WO2017200427A1 - Лазерный триггер для большого барабана - Google Patents

Лазерный триггер для большого барабана Download PDF

Info

Publication number
WO2017200427A1
WO2017200427A1 PCT/RU2017/050032 RU2017050032W WO2017200427A1 WO 2017200427 A1 WO2017200427 A1 WO 2017200427A1 RU 2017050032 W RU2017050032 W RU 2017050032W WO 2017200427 A1 WO2017200427 A1 WO 2017200427A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sound
drum
photocell
housing
laser beam
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/050032
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Илья Юрьевич МУДРЕНОВ
Original Assignee
Илья Юрьевич МУДРЕНОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Илья Юрьевич МУДРЕНОВ filed Critical Илья Юрьевич МУДРЕНОВ
Priority to DE112017002171.5T priority Critical patent/DE112017002171B4/de
Priority to US16/099,502 priority patent/US10304427B2/en
Publication of WO2017200427A1 publication Critical patent/WO2017200427A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10D—STRINGED MUSICAL INSTRUMENTS; WIND MUSICAL INSTRUMENTS; ACCORDIONS OR CONCERTINAS; PERCUSSION MUSICAL INSTRUMENTS; AEOLIAN HARPS; SINGING-FLAME MUSICAL INSTRUMENTS; MUSICAL INSTRUMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10D13/00—Percussion musical instruments; Details or accessories therefor
    • G10D13/10—Details of, or accessories for, percussion musical instruments
    • G10D13/11—Pedals; Pedal mechanisms
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10D—STRINGED MUSICAL INSTRUMENTS; WIND MUSICAL INSTRUMENTS; ACCORDIONS OR CONCERTINAS; PERCUSSION MUSICAL INSTRUMENTS; AEOLIAN HARPS; SINGING-FLAME MUSICAL INSTRUMENTS; MUSICAL INSTRUMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10D13/00—Percussion musical instruments; Details or accessories therefor
    • G10D13/01—General design of percussion musical instruments
    • G10D13/02—Drums; Tambourines with drumheads
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10D—STRINGED MUSICAL INSTRUMENTS; WIND MUSICAL INSTRUMENTS; ACCORDIONS OR CONCERTINAS; PERCUSSION MUSICAL INSTRUMENTS; AEOLIAN HARPS; SINGING-FLAME MUSICAL INSTRUMENTS; MUSICAL INSTRUMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10D13/00—Percussion musical instruments; Details or accessories therefor
    • G10D13/10—Details of, or accessories for, percussion musical instruments
    • G10D13/20—Drumheads
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/32—Constructional details
    • G10H1/34—Switch arrangements, e.g. keyboards or mechanical switches specially adapted for electrophonic musical instruments
    • G10H1/344—Structural association with individual keys
    • G10H1/348—Switches actuated by parts of the body other than fingers
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H3/00—Instruments in which the tones are generated by electromechanical means
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H3/00—Instruments in which the tones are generated by electromechanical means
    • G10H3/12—Instruments in which the tones are generated by electromechanical means using mechanical resonant generators, e.g. strings or percussive instruments, the tones of which are picked up by electromechanical transducers, the electrical signals being further manipulated or amplified and subsequently converted to sound by a loudspeaker or equivalent instrument
    • G10H3/14—Instruments in which the tones are generated by electromechanical means using mechanical resonant generators, e.g. strings or percussive instruments, the tones of which are picked up by electromechanical transducers, the electrical signals being further manipulated or amplified and subsequently converted to sound by a loudspeaker or equivalent instrument using mechanically actuated vibrators with pick-up means
    • G10H3/146—Instruments in which the tones are generated by electromechanical means using mechanical resonant generators, e.g. strings or percussive instruments, the tones of which are picked up by electromechanical transducers, the electrical signals being further manipulated or amplified and subsequently converted to sound by a loudspeaker or equivalent instrument using mechanically actuated vibrators with pick-up means using a membrane, e.g. a drum; Pick-up means for vibrating surfaces, e.g. housing of an instrument
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H2220/00—Input/output interfacing specifically adapted for electrophonic musical tools or instruments
    • G10H2220/155—User input interfaces for electrophonic musical instruments
    • G10H2220/405—Beam sensing or control, i.e. input interfaces involving substantially immaterial beams, radiation, or fields of any nature, used, e.g. as a switch as in a light barrier, or as a control device, e.g. using the theremin electric field sensing principle
    • G10H2220/411—Light beams
    • G10H2220/421—Laser beams

Definitions

  • the invention relates to the field of musical equipment, in particular, it considers the principle of operation and the design of a device that provides recognition of beats performed by a musician when playing the big drum and the generation of electrical signals of sound frequencies.
  • the device does not transmit the sounds of the acoustic drum, but performs their replacement with pre-prepared sound signals reproduced from the database.
  • a drum trigger such a device is called a drum trigger.
  • WO2009140368, US7642448, US7491880 for use in keyboard musical instruments, allowing to convert the sound of the instrument into its digital form in isolation from the external environment and the sounds of surrounding musical equipment for electronic processing and transmission to an acoustic broadcaster.
  • a device includes a light emitter (LED), a signal recognition module, a storage for wave forms of sound signals, a module for reproducing sound signals, controls, a power source. Tracking the movable mechanism (hammer, key) is carried out using emitters and receivers of light radiation, reflected or crossing the trajectory of its movement.
  • US8013233 describes a device design with an optical pickup for keyboards comprising an optical emitter and a sensor, as well as a reflection plate.
  • a modern drum trigger for an acoustic drum in most cases is a piezoelectric element located in some kind of housing mounted on the rim of the drum (see US6794569B2, publ. 21 .09.2004). Vibration and deformation of drum plastic during the sound of the drum generates an electrical signal through the piezoelectric effect. This signal is removed from the trigger by a cable and sent to a special electronic device that recognizes the fact and impact force by the parameter of this signal. As soon as a blow is detected and its strength is evaluated, a team is formed to play the “sample” - the finished sound of a musical instrument, pre-recorded and placed in the sound module database. This decision was made as a prototype for the claimed object.
  • One of them is a threshold detector, which is triggered only when the signal level from the piezoelectric element exceeds a predetermined threshold.
  • This technique has drawbacks: it requires an individual adjustment of the threshold level, and also causes insensitivity to those shocks at which the signal level from the piezoelectric element does not reach the threshold. Conversely, if the threshold level is too low, false alarms occur when not only the initial impulse upon impact reaches the threshold, but also other plastic vibrations caused by the after-sound of the instrument and surrounding noise.
  • the second method is the analysis of the signal from the piezoelectric element using digital signal processing methods.
  • the present invention is aimed at achieving a technical result that provides reliable recording of strokes made by a musician on a large drum with a foot pedal, without the above disadvantages (insensitivity to weak strokes, false alarms and delay).
  • the laser trigger for the large drum contains a housing fixed to the rim of the drum, carrying at least one reader of blows made by the hammer of the foot pedal in the lower part.
  • a shock reader having a laser beam emitter and a photocell is facing the hammer, and a retroreflective coating is applied to the pedal hammer head to reflect the laser beam in the direction of the photocell at the time of impact.
  • a module for detecting shock by the parameters of the electric signal from the photocell is located in the cavity of the housing. It is connected to a processing module, which includes an audio signal electric signal generator, which is connected to an output connector for connecting a cable to output these signals for further processing and amplification.
  • the present invention is illustrated by a specific example of execution, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the desired technical result.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a laser trigger for a large drum
  • FIG. 2 is a structural diagram of a laser trigger; FIG. 3 - layout of the device on the big drum.
  • a design of a laser trigger device for sounding a large drum at electric concerts and in studios is contemplated.
  • the device can be used instead of a traditional microphone or in conjunction with a microphone.
  • a large drum is meant a drum, striking on which is done by tilting the foot pedal carrying the hammer. When you press the pedal, the hammer pivotally swiveled is swinging towards the acoustic membrane of the drum and striking it. The speed of movement of the hammer just before touching it with the membrane determines the strength and volume of the sound wave emitted by the drum into the external environment.
  • the laser trigger is a housing fixed on the rim of the large drum, bearing at least one read head in the lower part facing the hammer head, which includes the laser beam emitter and the photocell located in the exit zone of this beam.
  • a sticker made of retroreflective material is fixed on the hammer head to reflect the laser beam in the direction of the photocell at the moment the hammer hits the acoustic membrane.
  • the sound frequency electric signal generator may be a wave synthesizer or a physical modeling synthesizer.
  • the sound frequency electric signal generator according to the principle of a wave synthesizer is made in the form of a software module, implemented inside the microcontroller.
  • the input from the module receives commands from the shock recognition module.
  • the wave synthesizer accesses the memory microcircuit, which houses the waveform database, in digital form.
  • the digital values are sequentially read out, scaled according to the force of the impact, and the digital-to-analog converter is sequentially output to the microcircuit, at the output of which a continuous electrical signal of sound frequency is obtained.
  • the sound frequency electric signal generator according to the principle of the physical modeling synthesizer is made in the form of a software module implemented inside the microcontroller.
  • the input from the module receives commands from the shock recognition module.
  • the physical modeling synthesizer turns to the mathematical model of a musical instrument.
  • the digital values are sequentially obtained as a result of the cyclic calculation of the discrete equation, which takes the fact and impact force and the set of variable values specified by the user settings as arguments.
  • the obtained calculation results are sequentially output to a digital-to-analog converter microcircuit, at the output of which a continuous electrical sound signal is obtained.
  • the device consists of the following parts: a read head 1 (or several read heads), which includes a photocell 2 and a laser beam emitter 3, a shock recognition module 4, a storage for the sound waveform database 5, and a processing module 7 including an electric generator sound frequency signal, as well as controls and indicators, power module 8 in the form of a pulsed voltage converter, electric battery 9, communication module 10, housing 11.
  • a housing 11 having a node 12 of its attachment to the rim of the big drum (Fig. 2 and 3).
  • This node can be made in the form of a clamp, worn on the edge of the rim, and fixed with the help of a bolt 13 carrying a nut 14.
  • Electronic components shock recognition module 4, database storage 5, processing module 7, which includes an audio signal electric signal generator, etc. are mounted on a common board with the formation of a single unit 15.
  • the housing of the device provides a number of functions. Inside the case there is an electronic board and a battery (battery). The front panel of the housing gives the user the ability to visualize the process and configure operating parameters (due to the output on its surface of the controls and displays). On the back side of the case is a 16-type XLR connector for connecting a signal cable. On the lower side of the housing 17, where there is a mounting mechanism — a clip for mounting the device on the rim of the large drum, a lower compartment 18 is formed to accommodate two hinge assemblies, each of which houses a reading head 1 carrying a laser beam emitter and a photocell.
  • the hinge is spring-loaded with the O-ring seal 19, which makes it stationary during the game but makes it possible, with the use of a finger, to deflect the read head 1, and with it the laser beam 20 in two degrees of freedom and aim it at the desired point (in this case, the retroreflective sticker 21 placed on the upper surface of the hammer head 22 at the moment of its contact with the plastic 25 of the big drum).
  • the hammer at one end is pivotally connected 23 with the foot pedal 24.
  • the principle of operation of the device is based on tracking the position of the hammer of the pedal of the large drum using a laser beam.
  • the hammer is equipped with a coating of retroreflective material.
  • In the read head there is a laser beam emitter and a photocell.
  • the laser beam is guided so that at the moment of impact the beam hits the retroreflective material. Due to the property of the retroreflective material, the laser beam is reflected and sent back to the read head, where it hits the photocell located as close as possible to the emitter outlet.
  • the electronic circuit recognizes the fact of an impact by a signal from photocell. This signal is processed after which a command is generated to the wave synthesizer to play a pre-recorded audio signal.
  • a different mode of operation of the device is implemented: a pattern is applied to the retroreflective surface (for example, a strip). During the impact, retroreflective material appears in the beam not once, but intermittently, masking the pattern. This causes not a single front of the electric signal from the photocell, but a pulse sequence in accordance with the figure.
  • An electronic circuit when processing a signal from a photocell, recognizes a sequence of pulses and estimates their speed. At this speed, the force of the impact is recognized and a command to reproduce sound is formed - the higher the speed of the pulse train, the stronger the impact.
  • the design provides for the presence of one or two read heads on board one device. This makes it possible to work with both a normal pedal and a stereo pedal.
  • the device housing has an integrated communication module 10 for control and service using an external device, which can be a computer, tablet or smartphone.
  • an external device which can be a computer, tablet or smartphone.
  • the user When connected to such a device, the user has the ability to remotely visualize the operation of the device, control the main parameters, download files with waveforms of sounds, and also gets access to configuration parameters. There is an opportunity to update the internal firmware of the device.
  • the device does not require any re-equipment of a musical instrument, since mounted on a typical rim of a large drum. This makes the device suitable for quick installation, literally within one minute.
  • the device is an addition to a musical instrument and its presence does not affect the functioning and sound of the instrument. There is no need to interfere with the foot pedal mechanism or replace any drum parts. Thus, a musician who is used to playing his instrument and his pedal will not experience any discomfort due to the unusual sensations.
  • the device in the form of a device is a functionally finished product and is ready to work immediately after attaching a typical drum to the rim.
  • the combined all-in-one solution eliminates the need to assemble the circuit from separate nodes and connecting cables, which saves significant time and increases reliability. Battery power makes it possible to work autonomously and eliminates the need to search for an “outlet”.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)

Abstract

Лазерный триггер для большого барабана, содержит закрепляемый на ободе барабана корпус, несущий в нижней части по крайней мере один считыватель ударов, производимых молотком ножной педали. Считыватель ударов обращен в сторону молотка и имеет излучатель лазерного луча и фотоэлемент, а на головке молотка педали нанесено световозвращающее покрытие для отражения лазерного луча в направлении фотоэлемента в момент удара. В полости корпуса размещён модуль распознавания удара по параметрам электрического сигнала от фотоэлемента, связанный с модулем обработки, включающим в себя генератор электрического сигнала звуковой частоты, который связан с выходным разъёмом для подключения кабеля с целью вывода этих сигналов на дальнейшую обработку и усиление.

Description

Лазерный триггер для большого барабана
Область техники
Изобретение относится к области музыкального оборудования, в частности, рассматривается принцип действия и конструкция устройства, обеспечивающего распознавание ударов исполняемых музыкантом при игре на большом барабане и генерацию электрических сигналов звуковых частот.
Предшествующий уровень техники
В отличии от микрофона устройство не передает звуки акустического барабана, а выполняет подмену их на заранее подготовленные звуковые сигналы, воспроизводимые из базы данных. В среде профессиональных музыкантов такое устройство называется барабанным триггером.
Начиная с пятидесятых годов 20 века наблюдается развитие электромузыальных инструментов, электроакустических способов передачи звучания исполнителей. Растет число различных музыкальных стилей и направлений, в которых применяются электромузыкальные инструменты и электрическое музыкальное оборудование. Попутно этому развитию наблюдается изменение субъективного представления слушателей о сбалансированном звучании и тембрах инструментов. В звучании современной популярной музыки значительное место отводится ритм-секции, в основе которой находятся большой барабан и бас-гитара (или иной басовый инструмент). Профессиональные музыканты в большинстве случаев выбирают для работы акустические барабанные установки. Это связано прежде всего с тем, что за годы музыкальной практики у барабанщиков формируется специфичная для акустических барабанов техника звукоизвлечения и привычка слышать при игре натуральное звучание акустических барабанов. При этом многие современные стили исполняемой вживую электрической музыки требуют, чтобы звук большого барабана был очень насыщенным и чтобы концертное звучание коллектива было максимально приближено к звучанию на альбоме, записанном в студии с применением сложных приборов обработки звука. В процессе такой студийной обработки звучание акустического барабана, снятое микрофоном, претерпевает значительные изменения, чтобы звук большого барабана хорошо вписывался в общий баланс, был хорошо читаемым и при этом не вызывал перегрузок. Нередко, если того требует стиль музыки, звук большого барабана делают синтетическим и откровенно электронным. На живых концертах выполнить такую обработку сигнала очень сложно, а в ряде случаев и вовсе невозможно. Для решения таких задач на живых концертах применяется технология подмены реального звука барабана на заранее подготовленный образцовый звук (так называемый "сэмпл"), который в момент удара воспроизводится из памяти специального устройства— так называемого «звукового модуля».
На данный момент имеются запатентованные технические решения (WO2009140368, US7642448, US7491880) для использования в клавишных музыкальных инструментах, позволяющие изолированно от внешней среды и звуков окружающей музыкальной техники преобразовывать звук инструмента в его цифровую форму для электронной обработки и передачи на акустический вещатель. Такое устройство включает в себя световой излучатель (светодиод), модуль распознавания сигнала, память хранилища волновых форм звуковых сигналов, модуль воспроизведения звуковых сигналов, органы управления, источник питания. Слежение за подвижным механизмом (молоточком, клавишей) осуществляется с помощью излучателей и приемников светового излучения, отражаемого или пересекающего траекторию его движения. В US8013233 описана конструкция устройства с оптическим звукоснимателем для клавишных инструментов, содержащая оптический излучатель и сенсор, а также отражающую пластину. При этом на пластину может быть нанесен рисунок в виде непрерывного градиента серого цвета или чередования разных его оттенков. Такие решения позволяют каждое перемещение клавиши преобразовывать в соответствующей звуковой файл, который потом транслируется через акустический вещатель во внешнюю среду. Но известные решения, запатентованные ранее, плохо применимы для решения задачи по озвучиванию акустического барабана, так как требуют специального переоснащения музыкального инструмента (то есть внесение в конструкцию музыкального инструмента элементов съема звука), что крайне сложно, а порой и вовсе невозможно в условиях музыкальных фестивалей, в клубной и гастрольной работе, когда на сцене имеется типовая барабанная установка и нет времени на её переоснащение (замену обода, монтаж кронштейнов и прочие механические действия). В отношении такого музыкального инструмента как барабан изменение его конструкции несет в себе серьезную проблему, так как его конструкция не предусматривает вообще изменений. Похожие решения, запатентованные ранее, требуют присутствия датчика непосредственно в механизме педали (или клавиши). Внедрение дополнительного датчика в механизм педали всегда будет сопряжено с довольно сложными механическими работами. В случае с похожими решениями, прошедший переделку механизм педали определенно перестанет быть оригинальным и будет снят с гарантии изготовителя.
Все барабаны используют какой-либо механический импульс для преобразования его в звук. Такой импульс дает удар барабанной палочки или молотка ножной педали по специальной поверхности. В акустических барабанах такая поверхности называется пластиком, который от удара вибрирует и создает звуковые волны, которые усиливаются резонатором. Для подмены звуков акустического барабана звуками из звукового модуля на сегодняшний день используется схема, включающая в себя сам барабан, триггер, соединительные кабели и звуковой модуль, являющийся генератором заранее подготовленных электрических сигналов звуковых частот. В данной цепочке собственно на триггер возложена решающая роль — получение информации об ударе.
Современный барабанный триггер для акустического барабана в большинстве случаев представляет собой пьезоэлемент, расположенный в каком либо корпусе, монтируемом на обод барабана (см. US6794569B2, опубл. 21 .09.2004). Вибрация и деформация барабанного пластика в процессе звучания барабана порождает электрический сигнал посредством пьезоэффекта. Этот сигнал выводится из триггера кабелем и отправляется на специальное электронное устройство, которое распознает факт и силу удара по параметра этого сигнала. Как только выявлен удар и оценена его сила, формируется команда на воспроизведение "сэмпла" - готового звука музыкального инструмента, заранее записанного и размещённого в базе данных звукового модуля. Это решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
Такое решение имеет ряд недостатков ввиду того что в электрическом сигнале от пьезоэлемента кроме информации об ударе имеется много лишней информации, порождаемой продолжительным послезвучием акустического барабана (так называемым "сустейном") и акустическими наводками на барабан от соседних источников звука. Для идеальной работы триггера при каждом ударе ему необходим одиночный и достаточно короткий импульс, несущий информацию о факте и силе удара. В реальной же действительности от пьезоэлемента поступает сложный длительный сигнал с множеством лишней информации. Возникает задача выделения информации об ударе из этого сигнала. Для решения этой задачи используют несколько методов распознавания удара. Один из них - пороговый детектор, который срабатывает только в тот момент когда уровень сигнала с пьезоэлемента превышает заданный порог. Такой прием имеет недостатки: он требует индивидуальной настройки уровня порога, а так же вызывает нечувствительность к тем ударам, при которых уровень сигнала с пьезоэлемента не достигает порога. И напротив, при слишком низком уровне порога имеют место ложные срабатывания, когда порога достигает не только первоначальный импульс при ударе но и прочие колебания пластика, вызываемые послезвучием инструмента и окружающими шумами. Второй приём - анализ сигнала от пьезоэлемента методами цифровой обработки сигнала. Он более эффективен нежели пороговый, но тоже имеет недостатки: он является требовательным к вычислительным мощностям процессора, постоянно обрабатывая исходный сигнал в реальном времени, а главным недостатком такого метода является значительная задержка, то есть интервал времени от удара, исполненного музыкантом до распознавания этого удара процессором. Профессиональные музыканты ощущают такие интервалы задержек и испытывают дискомфорт при игре.
Раскрытие изобретения Настоящее изобретение направлено на достижение технического ррезультата, обеспечивающего надежную регистрацию ударов, производимых музыкантом по большому барабану при помощи ножной педали, без перечисленных выше недостатков (нечувствительность к слабым ударам, ложные срабатывания и задержка).
Указанный технический результат достигается тем, что лазерный триггер для большого барабана содержит закрепляемый на ободе барабана корпус, несущий в нижней части по крайней мере один считыватель ударов, производимых молотком ножной педали. Считыватель ударов, имеющий излучатель лазерного луча и фотоэлемент, обращен в сторону молотка, а на головке молотка педали нанесено световозвращающее покрытие для отражения лазерного луча в направлении фотоэлемента в момент удара. В полости корпуса размещён модуль распознавания удара по параметрам электрического сигнала от фотоэлемента, связанный с модулем обработки, включающим в себя генератор электрического сигнала звуковой частоты, который связан с выходным разъёмом для подключения кабеля с целью вывода этих сигналов на дальнейшую обработку и усиление.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
Описание фигур чертежей
На фиг. 1 изображена блок-схема лазерного триггера для большого барабана;
фиг. 2 - конструктивная схема лазерного триггера; фиг. 3 - компоновка устройства на большом барабане.
Лучшие варианты осуществления изобретения
Согласно настоящего изобретения рассматривается конструкция устройства лазерного триггера, предназначенного для озвучивания большого барабана на электрических концертах и в студиях. Устройство может использоваться вместо традиционного микрофона или совместно с микрофоном. Под большим барабаном понимается барабан, нанесение удара по которому производится путем наклона ножной педали, несущей молоток. При нажатии на педаль шарнирно закрепленный с возможностью качания молоток отклоняется в сторону акустической мембраны барабана и ударяет по ней. Скорость перемещения молотка непосредственно перед касанием его с мембраной определяет силу и громкость звуковой волны, излучаемой барабаном во внешнюю среду.
Лазерный триггер представляет собой закрепляемый на ободе большого барабана корпус, несущий в нижней части, обращенной в сторону головки молотка как минимум одну считывающую головку, включающую в себя излучатель лазерного луча и фотоэлемент, расположенный в зоне выхода этого луча. На головке молотка закреплена наклейка из световозвращающего материала для отражения лазерного луча в направлении фотоэлемента в момент удара молотка по акустической мембране. В полости корпуса размещен модуль распознавания удара по электрическому сигналу от фотоэлемента, связанный с модулем обработки импульса, включающим в себя генератор электрического сигнала звуковой частоты, который электрически связан с разъёмом для подключения кабеля с целью передачи сигнала на внешние акустические системы, используемые для воспроизведения звука.
Генератор электрического сигнала звуковой частоты может представлять собой волновой синтезатор или синтезатор физического моделирования.
Генератор электрического сигнала звуковой частоты по принципу волнового синтезатора выполнен в виде программного модуля, реализованного внутри микроконтроллера. На вход модуля поступают команды от модуля распознавания удара. В процессе работы волновой синтезатор обращается к микросхеме памяти, в которой размещена база данных волновых форм, в оцифрованном виде. В процессе воспроизведения происходит последовательное считывание цифровых значений, масштабирование их согласно силе удара и последовательный вывод на микросхему цифро-аналогового преобразователя, на выходе которого получается непрерывный электрический сигнал звуковой частоты.
Генератор электрического сигнала звуковой частоты по принципу синтезатора физического моделирования выполнен в виде программного модуля, реализованного внутри микроконтроллера. На вход модуля поступают команды от модуля распознавания удара. В процессе работы синтезатор физического моделирования обращается к математической модели музыкального инструмента. В процессе воспроизведения происходит последовательное получение цифровых значений в результате циклического вычисления дискретного уравнения, принимающего за аргументы факт и силу удара и набор значений переменных, заданных пользовательскими настройками. Получаемые результаты вычислений последовательно выводятся на микросхему цифро-аналогового преобразователя, на выходе которого получается непрерывный электрический сигнал звуковой частоты.
Ниже рассматривается пример конкретной реализации заявленного изобретения.
Устройство состоит из следующих частей: считывающая головка 1 (или нескольких считывающих головок), включающая в себя фотоэлемент 2 и излучатель 3 лазерного луча, модуль 4 распознавания удара, хранилище 5 базы данных волновых форм звуковых сигналов, модуль 7 обработки, включающий в себя генератор электрического сигнала звуковой частоты, а так же органы управления и индикации, модуль 8 питания в виде импульсного преобразователя напряжения, электрическая батарея 9, модуль 10 коммуникации, корпус 11 .
Все компоненты устройства собраны в корпусе 11 , имеющем узел 12 его прикрепления к ободу большого барабана (фиг. 2 и 3). Этот узел может быть выполнен в виде струбцины, одеваемой на край обода, и закрепляемой с помощью болта 13, несущего гайку 14. Электронные узлы (модуль 4 распознавания удара, хранилище 5 базы данных, модуль 7 обработки, включающий в себя генератор электрического сигнала звуковой частоты и др.) смонтированы на общей плате с образованием единого блока 15.
Корпус прибора обеспечивает ряд функций. Внутри корпуса размещается электронная плата и элемент питания (батарея). Лицевая панель корпуса дает пользователю возможность визуализации процесса работы и настройки рабочих параметров (за счет вывода на ее поверхность органов управления и индикации). На задней стороне на корпусе установлен разъём 16 типа XLR для подключения сигнального кабеля. На нижней стороне 17 корпуса, где имеется крепежный механизм - зажим для установки устройства на обод большого барабана, сформирован нижний отсек 18 для размещения двух шарнирных узлов, каждый из которых размещает в себе считывающую головку 1 несущую излучатель лазерного луча и фотоэлемент. Шарнир подпружинен кольцевым уплотнителем 19, что делает его неподвижным при игре но дает возможность приложив усилие пальца отклонять считывающую головку 1 , а вместе с ней и лазерный луч 20 в двух степенях свободы и нацеливать его в нужную точку (в данном случае на световозвращающую наклейку 21 помещённую на верхней поверхности головки молотка 22 в момент его контакта с пластиком 25 большого барабана). Молоток одним концом шарнирно 23 связан с ножной педалью 24. Сбоку на корпусе 11 имеется окно для замены батареи не снимая прибор с барабана.
Принцип действия устройства, выполненного в виде прибора, основан на слежении за положением молотка педали большого барабана при помощи лазерного луча. Молоток оснащается покрытием из световозвращающего материала. В считывающей головке имеется излучатель лазерного луча и фотоэлемент. Лазерный луч направляется так, чтобы в момент удара луч попадал на световозвращающий материал. Благодаря свойству световозвращающего материала лазерный луч отражается и отправляется обратно в считывающую головку, где попадает на фотоэлемент, расположенный в максимальной близости к выходному отверстию излучателя. Электронная схема распознает факт удара по сигналу от фотоэлемента. Этот сигнал проходит обработку после которой генерируется команда волновому синтезатору на воспроизведение заранее записанного звукового сигнала.
Предусмотрено два режима работы:
- Если исполнение не требует передачу силы ударов и все звуки должны быть одинаковыми по громкости, то каждое вхождение молотка со световозвращающим покрытием в лазерный луч будет являться командой для воспроизведения звука.
- Для исполнения музыкального материала, в котором требуется передача динамики, когда команда на воспроизведение звука должна различаться и зависеть от силы удара, реализуется иной режим работы прибора: на световозвращающую поверхность наносится рисунок (например, полоса). Во время удара световозвращающий материал появляется в луче не однократно, а прерывисто, маскируясь рисунком. Это вызывает не однократный фронт электрического сигнала с фотоэлемента, а последовательность импульсов соответствии с рисунком. Электронная схема при обработке сигнала от фотоэлемента распознает последовательность импульсов и оценивает их скорость. По этой скорости распознается сила удара и формируется команда на воспроизведение звука - чем выше скорость последовательности импульсов, тем сильнее удар.
Конструктивное исполнение предусматривает наличие одной или двух считывающих головок на борту одного устройства. Это дает возможность работать как с обычной педалю так и со стереопедалью.
В корпусе прибора имеется встроенный коммуникационный модуль 10 для управления и сервиса при помощи внешнего устройства, в качестве которого может выступать компьютер, планшет или смартфон. При подключении к такому устройству пользователь имеет возможность удаленной визуализации работы устройства, управления основными параметрами, загрузки файлов с волновыми формами звуков, а так же получает доступ к параметрам конфигурации. Появляется возможность обновления внутренней микропрограммы устройства.
Одно из преимуществ заявленного изобретения в том, что устройство не требует какого-либо переоснащения музыкального инструмента, поскольку крепится на типовой обод большого барабана. Это делает устройство пригодным для быстрой установки, буквально в течение одной минуты. Устройство является дополнением к музыкальному инструменту и его присутствие никак не сказывается на функционировании и звучании инструмента. Нет необходимости вмешиваться в механизм ножной педали или заменять какие-либо детали барабана. Таким образом музыкант, привыкший играть на своём инструменте и со своей педалью, не будет испытывать какого-либо дискомфорта из-за непривычности ощущений. Устройство в виде прибора является функционально законченным изделием и готово к работе сразу после прикрепления на обод типового барабана. Комбинированное решение «всё в одном» позволяет обойтись без сборки схемы из отдельных узлов и соединительных кабелей, что экономит значительное время и повышает надежность. Батарейное питание дает возможность автономной работы и избавляет от необходимости поиска «розетки».

Claims

Формула изобретения
1 . Лазерный триггер для большого барабана, содержащий закрепляемый на ободе барабана корпус с по крайней мере одним считывателем ударов, производимых молотком ножной педали, отличающийся тем, что считыватель ударов, размещенный в нижней части корпуса и обращенный в сторону молотка, имеет излучатель лазерного луча и фотоэлемент, на головке молотка педали нанесено световозвращающее покрытие для отражения лазерного луча в направлении фотоэлемента в момент удара, а в полости корпуса размещён модуль распознавания удара по параметрам электрического сигнала от фотоэлемента, связанный с модулем обработки, включающим в себя генератор электрического сигнала звуковой частоты, который связан с выходным разъёмом для подключения кабеля с целью вывода этих сигналов на дальнейшую обработку и усиление.
2. Лазерный триггер по п. 1 отличающийся тем, что считыватель ударов крепится к корпусу с помощью шарнира, позволяющего отклонять лазерный луч и направлять его в нужном направлении.
3. Лазерный триггер по п. 1 отличающийся тем, что находящийся внутри корпуса генератор электрического сигнала звуковой частоты представляет собой волновой синтезатор со встроенной базой данных, которая содержит набор оцифрованных волновых форм заранее записанных звуковых.
4. Лазерный триггер по п. 1 отличающийся тем, что генератор электрического сигнала звуковой частоты представляет собой синтезатор физического моделирования звука.
PCT/RU2017/050032 2016-05-20 2017-04-28 Лазерный триггер для большого барабана WO2017200427A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112017002171.5T DE112017002171B4 (de) 2016-05-20 2017-04-28 Laser-Trigger für eine Bassdrum
US16/099,502 US10304427B2 (en) 2016-05-20 2017-04-28 Laser trigger for bass drum

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119607A RU2616911C1 (ru) 2016-05-20 2016-05-20 Лазерный триггер для большого барабана
RU2016119607 2016-05-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017200427A1 true WO2017200427A1 (ru) 2017-11-23

Family

ID=58642773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/050032 WO2017200427A1 (ru) 2016-05-20 2017-04-28 Лазерный триггер для большого барабана

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10304427B2 (ru)
DE (1) DE112017002171B4 (ru)
RU (1) RU2616911C1 (ru)
WO (1) WO2017200427A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677568C2 (ru) * 2017-06-16 2019-01-17 Александр Евгеньевич Грицкевич Система и способ для детектирования вибраций, беспроводной передачи, беспроводного приема и обработки данных, принимающий модуль и способ для приема и обработки данных
RU175888U1 (ru) * 2017-06-16 2017-12-21 Александр Евгеньевич Грицкевич Контроллер для детектирования вибраций и беспроводной передачи данных

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4819536A (en) * 1987-01-08 1989-04-11 Lombardi Donald G Drum pedal movement responsive device to produce electrical signal
RU2263357C1 (ru) * 2003-02-12 2005-10-27 Ханс-Петер ВИЛЬФЕР Демпфирующий элемент
US8278541B2 (en) * 2011-01-12 2012-10-02 Trick Percussion Products, Inc. Drum pedal with optical sensor

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5453567A (en) * 1994-01-07 1995-09-26 Brinson; Shelby Automatic operation of percussion instruments
US6794569B2 (en) * 2003-01-14 2004-09-21 Roland Corporation Acoustic instrument triggering device and method
US7435888B2 (en) * 2004-06-21 2008-10-14 Mark David Steele Electronic drum pedal
JP4650361B2 (ja) 2006-07-14 2011-03-16 ヤマハ株式会社 光学系シャッタ体
JP4751781B2 (ja) 2006-07-20 2011-08-17 株式会社河合楽器製作所 鍵盤楽器の発音制御装置
JP2009098582A (ja) 2007-10-19 2009-05-07 Yamaha Corp 駆動ユニット
US7598445B1 (en) * 2008-09-15 2009-10-06 Johnston Darrell N Detonator with cushioned mallet
US9461644B2 (en) * 2012-02-01 2016-10-04 Michael Steckman Method and apparatus for tap-sensing electronic switch to trigger a function in an electronic equipment
TWM484778U (zh) * 2014-02-20 2014-08-21 Chun-Ming Lee 爵士鼓之大鼓隔音電子墊
US10096309B2 (en) * 2015-01-05 2018-10-09 Rare Earth Dynamics, Inc. Magnetically secured instrument trigger
US9761212B2 (en) * 2015-01-05 2017-09-12 Rare Earth Dynamics, Inc. Magnetically secured instrument trigger
US10679591B2 (en) * 2016-12-21 2020-06-09 Gewa Music Gmbh Trigger tray for percussion instrument

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4819536A (en) * 1987-01-08 1989-04-11 Lombardi Donald G Drum pedal movement responsive device to produce electrical signal
RU2263357C1 (ru) * 2003-02-12 2005-10-27 Ханс-Петер ВИЛЬФЕР Демпфирующий элемент
US8278541B2 (en) * 2011-01-12 2012-10-02 Trick Percussion Products, Inc. Drum pedal with optical sensor

Also Published As

Publication number Publication date
US20190108820A1 (en) 2019-04-11
DE112017002171T5 (de) 2019-03-28
US10304427B2 (en) 2019-05-28
DE112017002171B4 (de) 2020-02-20
RU2616911C1 (ru) 2017-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5642296B2 (ja) 音響ジェスチャにより制御信号を発生するための入力インタフェース
CN107424593B (zh) 一种区域划动触控式曲面立体扬声器阵列的数码乐器
US20060021495A1 (en) Electric percussion instruments
US6881890B2 (en) Musical tone generating apparatus and method for generating musical tone on the basis of detection of pitch of input vibration signal
JP3262625B2 (ja) 電子楽器
JP2007047273A (ja) 電子鍵盤楽器
US7772481B2 (en) Synthetic drum sound generation by convolving recorded drum sounds with drum stick impact sensor output
JP2012203145A (ja) 楽音合成装置
RU2616911C1 (ru) Лазерный триггер для большого барабана
JP2782949B2 (ja) 鍵盤楽器
Aimi Hybrid percussion: extending physical instruments using sampled acoustics
CN110248272B (zh) 音响处理装置及音响处理方法
Rau et al. Improved carillon synthesis
US20170263230A1 (en) Sound production control apparatus, sound production control method, and storage medium
JP2009229680A (ja) 音発生システム
US9767774B2 (en) Synthesizer with cymbal actuator
KR20190079130A (ko) 전자드럼
Askenfelt et al. From touch to string vibrations—the initial course of the piano tone
JPH0580750A (ja) 鍵盤楽器
JP2017049386A (ja) 発音制御装置
CN106981279B (zh) 一种钢琴琴音补偿方法及***
WO2015165884A1 (en) Electronic drum interface
JP2000298474A (ja) 電子打楽器装置
EP4083994B1 (en) Electronic percussion instrument, control device for electronic percussion instrument, and control method therefor
Kindel et al. Vibrations of a piano soundboard: Modal analysis and finite element analysis

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17799750

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17799750

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1