Электромузыкальный инструмент с гармоническими формантами

. ь,Т 1)ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А, ВолодинИИ ЗЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ С ГАРМОНИФОРМАНТАМИаявлено 20 сентября 1950 г. зн,х, 4.111571)ЕС2/571.302 в 1 нстсхнику СССИзвестны способы формирования тембра в электричсских музыкальных инструментах, отличающиеся применением одного или нескольких одиночных резонансных контуров, возлействующих ца частотную .характристику воспроизводящего тракта. Такие системы более всего оответсгвуют акустической схеме формирования речевых гласных звуков иди яцяло ИИЕ:ым схемам с резонаторами, име)ощими сосрелоточнные колеб)етгьцые э,1 менты,11 едост Ок указанных истем сосОит ц том, что прц цсос)х)димо) для четкого эффекта добротности контура появляется существенная ровность звука, обусловленная, с олгн)й стороны, изоыточным уплени.м цри точном совпадении резонансного пика с гармо,икой и, с другой стороны, усиленной фильтрацией гармоник при точном резонансе с неестественным преобладанием одиноч 1 Ой комсОцснты в резонансной зоне1)ольиЕиистиг )еялы)ых мехпи)ческих м 5 л)ыкяльцых пцструмц 10 и свойс 1)ег 11 ЬЕ бс)лес сложные системы резонаторов распределенными потд)51 ццыми, сцо"обнь)е к колебаниям ца кратных частотах и обусловливающие более сложную и тонкую структуру излучаемых сИктрои с 1:с)- иьпснеОй индивидуальностью тсморс) при вос)ери 5 тии. Известны такжс мс;ацическис системы (гобой, фагот и др.), в которых возбудитль звука (трость), синхронизированный пассивным вибратором (деи;. твующц и ствол ИЕ)струмсгТа), совершает сложный цикл колебаний в течение периода осеовной частоты, что таесже может оыть интерпретировано и форме сложного гармоцичсского резонанса в тракте более простого исходноо спектра.г)посре дственно в электрических системах звх)совой частоты цолуч цол 11 оиого езоцанса практически 11 евозможно.ПЕре,.мст изоб 1)стсци 51 состав,:51 т лектриЕсске 51 систем)1, косииных ц) гем дяюця 51 эффект, яцяЕЕОГР 1111 ыи с 1)0)хь 1)овяпик),исков)гО спскт)я исстс:с с Воцовым резонатором Ли несколькими резонаторами, и такимобразом открываюцая весьма широкие возможности дчя синтеза подлинно музыкальных и .ложных тембров.На фиг. 1 приьсдена блок-схема предлагаемого Рнсрумента, имитирующеО резонансно-волновой процесс . формирования га):моническогоспектра, или иначс имитирующего систему волнового резонатора, пахо.дягцегося под воздействием сложной периодической Внешней силы Нафи 2 представлен процес формирования колебаний В схеме пб фиг.на фиг. 3 показана электрическая схема пример конкретного решениядля оригинальной части схемы фиг. 1, На фиг 4 представлены некоторыечастные случаи колебаний и спектральных характеристик, отражающиеВс)зможности инструментаБлок-схема, показанная на фиг. 1, Включает следующие основные элементы ) - мануал, Воздействуюший на частоту основного генератора 2;8 - каска;синхроимпул:сов, д - синхронизатор, воздействукпций па формантный релаксатор 5, являющийся важным элементом всего устройства;б - -мод",1 ятор, црсдстявл 51 к)ции собоп каскад с днои.м ) пряв.(Рнемнезависимыми входами: по напряжснию формантного релаксатора 5 и ио;анряженик) с новного гесратора, подаваемого и каскад 6, В обхо; рслаксатора 5, по тракту 7; 8 - оконечный усилитель (вообце остальнаясхема электроинструмента); 9 - репродуктор.Действие схемы иллюстрируется осцило раумми, показан)ыми афиг. 2,Кривая а изображаег апряжецие основноо генератора 2, имеющесв данном случае пилообразную форму. Кривая б изображает импульсысРнхроизатора 4, возникающие под действием напряжения основного генератора и, в свою очередь, воздействующие на формантный релаксатор 5.11 атуральная частота формантного релаксатора 5 остается неизменнойпрР Всех Вярияциях ястоты Основного генерятОра 2 и, кя 1( будет показано ниже, определяет частоты гармонических квазирезонансов форманты, Как правило, для получения именно формантного эффекта формантчая частота должна быть выше частоты основного генератора, но практически, натуральная частота формантпого релаксатора может иногдабыть и ниже частоты основного генератора и Вообще не связана с последней каким-;иоо коэффициентом,Существенным условием нормального действия схемы является соВершенный эффект синхронизации начальной фазы колебательного процесса формантного релаксатора 5 в начале каждого периода основногогенератора 2. Синхронизация может бьть осуцествлена В,побой стадииколебательного цикла формантного релаксатора, включая и та называемое ме)товос Врс 51. ) словия ОсупесВ;ен 5 такой синхрони;ации да;ыи Р ж е. ар и В а 5) сз ( ф и Г. 2 ) Р 3 с) с) ) Р)к Я Г ко 1 с с) аР 51 ф О р м Я н т н О Г О р ел Я (с Ятора, синхронизнровапные импульсами 6 В ка)кдом периоде 1 Ястогы основного генератора,ПолуС 5 Ос от релаксатора 5 Напряжение и проходит через модуляор 6 (фи. ), где подвергается амплитудной модуляции со стороны напряжения основного генератора. Кривая г (фиг. 2) изображает результирующее напряжение на входе оконечного усилителя 8 (на Выходе модулятора б), Оно представляет собой типичные пачки затухающих коебаний несинусоидального профиля.Спектр полученных колебаний характеризуется наличием максимумов, находящихся в гармоническом отношении, причем частота первогомаксимума соответствует частоте повторяемости натуральных колебанийформантного релыксаторя. Спектральная характеристика соответствуетхарактеристике резонанса Вынужденньх колебаний сложной формы В си М 11388 бстеме Впбратора с натуральными резонансными частотами на гармониках основной волны. Описанный результат и составляет сущность действия предлагаемого музыкального инструмента.На фиг. 3 показана принципиальная электрическая схема для получения описг .ных выше колебаний. Здесь, тиратрон 10 с конденсатором 11 и сопротивлением 12 образует формантный релаксатор (5 на фиг. 1), Триод 13 является синхронизатором (4 на фиг. 1) для тиратрона 10 и действует от ча,"тоты основного генератора через триггерный датчик синхроимпульсов 14 - 15.Как было указано, для осуществления нормального результата необходимо при прохождении синхроимпульса частоты основного генератора обеспечить приведение фазы формантного релаксатора к начальной с любой стадии колебательного цикла. При обычной схеме синхронизации тиратрона, когда стимулирующий импульс подает,:я на управляющую сетку, эффект синхронизации возможен лишь в развитой части зарядного цикла, где система сама подготовлена к спуску. В промежутке времени, следующем непосредственно за разрядным циклом, тиратрон не чувствителен к импульсу на сетке, и синхронизация невозможна.В описываемой схеме в момент синхронизации натуральный релаксационный процесс подменяется разрядным циклом от триода 13, подключенного параллельно с тиратроном 10 к конденсатору 11. В паузах синхроимпульса триод 13 заперт и не оказывает влияния на работу формантного релаксатора. В момент прохождения синхроимпульса триод 13 1:брасывает заряд конденсатора 11 так же, как это делает тиратрон 10 в процессе естественной релаксации Принудительный сброс происходит независимо от фазы натурального цикла формантного релаксатора. В частном случае подключение проводимости анод-катод триода 13 к конденсатору 11 может происходить непосред:твенно после действия тиратрона или даже совпадать с этим моментом,Последним специфическим звеном схемы, показанной на фиг. 3, является модулятор 16 (б на фиг. 1), выполненный на пентагриде. На одну из его сеток подано напряжение формантного релаксатора, на другую - основного генератора, Результирующее колебание образуется на аыодной нагрузке пентагрида.На анодной нагрузке, кроме комбинационного напряжения, выделяется также непосред,"твенно и модулирующая компонента. Для ее исключения что не всегда нужно) применяется непосредственная подача модулирующего напряжения на выход схемы (сопротивление 17) в противофазе к его напряжению в анодной цепи (т. е, фазе с напряжением модуляции на сетке),Что касается спектральной структуры, то при сохранении общих признаков, ясных из вышеизложенного, она может широко варьировать,"я вследствие изменения волновых форм как формантного релаксатора, так и модулирующего генератора. Приведенный пример сочетания двух пилообразных профилей является только одним частным случаем, В общем виде следует рассматривать взаимодействие двух функций времени в пределах периода основного генератора - различных и произвольных, ограниченных лишь условием колебательного характера одной из этих фучкций, изображающих цикл формантного релаксатора. Математическая разработка универ,"ального цикла показывает наличие чрезвычайно широких возможностей вариации спектра, а следовательно, и тембра. Технически преобразование волновых профилей обеих компонент может быть осуществлено уже известными приемами и не требует специального опи- санияУо 1 "гВ качестве примеров спектрально ю,овьх композиций, осуществимых в предлагаемом инструменте, на фиг. 4 представлены следующие счап У - случай малого затухания :вибраора при оном спадающем ряде волновых резонансов; УУ - случай жесткой фильтрации гармоник формантного релаксатораприведение вибратора к одиночному контуру); УУУ - случай большого затухания при отдаче формантного релаксатора, аналогичной форме примера У; Ю - случай, характеризующийся наличием форманты в спектре самого формантного релаксатора (максимум отдачи на высшей гармонике вибратора), Указанная высшая форманта может быть образована второй такой же системой, включенной в тракт основного формантного релаксатора; 1 - случай нечетного спектра формантного релаКсатора (выпадают четные резонансы виоратора).Аналогичная группа примеров могла бы быть составлена для вариации формы волны модулирующего напряжения основного генератора.Следующим этапом развития предложенной системы является применение нескольких одновременно действующих формантных релаксаторов, образующих более сложный случай, эквивалентный эффекту сложного резонанса колебаний источника с развитым спектром в системе нескольких резонаторов.Предмет изобретенияЭлектромузыкальный инструмент с гармоническими формантами, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью получения гармонических (кратньх) формант, применены один или несколько формантных генераторов, амплитуда колебаний которых модулируется колебаниями основного (релаксацпонного) генератора, а фаза приводится к нулю в начале каждого колебания основного генератора,Ло 113886 а ю го и открытий при Совете Министров ССГр. 2 и орг)попо. з );,с; Ы;ез5 и л. Лси. 310кпо.- ги Ес итстг по делам изобретений и откры)ий црн Совете Мииисро)з ССС Москва, Петровка, 4.Комитет по делам кзобрете