RU2668312C2 - Музыкальный фильтр - Google Patents
Музыкальный фильтр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668312C2 RU2668312C2 RU2017108977A RU2017108977A RU2668312C2 RU 2668312 C2 RU2668312 C2 RU 2668312C2 RU 2017108977 A RU2017108977 A RU 2017108977A RU 2017108977 A RU2017108977 A RU 2017108977A RU 2668312 C2 RU2668312 C2 RU 2668312C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sound
- musical
- filter
- circuit
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/12—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers
- H04R3/14—Cross-over networks
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Filters And Equalizers (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
Изобретение относится к акустике, в частности к фильтрам для фильтрации музыкальных сигналов. Активный или пассивный четырехполюсник для фильтрации музыкальных сигналов содержит два связанных колебательных контура, один из которых последовательный, а другой параллельный, выполненные из конденсаторов и индуктивностей, или в виде гираторов, или в виде цифровых программных или аппаратных фильтров. Фильтр выполнен таким образом, что собственная резонансная частота обоих колебательных контуров много ниже нижней границы диапазона частот полезного сигнала. Технический результат – повышение качества записи и воспроизведения музыкальных фонограмм. 5 ил.
Description
Данное изобретение относится к области высококачественной звукозаписи и звуковоспроизведения в части корректирующих и усилительных устройств.
Любой музыкальный инструмент или певческий голос представляет собой колебательной систему, звучание которой можно представить в виде огибающей. В наиболее общем виде музыкальный звук отражает модель ADSR-огибающей, состоящая из четырех участков (см. Фиг. 1):
1. А - attack, атака
2. D - decay, спад атаки
3. S - sustain, удержание звука
4. R - release, затухание звука
Первые два участка огибающей наиболее изменчивы во времени и доносят до слушателя информацию о времени начале звука, о музыкальном инструменте, о месте его нахождения, о характере звукоизвлечения и об энергичности и эмоциональности, которые вкладывает исполнитель в звучание инструмента. Третий участок наименее изменчив и несет информацию о высоте, тембре и длительности звука и может быть окрашен частотными, амплитудными и фазовыми вибрато в соответствии с музыкальными эмоциями, подчеркиваемыми исполнителем. Четвертый участок изменчивый и несет информацию о характере завершения звука, отрывистом или плавным, что также является выразительным средством исполнителя.
На звучание музыкального инструмента или певческого голоса накладывается отклик помещения, например, концертного зала или студии звукозаписи. Помещение представляет собой колебательную систему с распределенными параметрами, откликом которой являются отражения, складывающиеся в реверберацию. Развитие реверберации во времени состоит из двух участков: нарастание звуковой энергии W(t) и ее спад (см. Фиг. 1).
Самые первые отражения в помещении тесно коррелированы с изменчивыми участками музыкального звука и складываясь с ним подчеркивают их. Это способствует донесению до слушателя или микрофона информации, содержащейся в изменчивых участках ADSR-огибающей, повышению ясности и четкости звучания и эмоциональной выразительности исполнения. Наложение на музыкальный звук первых отражений представляет собой скачкообразный переходной процесс в помещении, аналогичный переходному процессу в последовательном колебательном контуре с близкой к нулю собственной резонансной частотой при включении переменной ЭДС.
Если стандартное время реверберации помещения оптимально, то возникшая реверберация подчеркивает участок удержания звука и удлиняет участок затухания звука ADSR-огибающей, что способствует мелодичности, выразительности и эмоциональности звучания, более полно и точно раскрываются тембры инструментов и голосов, звучание приобретает прозрачность, ясность, наполненность и объемность. Кроме того, реверберационный процесс, не нарушая целостности звучания существенно улучшает восприятие звучания отдельных инструментов и голосов вследствие психоакустической пространственной демаскировки. Наложение на музыкальный звук реверберации представляет собой переходной процесс в помещении, аналогичный переходному процессу в параллельном колебательном контуре с близкой к нулю собственной резонансной частотой при действии и последующем выключении переменной ЭДС.
В результате наложения на музыкальный звук отклика помещения появляется музыкальный сигнал, несущий эстетическое содержание музыки, подчеркнутое и раскрытое первыми отражениями и оптимальной реверберацией. Музыкальный сигнал попадает в слуховой сенсор слушателя или мембрану микрофона для последующей записи фонограммы. Музыкальный сигнал частично теряет эстетическое содержание музыкальной программы из-за неизбежных искажений, вносимых электроакустическими трактами записи и воспроизведения фонограммы.
Целью данного изобретения является повышение качества записи и воспроизведения музыкальных фонограмм путем восстановления частично утраченного эстетического содержания из-за искажений.
Реализация заявленной цели состоит во включении в электрическую цепь звукового тракта дополнительного четырехполюсника для фильтрации музыкального сигнала, содержащего два электрически или магнитно связанных ненастроенных колебательных контура, переходные процессы в одном, из которых аналогичны первым отражениям в помещении, а во втором - аналогичны нарастанию и спаду реверберации.
Огибающая переходного процесса в последовательном колебательном контуре, при его отстройке вниз по частоте от нижней границы диапазона частот полезного сигнала при воздействии любой спектральной составляющей состоит из четырех участков, аналогичных ADSR-огибающей (см. Фиг. 2):
1. Всплеск амплитуды спектральной составляющей
2. Спад всплеска амплитуды
3. Стационарный участок
4. Затухание
Это означает, что отстроенный вниз последовательный колебательный контур выделяет и подчеркивает изменчивую часть музыкального сигнала.
Огибающая переходного процесса в параллельном колебательном контуре, при его отстройке вниз по частоте от нижней границы диапазона частот полезного сигнала при воздействии любой спектральной составляющей состоит из двух участков, аналогичных возникновению и затуханию реверберации в помещении: экспоненциальное нарастание амплитуды колебаний и экспоненциальный спад (см. Фиг. 2). Это означает, что отстроенный вниз параллельный колебательный контур подчеркивает участок удержания звука и удлиняет участок затухания звука.
При одновременном воздействии музыкального сигнала на связанные последовательный и параллельный колебательные контуры, переходной процесс скачкообразно возникает и экспоненциально спадает в последовательном колебательном контуре, и одновременно экспоненциально нарастает и экспоненциально спадает в параллельном. Именно такая последовательность процессов характерна для рождения музыкального звука в концертном зале, студии или любом другом помещении.
Патентуемое устройство повышения качества передачи эстетического содержания музыкальных фонограмм при записи и воспроизведении может быть реализовано в виде активного или пассивного четырехполюсника для фильтрации музыкального сигнала, как содержащим катушки индуктивности и конденсаторы, так и индуктивные и емкостные гираторы, а также в виде цифровых фильтров, реализованных программно или аппаратно.
Патентуемое устройство может быть реализовано, например, в виде пассивного четырехполюсника для подключения или громкоговорителя по схеме Фиг. 3 или для включения его между блоками звукового тракта по схеме Фиг. 5, или в виде активного четырехполюсника для фильтрации музыкального сигнала, выполненного как предусилитель, по схеме Фиг. 4
Музыкальный фильтр для громкоговорителя (см. Фиг. 3) не содержит усилительных элементов и не требует внешнего источника питания. Он состоит из повышающего автотрансформатора Т с двумя обмотками, W1 индуктивностью L1, и W2, дросселя L2 и двух конденсаторов C1 и С2. При работе фильтра входной сигнал подается в точку соединения обмоток W1 и W2 и на нижний по схеме вывод дросселя L2. Спектральная составляющая музыкального сигнала вызывает скачкообразный переходной процесс в последовательном колебательном контуре L1C1C2. Одновременно начинает нарастать по экспоненте переходной процесс в параллельном колебательном контуре L2C1C2. После окончания действия спектральной составляющей входного сигнала в параллельном колебательном контуре начинается экспоненциальный спад переходного процесса. Резонансные частоты обоих контуров много ниже 16 Гц. Увеличенное в (W1+W2)/W1 раз напряжение полезного сигнала снимают с верхнего по схеме конца обмотки W2 и точки соединения конденсаторов C1 и С2.
Активный музыкальный фильтр - предусилитель (см. Фиг. 4) содержит электровакуумный триод, источник анодного питания Eb, выходной трансформатор Т с индуктивностью первичной обмотки L1, конденсатор С шунтирующий дроссель L2 с активным сопротивлением обмотки RL и резистор утечки Rg. При работе фильтра постоянный анодный ток покоя триода вызывает падение напряжение на активном сопротивлении обмотки R1 дросселя L2, являющееся напряжением смещения, которое поступает на сетку триода через резистор утечки Rg. Входной сигнал подается на сетку триода и общий провод. Спектральная составляющая музыкального сигнала вызывает сигнальный ток в триоде и скачкообразный переходной процесс в последовательном колебательном контуре L1C. Напряжение переходного процесса возникающее на обкладках конденсатора С оказывается включенным между сеткой и катодом триода и будучи им усилено попадает на вторичную обмотку выходного трансформатора Т. Одновременно начинает нарастать по экспоненте переходной процесс в параллельном колебательном контуре L2RLC, который оказывается включенным между сеткой и катодом триода, и усиливаясь триодом также поступает на вторичную обмотку выходного трансформатора Т. После окончания действия спектральной составляющей входного сигнала в параллельном колебательном контуре начинается экспоненциальный спад переходного процесса. Резонансные частоты обоих контуров много ниже 16 Гц. Усиленное триодом напряжение полезного сигнала снимают со вторичной обмотки выходного трансформатора Т.
Межблочный музыкальный фильтр включается перед усилителем мощности. Фильтр не содержит усилительных элементов и не требует внешнего источника питания. Он состоит из повышающего автотрансформатора Т с коэффициентом трансформации n=1/2 и конденсаторов C1 и С2. Так как согласно ГОСТ и DIN выходное сопротивление предыдущего блока не может быть больше 10 кОм, а входное сопротивление усилителя мощности не может быть меньше 47 кОм, то из-за относительно малого выходного сопротивления источника контур L1 С1 является параллельным, а из-за относительно большого входного сопротивления усилителя мощности контур L1L2C2 - последовательным. При работе фильтра входной сигнал подается на средний отвод автотрансформатора и левый по схеме вывод конденсатора C1. Спектральная составляющая музыкального сигнала передается по магнитной цепи автотрансформатора в последовательный колебательный контур L1L2C2 и вызывает в нем скачкообразный переходной процесс, напряжение которого поступает на выход фильтра. Одновременно начинает нарастать переходной процесс в параллельном контуре L1 C1, также поступающий по магнитной цепи во вторичную обмотку автотрансформатора и на выход музыкального фильтра. После окончания действия спектральной составляющей входного сигнала в параллельном колебательном контуре L1 С1 начинается экспоненциальный спад переходного процесса. Резонансные частоты обоих контуров много ниже 16 Гц. Увеличенное в 2 раза напряжение полезного сигнала снимают с верхнего по схеме вывода автотрансформатора Т и правого вывода конденсатора С2.
Claims (1)
- Активный или пассивный четырехполюсник для фильтрации музыкальных сигналов, содержащий два связанных колебательных контура, один из которых последовательный, а другой параллельный, выполненные из конденсаторов и индуктивностей, или в виде гираторов, или в виде цифровых программных или аппаратных фильтров, отличающийся тем, что собственная резонансная частота обоих колебательных контуров много ниже нижней границы диапазона частот полезного сигнала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108977A RU2668312C2 (ru) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | Музыкальный фильтр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108977A RU2668312C2 (ru) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | Музыкальный фильтр |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017108977A RU2017108977A (ru) | 2018-09-17 |
RU2017108977A3 RU2017108977A3 (ru) | 2018-09-17 |
RU2668312C2 true RU2668312C2 (ru) | 2018-09-28 |
Family
ID=63639642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017108977A RU2668312C2 (ru) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | Музыкальный фильтр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2668312C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762042C1 (ru) * | 2021-04-01 | 2021-12-15 | Александр Петрович Каратунов | Фильтр для трехполосной акустической системы |
RU208448U1 (ru) * | 2021-04-13 | 2021-12-20 | Александр Петрович Каратунов | Последовательный СЧ, ВЧ фильтр для автомобильных акустических систем |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU285129A1 (ru) * | А. Ф. Белецкий, А. Т. Лебедев , Ю. М. Громов | Многополюсный фильтр | ||
US2321370A (en) * | 1941-04-29 | 1943-06-08 | Patents Res Corp | Hearing and system |
US4606071A (en) * | 1984-08-13 | 1986-08-12 | White Jr Lahroy A | Loudspeaker system utilizing an equalizer circuit |
SU1800587A1 (ru) * | 1990-05-03 | 1993-03-07 | Omskij Nii Priborostroeniya | Шиpokoдиaпaзohhый kommуtиpуemый фильtp |
US9160306B2 (en) * | 2008-09-01 | 2015-10-13 | Epcos Ag | Duplexer and method for increasing the isolation between two filters |
-
2017
- 2017-03-17 RU RU2017108977A patent/RU2668312C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU285129A1 (ru) * | А. Ф. Белецкий, А. Т. Лебедев , Ю. М. Громов | Многополюсный фильтр | ||
US2321370A (en) * | 1941-04-29 | 1943-06-08 | Patents Res Corp | Hearing and system |
US4606071A (en) * | 1984-08-13 | 1986-08-12 | White Jr Lahroy A | Loudspeaker system utilizing an equalizer circuit |
SU1800587A1 (ru) * | 1990-05-03 | 1993-03-07 | Omskij Nii Priborostroeniya | Шиpokoдиaпaзohhый kommуtиpуemый фильtp |
US9160306B2 (en) * | 2008-09-01 | 2015-10-13 | Epcos Ag | Duplexer and method for increasing the isolation between two filters |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Chun T. Rim Gyrator-Based Analysis of Resonant Circuits in Inductive Power Transfer Systems // IEEE Transactions on Power Electronics ( Volume: 31, Issue: 10, Oct. 2016 ). * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762042C1 (ru) * | 2021-04-01 | 2021-12-15 | Александр Петрович Каратунов | Фильтр для трехполосной акустической системы |
RU208448U1 (ru) * | 2021-04-13 | 2021-12-20 | Александр Петрович Каратунов | Последовательный СЧ, ВЧ фильтр для автомобильных акустических систем |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017108977A (ru) | 2018-09-17 |
RU2017108977A3 (ru) | 2018-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6381334B1 (en) | Series-configured crossover network for electro-acoustic loudspeakers | |
US7203320B2 (en) | Sub-harmonic generator and stereo expansion processor | |
US20140318350A1 (en) | Humbucker pickup device for active and passive guitars | |
US9997150B2 (en) | Humbucker pickup device for active and passive guitars | |
EP2590434B1 (en) | Filter circuit | |
US3160695A (en) | Electrical music system | |
RU2668312C2 (ru) | Музыкальный фильтр | |
US9438994B2 (en) | Instrument amplification systems incorporating reflection cancelling boundary microphones and multiband compression | |
Brice | Music engineering | |
US6275593B1 (en) | Apparatus and methods for the harmonic enhancement of electronic audio signals | |
US8428917B2 (en) | Signal processing device and signal processing method | |
US2570701A (en) | Harmonic-selecting apparatus | |
EP0788722B1 (en) | Apparatus and method of enhancing audio signals | |
US1947020A (en) | Electrical music system | |
US3497604A (en) | Two-channel amplifier system with differential output for a third speaker | |
US20160294344A1 (en) | Method for dynamically adjusting the spectral content of an audio signal | |
Shorter | A survey of performance criteria and design considerations for high-quality monitoring loudspeakers | |
US1765517A (en) | Recording of music and speech | |
US4879937A (en) | Sound effector | |
Wesley et al. | A Fully Functional Audio FX Processor with Distortion and 6-Band Equalisation Compact Pedal Board STOMP BOX V6 (Adaptive Design Audio FX processor) | |
GB2254472A (en) | Tone control | |
White | Basic mixers | |
Fletcher | Stereophonic reproduction from film | |
US1761626A (en) | High and low audiofrequency amplification control | |
US20070248233A1 (en) | Method and apparatus for dynamically adjusting the spectral content of an audio signal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190318 |