SU113886A1 - Electromusical instrument with harmonic formants - Google Patents

Description

Известны способы формировани  тембра в электрических музыкальных инструментах, отличающиес  применением одного или нескольких одиночных резонансных контуров, воздействующих на частотную характеристику воспроизвод щего тракта. Такие системы более всего .:оответствуют акустической схеме формировани  речевых гласных звуков или аналогичнькм схемам с резонаторами, имеюнхими сосредоточенные ко.чебате .льные ;)лементы.Methods are known for forming a timbre in electric musical instruments, characterized by the use of one or several single resonant circuits affecting the frequency response of the reproducing tract. Such systems most of all.: Correspond to the acoustic scheme of the formation of speech vowel sounds or analogous schemes with resonators, izmyuhimi concentrated k.chebatelnye;) elements.

Недоетаток -казанных -.систем состоит к том, что ripii необходимой дл  четкото эффекта добротности контура по вл етс  существенна  неровность звука, обус,-1овленна , с одной стороны, избыточным усилением при точном совпадении резонансного пика с гармоникой и, с друго) стороны, усиленной фильтрацией гармоник приточном резонансе с нееетественным преобладанием одиночной компоненты в резонансной зоне.The underexposure of the indicated systems is that the ripii required for a clear Q-effect of the contour appears significant unevenness of the sound, the obturation, -1, on the one hand, excessive amplification with an exact coincidence of the resonant peak with harmonics and, on the other hand, enhanced filtration of harmonics, inflow resonance with the unnatural predominance of a single component in the resonant zone.

13олыпинст,л- реа,1ьных механическнх музыкальных инструме1Г1Ои свойстиенны более сложные системы резонаторов с распреде.ченными посто нными , снособные к колебани м на кратных частотах и обуслов.1Ннаю1иие более сложную и тонкую структуру излучаемых спектро.; с Г:овы1ненной индивидуальностью -тембра при воспри тии. Известны также .мс.канические системы (гобой, фагот и др.), в которых возбудитель звука (трость), синхронизированный пассивным вибратором (дей;.твуюн1ий ствол инструмента), coBepuiaeT сложный щжл колебаний в течение периода основной частоты, что может быть интерпретировано в фор.ме сложного гармонического резонанса в тракте более простого 1 сходного спектра.13Lipinst, LREA, 1N mechanical mechanical musical instruments, and features more complex resonator systems with distributed constant constants that can oscillate at multiple frequencies and cause a more complex and delicate structure of the emitted spectrum .; with G: your individuality - timbre under perception. There are also known ms. Systems (oboe, bassoon, etc.), in which the sound pathogen (walking stick) synchronized with a passive vibrator (dei ;. in the form.of complex harmonic resonance in the path of a simpler 1 similar spectrum.

Непосредственно в электрических системах зв ковой частоты получение волнового )езонанса практически не Озможно.It is practically impossible to obtain the wave resonance directly in the electrical systems of the sound frequency.

Предмет изобретени  составл ет г.чектрическа  система, косве1 ны. путем даюн1а  эффект, аналогичный формирюванию .в ч ового спектра аThe subject matter of the invention is a cosmic system, costed. by way of the same effect, which is similar to the formation of the spectrum of a h

№ 1i 3886No. 1i 3886

ciicTir-ie с иолиоиым резонатором или несколькими резонаторами, и таким обратном открывающа  весьма широкие возможности дл  синтеза под.тинно музыкальных и .сложных тембров.ciicTir-ie with an ifolyor resonator or several resonators, and thus reversed it opens up very wide possibilities for the synthesis of sub-musical and complex sounds.

На фиг. I приведена блок-схема предлагаемого инструмента, имитирующего резонансно-волновой процесс . формировани  гар лонического спектра, и.чи иначе имитирующего систему волнового резонатора, наход  цегос  под воздействием сложной периодической вне1иней силы- На фиг. 2 представлен ирОцео: формировани  колебаний в схеме п6 фнг. 1; на фиг. 3 показана элек пческа  схема --пример конкретного решени  дл  оригинальной части схемы фиг. 1. На фиг- 4 представлены некоторые частные случаи колебаний и спектральных характеристик, отражающие |(ОЗможности инструмента.FIG. I shows a block diagram of the proposed tool that simulates a resonant-wave process. the formation of a harmonic spectrum, and otherwise imitating a wave resonator system, found under the influence of a complex periodic external force. In FIG. 2 shows irOceo: the formation of oscillations in the n6 fng scheme. one; in fig. 3 shows an electronic circuit — an example of a specific solution for the original part of the circuit of FIG. 1. Fig. 4 shows some particular cases of oscillations and spectral characteristics reflecting | (Ozmozhnosti instrument.

Блок-схема, показанна  на фиг. 1, включает следующие основные элеЛ1е )гты- /-мануал, воздействующий на частоту основного генератора .2; -каскад синх)оимпу.;1ьсов, 4-синхронизатор, воздействуюгдий на формантный релаксатор 5,  вл ющийс  важным элементом всего устройства; 6-модул тор, представл ющий собой каскад с двойным уп1)ав;1ением и независимыми входами: по напр жению формантного релаксаторам и но ;1а11р жснию суновного 1енерато 1а, подаваемого на каскад 6, в обход релаксатора 5, по тракту 7; 8-око)1ечный усилитель (вообще остальна  схема электроинструмента); 5-репродуктор.The block diagram shown in FIG. 1, includes the following main EL1e) gty- / -manual, affecting the frequency of the main oscillator .2; -sync sync); 1c, 4-synchronizer, acting on the formant relaxator 5, which is an important element of the whole device; 6-modulator, which is a cascade with double up1) AU; 1 and independent inputs: for the voltage of the formant relaxers and no; 1–11 a day of the 1EN 1to supplied to the cascade 6, bypassing the relaxator 5, through path 7; 8-eye) 1-amplifier (generally the rest of the power tool); 5 reproducer.

Действие схемы иллюстрируетс  осгшлло1)а.ммами, показанными на фи1-. 2.The operation of the circuit is illustrated with auxma1) am.mma, shown in phi1-. 2

Крива  а изображает нанр жение основного генератора 2, имеюнхее в данном случае пилообразную форму. Крива  б изображает импульсы синхронизатора 4, возникающие под действием напр жени  основного генератора и, в свою очередь, воздействующие на формантный релаксатор 5. Натуральна  частота формантного релаксатора 5 остаетс  неизменной при всех вариаци х частоты основного генератора 2 и, как будет показано ниже, определ ет частоты гармонических квазирезонансов форманты . Как правило, дл  получени  именно формантного эффекта формаптна  частота должна быть выще частоты основного генератора, но практически , натуральна  частота формантного релаксатора может иногда быть и ниже частоты основного генератора и вообще не св за 1а с пос.чедней каким-либо коэффициентом.The curve a depicts the construction of the main generator 2, i.e., in this case, a sawtooth shape. Curve b depicts synchronizer 4 pulses arising from the voltage of the main generator and, in turn, affecting the formant relaxer 5. The natural frequency of the formant relaxer 5 remains unchanged with all the frequency variations of the main generator 2 and, as will be shown below, determines harmonic quasi-resonance frequencies formants. As a rule, to obtain the formant effect, the form frequency should be higher than the frequency of the main generator, but in practice, the natural frequency of the formant relaxer can sometimes be lower than the frequency of the main generator and not at all associated with any coefficient.

Существенным условием норма.чьного действи  схемы  вл етс  соверщенный эффект синхронизации начальной фазы колебательного процесса формаптного |)елаксатора 5 в начале каждого периода основного генератора 2. Синхронизаци  может быть осуществлена в /побои стадии ко.1ебательно1о цикла формантного |:1е.лаксатора, включа  и так называемое «мертовос врем . Услови  осун1сствле}и1  такой синхронизации дамы ниже. Крива  в (фиг. 2) изображает колебани  формантного релаксатора , синхронизированные импульсами б п каждом периоде частоты основного генератора.The essential condition of the normal operation of the circuit is the perfect effect of synchronization of the initial phase of the oscillatory process of the formative 5) at the beginning of each period of the main generator 2. Synchronization can be carried out in the beat of the formant 1: 1 loop of the cyclic, including the so-called "mertovos time. Condition the first one} and 1 such synchronization of the ladies below. The curve in (Fig. 2) represents the oscillations of the formant relaxator, synchronized by pulses of the frequency generator of the main generator.

Полученное от релаксатора 5 напр жение в проходит через модул тор 6 (фи1-. 1), где подвергаетс  амплитздной модул ции со стороны напр жени  основного генератора. Крива  г (фиг. 2) изображает результирующее напр жение на входе оконечного усилител  8 (на выходе мо .ул тора 6. Оно представл ет собой типичные пачки затухающих ко-чгбаний несинусоидальпого профил .The voltage received from relaxator 5 passes through modulator 6 (phi-1), where it is subjected to amplitude modulation on the voltage side of the main generator. Curve r (Fig. 2) depicts the resulting voltage at the input of the terminal amplifier 8 (at the output of the motor 6). It represents typical bundles of damped non-sinusoidal profile.

Спектр полученных колебаний характеризуетс  наличием максимумов , наход щихс  в гармоническом отнощении, причем частота первого максимума соответствует частоте повтор емости натуральных колебаний формантного релаксатора. Спектральпа  характеристика соответствует характеристике резонанса вынужденных колебаний сложной формы в сисхеме вибратора с натуральными резонансными частотами на гармониках основной волны. Описанный результат и составл ет сущность действи  предлагаемого музыкального инструмента.The spectrum of the obtained oscillations is characterized by the presence of maxima that are in harmonic ratio, and the frequency of the first maximum corresponds to the frequency of repetition of natural vibrations of the formant relaxator. The spectral characteristic corresponds to the characteristic of the resonance of forced oscillations of a complex form in the vibrator system with natural resonant frequencies at the harmonics of the main wave. The result described is the essence of the action of the proposed musical instrument.

На фиг. 3 показана принципиальна  электрическа  схема дл  получени  описг ;ных выше колебаний. Здесь, тиратрон 10 с конденсатором и -  сопротивлением 12 образует формантный релаксатор (5 на фиг. 1). Триод 13  вл етс  синхронизатором (4 на фнг. 1) дл  тиратрона 10 и действует от ча:стоты основного генератора через триггерный датчик синхроимпзльсов 14-15.FIG. Figure 3 shows a circuit diagram for obtaining the oscillations described above. Here, a thyratron 10 with a capacitor and - resistance 12 forms a formant relaxator (5 in Fig. 1). Triode 13 is a synchronizer (4 in fng. 1) for a thyratron 10 and operates from: the main generator's clock via a trigger sensor 14–15.

Как было указано, дл  осуществлени  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|СЯ на управл ющую сетку, эффект синхронизации возможен лишь в развитой части зар дного цикла, где система сама подготовлена к спуску. В промежутке времени, следующем непосредственно за разр дным циклом, тиратрон не чувствителен к импульсу на сетке, и .синхронизаци  невозможна.As mentioned, in order to achieve a normal result, it is necessary to ensure that the phase of the formant relaxator is at the initial stage at any stage of the oscillatory cycle when the clock frequency of the main generator passes. With the usual synchronization scheme of a thyratron, when a stimulating pulse is fed to the control grid, the synchronization effect is possible only in the developed part of the charge cycle, where the system itself is prepared for descent. In the time interval immediately following the discharge cycle, the thyratron is not sensitive to a pulse on the grid, and synchronization is impossible.

В описываемой схеме в момент синхронизации натуральный релаксационный процесс подмен етс  разр дным циклом от триода 13, подключенного параллельно с тиратроном 10 к конденсатору 11. Ъ паузах синхроимпульса триод /5 заперт и не оказывает вли ни  на работу формантного релаксатора. В момент прохождени  синхроимпульса триод 13 рбрасывает зар д конденсатора // 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 // может происходить непосредственно после действи  тиратрона или даже совпадать с этим моментом.In the described scheme, at the moment of synchronization, the natural relaxation process is replaced by a discharge cycle from triode 13 connected in parallel with the thyratron 10 to capacitor 11. The b pauses of the triode / 5 sync pulse does not affect the operation of the formant relaxator. At the time of the passage of the sync pulse, the triode 13 recharges the charge of the capacitor // in the same way that the thyratron 10 does in the process of natural relaxation. The forced reset occurs regardless of the phase of the formant relaxator's natural cycle. In the particular case, the conduction of the anode-cathode of the triode 13 to the capacitor // can occur directly after the action of the thyratron or even coincide with this moment.

Последним специфическим звеном схемы, показанной на фиг- 3,  вл етс  модул тор 16 (6 на фнг. 1), выполненный на пентагрнде. На одну из его сеток подано напр жение формантного релаксатора, на другую - основного генератора. Результирующее колебание образуетс  на анодной нагрузке пентагрида.The last specific element of the circuit shown in FIG. 3 is the modulator 16 (6 in the FNG. 1) performed on the pentagrand. The formant relaxator voltage is applied to one of its grids, and the main generator voltage to the other. The resulting oscillation is formed at the anode load of the pentagride.

На анодной нагрузке, кроме комбинационного напр жени , выдел етс  также непосредственно и модулирующа  компонента. Дл  ее исключени  (что не всегда нужно) примен етс  непосредственна  подача модулирующего напр жени  на выход схемы (сопротивление 17) в противофазе к его напр жению в анодной цепи (т. е. фазе с напр жением модул ции на сетке).On the anode load, besides the combinational voltage, the modulating component is also directly allocated. To exclude it (which is not always necessary), a direct supply of the modulating voltage to the output of the circuit (resistance 17) in antiphase is applied to its voltage in the anode circuit (i.e., the phase with the modulation voltage on the grid).

Что касаетс  спектральной структуры, то при сохранении общих признаков ,  сных из вышеизложенного, она может широко варьироватьс  вследствие изменени волновых форм как формантного релаксатора, так и модулирующего генератора. Приведенный пример сочетани  двух пилообразных профилей  вл етс  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 функций , изображающих цикл формантного релаксатора. Математическа  разработка универсального 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 описани .As regards the spectral structure, while retaining the general features that are clear from the foregoing, it can vary widely due to changes in the waveforms of both the formant relaxer and the modulating oscillator. The given example of the combination of two sawtooth profiles is only one particular case. In general, the interaction of two functions of time within the period of the main generator - different and arbitrary, limited only by the vibrational condition of one of these functions, representing the formant relaxator cycle, should be considered. The mathematical development of a universal cycle shows the presence of extremely wide possibilities for the variation of the spectrum, and consequently, the timbre. Technically, the transformation of the wave profiles of both components can be carried out by already known methods and does not require a special description.

- 3 -№ 113886- 3 - # 113886

В качестве пргвгоров спектрально во.чновых композиций, осуществимых в предлагаемом инструменте, на фиг. 4 нредстав.лены следующие случаи: /-случай малого затухани  «вибратора при по)1ном спадающемр де волновых резонансов; //-случай жесткой фильтрации гармоник формантното релаксатора (приведение вибратора к одиночному контуру ); ///-случай большого затухани  при отдаче формантного релаксатора , аналогичной форме примера /; fV-случай, характеризующийс  наличием форманты в спектре самого формантного релак;сатора (максим м отдачи на высшей гармонике вибратора). Указанна  высша  форманта может быть образована второй такой же системой, включенной в тракт основного формантного релаксатора; V-случай нечетного спектра формантного релайсатора (выпадают четные резонансы вибратора). As prgvgorov spectral military compositions, feasible in the proposed tool, FIG. 4 presented the following cases: / - the case of a small attenuation of the "vibrator with on) 1 decay of de resonance; // - the case of rigid filtering of harmonics formantnoto relaxator (bringing the vibrator to a single circuit); /// - the case of a large attenuation when the formant relaxator is given, similar to the example form /; fV-case, characterized by the presence of formants in the spectrum of the most formant relax; sator (maximum recoil at the highest harmonic of the vibrator). This higher formant can be formed by a second such system included in the path of the main formant relaxator; V-case of the odd spectrum of the formant relaxator (even vibrations of the vibrator drop out).

Аналогична  группа примеров могла бы быть составлена дл  вариации формы волны модулирующего напр жени  основного генератора.A similar group of examples could be made to vary the waveform of the modulating voltage of the main generator.

Следующим этапом развити  нредложенной системы  вл етс  применение нескольких одновременно действующих формантных релаксаторов , образующих более сложный случай, эквивалентный эффекту сложного резонанса колебаний источника с развитым спектром в системе нескольких резонаторов.The next stage in the development of the proposed system is the use of several simultaneously operating formant relaxators, forming a more complex case, equivalent to the effect of a complex resonance of oscillations of a source with a developed spectrum in a system of several resonators.

Предмет изобретени Subject invention

Электромузыкальный инструмент с гармоническими формантами, о тл и чающийс  тем, что, с целью получени  гармонических (кратных) формант, применены один или несколько формантных генераторов, амплитуда колебаний которых модулируетс  колебани ми основного (релаксационного ) генератора, а фаза приводитс  к нулю в начале каждого колебани  основного генератора.An electrically-musical instrument with harmonic formants, of which, in order to obtain harmonic (multiple) formants, one or more formant generators are used, the amplitude of oscillations of which is modulated by the oscillations of the main (relaxation) generator, and the phase is zero oscillations of the main generator.

250S250S

АBUT

/ 2 3/ 2 3

Ю 20U 20