Генератор шкалы частот электромузыкального инструмента

(19 51) ТЕТ ССС ОТНРЫТ ОПИС Н АВТОРС НИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ НИЕ ИЗО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1239747, кл, С 10 Н 1/00, 1984.(54)ГЕНЕРАТОР ШКАПЫ ЧАСТОТ ЭЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к электронной музыке, может быть использовано цля получения шкалы частот,стабильного музыкального строя и является дополнительным У 1239747. Цель изобр рение функциональных устройства. Генератор содержит генератор 1 смеситель 2, фильтр 3 и формирователи 4, 5 рой сеток и задающих ственно. Введение фор вспомогательной опорн сителя 8 и фильтра 9 позволяет построить и фектами унисонного зв ния "розлив". 4 ил. к. авт. св. етения - расшивозможностей шкалы частот опорной частоты, нижних частот и 6 первой,вто" частот соответмирователя 7 ой частоты,сменижних частот нструмент с эфучания и эвуча1 12920Изобретение относится к областиэлектронной музыки, может быть использовано для получения шкалы частот стабильного музыкального строяс эффектами унисонного звучания и 5звучания "розлив" и является усовершенствованием устройства по авт.св.У 1239747.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путемполучения эффектов унисонного звучания и звучания "розлив".На фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - формирователь частот первой сетки; наФиг. 3 - формирователь частот второйсетки; на фиг. 4 - формирователь задающей и вспомогательной опорнойчастот,Устройство (фиг, 1) содержит генератор 1 опорной частоты, выход которого подключен к первому входусмесителя 2, нагруженного"входомфильтра 3 нижних частот, вяход которого является выходом устройства,Кроме того, устройство содержит формирователи частот первой 4 и второй5 сеток, формирователь 6 задающихчастот, формирователь 7 вспомогательной опорной частоты, смеситель8 и Фильтр 9 нижних частот, выходкоторого также является выходом устройства. Вход формирователя 5 частотвторой сетки соединен с выходом формирователя 4 частот первой сетки, 35вход которого соединен с выходом генератора 1 опорной частоты. ВыходыФормирователей частот первой 4 ивторой 5 сеток соединены с входамиФормирователей 6 задающих частот и7 вспомогательной опорной частоты.Выход формирователя 7 соединен с первым входом смесителя 8, а выход формирователя 6 соединен с вторыми входами смесителей 2 и 8. Выход смесителя 8 соединен с входом фильтра 9нижних частот.Принцип формирования шкалы частот в многоголосных электромуэыкальных инструментах по методу биений, реализуемый предлагаемым устройством, состоит в том, что сигналы задающих частот нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты и выделяют сигналы разностных частот, при этом иэ сигнала опорной частоты, численное значение которой выражается единицей в старшем разряде и нулями -ЗЗ 2в остальных предварительно формируют сигналы частот первой сетки,численные значения которых выражаются единицами в старших разрядах и нулями - в остальных, и различаются между собой числом старших разрядов,выраженных только единицами. Затемиз сигналов частот первой сетки формируют сигналы частот второй сетки, вцелые числа раз более высокие, после чего для получения каждого сигнала задающих и вспомогательной опорнойчастот выбирают соответствующие сиг".налы с частотами сеток, с которыми выполняют следующие операции. Один из выбранных сигналов нелинейно смешивают с другим выбранным сигналом, из продукта смешения выделяют первый сигнал боковой частоты, который нелинейно смешивают с третьимиэ выбранных сигналов и выделяют второй сигнал боковой частоты,. затем продолжают нелинейное смешение каждого последнего из выделенных сигналов боковых частот с каждым очередным иэ выбранных сигналов частотсеток и выделение сигнала боковой частоты из каждого очередного продукта смешения до получения сигнала задающей частоты или сигнала вспомогательной опорной частоты, при этомпервым выбирают сигнал такой частоты, в численном значении которой последняя значащая цифра совпадает с последней значащей цифрой одноименного разряда численного значения по.лучаемой задающей или вспомогательной опорной частоты, каждый последующий сигнал частот сеток выбираютс численным значением частоты, содержащим меньшее количество значащих разрядов по сравнению с численными значениями частот предыдущих из выбранных сигналов, и таким, при каком в численном значении частоты каждого последовательно выделяемого сигнала выбранной (нижней или верхней) боковой частоты возрастает количество младших разрядов, совпадающих по значению с одноименными разрядами численного значения частоты получаемого сигнала задающей или вспомогательной опорной частоты. Задающие частоты, кроме того, смешивают нелинейно с вспомогательной опорной частотой и фильтром нижних частот выделяют разностные частоты.При этом для формирования частот первой сетки сигнал пониженной в10 3 12десять раз опорной частоты нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты и иэ продукта смешения выделяютсигнал верхней боковой частоты, затем повторяют нелинейное смешениекаждого последнего из выделенных изпродукта смешения сигналов верхнейбоковой частоты, пониженной в десятьраз, с сигналом опорной частоты ивыделение из продукта смешения очередного сигнала верхней боковой частоты до окончания формирования всехсигналов частот первой сетки, приэтом каждый выделенный сигнал верхней боковой частоты является сигналом частот первой сетки.Необходимо сформировать такое количество сигналов частот первой сетки, при котором значение частоты последнего из этих сигналов содержитв своем численном значении количество значащих разрядов после запятойдесятичной дроби на один большееколичества значащих разрядов послезапятой десятичной дроби перед последней значащей цифрой численногозначения частоты тона, имеющего наибольшее количество таких разрядовв пределах диапазона электронногомузыкального инструмента, если частоты выражены в герцах или в кратныхим единицах измерения,При этом сигнал опорной частотыиспользуют и как сигнал первой сетки частот, а при формировании частот второй сетки сигналы частот.первой сетки умножают максимум в девять раз.Кроме того, с целью упрощения1фильтрации выходных сигналов, опорную частотувыбирают в диапазоне радиочастот, а с целью получения благоприятных для слухового восприятияэффектов "унисон" и "розлив", диапазон шкалы частот тонов ЭМИ разбивают на поддиапазоны и для каждого поддиапазона формируют свою всномогательную опорную частоту.Формирователь сигналов частотпервой сетки (фиг. 2) содержит последовательно соединенные цепочки,состоящие из последовательно соединенных делителя 10 частоты с коэффициентом деления десять, нелинейногосмесителя 11 и избирательного фильтра 12 верхней боковой частоты, приэтом входы делителя частоты и нелинейного смесителя первой из цепочек 92033 4 и входы нелинейных смесителей всех остальных цепочек соединены с входом формирователя частот первой сетки.Формирователь сигналов частот второй сетки содержит ш наборов умножителей частоты 13 (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 2-9.Формирователи задающей и вспомогательной опорной частоты одинаковы и содержат последовательно соединенные цепочки (фиг. 4), состоящие из последовательно соединенных нелинейного смесителя 14 и избирательногофильтра 15 боковой частоты, при этомпервый вход нелинейного смесителя 14первой цепочки и вторые входы нелинейных смесителей 14 всех цепочексоединены с соответствующими выходами сигналов частот первой и второйсеток, причем порядок соединения опЗ 0 ределяется конкретным алгоритмом получения задающих частот и вспомогательной опорной частоты согласноизобретению, выход фильтра 15 последней цепочки соединен с выходом35 формирователя 6 или 7 в зависимостиот формируемой частоты: задающей иливспомогательной опорной соответственно, Количество формирователей 6равно количеству формируемых частот40 тонов, а формирователей 7 - произведению количества дополнительныхтонов в одном хоре и количества поддиапазонов тонов электронного музыкального инструмента,45 формирование шкалы частот производится следующим образом.Электрические колебания опорнойчастоты К, =100,000,00 Гц вырабатывают генератором опорной частоты,стабилизированным кварцевым резонатором, Из колебаний опорной частотыдля каждого формируемого тона получают сигнал задающей частоты, численное значение которой выше численногозначения .опорной частоты на конкретную величину численного значения частоты формируемого тона. Для этого изсигнала опорной частоты К, предва5 12 рительно формируют сигнал первой сетки частот следующим образом.Делят на десять частоту Й, полученный сигнал нелинейно смешивают с сигналом опорной частоты Г и иэ продукта смешения выделяют сигнал верхней боковой частоты, который имеет следующее значение: Частоту Г, выделенного сигнала понижают в десять раз, после чего сигнал пониженной частоты Й, нелинейно смешивают с сигналом частотой Г. ибь из продукта смешения выделяют сигнал верхней боковой частоты Й с числен 13ным значением; й = 100.000,000; 30 Е =111,111,11 Гц,Затем Формируют сигналы частотвторой сетки: для этого умножают почастоте в 2-9 раз каждый иэ сигналовчастот первой сетки, в результате по лучают следующую вторую сетку частот, Гц: Г, = 110.000,00; Е = 111.000,00; Г = 111.100,00;111.110 00,й = 111.111,00; 40 45 50 й Г +Е 10 1 10 е 000 00 Гце Е =й +й /10=111, 000,00 Гц, Аналогично понижением в десять раз частот Г, Г , нелинейным смешением сйгналов пониженной частоты с сигналом опорной частоты Г и выделением сигналов верхних боковых частот иэ продукта смешения получают частоты Е, Й . В результате таких преобразований получают сигналы первой сетки частот, Гц: предельная частота которых можетдостигать численного значения Г, = 111.111,(1) Гц.Й состав частот первой сетки входит и опорная частота=йСигналы первой сетки частот формируют таким образом, чтобы численные значения частот первой сетки выражались только единицами и нулямии различались между собой количеством разрядов, выражающихся единицей,причем в численных значениях частотпервой сетки единицы должны быть со 92033 6средоточены в старших разрядах, а нули - в младших.Количество частот первой сеткиформируют в зависимости от точности 5 формирования частот тонов (до десятых, сотых или тысячных долей герца) и от выбранного значения опорной частоты: чем выше опорная частота и точность формирования тонов, тем с боль шим количеством частот формируют первую сетку. Исходя из этого у послед" него из сформированных сигналов частот первой сетки количество единиц в численном ее значении после запятой должно быть больше на одну числа разрядов после запятой до самой младшей значащей цифры того из формируемых тонов, у которого впределах 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 сетки в численном значении его частоты должен иметь два разряда после запятой,равных единице, В нашем примере этому условию удовпетворяет частота й, = 200,000,00;- 220.000,00; й = 222,000,00; йд = 222.200,00; Г = 222,220,00; Г = 222222,00; й = 222.222,20; Г = 222.22222 у 2 Яй - 300,000,00, Г = 330.000,00; Г - 333.000,00, йд = 333,300,00; Е 333 330 00 й - 333.333,00, Еэ, = 333,333,30;Е= 333.333,33; Г= 400.000,00; й, = 440.000,00; й = 444.000,00; Е = 444.400,00; й = 444.440,00; й = 444.444,00; Г, = 444.444,40 е Г, = 444.444,44; , = 500.000,00;Е = 550.000,00; Е = 555.000,00; й, = 555.500,00; Г = 555.550,00;5559001- 555555,50; = 555.555,55; й, = 600.000,00; Г = 660,000,00; Г = 666.000,00; й = 666,600,00;й = 666.666 66; Е = 700.000,00;йр = 770.000,00; 73 9 9й, = 777.777,77; Гз, = 800.000,00; йв 88000000 292033 8частот сеток выбирают сигнал такойчастоты, младший значащий разряд численного значения которой равен последнему значащему разряду численно 5 го значения получаемой задающей частоты й,1 , т.е. выбирают сигнал второй сетки с частотой= 888,888,88 Гц.Этот сигнал смешивают с сигналом такой иэ частот сеток, при котором выделением из продукта смешения сигнала боковой частоты получают частоту 19451 9.1 в численном значении которой увеличивается количество младших значащих разрядов, численно совпадающих с одноименными разрядами численного значения получаемой задающей частоты. Такому условию удовлетворяет частота Й второй сеткиБб= 555.555,00 Гц.Сигналы с частотами Г и Й,цбсмешивают нелинейно и выделяют сигнал нижней боковой частотыЕ =Г -Г =333.333 88 Гц.Вы рав частоту Г второй сетки,нелинейно смешивают соответствующийей сигнал с сигналом частотой Гви выделяют сигнал верхней боковойчастоты Г из продукта смешения1 йГ =666.660,00 Гц,Е, й 14 +Г =999 993 88 Гц,в результате чего сформировано четыре младших разряда численного значения задающей частоты ГАналогично продолжают преобразованияГр 1 З =Г 1 14 =1.555.445 Д 486 Гц, 84, щ 54 д -Г 1.000.493 88 Гц,45 88=84 -К, 100.493 88 Гц.й = 888.888,88; Г = 900.000,00; 999.999,99.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 этоготона Г, =100 493,88 Гц, из сигналов Нижняя боковая частота Й является задающей частотой тона СИ первой октавы50Е =,=100.493,88 Гд,Сигнал этой частоты нелинейно смешивают с сигналом опорной частотыи иэ продукта смешения фильт ром нижних частот выделяют сигналнижней боковой частоты Р , , кото"рый является тоном СИ первой октавыРе 941 =Гсн 1 -0493888 Гц.92033 10ния иэ продукта смешения сигнала выб-раиной (верхней или нижней) боковойчастоты в численном значении последней увеличивается количество младшихразрядов, совпадающих численно с одноименными разрядами частоты Г. Нелинейно смешивают сигналы с частотамиГ и Г и выделяют сигнал одной из3боковых частот Г10У 1 У 1 У 1 У 1 У 1 У 1 ЛЬ+ Х ХэХз ХЗХзХЗ,ООУ, УУ У У, ГДЕ,Е = ЕЕЕ,ЕЕЕ,ЕЕ Гц 1 0 Гц,з зз з 9 12Аналогичными 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, что приводит к другим значениям частот сеток. Задающие частоты могут быть как выше опорной, так и ниже на величины численных значений формируемых частот тоновВ общем случае при опорной частоте й, =100.000,00 Гц для получения тона частотой АБВГ,ДЕ Гц необходимо сформировать задающую частоту Г10 АБВГ,ДЕ Гц. Для этого из сигналов частот сеток первым выбирают сигнал частотой младший значащий разряд которого численно совпадает с одноименным разрядом частоты Г. Затем из сигналов частот сеток выбирают второй сигнал частотой в численном значении которой разрядов со значащими цифрами меньше в сравне- нии с численным значением частоты Г1 Кроме того, цифра Х численного значения частоты Г должна иметь такое численное значение, при котором после нелинейного смешения частот Е и Ги выделения из процукта смешения выбранной (верхней или нижней) боковой частоты в численном значении последней большее количество младших разрядов совпадает численно с одноименными разрядами частоты 1, Нелинейно смешивают сигналы с частотамии Г и выделяют сигнал одной иэ боковых частот ГБ1 ЕЕЕ.ЕЕЕ,ЕЕ + Х Х Х Х Х Х , Х 0 Аналогично, последовательно выби рая сигналы частот сеток с меньшимколичеством значащих разрядов, нелийейно смешивая каждый очередной выбранный сигнал с каждым последним иэвыделенных сигналов боковых частот 20 и выделяя каждый очередной сигналбоковой частоты, добиваются последовательного возрастания в численныхзначениях выделяемых боковых частотразрядов, совпадающих с одноименными 25 разрядами численного значения формируемой частоты Г вплоть до полногосовпадения всех разрядов, т.е. дополного сформирования, задающей частоты ГЮУ У У У У Г,ДЕ Х Х Х Х Х 0 00 У У У У ВГ, ДЕ + Х Х Х Х 00,00У УУ У, УУ ДЕ.1Затем из сигналов частот сеток выбирают третий сигнал частотойз = ХзХзХ, ХзХ,Хз, 00 Гц,в численном значении которой разрядов со значащими цифрами меньше в сравнении с численным значением час" тоты , а цифра Х должна иметьЯ зтакое численное значение, при котором после нелинейного смешения сигналов с частотами ГБ и Е з и выделеАналогично задающим частотам формируют и вспомогательные опорные 50 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 час- тот1292033 12и звучания "розлив" весь диапазон частот тонов ЭМИ разбивают на поддиапазоны, в пределах которых хоры с одинаковой расстройкой дополнитель 5 ных тонов относительно основных то= 99.999,80 Гц 100.000,23 Гц=К -Г, =100.000,23 Гц,Це в. зЗадающую частоту Г,1 смешивают скаждой из вспомогательных частотд, и выделением нижнейбоковой частоты получают дополнительные тоны хора СИ первой октавы гв 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 Операции формирования вспомогательных опорных частот подобны операциям формирования задающих час- тот=18, +Е, =999.999,80 Гц, Г -Г 99,999,80 Гц, Вя е.опР,и, =й, -Г =494,08 Гц,нов не ухудшают качества слухового восприятия эффектов, и для каждого поддиапазона формируют свои вспомогательные опорные частоты с необходимой для каждого поддиапазона ЭМИ расстройкой.Предлагаемый генератор шкалы частот электромузыкального инструмента позволяет построить инструмент с эффектами унисонного звучания и звучания "розлив" без удвоения или утроения функциональных узлов известного устройства. Формула изобретения Генератор шкалы частот электромузыкального инструмента по авт. св.У 1239747, о т л и ч а ю щ и й с я 25 тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем получения эффектов унисонного звучанияи звучания "розлив", в него введеныформирователь вспомогательной опор ной частоты и дополнительные смеситель и фильтр нижних частот, выходкоторого является дополнительным выходом устройства, при этом входыформирователя вспомогательной опорной частоты соединены с выходамиформирователей частот сеток, первыйвход дополнительного смесителя соединен с выходом формирователя вспомогательной опорной частоты, выход 40 которого соединен с входом дополнительного фильтра, а второй вход дополнительного смесителя соединен свыходом формирователя задающих час,тот.1292033 Составитель С.Клевктор А.Ворович Техред Л.Олейник Ре Подписиитета СССРкрытийя наб , д 4/ ак афическое предприятие, г. Ужгор Производственнороектная 5/50 Тираз 346 ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и о 13035, Москва, 3-35, Раушск Корректор А.Тяско