RU2259858C1 - Method and device for making color accompaniment of sound - Google Patents

Method and device for making color accompaniment of sound Download PDF

Info

Publication number
RU2259858C1
RU2259858C1 RU2003136438/12A RU2003136438A RU2259858C1 RU 2259858 C1 RU2259858 C1 RU 2259858C1 RU 2003136438/12 A RU2003136438/12 A RU 2003136438/12A RU 2003136438 A RU2003136438 A RU 2003136438A RU 2259858 C1 RU2259858 C1 RU 2259858C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sound
color
accompaniment
input
output
Prior art date
Application number
RU2003136438/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003136438A (en
Inventor
К.В. Сапожникова (RU)
К.В. Сапожникова
Р.Е. Тайманов (RU)
Р.Е. Тайманов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Инновационный центр ВНИИМ-Ижорские заводы"
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 Закрытое акционерное общество "Инновационный центр ВНИИМ-Ижорские заводы" filed Critical Закрытое акционерное общество "Инновационный центр ВНИИМ-Ижорские заводы"
Priority to RU2003136438/12A priority Critical patent/RU2259858C1/en
Publication of RU2003136438A publication Critical patent/RU2003136438A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2259858C1 publication Critical patent/RU2259858C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
  • Auxiliary Devices For Music (AREA)

Abstract

FIELD: medical engineering.
SUBSTANCE: method involves transforming signal carrying information about sound, with nonlinearity degree being not lower than 4.
EFFECT: wide range of functional applications.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области развлечений и может быть использовано для цветового сопровождения при исполнении музыки в концертных залах, для сопровождения звуков при театральных и цирковых постановках, в кинофильмах, на дискотеках, в компьютерных играх, при анимации изображений, в арт-терапии и т.д.The invention relates to the field of entertainment and can be used for color accompaniment in the performance of music in concert halls, for accompaniment of sounds in theatrical and circus productions, in films, at discos, in computer games, in image animation, in art therapy, etc. .

Известен способ цветового сопровождения звука [1], заключающийся в том, что из электрического сигнала, несущего информацию о звуке, выделяют колебания в одном или нескольких фиксированных частотных диапазонах. Полученные после выделения сигналы управляют спектром цветового сопровождения, а именно источниками цвета трех основных цветов.A known method of color accompaniment of sound [1], which consists in the fact that from an electrical signal that carries information about the sound, vibrations in one or more fixed frequency ranges are isolated. The signals obtained after isolation control the spectrum of color accompaniment, namely, the color sources of the three primary colors.

Устройство для реализации известного способа [1] содержит источник электрического сигнала, содержащий линейный преобразователь звука в электрический сигнал, несущий информацию о звуке, блок фильтрации, и блок источников цветового сопровождения. Блок источников цветового сопровождения содержит совокупность источников трех основных цветов и реостаты, используемые для управления.A device for implementing the known method [1] comprises a source of an electric signal, comprising a linear converter of sound into an electric signal carrying information about the sound, a filtering unit, and a block of color accompaniment sources. The color source block contains a combination of three primary color sources and rheostats used for control.

Вход блока фильтрации соединен с выходом источника электрического сигнала. Выходы блока фильтрации соединены с входами блока источников цветового сопровождения.The input of the filtering unit is connected to the output of the electric signal source. The outputs of the filtering unit are connected to the inputs of the block of color sources.

При этом блок фильтрации содержит, по крайней мере, одну группу из трех выходов, в совокупности передающих сигналы определенной звуковой (в слышимой области) октавы, но разделенных по разным выходам, соответственно, на три частотных поддиапазона.In this case, the filtering unit contains at least one group of three outputs that collectively transmit signals of a certain sound (in the audible region) octave, but are divided into different outputs, respectively, into three frequency subbands.

Сигналы с выходов блока фильтрации подают на входы источников трех основных цветов. Интенсивность возбуждения каждого источника цвета прямо пропорциональна уровню сигнала на соответствующем выходе блока фильтров. Цветовое сопровождение формируют с помощью названных источников в виде одного или смеси цветов.The signals from the outputs of the filtering unit are fed to the inputs of three primary colors. The excitation intensity of each color source is directly proportional to the signal level at the corresponding output of the filter unit. Color accompaniment is formed using these sources in the form of one or a mixture of colors.

Упомянутый способ позволяет реализовывать цветовое сопровождение звука, визуализируемое на экране компьютера, или с помощью источников, испускающих свет определенного цвета.The mentioned method allows you to implement color accompaniment of sound visualized on a computer screen, or using sources that emit light of a certain color.

При использовании известного способа [1] каждый конкретный звук, выражающий простейший элемент музыкальной партитуры - ноту, выражается конкретным цветом. Связь цветового сопровождения со звуком согласно способу [1] носит искусственный характер, не обусловлена спецификой восприятия музыки человеком, в общем случае не усиливает эмоциональное воздействие исполняемого музыкального произведения.When using the known method [1], each specific sound expressing the simplest element of a musical score - a note, is expressed in a specific color. The connection of color accompaniment with sound according to the method [1] is artificial, is not caused by the specifics of perception of music by a person, in the general case it does not enhance the emotional impact of the performed musical work.

Известен способ цветового сопровождения звука [2], заключающийся в том, что определяют тонику заданного музыкального произведения, в звукоряде которого выделяют октавы, каждой ступени октавы приписывают код, характеризующий номер этой ступени относительно тоники, задают цветовой ряд из двенадцати цветов, из которого воспроизводят цвета, соответствующие звукам и их последовательности в заданном музыкальном произведении; в нем определяют лад заданного музыкального произведения, формируют группу кодов звукоряда, в каждом из которых в качестве младшего разряда используют семиричный код ступени внутри данной октавы, а в качестве старшего разряда используют соответствующий код этой октавы. Цветовой ряд задают в последовательности, характерной для цветового круга (от красного к фиолетово-красному); выбирают из упомянутого цветового ряда цвет, соответствующий тонике, а при воспроизведении цветов, соответствующих звукам и их последовательности в музыкальном произведении, используют цвета указанного цветового ряда, при этом порядковые номера цветов из нее выбирают в соответствии с приведенным в [2] математическим соотношением.There is a method of color accompaniment of sound [2], which consists in determining the tonic of a given piece of music, in which octaves are allocated, each stage of the octave is assigned a code characterizing the number of this stage relative to the tonic, a color range of twelve colors is set from which colors are reproduced corresponding to sounds and their sequences in a given musical work; it determines the mode of a given piece of music, forms a group of scale codes, in each of which the seven-digit code of a stage inside a given octave is used as the low order, and the corresponding code of this octave is used as the high order. The color range is set in the sequence characteristic of the color wheel (from red to violet-red); the color corresponding to the tonic is selected from the mentioned color range, and when reproducing the colors corresponding to sounds and their sequence in a musical work, the colors of the specified color range are used, while the serial numbers of colors are selected from it in accordance with the mathematical relation given in [2].

Дополнительно светлоту цвета пошагово изменяют в зависимости от кода октавы, увеличивая светлоту с увеличением номера октавы.Additionally, the lightness of the color is changed step by step depending on the octave code, increasing the lightness with increasing octave number.

В соответствии с используемой в способе математическим соотношением между цветовым сопровождением и звуком, консонансы в звуке соответствуют консонансам в цвете, а диссонансы - диссонансам, причем в зависимости от лада (мажор или минор) направление смены цветов в цветовом круге изменяется.In accordance with the mathematical relationship between color accompaniment and sound used in the method, the consonances in the sound correspond to the consonances in color, and the dissonances correspond to dissonances, and depending on the fret (major or minor) the direction of color change in the color wheel changes.

Устройство для реализации этого способа в автоматическом режиме включает аудиопроигрыватель, контроллер и блок источников цветового сопровождения. Выход аудиопроигрывателя соединен с входом контроллера. Выход контроллера соединен с входом блока источников цветового сопровождения. В контроллер, помимо служебных программ, касающихся организации работы собственно контроллера, записывают программу, формирующую цветовое сопровождение в соответствии с упомянутым способом. Для того чтобы в соответствии с предлагаемым способом изменять пошагово светлоту цвета в зависимости от кода октавы, блок источников цветового сопровождения включает в себя блок изменения светлоты.A device for implementing this method in automatic mode includes an audio player, a controller and a block of color sources. The output of the audio player is connected to the input of the controller. The output of the controller is connected to the input of the block of color sources. In addition to utilities related to the organization of the controller itself, a program is written in the controller that forms the color scheme in accordance with the aforementioned method. In order, in accordance with the proposed method, to change step by step the lightness of a color depending on the octave code, the block of sources of color accompaniment includes a block for changing lightness.

Известный способ [2] привязан к тонике музыкального произведения, соответственно, он реализуется лишь применительно к так называемой функциональной («тональной») музыке, написанной в соответствующих тональностях, не охватывает область атональной музыки, (написанной без использования закономерностей, присущих мажорному или минорному ладу, а также тональностям мажора или минора).The known method [2] is tied to the tonic of a musical work, respectively, it is implemented only in relation to the so-called functional (“tonal”) music written in the corresponding keys, does not cover the field of atonal music (written without using the laws inherent in a major or minor fret , as well as the key of major or minor).

При этом установление цвета тоники в соответствии со своим вкусом (произвольно) осуществляет человек перед сеансом цветового сопровождения музыки. Поэтому произведения совершенно разного настроения могут исполняться с относительно близким по характеру цветовым сопровождением.In this case, the establishment of the color of the tonics in accordance with their taste (randomly) is carried out by a person before a session of color accompaniment of music. Therefore, works of completely different moods can be performed with a relatively similar in nature color accompaniment.

При использовании известного способа [2] закономерности, присущие построению музыкального произведения, механически переносятся на закономерности цветового сопровождения. Основой при переходе к цвету являются элементы музыкальной партитуры - ноты. Как известно, настроение, которое создает функциональная музыка, в значительной мере определяется ее ладом, тональностью, в которой она написана, и темпом исполнения. Однако связь цветового сопровождения со звуком, организованная в соответствии с упомянутым способом, не зависит ни от тональности, в которой написано музыкальное произведение, ни от темпа исполнения, т.е. характер исполняемого музыкального произведения объективно учитывается слабо.When using the known method [2], the patterns inherent in the construction of a musical work are mechanically transferred to the patterns of color accompaniment. The basis for the transition to color are the elements of the musical score - notes. As you know, the mood that functional music creates is largely determined by its mode, the tonality in which it is written, and the rate of execution. However, the connection of color accompaniment with sound, organized in accordance with the aforementioned method, does not depend on the tonality in which the piece of music is written, or on the tempo of the performance, i.e. the nature of the musical work being performed is objectively poorly taken into account.

В результате применение упомянутого способа в общем случае не приводит к значимому увеличению эмоционального впечатления от звука.As a result, the application of the above method in the general case does not lead to a significant increase in the emotional impression of the sound.

Известен также способ цветового сопровождения звука, описанный в [3].There is also known a method of color accompaniment of sound, described in [3].

Этот способ по совокупности признаков наиболее близок заявляемому и принят за прототип.This method in terms of features is closest to the claimed and adopted as a prototype.

В этом способе каждая из семи основных музыкальных нот от источника звука соответствует одному из цветов источника цвета, эквивалентных или приблизительно соответствующих семи основным цветам цветового спектра. Семь нот представляют собой основные ноты от «до» до «си», причем каждой ноте соответствует свой цвет: «до» - красный, «ре» - оранжевый, «ми» - желтый, «фа» - зеленый, «соль» - голубой, «ля» - синий, «си» - фиолетовый. Повышенным или пониженным нотам, имеющим бемоли или диезы, соответствует два цвета, находящиеся с каждой стороны от ноты с бемолем или диезом. Яркость цветового сопровождения меняется в соответствии с уровнем громкости музыки. Светлота цветового сопровождения изменяется в зависимости от октавы, в которой находятся ноты исполняемой музыки. Аккорды, состоящие из нескольких нот, могут соответствовать нескольким цветам, зажигаемым одновременно.In this method, each of the seven primary musical notes from the sound source corresponds to one of the colors of the color source, equivalent to or approximately corresponding to the seven primary colors of the color spectrum. Seven notes represent the main notes from “to” to “si,” with each note having its own color: “do” is red, “re” is orange, “mi” is yellow, “fa” is green, and “salt” is blue, "la" - blue, "si" - purple. Raised or lowered notes with flats or sharps correspond to two colors, located on each side of the note with a flat or sharp. The brightness of the color scheme changes in accordance with the volume level of the music. The lightness of the color scheme varies depending on the octave in which the notes of the music played are located. Chords consisting of several notes can correspond to several colors lit at the same time.

Способ состоит в том, что из электрического сигнала, несущего информацию о звуке, после предварительного усиления выделяют колебания в семи фиксированных частотных диапазонах. Эта операция осуществляется путем фильтрации. Посредством этих колебаний осуществляется управление спектром цветового сопровождения.The method consists in the fact that oscillations in seven fixed frequency ranges are isolated from an electrical signal carrying information about the sound after preliminary amplification. This operation is carried out by filtering. Through these fluctuations, the spectrum of color accompaniment is controlled.

Устройство для реализации способа показано на фиг.1. Оно включает в себя блок 5 фильтрации из семи фильтров электрического сигнала, а также блок 6 источников цветового сопровождения.A device for implementing the method is shown in figure 1. It includes a filtering unit 5 of seven filters of the electric signal, as well as a unit 6 of color sources.

Вход блока 5 фильтрации связан с выходом источника электрического сигнала (не показан). Выходы блока 5 фильтрации соединены с входами блока 6 источников цветового сопровождения.The input of the filtering unit 5 is connected to the output of an electric signal source (not shown). The outputs of block 5 of the filter are connected to the inputs of block 6 of color sources.

В источник электрического сигнала может входить предварительный линейный усилитель. Кроме того, он может содержать линейный преобразователь звука в электрический сигнал - микрофон.A preliminary linear amplifier may be included in the source of the electrical signal. In addition, it may contain a linear converter of sound into an electrical signal - a microphone.

Цвет источников цветового сопровождения эквивалентен или приблизительно соответствует основным цветам цветового спектра.The color of the color sources is equivalent to or approximately equivalent to the primary colors of the color spectrum.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Электрический сигнал, несущий информацию о, звуке, поступает на блок 5 фильтрации, где осуществляется выделение из электрического сигнала, несущего информацию о звуке, управляющих колебаний в семи фиксированных частотных диапазонах, соответствующих отдельным нотам. Управляющее колебание воздействует на блок 6 источников цветового сопровождения, активируя соответствующий участок цветового спектра: ноте «до» соответствует красный цвет, «ре» - оранжевый, «ми» -желтый, «фа» - зеленый, «соль» - голубой, «ля» - синий, «си» - фиолетовый. Если музыкальная нота находится между основными нотами (диез или бемоль), например, «до диез», то активируются два цвета: красный, относящийся к ноте «до», и оранжевый, относящийся к ноте «ре».An electric signal carrying information about the sound is fed to a filtering unit 5, where control oscillations in seven fixed frequency ranges corresponding to individual notes are extracted from the electric signal carrying information about the sound. The control oscillation acts on block 6 of the sources of color accompaniment, activating the corresponding section of the color spectrum: the note “do” corresponds to red, “re” - orange, “mi” - yellow, “fa” - green, “salt” - blue, “la "- blue," si "- purple. If a musical note is between the main notes (sharp or flat), for example, “before sharp”, then two colors are activated: red, which refers to the “do”, and orange, which refers to the “re”.

Уровень громкости звука меняет уровень управляющих колебаний и, соответственно, яркость источника цветового сопровождения.The sound volume level changes the level of control vibrations and, accordingly, the brightness of the color source.

Устройство может воспринимать ноты в различных октавах, и цвет может менять светлоту относительно светлоты в первой октаве. Например, в более низких октавах цвет более темный, а в более высоких - более светлый. Набор из семи источников цветового сопровождения может быть обеспечен для каждой октавы.A device can perceive notes in various octaves, and color can change lightness relative to lightness in the first octave. For example, the color is darker in the lower octaves, and lighter in the higher ones. A set of seven color sources can be provided for each octave.

При использовании способа, принятого за прототип, цвета, соответствующие нотам музыкального произведения, механистически привязаны к элементам музыкальной партитуры - нотам. Определенный цвет соответствует определенной ноте, независимо от настроения, которое вызывает музыкальное произведение. В этих цветах нет никакой биофизической обусловленности. Кроме того, каждая исполненная нота переводится в цвет. Соответственно, для произведений, исполняемых в быстром темпе, имеет место неприятное мелькание на экране различных цветов и их совокупностей, не несущее смысловой эмоциональной окраски и снижающие эмоциональное воздействие.When using the method adopted for the prototype, the colors corresponding to the notes of a musical work are mechanically attached to the elements of the musical score - notes. A certain color corresponds to a certain note, regardless of the mood that the piece of music evokes. In these colors there is no biophysical conditioning. In addition, each note played is translated into color. Accordingly, for works performed at a fast pace, there is an unpleasant flickering on the screen of various colors and their combinations, which does not carry a semantic emotional coloring and reduces the emotional effect.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в достижении психологически обусловленного соотношения между звуком и цветом и усилении эмоционального воздействия звука на человека (слушателя-зрителя).The task to which the invention is directed is to achieve a psychologically determined relationship between sound and color and to enhance the emotional impact of sound on a person (listener-viewer).

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в формировании цветового сопровождения звука, учитывающего биофизические закономерности восприятия музыки, и цвета человеком, т.е. использующего объективную основу - выявление настроения, соответствующего звуку, в частности фрагментам исполняемого музыкального произведения.The technical result obtained by the implementation of the claimed invention consists in the formation of color accompaniment of sound, taking into account the biophysical laws of music perception, and color by a person, i.e. using an objective basis - identifying the mood corresponding to the sound, in particular fragments of the performed musical work.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается решением, представляющим группу разнообъектных изобретений - способ и устройство для его осуществления, объединенных единым изобретательским замыслом.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by a solution representing a group of diverse inventions - a method and device for its implementation, combined by a single inventive concept.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе цветового сопровождения звука, включающем выделение из электрического сигнала, несущего информацию о звуке, колебаний, по крайней мере в одном фиксированном частотном диапазоне, и последующее управление посредством этих колебаний спектром цветового сопровождения, в отличие от известного способа сигнал, несущий информацию о звуке, преобразуют со степенью нелинейности не ниже 4, а управляющие колебания выделяют в диапазоне инфразвуковых частот.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of color accompaniment of sound, including the selection from the electrical signal carrying information about the sound, vibrations in at least one fixed frequency range, and subsequent control through these vibrations of the color spectrum, in contrast to the known method a signal carrying sound information is converted with a degree of nonlinearity of at least 4, and control oscillations are isolated in the range of infrasound frequencies.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается также тем, что сигнал, несущий информацию о звуке, нелинейно преобразуют совместно с этим же сигналом, задержанным не более чем на 5 секунд.The technical result in the implementation of the invention is also achieved by the fact that a signal carrying information about the sound is non-linearly converted together with the same signal, delayed no more than 5 seconds.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается также тем, что заявляемое устройство для цветового сопровождения звука, содержащее блок фильтрации, вход которого подключен к источнику электрического сигнала, несущего информацию о звуке, а выход подключен к управляющему входу блока источников цветового сопровождения, снабжено нелинейным преобразователем со степенью нелинейности не ниже 4, при этом блок фильтрации выполнен в инфразвуковом диапазоне, а его вход подключен к выходу источника электрического сигнала через упомянутый нелинейный преобразователь.The technical result in the implementation of the invention is also achieved by the fact that the inventive device for color accompaniment of sound, containing a filtering unit, the input of which is connected to a source of an electric signal that carries information about the sound, and the output is connected to the control input of a block of sources of color accompaniment, is equipped with a non-linear converter with a degree nonlinearity not lower than 4, while the filtering unit is made in the infrasonic range, and its input is connected to the output of the electric signal source through the aforementioned non-linear converter.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается также тем, что заявляемое устройство снабжено блоком задержки электрического сигнала, вход которого соединен с выходом источника электрического сигнала, а выход - с входом нелинейного преобразователя.The technical result in the implementation of the invention is also achieved by the fact that the inventive device is equipped with a delay unit for an electrical signal, the input of which is connected to the output of the source of the electrical signal, and the output to the input of a nonlinear converter.

На фиг.1. схематически изображено устройство, реализующее известный способ.In figure 1. schematically depicts a device that implements the known method.

На фиг.2 схематически изображено устройство, реализующее заявляемый способ по п.1.Figure 2 schematically shows a device that implements the inventive method according to claim 1.

На фиг.3 схематически изображено устройство, реализующее заявляемое устройство по п.2.Figure 3 schematically shows a device that implements the inventive device according to claim 2.

Заявляемое устройство (фиг.2) включает в себя нелинейный преобразователь 1, блок 2 фильтрации и блок 3 источников цветового сопровождения.The inventive device (figure 2) includes a non-linear Converter 1, block 2 filtering and block 3 sources of color.

Это устройство реализует заявляемый способ для звуков, состоящих из колебаний, по крайней мере, двух основных частот, т.е. в виде аккорда.This device implements the inventive method for sounds consisting of vibrations of at least two fundamental frequencies, i.e. in the form of a chord.

Нелинейный преобразователь 1 обладает характеристикой преобразования со степенью нелинейности не ниже 4. Блок 2 фильтрации выполнен в инфразвуковом диапазоне.Nonlinear transducer 1 has a conversion characteristic with a degree of nonlinearity not lower than 4. Filtering unit 2 is made in the infrasonic range.

Вход блока 2 фильтрации подключен к выходу источника электрического сигнала, несущего информацию о звуке (на фиг. не показан), через нелинейный преобразователь. Выход блока 2 фильтрации подключен к управляющему входу блока 3 источников цветового сопровождения.The input of the filtering unit 2 is connected to the output of the source of an electrical signal carrying sound information (not shown in FIG.) Through a non-linear converter. The output of filtering unit 2 is connected to the control input of unit 3 of color sources.

Блок 2 фильтрации выполняет функцию выделения колебаний в диапазоне инфразвуковых частот, а при необходимости детектирования и линейного усиления.Block 2 filtering performs the function of isolating oscillations in the range of infrasonic frequencies, and, if necessary, detection and linear amplification.

Источник цветового сопровождения может быть выполнен, например, в виде устройства, испускающего цветной свет, в виде цветного фильтра, освещаемого бельм цветом, в виде цвета, визуализируемого на экране компьютера.The source of color accompaniment can be made, for example, in the form of a device that emits colored light, in the form of a color filter illuminated by a white color, in the form of a color visualized on a computer screen.

Нелинейный преобразователь 4 может быть выполнен, например, в виде усилителя, у которого зависимость выходного сигнала от входного описывается полиномом, по крайней мере, 4-ой степени.Non-linear converter 4 can be performed, for example, in the form of an amplifier, in which the dependence of the output signal on the input is described by a polynomial of at least the 4th degree.

Нелинейный преобразователь 1, блок 2 фильтрации и блок 3 источников цветового сопровождения чаще всего выполняются в виде аналоговых устройств. Однако часть из них может быть выполнена с использованием цифровых устройств: с помощью аналого-цифрового преобразователя и контроллера.Nonlinear converter 1, block 2 filtering and block 3 sources of color accompaniment are most often performed in the form of analog devices. However, some of them can be performed using digital devices: using an analog-to-digital converter and controller.

Заявляемый способ в простейшем варианте реализуется следующим образом.The inventive method in the simplest embodiment is implemented as follows.

Электрический сигнал, несущий информацию о звуке, проходит на вход нелинейного преобразователя 1, а затем на вход блока 2 фильтрации.An electrical signal carrying information about the sound passes to the input of the nonlinear converter 1, and then to the input of the filtering unit 2.

Блок 2 фильтрации осуществляет выделение из сигнала управляющих колебаний в диапазоне инфразвуковых частот, для некоторых вариантов исполнения - с разделением отдельных колебаний по поддиапазонам, для простейшего варианта - без такого разделения. Эти колебания поступают на блок 3 источников цветового сопровождения и используются для управления спектром цветового сопровождения.Filtering unit 2 carries out the selection of the control oscillations from the signal in the range of infrasonic frequencies, for some versions - with the division of individual oscillations into subbands, for the simplest version - without such separation. These fluctuations arrive at block 3 sources of color accompaniment and are used to control the spectrum of color accompaniment.

Нелинейное преобразование электрических сигналов при использовании заявляемого способа осуществляют аналогично тому, как это выполняется в системе «ухо-мозг».Nonlinear conversion of electrical signals when using the proposed method is carried out similarly to how it is performed in the ear-brain system.

Как показано в [4, 5], система «ухо-мозг» человека представляет собой нелинейный преобразователь звука. Звук, в частности музыкальные произведения, сопровождаются формированием в мозгу человека комбинационных колебаний в инфразвуковой области частот. В средней части звукоряда при взаимодействии, по крайней мере, трех нот тонического трезвучия максимальный уровень инфразвуковых комбинационных колебаний соответствует порядку колебаний, равному 4. При взаимодействии двух нот, принадлежащих тонической терции, образуются инфразвуковые комбинационные колебания 9-го порядка. Из этого следует, что степень нелинейности системы «ухо-мозг» не менее 4.As shown in [4, 5], the human ear-brain system is a nonlinear sound transducer. Sound, in particular musical works, is accompanied by the formation of Raman vibrations in the human brain in the infrasound frequency region. In the middle part of the scale, when at least three notes of the tonic triad interact, the maximum level of infrasonic combination vibrations corresponds to an oscillation order equal to 4. When two notes belonging to the tonic third interact, 9th-order infrasound combination vibrations are formed. It follows that the degree of nonlinearity of the ear-brain system is at least 4.

Пусть звук представляет собой аккорд из трех нот одинаковой интенсивности. При этом электрический сигнал, несущий информацию о звуке, если не учитывать обертоны звуков, может быть упрощенно описан следующим образом:Let the sound be a chord of three notes of the same intensity. In this case, an electric signal carrying information about the sound, if you do not take into account the overtones of sounds, can be simplistically described as follows:

Figure 00000002
Figure 00000002

где U - напряжение суммарного электрического сигнала, несущего информацию о звуке,where U is the voltage of the total electrical signal carrying information about the sound,

а - амплитуда сигнала, несущего информацию об одной ноте,a is the amplitude of the signal carrying information about one note,

ω1, ω2, ω3 - круговая частота каждого из трех сигналов, несущих информацию о трех нотах соответственно,ω 1 , ω 2 , ω 3 - the circular frequency of each of the three signals that carry information about three notes, respectively,

t - время.t is time.

Результат нелинейного преобразования со степенью нелинейности 4 представляет собой следующее выражение:The result of a nonlinear transformation with a degree of nonlinearity 4 is the following expression:

Figure 00000003
Figure 00000003

После нелинейного преобразования формируется совокупность колебаний комбинационных частот, включающих 4ω1, 4ω2, 4ω3, |3ω1±ω2|, |2ω1±2ω2|, |3ω2±ω1| и т.д.After the nonlinear transformation, a set of oscillations of the combination frequencies is formed, including 4ω 1 , 4ω 2 , 4ω 3 , | 3ω 1 ± ω 2 |, | 2ω 1 ± 2ω 2 |, | 3ω 2 ± ω 1 | etc.

Биофизической предпосылкой особенностей эмоционального влияния звука является восприятие мозгом этих комбинационных колебаний, причем их параметры, в частности частота, уровень и характер изменения, определяют возникающее эмоциональное состояние человека. Уровень комбинационных колебаний определяется их порядком, который равен сумме номеров гармоник, участвующих в их формировании. В общем случае чем больше порядок, тем меньше уровень.A biophysical prerequisite for the features of the emotional influence of sound is the brain's perception of these combination vibrations, and their parameters, in particular the frequency, level and nature of the change, determine the emerging emotional state of a person. The level of combinational vibrations is determined by their order, which is equal to the sum of the numbers of harmonics involved in their formation. In general, the greater the order, the lower the level.

Эти колебания возникают при восприятии различных звуков, в том числе, музыкальных произведений, включая функциональную («тональную») и атональную музыку.These vibrations occur during the perception of various sounds, including musical works, including functional (“tonal”) and atonal music.

Например, в [4, 5] показано, что отличию в эмоциональном восприятии мажорного и минорного лада соответствует разница в спектре комбинационных колебаний мажорных и минорных терций и трезвучий: для мажорной (бодрящей) музыки характерен значительно больший уровень, т.е., меньший порядок (р≥9 для терций, р≥4 для трезвучий) инфразвуковых комбинационных колебаний, чем для минорной, сравнительно более грустной (р≥11 для терций и р≥5 для трезвучий).For example, in [4, 5] it was shown that the difference in the spectrum of combination vibrations of major and minor thirds and triads corresponds to the difference in the emotional perception of the major and minor frets: for major (invigorating) music a much higher level is characteristic, that is, a lower order (p≥9 for thirds, p≥4 for triads) of infrasound Raman oscillations than for minor, relatively sadder (p≥11 for thirds and p≥5 for triads).

Поэтому, выделяя с помощью простейшего варианта исполнения блока фильтрации возникшие после нелинейного преобразования электрического сигнала, несущего информацию о звуке, управляющие колебания в диапазоне инфразвуковых частот и управляя посредством этих колебаний цветовым сопровождением, можно получить отличие цветового сопровождения мажорной музыки от минорной. Такое цветовое сопровождение основано на объективных закономерностях восприятия музыки человеком и способствует повышению эмоционального воздействия музыки.Therefore, by isolating, using the simplest embodiment of the filtration unit, the control vibrations in the infrasonic frequency range that arise after non-linear conversion of an electric signal carrying sound information and controlling color accompaniment through these vibrations, we can distinguish the color accompaniment of major music from minor music. This color scheme is based on objective laws of perception of music by a person and helps to increase the emotional impact of music.

При разделении отдельных колебаний в инфразвуковом диапазоне частот по поддиапазонам устройство позволяет организовать цветовое сопровождение звука, которое учитывает нюансы того настроения, которое несет звук, в частности музыка (как функциональная, так и атональная).When separating individual vibrations in the infrasonic frequency range into subbands, the device allows you to organize the color accompaniment of sound, which takes into account the nuances of the mood that the sound carries, in particular music (both functional and atonal).

Дело в том, что, как показано в [5], параметры инфразвуковых колебаний, возникающих при пропускании звука в виде аккордов, построенных в различных тональностях, через нелинейную систему, существенно отличаются друг от друга.The fact is that, as shown in [5], the parameters of infrasonic vibrations that occur when sound is transmitted in the form of chords built in different keys through a nonlinear system are significantly different from each other.

Например, мажорные тональности «ре b (до#)» мажор и «соль b (фа#)» используются, как правило, в музыкальных произведениях спокойного (созерцательного) характера, в отличие от других, более бодрящих тональностей. Для тонических терций и трезвучий этих тональностей характерна более низкая частота комбинационных колебаний инфразвукового диапазона по сравнению с другими тональностями мажора.For example, the major keys “re b (do #)” major and “salt b (fa #)” are used, as a rule, in musical works of a calm (contemplative) nature, in contrast to other, more invigorating keys. Tonic thirds and triads of these tonalities are characterized by a lower frequency of Raman oscillations of the infrasonic range in comparison with other tonalities of major.

Среди минорных тональностей отличаются тональности «соль# минор» и «ре# (ми b) минор». Они известны как создающие менее грустное настроение, чем другие минорные тональности. Для их тонических трезвучий порядок инфразвуковых компонентов (р=5) ниже (уровень выше), чем для остальных тональностей минора.Among the minor keys, the keys “G # minor” and “D # (E b) minor” differ. They are known as creating a less sad mood than other minor keys. For their tonic triads, the order of infrasound components (p = 5) is lower (level higher) than for the rest of the minor keys.

Вторая группа - тональности «фа минор» и «си b минор» - характеризуется тем, что порядок инфразвуковых компонентов (р=9) их трезвучий намного выше, чем для других тональностей. Соответственно, уровень этих компонентов намного ниже. Произведения в тональностях «фа минор» и «си b минор», тонические трезвучия которых вызывают инфразвуковые колебания лишь очень низкого уровня, обычно воспринимаются как особенно печальные.The second group — the keys of “F minor” and “B-minor” - is characterized by the fact that the order of the infrasonic components (p = 9) of their triads is much higher than for other keys. Accordingly, the level of these components is much lower. Works in the keys of F minor and B minor, whose tonic triads cause infrasonic vibrations of only a very low level, are usually perceived as particularly sad.

В третьей группе, куда входят все остальные тональности минора, порядок инфразвуковых колебаний равен 6. Хотя их параметры существенно отличаются от параметров мажорных тональностей, друг от друга они по выбранным параметрам отличаются меньше. Однако для них также могут быть выделены отличия комбинационных колебаний по частоте, а также более тонкие отличия по уровням.In the third group, which includes all the other keys of the minor, the order of infrasonic vibrations is 6. Although their parameters differ significantly from the parameters of the major keys, they differ less in selected parameters from each other. However, they can also be distinguished differences in Raman oscillations in frequency, as well as more subtle differences in levels.

При моделировании атональной музыки также могут быть выделены комбинационные колебания в диапазоне инфразвуковых частот.When modeling atonal music, combination vibrations in the range of infrasonic frequencies can also be distinguished.

Таким образом, звук характеризуется некими объективными параметрами, задающими вид и степень эмоционального воздействия, которые выражаются параметрами инфразвуковых колебаний, возникающих в нелинейном преобразователе «ухо-мозг».Thus, the sound is characterized by certain objective parameters that determine the type and degree of emotional impact, which are expressed by the parameters of infrasonic vibrations that occur in the non-linear ear-brain transducer.

Заявляемое устройство реализует заявляемый способ цветового сопровождения звука, при котором электрический сигнал, несущий информацию о звуке, предварительно преобразуют нелинейно со степенью преобразования не ниже 4, выделяют из сигнала колебания, по крайней мере, в диапазоне инфразвуковых частот, а затем управляют с помощью этих колебаний спектром цветового сопровождения. При этом параметры колебаний, на основе которых формируются сигналы последующего управления спектром цветового сопровождения, объективно связаны с эмоциями, которые несет звуковое воздействие.The inventive device implements the inventive method of color accompaniment of sound, in which an electrical signal that carries information about the sound is preliminarily converted nonlinearly with a degree of conversion of at least 4, the oscillations are extracted from the signal, at least in the range of infrasonic frequencies, and then controlled using these vibrations spectrum of color accompaniment. In this case, the vibration parameters, on the basis of which the signals of the subsequent control of the spectrum of color accompaniment are formed, are objectively related to the emotions that the sound effect carries.

Как известно, человек воспринимает эмоциональное влияние звуков как при одновременном, так и при последовательном звучании. Мажорное трезвучие легко распознается и при воспроизведении в виде арпеджио.As you know, a person perceives the emotional influence of sounds both at the same time and in a sequential sound. Major triad is easily recognized when playing in the form of arpeggios.

Для случая когда звуки воспроизводятся не одновременно (в виде аккорда), а последовательно, заявляемое устройство показано на фиг.3.For the case when the sounds are not reproduced simultaneously (in the form of a chord), but sequentially, the inventive device is shown in figure 3.

Для усиления эмоционального воздействия цветового сопровождения звука заявляемое устройство дополнительно снабжено блоком 4 задержки электрического сигнала. Вход блока 5 задержки соединен с входом электрического сигнала, а выход с входом нелинейного преобразователя.To enhance the emotional impact of the color accompaniment of sound, the claimed device is additionally equipped with a block 4 delay electric signal. The input of the delay unit 5 is connected to the input of the electrical signal, and the output to the input of the nonlinear converter.

Сигнал с выхода источника 1 электрического сигнала проходит на вход блока 5 задержки, а также на вход нелинейного преобразователя.The signal from the output of the electric signal source 1 passes to the input of the delay unit 5, as well as to the input of the nonlinear converter.

Сигнал с выхода блока 4 задержки также поступает на вход нелинейного преобразователя.The signal from the output of the delay unit 4 is also fed to the input of a nonlinear converter.

Блок задержки реализует временное запаздывание выходного сигнала относительно входного на время не более 5 с.The delay unit implements a temporary delay of the output signal relative to the input for a period of not more than 5 s.

Дело в том, что, как показано в [5], для системы «ухо-мозг» характерна инерционность. Время задержки должно быть не более 5 с. Эта граница приблизительно соответствует тому максимальному времени, в течение которого мозг человека может совместно анализировать звуки, услышанные последовательно. В противном случае звук, услышанный первым, забывается.The fact is that, as shown in [5], inertia is characteristic of the ear-brain system. The delay time should be no more than 5 s. This boundary approximately corresponds to the maximum time during which the human brain can jointly analyze sounds heard sequentially. Otherwise, the sound heard first is forgotten.

После прохождения электрического сигнала, несущего информацию о звуке, через блок 4 задержки, на нелинейный преобразователь 4 поступает сигнал, содержащий колебания нескольких частот. Дальнейшая работа устройства аналогична описанному выше.After the passage of an electric signal carrying information about the sound through the delay unit 4, a signal containing oscillations of several frequencies is supplied to the nonlinear converter 4. Further operation of the device is similar to that described above.

Заявляемое устройство может быть выполнено на следующих элементах.The inventive device can be performed on the following elements.

Блок фильтрации может выполнен на полосовых фильтрах или фильтрах нижних частот. Нелинейный преобразователь, блок фильтрации и блок задержки чаще всего выполняются в виде аналоговых устройств. Однако они могут быть выполнены с использованием цифровых устройств. Например, блок фильтрации может быть реализован с помощью аналого-цифрового преобразователя и контроллера с программным обеспечением. Аналогично могут быть выполнены и нелинейный преобразователь, и блок задержки. Поэтому названные блоки могут реализованы в одном устройстве [6].The filtering unit may be performed on band-pass filters or low-pass filters. A nonlinear converter, a filtering unit, and a delay unit are most often implemented as analog devices. However, they can be performed using digital devices. For example, a filtering unit can be implemented using an analog-to-digital converter and a controller with software. Similarly, a non-linear converter and a delay unit can be made. Therefore, these blocks can be implemented in one device [6].

Блок цветового сопровождения может использовать управляемый монитор компьютера, плазменный экран или лазерные устройства, подобные используемым Жан-Мишель Жарром [7].The color accompaniment unit can use a controlled computer monitor, a plasma screen, or laser devices similar to those used by Jean-Michel Jarre [7].

Заявляемый способ цветового сопровождения звука и устройство для его осуществления моделируют выявленные авторами закономерности формирования эмоциональной реакции человека при воздействии звуковых сигналов на систему «ухо-мозг» и, как следствие, обеспечивают качественно более мощное эмоциональное воздействие.The inventive method of color accompaniment of sound and a device for its implementation model the patterns revealed by the authors of the formation of the emotional reaction of a person under the influence of sound signals on the ear-brain system and, as a result, provide a qualitatively more powerful emotional effect.

Таким образом достигается технический результат и решается поставленная задача.Thus, a technical result is achieved and the task is solved.

ЛитератураLiterature

1. Patent US6046724. Hvass C. Method and apparatus for conversion of sound signals into light.1. Patent US6046724. Hvass C. Method and apparatus for conversion of sound signals into light.

2. Патент РФ 2103739. Афанасьев В.В. Способ формирования цветного изображения.2. RF patent 2103739. Afanasyev V.V. The method of forming a color image.

3. Patent GB2370794. Jeans P. D. M. Music-activated lighting system.3. Patent GB2370794. Jeans P. D. M. Music-activated lighting system.

4. K.B.Сапожникова, Р.Е.Тайманов. Биофизические предпосылки создания измерительной модели восприятия структурных элементов музыки // Труды Международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (г. Новочеркасск), 2001, с.59-65.4. K.B. Sapozhnikova, R.E. Taimanov. Biophysical prerequisites for creating a measuring model for the perception of the structural elements of music // Transactions of the International Scientific and Practical Conference "Theory, Methods and Means of Measurement, Control and Diagnostics" (Novocherkassk), 2001, pp. 59-65.

5. Sapozhnikova К., Taymanov R. About a measuring model of emotional perception of music//Proc. of the XVII IMEKO World Congress, 2003, Dubrovnik, Croatia, p.p.2049-2053.5. Sapozhnikova K., Taymanov R. About a measuring model of emotional perception of music // Proc. of the XVII IMEKO World Congress, 2003, Dubrovnik, Croatia, p.p.2049-2053.

6. В.Гадзиковский. Цифровые модели основных нелинейных преобразований полосовых сигналов в радиоприемных устройствах./ Проблемы приборостроения, 2003, №1, стр.68-80.6. V. Gadzikovsky. Digital models of the main nonlinear transformations of strip signals in radio receivers. / Instrumentation Problems, 2003, No. 1, pp. 68-80.

7. Жарр, Жан-Мишель. Paris. Eiffel tower. - VHS, 1995.7. Jarre, Jean-Michel. Paris Eiffel tower. - VHS, 1995.

Claims (4)

1. Способ цветового сопровождения звука, включающий выделение из электрического сигнала, несущего информацию о звуке, колебаний, по крайней мере, в одном фиксированном частотном диапазоне, и последующее управление посредством этих колебаний спектром цветового сопровождения, отличающийся тем, что сигнал, несущий информацию о звуке, преобразуют со степенью нелинейности не ниже 4, а управляющие колебания выделяют в диапазоне инфразвуковых частот.1. The method of color accompaniment of sound, including the selection from an electrical signal that carries information about the sound, vibrations in at least one fixed frequency range, and subsequent control through these vibrations of the spectrum of color accompaniment, characterized in that the signal carrying information about sound are converted with a degree of nonlinearity of at least 4, and control oscillations are isolated in the range of infrasound frequencies. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал, несущий информацию о звуке, нелинейно преобразуют совместно с этим же сигналом, задержанным не более чем на 5 с.2. The method according to claim 1, characterized in that the signal carrying information about the sound is non-linearly converted together with the same signal, delayed by no more than 5 s. 3. Устройство для цветового сопровождения звука, содержащее блок фильтрации, вход которого подключен к источнику электрического сигнала, несущего информацию о звуке, а выход подключен к управляющему входу блока источников цветового сопровождения, отличающееся тем, что оно снабжено нелинейным преобразователем со степенью нелинейности не ниже 4, при этом блок фильтрации выполнен в инфразвуковом диапазоне, а его вход подключен к выходу источника электрического сигнала через упомянутый нелинейный преобразователь.3. A device for color accompaniment of sound, containing a filtering unit, the input of which is connected to a source of an electric signal carrying information about the sound, and the output is connected to the control input of a block of sources of color accompaniment, characterized in that it is equipped with a non-linear converter with a degree of non-linearity of at least 4 while the filtering unit is made in the infrasonic range, and its input is connected to the output of the electric signal source through the aforementioned nonlinear transducer. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено блоком задержки электрического сигнала, вход которого соединен с выходом источника электрического сигнала, а выход - с входом нелинейного преобразователя.4. The device according to claim 3, characterized in that it is equipped with an electric signal delay unit, the input of which is connected to the output of the electric signal source, and the output to the input of a nonlinear converter.
RU2003136438/12A 2003-12-04 2003-12-04 Method and device for making color accompaniment of sound RU2259858C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003136438/12A RU2259858C1 (en) 2003-12-04 2003-12-04 Method and device for making color accompaniment of sound

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003136438/12A RU2259858C1 (en) 2003-12-04 2003-12-04 Method and device for making color accompaniment of sound

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003136438A RU2003136438A (en) 2005-05-27
RU2259858C1 true RU2259858C1 (en) 2005-09-10

Family

ID=35824300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003136438/12A RU2259858C1 (en) 2003-12-04 2003-12-04 Method and device for making color accompaniment of sound

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2259858C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003136438A (en) 2005-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0889746B1 (en) Method for conversion of sound signals into light
Cusack et al. Effects of location, frequency region, and time course of selective attention on auditory scene analysis.
van Noorden Temporal coherence in the perception of tone sequences
KR20120126446A (en) An apparatus for generating the vibrating feedback from input audio signal
EP2663899B1 (en) Musical dynamics alteration of sounds
Robinson et al. The stimulus duration required to identify vowels, their octave, and their pitch chroma
RU2259858C1 (en) Method and device for making color accompaniment of sound
JP2699166B2 (en) Electronic percussion instrument
US8058545B2 (en) Effect device systems and methods
Cusack et al. Effects of similarity in bandwidth on the auditory sequential streaming of two-tone complexes
US20110276109A1 (en) Apparatus, system and method for music enjoyment and ability testing and rehabilitation retaining with cochlear implants
Gentilucci et al. Composing vocal distortion: A tool for real-time generation of roughness
RU2284584C1 (en) Method for transferring acoustic signal to user and device for realization of said method
US20150157860A1 (en) Apparatus, system and method for music enjoyment and ability testing and rehabilitation retaining with cochlear implants
EP3876226B1 (en) Method and device for automated harmonization of digital audio signals
SU1217447A1 (en) Apparatus for light accompanying of music
JP2019061006A (en) Performance practice support device
JP3041895B2 (en) Noise source for electronic musical instruments
JP2007086365A (en) Illumination device and driving circuit for the same, and illumination method and illumination device driving method
JP2802489B2 (en) Test sound generator for electronic musical instruments
Sapozhnikova et al. Measurement of the emotions in musiс fragments
RU1821180C (en) Method for stimulating development of components of sound-producing system in deaf patients
JP4045566B2 (en) Modulation effect device and electronic musical instrument
JPH05204397A (en) Voice analyzing and synthesizing device
Fischer Methods of computer-assisted voice training

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141205