БЛОК УПРАВЛЕНИЯ И АНАЛИЗАТОРЫ ЗВУКОВОГО СИГНАЛА – основы светомузыки

June 22, 2015 by admin Комментировать »

«…Звуки умертвив,

Музыку я разъял как труп».

(А. С. Пушкин, «Моцарт и Сальери»)

«Блоком управления» в СМИ является человек, управляющий регуляторами входных сигналов, вынесенными на пульт.

В отличие от СМИ АСМУ включает в себя устройства, которые анализируют звучащую музыку, а затем выявляют и классифицируют ее «параметры». И только после этого соответствующие сигналы поступают в программирующее устройство, которое управляет источниками света и исполнительными механизмами ВОУ, причем анализироваться должны не только основные параметры звука, а «параметры» музыки, которые хоть и связаны с характеристиками звука, но представляют собой более сложное явление.

Звук, слух, музыка

Из всех возможных в природе звуков музыка в основном использует музыкальные тона, обладающие определенной частотой, интенсивностью (силой), спектральным составом и продолжительностью. Из области ощущений им соответствуют высота, громкость, тембр и длительность.

Используемые в музыке тона охватывают лишь часть звукового диапазона (от 16 до 4000 Гц). Не все тона одинаково часто при этом используются (рис. 5-1).

Зависимость между ощущением высоты и частотой звука не линейная, а логарифмическая (поэтому одинаковые ноты в каждой октаве отличаются по частоте в целое число раз). Также логарифмической является связь между громкостью и интенсивностью звука

Только двум из четырех параметров слухового ощущения непосредственно соответствует в музыке по одному простейшему элементу музыкального языка — громкости и тембру.

В музыкальной практике условно различают восемь градаций громкости (///, //, /, mf, mp, р, рр, ррр), которые охватывают диапазон 70—85 дБ, так что каждой ступени динамической шкалы, соответствует изменение уровня громкости на 10—12 дБ. Следует иметь в виду, что музыканты под динамикой понимают изменение общего уровня громкости музыки. Если же регистрировать громкость (точнее, интенсивность) прибором, то под одним динамическим знаком, например //, объединяющим целую музыкальную фразу, можно обнаружить и затухания, и атаки звука, и даже микропаузы между отдельными звучаниями (особенно у ударных и клавишных инструментов).

По тембру слушатель различает один от другого музыкальные инструменты. В зависимости от соотношения интенсивностей отдельных обертонов (гармоник) и основного тона получается ощу1 [11]

‘Жение сочности, резкости, мягкости, прозрачности, гнусавости, матовости звука, т. е. все те качества, которые определяются как тембровая окраска, позволяющая легко различать инструменты на слух.

Соотношения между гармониками по интенсивности удобно выражать графически в виде вертикальных линий, где высота каждой Линии пропорциональна интенсивности соответствующей гармоники (рис. 5-2).

Рис. 5-1. Звуковой диапазон с распределением по октавам. Кривая показывает, как часто используются разные тона (при исполнении фортепианных пьес) [96].

Опыты, проведенные на электронном синтезаторе тембров, по- ‘ казали, что увеличение интенсивности основного тона делает тембр

Рис. 5-2. Изображение спектра звука гобоя.

мягким, полным, а уменьшение — резким, жестким, острым. Усиление второй гармоники создает гнусавый и сиплый тембр, а третьей — мягкий звук. Большая интенсивность четвертой гармоники бвязана с пронзительностью, остротой, яркостью тембра. Эти качества становятся еще заметнее при подчеркивании пятой и шестой гармоник.

В отличие от тембра и громкости, этих неразложимых «параметров» музыки, с высотой и длительностью связано уже не одно, а несколько более сложных явлений, таких, как мелодия, лад, темп, метр, гармония, полифония, к которым название «элемент» или «параметр» музыки можно применять лишь условно. С длительностью звука связаны ритм, метр, темп.

Именно по ритму, ритмическому рисунку мы отличаем марш от вальса.

Отличаем по тому, как организована последовательность длительно* стей отдельных звучаний.

Метром определяется равномерность, периодичность повторения акцентов. Его можно сравнить с сеткой канвы, по которой вышивается узор ритма.

Темп характеризует быстроту движения, частоту пульсирования метрических долей.

С высотой звука связаны в музыке регистр, гармония, мелодия, лад, полифония. (В той же степени почти все эти «параметры» связаны и с длительностью, так как само проявление их возможно лишь во временном развитии).

Одновременное звучание нескольких тонов составляет гармонию, или аккорд. В зависимости от состава и соотношений тонов в аккорде достигается тот или иной эффект «многозвучия». Воздействие комплекса тонов в этом смысле близко к тембру, но в отличие от обертонов, составляющих тембр, тона в аккорде не сливаются в один звук. Аккорды делятся на консонансные (благозвучные) и диссонансные (неблагозвучные).

Последовательность звуков, меняющихся по высоте и вместе с тем в определенном ритме, составляет мелодию. Одна и та же последовательность нот, но с разными соотношениями длительностей не будет звучать как одна и та же мелодия. В то же время пропорциональное изменение длительности всех звуков, т. е, изменение темпа, сохраняет возможность узнавания мелодии.

Практически число возможных мелодий бесконечно. Но не любая последовательность нот является мелодией, так же как не любой набор букв становится словом.

Идущие друг за другом звуки могут отличаться по высоте в разной степени, т. ё. составлять мелодические интервалы различной величины. Интервал этот может быть нисходящим или восходящим в зависимости от того, понижается или повышается звук. Существует определенная система в последовательности этих интервалов, В мелодическом ряду имеются опорные (или устойчивые) тона, главный из которых называется тоникой. Именно к этим устойчивым тонам тяготеют остальные звуки в своем последовательном «шагании» по интервалам. В ином случае возникает ощущение незавершенности музыкальной фразы. Система звуковысотных связей, объединенных тоникой, называется ладом. Различают два основных лада — мажор и минор, которые по их эмоциональному воздействию часто сравнивают со светом и тенью.

От того, какой тон является тоникой, т. е. каково высотное положение лада, зависит название 12 тональностей в каждом из ладов. Оно состоит из двух частей — обозначений тоники и лада, к примеру до мажор (или C-dur).

Уже это, крайне упрощенное определение основных элементов музыкального языка должно убедить в том, что автоматический анализ музыки сопряжен с исключительными трудностями. Если учесть к тому же еще относительность многих понятий (таких, например, как устойчивость и неустойчивость звуков, консонансность и диссонансность аккордов и т. п.), их постоянную изменчивость в ходе развития музыкального мышления, то можно прийти к выводу о принципиальной невозможности до конца формализовать и классифицировать музыкальные средства и приемы [ПО, 111].

А ведь случай одноголосной музыки — самый простой. В оркестре звучат десятки инструментов, каждый из которых вплетает свою линию в полифоническую (многоголосную) фактуру произведения. Анализатор тембров должен распознавать все эти голоса, разделять и анализировать их отдельно.

Но в определенных пределах анализ звучащей музыки все же возможен и производится издавна (обычным путем — в человеческом ухе и мозге). Значит, в конце концов к этому смогут приблизиться когда-нибудь и машины, для чего прежде всего необходимо научиться проводить простейший автоматический анализ основных характеристик звука: интенсивности, частоты, спектрального состава и продолжительности.

Анализ признаков «наличие звука» и «пауза»

Предположим, АСМУ находится в помещении, в котором музыка звучит время от времени (выставка, кафе). Держать всю схему включенной постоянно не всегда возможно. А для того, чтобы изба

Рис. 5-3. Анализатор пауз.

виться от необходимости дежурить у АСМУ, в цепь ее питания включают анализатор признака «наличие звука» — реле с микрофонным датчиком, замыкающее цепь питания АСМУ при появлении на ее входе соответствующего сигнала. Этот анализатор должен работать постоянно от своего маломощного источника питания. В качестве анализатора «наличие звука» можно использовать акустическое реле [94].

Иногда ставится обратная задача — в моменты появления пауз определенного размера автомат должен незаметно производить необходимые изменения в работе АСМУ. Схема подобного «анализатора пауз» приведена на рис. 5-3. Звуковой сигнал с предварительного усилителя (например, в АСМУ «Идель» он снимается с выхода АРУ) поступает на эмиттерный повторитель (транзистор Τι). Огибающая сигнала, выделенная детектором Ди поступает через эмиттерный повторитель2) на вход триггера Шмитта3, Г4) и опрокидывает его. В таком состоянии триггер находится весь период действия звукового сигнала. В паузе конденсатор Сι разряжается через цепь /?3, (с помощью резистора R3 регулируется «время паузы»), и триггер возвращается в исходное состояние. Возникающий при этом отрицательный перепад напряжения запускает ждущий мультивибратор (транзисторы Ть, Те). Импульс мультивибратора открывает ключевой каскад Т7, нагрузкой которого является реле Pi. Контактами реле к источнику питания подключается обмотка шагового искателя Р2> предназначенного для автоматической смены программы (в АСМУ «Идель» контакты шагового искателя подключают выходы фильтров к различным каналам БУМ).

Источник: Галеев Б. М., Сайфуллин Р. Ф., Светомузыкальные устройства. — 2-е изд., перераб. и доп.—М.: Энергия, 1978.— 176 с., ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 968).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты