 извлекается выбрангармойического сигнала впостоянйую вели- ный звук и производится попытка чину появляется постоянное напряжение.. интонировать частоту образцового звука; пропорциойальное отклойeййe частоты .: следя за показаниями индикатора, доконтролйруемого сигнала от частоты образ- 45 биваются совпадения частоты пропеваемоцоаого"сйгйала и Меющее знак. сс>ответст- го звука с образцовым (нулевые показания вующий знаку разности частот. индикатора 12 и загораниесигнальногосве-. тодиода 38); при необходимости чувства..

Оптимальная чувствительность индикатора

12 ошибки интонирования выбирается с по- тельность индикатора может быть мощью включенного на его входе узла 11 50 уменьшенаилипереведенаврежимавтоматической регулировки (положения регулят@-регулйровки чувствительности индикации имеющего также автоматический режим, ра 11 ГРУБО или АРУ соответственно), что йри i<îòoðîì максимальная чувствитель- увеличивает диапазон контролируемы® ошибок интонирования; ность и линейность показаний индикатора и величину подаваемого на него сигнала, Индикатор может быть проградуирован в или в условных единицах и, соответственно, йметь несколько шкал по числу положений переключателя 36 узла 11 регулировки чувстви гел ьности индикации. деления, на вход "С" которого подается сигнал с частотой порядка 5 МГц от зада ощего образцового звукового сигнала на 1 кГц.

Необходимый коэффициент деления задается при замыкании контактов клавишей 40

Работа устройства происходит следующим образом. виде частотно-фазового детектора;"при совпадении по часто, е интонируемого обучаюдостигается при минимальном сигнале на его входе. кроме того, узел 11 имеет cvirнальный индикатор (светодиод), отмечающий переход через ноль и нулевые показания индикатора 12 ошибки интонирования, При работе устройства в режиме второго этапа формирования звуковысотного слуреле времени 3 прекращает подачу электрического сигнала с блока 1 генерации образцовых электрических колебаний на узел 5 преобразования электрических колебаний в образцовый сигнал продолжает поступать через конвертор 6 йа блок сравнения 7 (пока

15 го звука после его краткой посылки осушествляется так же, как и в режиме 1 этапа. Узел 4 прерывания звукового сигнала

Обучение с помощью устройства для формирования и развития музыкального регулятор 36 чувствительности индикации в положение ТОЧНО (максимальная пОсле налаживанйя интонирования од-.. ного звука переходят к интонированию дру-. гих близлежащих звуков, при необходимости подстраивая "0" индикаторр в режиме калибровки;

1782325

10 звучащего образцового тона переходят ко второму этапу формирования звуковысотного слуха (переключатель 2 ЭТАПЫ в поло- 5 клавиши воспроизведения звука;, 10 добиваются настройки голосовых свя20

25 щую звуку, который обучающийся желает 35

45

55 после приобретения устойчивого навыка быстрой подстройки голоса под частоту жении II) — выполнению таких же упражнений, как и на первом этапе, но начиная интонирование после прекращения звучания образцового звука, не отпуская зок íà нужную частоту до начала громкого пропевания. о чем можно судить по мгновенной, после начала интонирования, установке на "0" показаний индикатора при максимальной его чувствительности; после отработки и закрепления первых двух этапов обучения переходят к третьему — проверке и развитию абсолютного слуха, т,е. интонированию образцовых звуков по памяти, для этого: произвести настройку музыкального инструмента по камертону "ля" (440 Гц), поднеся"его к микрофону и нажав соответствующую клавишу (предварительно проведя калибровку индикатора на этом звуке) вращением шлица НАСТРОЙКА 34 установить нулевые показания индикатора; поставив переключатель 2 ЭТАПЫ в положение I, воспроизвести ряд звуков (например, в пределах одной октавы) и постараться запомнить их звучание: поставив переключатель 2 ЭТАПЫ в положение II I, нажать клавишу, соответствуювоспроизвести по памяти и, не отпуская ее, начать вокэлизацию в микрофон. контролируя себя по показаниям индикатора., Следует иметь в виду. что отсутствие эбс6лютного слуха не свидетельствует о неразвитости звуковысотного слуха как способности к различению частотных соотношений двух слышимых звуковых сигналов, которая гарантированно формирует. ся на первых двух этапах (а иногда даже после первого) и оценивается по специальной методике (см. (1)).

Налаживание интонирования образцового звука на первом этапе обучения создает условия, необходимые для формирования звуковысотного слуха. Второй этап обучения создает условия, способствующие переводу во внутренний план психики выработанных на первом этапе на8bIKoB подстройки голосового аппарата обучающегося к частоте образцового тона, что является достаточным условием формирования способности различения высоты слы, . шимых звуков беэ их громкого пропевания т.е. собственно эвуковысотного слуха.

Изобретение обеспечивает эффективный самоконтроль обучающегося при формировании и развитии звуковысотного слуха, используя принцип поэтапного формирования навыков и умственных способностей на полной ориентировочной основе действия — методике разработанной школой

П.Я.Гальперина.

Сама методика формирования и развития звуковысотного слуха; включающая этап налаживания интонирования слышимого образцового звука, а затем этап пропевания образцового тона после окончания его предьявления, проходила апробацию и исс5 ледовэлась нэ большой группе испытуемых и показала безусловную эффективность и стабильность результатов, что является следствием использования в ней обьективных психологических и психофизических закономерностей.

Предлагаемое устройство позволяет сделать более эффективным сам процесс налаживания интонирования образцового звука и осуществлять самостоятельное (беэ участия обучающего), в том числе в игровой форме, формирование и развитие музыкальных способностей практически .у каждого человека независимо от возраста и исходных музыкальных данных за счет обеспече0 ния полной ориентировочной основы действия, Устройство может быть выполнено в виде детской элзктромузыкальной игрушки или инструмента (ЭУИ) и использоваться в детских садах. общеобразовательных и музыкальных школах, э также в семье и для личного пользования.

Освоение выпуска дайного устройства в различных его вариантах и *в достаточном количестве сократит число людей, не имеющих звуковысотного слуха, являющегося основой музыкальных способностей, путем повышения эффективности начального музыкального образования, в несколько раз сократив срок формирования музыкального слуха и сделав гарантированным его качество. что следует из общих свойств метода поэтапного формирования способностей на полной ориентировочной основе действия.

Формула изобретения

Устройство для формирования и развития музыкального слуха, содержащее блок генерации образцовых электрических колебаний в диапазоне звуковых частот, преобразователь акустических колебаний в электрический сигнал, соединенный выходом с первым входом блока сравнения, подключенного выходом к входу преобразователя гармонического сигнала в постоянную величину. индикатор ошибки

1782325

Ф08. 2 интонирования и блок преобразования образцовых электрических колебаний в звуковые, отличающееся тем,что,сцелью повышения эффективности обучения, оно снабжено последовательно соединенными реле времени и узлом прерывания звуково. го сйгнала, повышающим конвертором и узлом регулирования чувствительности индикацйи, соедийенн ым выходом с входом индикатора ошибки интонирования, выход блока генерации образцовых электрических колебаний в диапазоне звуковых частот связан с входами блока преобразования образцовых электрических колебаний в звуковые, реле времени и повышающего конвертора, который выходом подключен к второму входу блока сравнения, выход преобразователя

5 акустических колебаний в электрический сигнал подключен к дополнительному входу узла прерывания звукового сигнала, соеди.ненного выходом с входом блока преобразования образцовых электрических

10 колебаний в звуковые, а выход преобразователя гармонического сигнала в постоянную величину подключен к входу узла регулирования чувствительности индикации.

1782325

Состави.гель А.Шамшев

Техред М,Моргентал Корректор М,Максимишинец

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4292 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5