Электромузыкальный инструмент с автоматической подстройкой музыкального строя

 

петОн- и, .-.-„:I. б ..о.ге .а ййv

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.10.75 (21) 2187655/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР ео делам изобретений и открытий

Опубликовано 25.04.79. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 05.05.79 (72) Автор изобретения

В, В, Абгарян

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. М. В. Ломоносова (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ

С АВТОМАТИЧЕСКОИ ПОДСТРОИКОЙ

МУЗЫКАЛЬНОГО СТРОЯ

1

Изобретение относится к электромузыкальным инструментам.

Известно устройство для подстройки электромузыкальных инструментов, содержащее специальные функциональные блоки, связанные с электромузыкальным инструментом, генераторы синхроимпульсов сверхзвуковой частоты, источники низкочастотных сигналов, генераторы, управляемые напряжением, фазосдвигающие блоки (1).

Данный инструмент не обеспечивает воспроизведение достаточно полной звуковой гаммы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее 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 соедине2 ны с входами фильтров нижниx частот, причем в каждом блоке формирования син;росигна1ов последовательно включены умHoжитель частоты, в.:од которого соединен с четверты м выходом высокочастотного генератора, и делитель частоты, выход которого подключен к входу смесителя (2).

Цель изобретения — повьпнение качества звучания в устройстве.

Достигается это тем, что в устройство, содержащее 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 Bxo,ты которых соединены через задающие тонгенераторы с выxoäàìè блоков формирования синхросигналов, а выходы смесителей соединены с входами фильтров нижних частот, причем в каждом блоке формирования сннхросигналов последовательно включены умножитель частоты, Bxод которого соединен

658595 з 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 сиихросигналов, фильтр нижних ройки 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.

25

Зо

4$

50 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 3», За, ..., 3»» 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 25, 25, ..., 25»», смесители 26», 26, ..., 26 », фильтры нижних частот 27», 27, ..., 27»», 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, поступает 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 3» ... 3»» 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 25» ...25п выполнялись соотношения вида вЂ, где m и и — Характерные для

М1 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 25 ... 25„должны также изменяться. Отсюда следует, что задача настПоскольку для синхронизации двух колебаний, частоты которых равны f и 1; (ф) if, где i — порядковый номер кратностй используются колебания от высокочастотного генератора 1, выхода сумматора 2 и какоголибо задающего тон генератора 25 — 2» »» с частотами соответственно Fo, F =F»» — f и Ff =F»» — f; tF»»>)f иf /, причем i"существляется преобразование частот Fp u F так, чтобы на выходе любого vîäóëÿòîðà 22—

24 получить колебание с частотой Q3» =F»»вЂ” — (Д-)р f . Воздействуя колебанием этой частоты на задающие тонгенераторы 25», 25, ..., 25п и выделяя разностные частоты от генераторов 1 и тонгенераторов в 25» ...

25 » в смесителях 26» ... 26»», получаем сигнал дробно-кратной синхронизации, снимающий с выхода соответствующего фильтра нижних частот 27» ... 27»» колебания с частотой »» колебанием с частотой 1 при кратности (Д-)..

Преобразование частот F»» u F проводится для различных отношений (Д) (1 = 1,2...,N) по параллельным каналам в блоках З ... 3», формирования синхросигналов. Все N частот снимаемых с выходов N модуляторов 22 — 24, одновременно действуют на все задающие тонгенераторы 25» ... 25»», 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 воздействием с одной частотой к синхронизации другой частотой.

При таком способе синхронизации задающих тонгенераторов спектр значительно усложняется, что является результатом нелинейных взаимодействий в неавтономной автоколебательной системе, 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 27 ... 27»», 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 порого658595

Формула изобретения э вой 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 27 ... 2 имеют частоты, соответствующие высотам звуков в равномерно темперированной шкале.

Электром зыищпный 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 соединеб ны 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

S 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 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 выход данного блока формирования синхросигна 10В.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ко 3866505, кл. 84-1.24, 18.02. 75.

2. Заявка Японии Ко 43-4956, кл. 102-6845, 06. 12.69.

Составитель А. Артюх

Редактор Е. Гончар Техред О. Луговая Корректор О. Билак

Заказ 2063/46 Тираж 45! Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4