Генератор шкалы частот электромузыкального инструмента

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУЪ-21 Бюл, В 88.8)свидетельство ССС С 10 Н 1/00, 1984 Ф СФ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) ГЕНЕРАТОР ШКАЛЫ ЧАСТОТ ЭЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к электронной музыке, может быть использовано для получения шкалы частот стабильного музыкального строя иявляется дополнительным к авт.св. У 1239747. Цель изобретения - расши-рение функциональных возможностейустройства. Генератор шкалы частотсодержит генератор 1 опорной частоты, смеситель 2, фильтр 3 нижнихчастот и формирователи 4,5 и 6 час"тот первой, второй сеток и задающихчастот соответственно. Введение формирователя 7 вспомогательной опорнойчастоты, содержащего последовательносоединенные цепочки, состоящие из нелинеййого смесителя и избирательногофильтра боковой частоты, позволяетпостроить инструмент с эффектами унисонного звучания и звучания "розлив".4 ил.2032. раженных только единицами. Затем изсигналов частот первой сетки формируют сигналы частот второй сетки, вцелые числа раз более высокие, послечего для получения каждого сигналазадающих и вспомогательной опорнойчастот выбирают соответствующие сигналы с частотами сеток, с которымивыполняют следующие операции, Одиниэ выбранных сигналов нелинейно смешивают с другим выбранным сигналом,из продукта смешения выделяют первый сигнал боковой частоты, которыйнелинейно смешивают с третьим из выбранных сигналов и выделяют второйсигнал боковой частоты, затем продолжают нелинейное смешение каждогопоследнего и выделенных сигналовбоковых частот с каждым очереднымиз выбранных сигналов частот сетоки выделение сигнала боковой частотыиз каждого очередного продукта смешения до получения сигнала задающейчастоты или сигнала вспомогательнойопорной частоты, при этом первым выбирают сигнал такой частоты, в численном значении которой последняязначащая цифра совпадает с последней значащей цифрой одноименного раз 30Фряда численного значения получаемойзадающей или вспомогательной опорнойчастоты, каждый последующий сигналчастот сеток выбирают с численнымзначением частоты, содержащим мень 35 шее количество значащих разрядов посравнению с численными значениямичастот предыдущих из выбранных сигналов, и таким, при каком в численном значении частоты каждого последовательно выделяемого сигнала выбранной (нижней или верхней) боковойчастоты возрастает количество младших разрядов; совпадающих по значению с одноименными разрядами числен 45 наго значения частоты получаемогосигнала задающей или вспомогательной опорной частоты, Задающие частоты, кроме того, смешивают нелинейносо вспомогательной опорной частотой,и фильтром нижних частот вьделяютразностные частоты,При этом для формирования частотпервой сетки сигнал пониженной вдесять раз опорной частоты нелиней 1 129Изобретение относится к областиэлектронной музыки, может быть использовано для получения шкалы частот стабильного музыкального строяс эффектами унисонного звучания извучания "розлив" и является усовершенствованием устройства по авт.св, У 1239747.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем получения эффектов унисонного звучания извучания "розлив".На фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства; на фиг, 2 - формирователь частот первой сетки, нафиг, 3 - формирователь частот второй сетки, на фиг 4 - формировательзадающей и вспомогательной опорнойчастот,Устройство (фиг, 1) содержит генератор 1 опорной частоты, смеситель 2, фильтр 3 нижних частот, формирователи частот первой 4 и второй5 сеток, задающих частот 6 и вспомогательной опорной частоты 7, Выходгенератора 1 подключен к входу смесителя 2, нагруженного входом Фильтра 3 нижних частот, выход которогоявляется выходом устройства. Входформирователя 5 частот второй сетки соединен с выходом формирователя4 частот первой сетки, вход которого подключен к выходу генератора 1.Выходы формирователей частот первой4 и второй. 5 сеток соединены с входами формирователей 6 задающих частот и 7 вспомогательной опорной частоты. Выход формирователя б соединенс вторым входом смесителя 2, а выходформирователя 7 соединен с третьимвходом смесителя 2,Принцип формирования шкалы частотв многоголосных злектромузыкальныхинструментах по методу биений, реализуемый предлагаемым устройствомсостоит в том, что сигналы задающихчастот нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты и вьделяют сигналы разностных частот, при этом изсигнала опорной частоты, численноезначение которой выражается единицей в старшем разряде и нулями - востальных, предварительно формируютсигналы частот первой сетки, численные значения которых выражаютсяединицами в старших разрядах и нулями - в остальных, и различаются между собой числом старших разрядов,выно смешивают с сигналом опорной частаты и из продукта смешения выделяютсигнал верхней боковой частоты, затем повторяют нелинейное смешение3 12920 каждого последнего из выделенных из продукта смешения сигналов верхней боковой частоты, пониженной в десять раз, с сигналом опорной частоты и выделение из продукта смешения оче 5 редного сигнала верхней боковой частоты до окончания формирования всех сигналов частот первой сетки, при этом каждый выделенный сигнал верхней боковой частоты является сигна лом частот первой сетки.Необходимо сформировать такое количество сигналов частот первой сетки, при котором значение частоты последнего из этих сигналов содер жит в своем численном значении количество значащих разрядов после запятой десятичной дроби на один большее количества значащих разрядов после запятой десятичной дроби 20 перед последней значащей цифрой численного значения частоты тона, имеющего наибольшее количество таких разрядов в пределах диапазона электронного музыкального инструмента, 25 если частоты выражены в герцах или в кратных им единицах измерения,При этом сигнал опорной частоты используют и как сигнал первой сетки частот, а при формировании час тот второй сетки сигналы частот первой сетки умножают максимум в 9 раз.Кроме того, с целью упрощения фильтрации выходных сигналов опорную частоту выбирают в диапазоне радиочастот, а с целью получения благоприятных для слухового восприятия эффектов "унисон" и "розлив", диапазон шкалы частот тонов ЭИИ раз бивают на подциапазоны и для каждого поддиапазона формируют свою вспомогательную опорную частоту.Формирователь сигналов частот первой сетки (фиг. 2) содержит последо вательно соединенные цепочки, состоящие из последовательно соединенных делителя 8 частоты с коэффициентом деления десять, нелинейного смесителя 9 и,избирательного фильтра 10 .верхней боковой частоты, при этом входы делителя частоты и нелинейного смесителя первой из цепочек и входы нелинейных смесителей всех остальных цепочек соединены со вхо дом формирователя частот первой сетки.Формирователь сигналов частот второй сетки содержит ш наборов умножи 32 4телей 11 частоты (фиг.3) по количеству сигналов частот первой сетки, входы умножителей частоты каждого набора соединены с соответствующим входом формирователя частот второй сетки, а выходы - с его соответствующими выходами, причем число умножителей частоты в каждом наборе достигает восьми, а коэффициенты умножения соответствуют целым числам, лежащим в пределах 29.Формирователь задающей и вспомогательной опорной частоты одинаковы и содержат последовательно соединенные цепочки (фиг, 4), состоящие из последовательно соединенных нелинейного смесителя 12 и избирательного фильтра 13 боковой частоты, при этом первый вход нелинейного смесителя 12 первой цепочки и вторые входы нелинейных смесителей 12 всех цепочек соединены с соответствующими выходами сигналов частот первой и второй сеток, причем порядок соединения определяется конкретным алгоритмом получения задающих частот и вспомогательной опорной частоты. Выход фильтра 13 последней цепочки соединен с выходом формирователя 6 или 7 в зависимости от формируемой частоты; задающей или вспомогательной опорной соответственно. Количество формирователей. 6 равно количеству формируемых частот тонов, а формирователей 7 - произведению количества дополнительных тонов в одном хоре и количества поддиапазонов тонов электронного музыкального инструментаФормирование шкалы частот. производится следующим образом.Электрические колебания опорной частоты Г, =100,000,00 Гц вырабатывают генератором опорной частоты, стабилизированным кварцевым резонатором. Из колебаний опорной частоты для каждого формируемого тона получают сигнал задающей частоты, численное значение которой выше численного значения опорной частоты на конкретную величину численного значения частоты формируемого тона. Для этого из сигнала опорной частоты Е предварительно формируют сигнал первой сетки частот следующим образом.Делят на десять частоту й , полученный сигнал нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты Хи из продукта смешения выделяют сигналАналогично понижением в десять разчастот Е Е . . . нелинейным сме шением сигналов пониженной частотыс сигналом опорной частоты Е, и выделением сигналов верхних боковыхчастот из продукта смешения получаютчастоты Е, +, Е, . В результате 20таких преобразований получают сигналы первой сетки частот, Гц:Е =100.000,00;Е, =110.00000;Е =111,00000;111 100 00,Е, в 1.11000;Е в 1.11100,Е, =111,11110;Е, =111.11111;30 25предельная частота которых может достигать численного значения=111.111,(1) Гц. В состав частот первой сетки входит и опорная частота Е =ЕоьСигналы первой сетки частот Формируют таким образом, чтобы численные значения частот первой сетки вы ражались только единицами и нулями и различались между собой количеством разрядов, выражающихся единицей, причем в численных значениях частот первой сетки единицы должны быть 45 сосредоточены в старших разрядах, а нули - в младших.Количество частот первой сетки формируют в зависимости от точности Формирования частот тонов (до деся 1тых, сотых или тысячных долей герца) и от выбранного значения опорной частоты: чем выше опорная частота и точность формирования тонов, тем с большим количеством частот Фор мируют первую сетку. Исходя из этого у последнего из сформированных сигналов частот первой сетки количество верхней боковой частоты, который имеет следующее значение:Е, =Е +Е, /10=110,000,00 Гц.Частоту Е, вьщеленного сигнала понижают в десять раз, после чего сигнал пониженной частоты Е, нелинейносмешивают с сигналом частотой Е иоьиэ продукта смешения вьщеляют сигналверхней боковой частоты Е с чис" 101 Ъленным значениемЕ Е +Е /10 111.000 00 Гц.:= 444,440,00; Е ,:= 444.444,00; Ея := 444.444,40; Еяв 444444 ф 44 ф единиц в численном ее значении послезапятой должно быть больше на однучисла разрядов после запятой до самой младшей значащей цифры того изформируемых тонов, у которого в пределах диапазона ЭМИ число таких разрядов наибольшее, включая и дополнительные тона, входящие в состав хоров. При формировании частот до сотых долей герца последний из сформированных сигналов частот первой сеткив численном значении его частоты должен иметь два разряда после запятой,равных единице, В нашем примере этому условию удовлетворяет частота Е=111.111,11 Гц,Затем формируют сигналы частотвторой сетки: для этого умножают почастоте в 2-9 раз каждый из сигналовчастот первой сетки, в результатеполучают следующую вторую сетку частот, Гц;Из сигналов первой и второй сеток получают задающие частоты. При формировании тона СИ первой октавы, имеющего значение Р , 493,88 Гц,для получения задающей частоты этого тона Е 100,493,88 Гциэ сигналов частот сеток выбирают сигнал такой частоты, младший значащий разряд численного значения которой равен последнему значащему разряду численного значения, получаемой 55 задающей частоты Й т.е. выбирают сигнал второй сетки с частотой Этот сигнал смешивают с сигналом такой иэ частот сеток, при котором вы- . делением из продукта смешения сигнала боковой частоты получают частоту Г , в численном значении которой увеличится количество младших значащих разрядов, численно совпадающих с одноименными разрядами численного значения получаемой задающей частоты, Такому условию удовлетворяет частотавторой сетки Г =555,555,00 Гц.56Сйгналы с частотами Г и 1 смешивают нелинейно и выделяют сигнал нижней боковой частоты 4. 15 =Гв -Е =333.333,88 Гц.Выбрав частоту Г второй сетки, нелинейно смешивают соответствующий ей сигнал с сигналом частотой Г и выделяют сигнал верхней боковой частоты Г из продукта смешения1 Г =й +Г, =999.993 88 Гц, в результате чего сформировано четыре младших разряда численного значения задающей частоты Г . Аналогично продолжают преобразо- вания Е 8=14+К =1.555.493 88 Гц 1 94 =19, +1, 1.000,493 88 Гц; Г =й +Е =100.493,88 Гц.Нижняя боковая частота Е, является задающей частотой тона СИ первой октавы й =Г, = 100.493,88 Гц.Сигналы этой частоты нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты Й, и из продукта смешения фильтром нижних частот выделяют сигнал нижней боковой частоты Г 9 который является тоном СИ первой октавы в 493 88 ГцАналогичными приемами формируют и остальные частоты тонов диапазона ЭМИ.Те же частоты тонов могут быть сформированы с использованием других частот сеток. Опорный генератор может иметь другую частоту,что12920 приведет к другим значениям частот сеток, Задающие частоты могут быть как выше опорной, так и ниже на величины численных значений формируемых частот тонов. 5В общем случае при опорной частоте Е =100,000,00 Гц для получения тона частотой АБВГ,ДЕ Гц необходимо сформировать задающую частоту - 10 АБВГ, ДЕ Гц, Для этого иэ сигналов частот сеток первым выбирают сигнал с частотой 15 в численном значении которой разрядов со значащими цифрами меньше в сравнении с численным значением частоты Е . Кроме того, цифра Х численного значения частоты Е д должна иметь такое численное значение, при котором после нелинейного смешения частот Е, и Е и выделения из продукта смешения выбранной (верхней или нижней) боковой частоты в численном значении последней большее количество младших разрядов совпадает численно с одноименными разряда. 35 ми частоты Е. Нелинейно смешивают сигналы с частотами Е, и Е вьделяют сигнал одной из боковых частот Е, ЕЕЕ ЕЕЕ ЕЕ + Х Х Х Х ХдХд ХО40 Ууд У БВГ,ДЕ+ Х Х Х 000 у 00 У У А БВГ,ДЕ;30 Е, = Х,Х,Х, Х,Х,Х, ОО Гц,в численном значении которой разря 45 дов со значащими цифрами меньше в сравнении с численным значением частоты Е , а цифра Х должна иметь таФкое численное значение, при котором после нелинейного смешения сигналов с частотами Еь. и Е и выделения из1продукта смешения сигнала выбранной (верхней или нижней) боковой частоты в численном значении последней увеличится количество младших разрядов, совпадающих численно с одно-именными разрядами частоты Е. Нелинейно смешивают сигналы с частотами 50 Е=100.000,23 Гц Операции формирования вспомогательных опорных частот подобны операциям формирования задающих частот 55Е, =Е, +Е, =999.999,80 ГцЕ 8 =Е, -Ез, =99.999,80 ГцЕ 5 Ев.ю 1 1 Е =ЕЕЕ,ЕЕЕ,ЕЕ Гц,младший значащий разряд которого численно совпадает с одноименным разрядом частоты Е. Затем из сигналов частот сеток выбирают второй сигнал с частотой Е 2=Х,Х,Х, Х,хахх,о Гц,Затем из сигналов частот сеток выбирают третий сигнал частотой 32 10и Е и выделяют сигнал одной из81 Ъбоковых частот Е.1 1 1 1 1 1 3 5 3 3 Ъ 3 Аналогично, последовательно выбирая сигналы частот сеток с меньшим количеством значащих разрядов, нелинейно смешивая каждый очередной выбранный сигнал с каждым последним из вьделенных сигналов боковых частот и выделяя каждый очередной сигнал боковой частоты, добиваются последовательного возрастания в численных значениях вьделяемых боковых частот разрядов, совпадающих с одноименными разрядами численного значения формируемой частоты Е вплоть до полного совпадения всех разрядов, т,е, до полного сформирования задающей .частоты ЕУ У У У У Г,ДЕ + Х,Х,Х Х Х 0,00 = У У У, У ВГ,ДЕ + Х Х Х Х 00,00 У У У БВГ ДЕ; У-У А.БВГ,ДЕ+ Х Х 0,000,000 ==А БВГ Е,Аналогично задающим частотам формируют и вспомогательные опорные частоты.Для образования, например, трехтонового хора СИ первой октавы, звучащего в унисон, формируют два дополнительных тона СИ первой октавы,расстроенных относительно основноготона, например, на + 200 мГц и на-230 мГц. Для этого формируют двасигнала вспомогательных опорных частот Е, =99.999,80 Гц иГ 8 Йз +Й =1.333333 ф 23 Гц КЬ, =КЗ -й =1,000,000 э 23 Гцф йд =й -Г, =100.000,23 Гц;о ьфойЗадающую частоты Г , смешивают с каждой из вспомогательных частот Г и Ги выделением нижней Ь оп ф Ь.оп Ю боковой частоты получают дополнительные тоны хора СИ первой октавы:4 ф 0815р =Г -Е=493,65 Гц,расстроенные относительно основного тона Р"493,88 Гц на + 200 мГц и -230 мГц соответственно.Для получения эффекта "розлив" аналогично формируют вспомогательные опорные частоты с большей расстройкой, на +(115) Гц, относительно опорной частоты.Хоры могут быть образованы двух-. тоновые (при одном дополнительном тоне), трехтоновые (при двух дополнительных тонах) и многотоновые, для ,чего необходимо сформировать соответствующее количество вспомогательных опорных частот.Для благоприятного слухового восприятия эффектов унисонного звучания и звучания "розлив" весь диапазон частот тонов ЭИИ разбивают на поддиапазоны, в пределах которых хоры с одинаковой расстройкой дополнительных тонов относительно основных тонов не ухудшают качества слухового восприятия эффектов, и для каждого подциапазона Формируют свои вспомогательные опорные частоты с необходимой для каждого поддиапаэона ЭМИ расстройкой.Генератор шкалы, частот предлагаемого электромузыкального инструмента позволяет построить инструмент с эф" ФектЖи унисонного звучания и звучания ".розлив" без удвоения или утроения функциональных узлов известного устройства,Формула изобретенияГенератор шкалы частот электромузыкального инструмента по авт. св. У 1239747, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения эффектов унисонного звучания и звучания "розлив", в него введен формирователь вспомогательной опор" ной частоты, входы которого соединены с выходами формирователя частот сеток, а выход соединен с третьим входом смесителя опорной и задающей частот..Узт Фиг. Я е Составитель С.Клевцедактор А.Ворович Техред Л.Олейник Корректор В,Бутяг 75/50 Тираж 346 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 к) роектна Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг