Устройство для формирования и развития музыкального слуха

(Й)э 8 09 В 15/ АТЕНТН ьЦ,",цфщ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИ ПАТЕНТУ(54) УСТРОЙСТВОИ РАЗВИТИЯ МУЗ(57) Сущность иэобдержит блок генеррических колебани Фиг 1 1-,;,;, .; ;.; .,; 2частот 1, переключатель 2, реле времени 3, Узел прерыаанйязвукового сигнала 4, блок . 46 - . "- . . "преобразования образцовых электрическихкблебаний в звуковые 5, повышающий кон, " ,.- " вертор 6, блок сравнения 7, преобраэовв. .: . тель акустических колебаний вэлектрический сигнал 8, преобразователь ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯгармонического сигнала в постояйнуювели- ЫКАЛЬ НОГО СЛУХА ."чину 10, узел регулирования чувствительноретения: устройствосо- сти индикации 11, индикатор ошибки ации образцовых "элект- йитонйрования 12. 1-2-3-4-5, 1-2-5, 8-4, 8-7 й в диапазоне звуковых"10-11-12, 1-6-7, 3 ил.,Изобретениеотноситсяксредствамму- пыходом образцового электрического сигзыкального обучения и может быть исполь- нала ко входу переключателя 2, в зависимо"зовано для самостоятельного (без участия сти от этапа формирования музыкального преподавателя) формирования и развития слуха соединенного выходом либо непосмузыкального звуковысотного слуха (спо редственно (1 этап), либо через реле времесобности к различению частот акустическйх ни 3 и узел 4 прерывания звукового сигнала колебаний). (11 этап) со входом блока 5 преобразованияИзвестно, что минимальная разность образцовых электрических колебаний в зву звуковых частот, при которой данный чело- ковые и одновременно - на вход повышаювек может указать йа высотное соотноше 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 зависимостиот 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 50 имеют слабовь 1- . электрический сигнал и с управляющим вхораженный звуковысотный слух, а окрло 30 4 дом 9 узла 4. Выход блока 7 сравнения через вообще не обнаруживают способности раз преобразователь 10 гармонического сигналйчать"частоту звуков иих вь 1 сьтные соотно- ла в постоянную величину и узел 11 регулишения, В то же время такая способность ровки чувствительности индикации может быть сформирована йутем"йалажива- соединен с индикатором 12 ошибки интониния умения подстраивать голос поД частоту : рования(выходного сигнала блока 7 сравнеснйчала слышимогозвука, а затем и неслы ния), выполненным с нулем не на краю шимого после его краткого предьявлейияшкалы и служащим для отображения вели- (посылки),,.: ;, . чины и знака разности частот образцового иИзвестно устройство для формирова-: контролируемого сигналов.нияи развития музыкального слуха, содер-Пример практической реализации преджащее блок генерации образцовых 30 лагаемого устройства для формирования и электрических колебаний в диапазоне зву-развития музыкальногослуха(фиг.2), ковых частот, преобразователь акустиче- Блок 1 генерации, образцовых электриских колебаний в электрический сигнал, . ческихколебанийсодеркитзадающийгенесоединенный 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 постоянйуювеличину,индикатормах делителя частоты с произвольным ошибки интонирования, блок преобразова- .целочисленным коэффициентом деления от ния образцовых электрических колебаний в1 до 16000. и клавиатуру 15.звукбвые.40 . Задающий генератор 13 имеет регуляНедостатком известного устройства яв-" тор 16 "настройка", позволяющий настраиляется невысокая эффективность обучения; вать блок 1 генерации образцовыхЦелью изобретейия является повыше- " электрических колебаний на выдачу сигнание эффективности обученйя,. лов соответствующих чистым музыкальнымНа фиг, 1 представлена блок-схема уст 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 музыкальногб - переключателя 1(1-й этап) поступает на вход слуха, представленного блок-схемой фиг.1; 50 блока 5 преобразования образцовыхэлектна фиг. 3 - принципиальная электРическая рических колебаний в звуковые, содержа- схема повышающего конвертора частоты;- щего усилитель 18 звуковой частоты,устройство для формирования и разви-имеющий выходы на электродинамический тия музыкального слуха содержит блок 1 " громкоговоритель 19 и головные телефоныгенерации образцовых электрических коле 20. В полокении 11 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 10 20 25 30 35 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 электрическогосигнала, выполнен по схеме целочисленного делителя частоты. Его принципиальнаяэлектрическая 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 нэ выходе повышающего конвертара 6 была выше частоты образцового сигнала на 1 кГц, его коэффициент деления должен быть 3963, Сдвиг по частоте необходимДля 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 чувствительности индикатора 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 ТОЧНО - минимальный предел шкалы, например, плюс-минус 20 Гц (ошибка интонирования порядка одного музыкального тона), а в положении АРУ 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 знак1782325 При работе устройства в режиме второго этапа формирования звуковысотного слуи величину подаваемого на него сигнала, Индикатор может быть проградуирован в герцах, центах (1/200 музыкального тона) ха (переключатель 2 в положении ) ЭТАП) реле времени 3 прекращает подачу электрического сигнала с блока 1 генерации образили в условных единицах и, соответственно, йметь несколько шкал по числу положений полнен (фиг. 3) на микросхеме 39 делителя виши и начала воспроизведения образцово 10 частоты с произвольйым коэффициентом го звука; при этом электрический деления, на вход "С" которого подается сигнал с частотой порядка 5 МГц от задаощего образцовый сигнал продолжает поступать через конвертор 6 йа блок сравнения 7 (пока генератора 13, а на выходе "0" получается клавиша удерживается в нажатом положении) и контроль интонирования образцовосйФнал счастотой; превышающей частоту 15 го звука после его краткой посылкиосуществляется так же, как и в режимеэтапа, Узел 4 прерывания звукового сигнала служит для того, чтобы прекращать подачу образцового звука, если вокализация начас помощью шифратора на четырехвходовом схемах ИЛИ 41 через раэвязывающие дио 20 та раньше, чем сработает реле времени,ды 42 Обучение с помощью устройства дляформирования и развития музыкального слуха производится следующим образом: с помощью клавиатуры 15 выбирается дймый узлом 5 (переключатель 2 в положе звук, удобный для интонирования (пропеванииЗТАГ), а воспроизводимыйголосом ния) голосом;контролируемый той поступает йа микро-, переключатель 2 ЭТА 1 Ы ставится в пофон преобразователя 8 акустическйх коле- покение; баний в электрический сигнал," при этом на переключатель КАЛИБРОВКА-РАБОТА 30 в попокение КАЛИБРОВКА; выходе блока 7 сравнения, выполнейного в виде частотно-фазового детектора;"гри совпадении по часто",е интонируемого обучаюрегулятор 36 чувствительности индикации в положение ТОЧНО (максимальная чувствительность); регулировкой 34 подстройка "0" устащимся звука с образцовым появитсясигнал с частотой, равной частоте переноса повышающего конвертора 6. Если частота инто навливаются нулевые показания индикатонирования будет больйе или меньшера 12 ошибки интонирования; образцовой,тона выходеблока 7 сравненияпереключатель 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 клара 6,при этомна выходе 40 частотйо-аналогового преобразователя 10 . вийи на клавиату)е 15 извлекается выбрангармойическогосигнала впостоянйую вели- ный звук и производится попыткачину появляется постоянноенапряжение интонировать частоту образцового звука;пропорциойальное отклойеййю частоты,следя за показаниями индикатора, доконтролйруемого сигнала От частоты образбиваются совпадения частоты пропеваемо. цового"сйгйапаи Меющее знак. с 6 ответст-го звука с образцовым (нулевые показания вующий знаку разности частот. индикатора 12 и загораниесигнальногосве-. Оптимальная чувствительность индикатбра тодиода 38); при необходимости чувства. 12 ошибки интонирования выбирается с по- тельность индикатора может быть мощью включенного на его входе узла 11 50 уменьшенаилипереведенаврежимавтоматической регулировки (положения регупятс); регупйровки чувствительности индикации имеющего также автоматический режим, ра 11 ГРУБО или АРУ соответственно), что йри котором максимальнаячувствитель- увеличивает диапазон контролируемыц ошибок интонирования; ность и линейность показаний индикаторадостигается приминимальном"сигнале на 55 его входе. кроме того, узел 11 имеет сигнальный индикатор (светодиод), отмечаюпереключателя 36 узла 11 регулировки чувствигельности индикации.Повышающий конвертор 6 чаСтоты выобразцового звукового сигнала на 1 кГц. Необходимый коэффициент деления задается при замыкании контактов клавишей 40 Работа устройства происходит следующим образом.Нажатием клавиши блока 1 генерации выбирается образцовый звук, воспроизвощий переход через ноль и нулевыепоказания индикатора 12 ошибки интонирования,цовых электрических колебаний на узел 5 преобразования электрических колебаний в звуковые через 1,5-2 с после нажатия клапОсле налаживанйя интонирования од-ного звука переходятк интонированию дру-. гих близлежащих звуков, при, необходимости подстраивая "0" индикаторе в режиме калибровки;звучащего образцового тона переходят ко второму этапу формирования звуковысотного слуха (переключатель 2 ЭТАПЫ в поло клавиши воспроизведения звука; ., 10 добиваются настройки голосовых свя 20 25 щую звуку, который обучающийся желает 35 40 45 50 55 после приобретения устойчивогонавыка быстрой подстройки голоса под частоту жении 11) - выполнению таких же упражнений, как и на первом этапе, но начиная интонирование после прекращения звучания образцового звука, не отпуская зок на 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 1, воспроизвести ряд звуков (например, в пределах одной октавы) и постараться запомнить их звучание:поставив переключатель 2 ЭТАПЫ в положение 111, нажать клавишу, соответствуювоспроизвести по памяти и, не отпуская ее,начать вокэлизацию в микрофон, контролируя себя по показаниям индикатора.,Следует иметь в виду. что отсутствие абсолютного 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 навыков подстройки голосового аппарата обучающегося к частоте образцового тона, что является достаточным условием формирования способности различения высоты слышимых звуков беэ их громкого пропеваният.е, собственно эвуковысотного слуха. Изобретение обеспечивает эффективный самоконтроль обучающегося при формировании и развитии звуковысотногослуха, используя принцип поэтапного формирования навыков и умственных способностей на полной ориентировочной основедействия - методике разработанной школойП.Я,Гальперина.Сама методика формирования и развития звуковысотного слуха; включающая этапналаживания интонирования слышимогообразцового звука, а затем этап пропеванияобразцового тона после окончания егопредьявления, проходила апробацию и исс 5 ледовэлась нэ большой группе испытуемыхи показала безусловную эффективность истабильность результатов, что являетсяследствием использования в ней обьективных психологических и психофизических закономерностей,Предлагаемое устройство позволяетсделать более эффективным сам процессналаживания интонирования образцовогозвука и осуществлять самостоятельное (беэучастия обучающего), в том числе в игровойформе, формирование и развитие музыкальных способностей практически, у каждогочеловека независимо от возраста и исходных музыкальных данных за счет обеспече 0 ния полной ориентировочной основыдействия,Устройство может быть выполнено в виде детской элзктромузыкальной игрушкиили инструмента (ЭУИ) и использоваться вдетских садах. общеобразовательных и музыкальных школах, а также в семье и дляличног" пользования.Освоение выпуска дайного устройства вразличных его вариантах и в достаточномколичестве сократит число людей, не имеющих звуковысотного слуха, являющегося основой музыкальных способностей, путемповышения эффективности начального музыкального образования, в несколько разсокративсрок формирования музыкальногослуха и сделав гарантированным его качество. что следует из общих свойств методапоэтапного формирования способностей наполной ориентировочной основе действия.Ф о р мул а из об рете н ияУстройство для формирования и развития музыкального слуха, содержащее блокгенерации образцовых электрических колебаний в диапазоне звуковых частот, преобразователь акустических колебаний вэлектрический сигнал, соединенный выходом с первым входом блока сравнения, подключенного выходом к входупреобразователя гармонического сигнала впостоянную величину, индикатор ошибкиинтонирования и блок преобразования образцовых электрических колебаний в звуковые, отличающееся тем,что,сцелью повышения эффективности обучения, оно снабжено последовательно соединенными реле времени иузлом прерывания звуково. го сйгнала, повышающим конвертором и узлом регулирования чувствительности йндикацйи, 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 электрическийсигнал 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.ставитель А.Шамшевхред М,МоргенталКорректор М,Максимишинец Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС