SU1095228A1 - Device for harmonic synthesis of timbre - Google Patents
Device for harmonic synthesis of timbre Download PDFInfo
- Publication number
- SU1095228A1 SU1095228A1 SU823509292A SU3509292A SU1095228A1 SU 1095228 A1 SU1095228 A1 SU 1095228A1 SU 823509292 A SU823509292 A SU 823509292A SU 3509292 A SU3509292 A SU 3509292A SU 1095228 A1 SU1095228 A1 SU 1095228A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- inputs
- sub
- keyboard
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrophonic Musical Instruments (AREA)
Abstract
УСТРОЙСТВО ГАРМОНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ТЕМБРА, содержащее генераторы опорных частот, выходы которых подключены к входам блока регулировани амплитудных соотношений, входы которого соединены с первыми входами соответствующих блоков выделени разностной частоты N подклавишных устройств, каждое из которых состоит из подклавишного генератора, формировател напр жени управлени , выход которого подключен к управл ющему входу формировател ударной амплитудной огибающей , и усилительно-акустический блок, к входу которого подключе1|ы выходы подклавишных устройств, отличающеес тем, что, с целью повышени выразительности звучани благодар обеспечению получени спектрально-временных характеристик электромузыкального инструмента, сходных с механическими музыкальными инструментами, в него введены блок регулируемой относительной расстройки, к выходам которого подключены управл ющие входы генераторов опорных частот, и в каждое из подклавищных устройств - соединенные последовательно широтно-импульсный модул тор, вход которого подключен к выходу подклавишного генрратора , и интегратор,fвыход которого подключен к второму входу соответствующего бло§ ка выделени разностной частоты, выход которого соединен с входом формировател (П ударной амплитудной огибающей, причем управл ющие входы широтно-импульсного модул тора , и интегратора соединены с выходом формировател напр жени управлени , a выход формировател ударной амплитудной огибающей вл етс выходоЧм соответствующего подклавишного устройства. со СП Ю Is:) 00A DEVICE OF HARMONIC SYNTHESIS OF TEMBRA, containing frequency generators, the outputs of which are connected to the inputs of the amplitude ratio control unit, the inputs of which are connected to the first inputs of the corresponding difference-frequency allocation blocks N connected to the control input of the shaper amplitude amplitude envelope, and the amplifier-acoustic unit, to the input of which you connect | Odes of sub-keyboard devices, characterized in that, in order to increase the expressiveness of the sound, by ensuring that the spectral-temporal characteristics of the electromusical instrument, similar to mechanical musical instruments, are obtained, an adjustable relative detuning unit is inserted in it, to the outputs of which are connected the control inputs of the reference frequency generators In each of the subglacial devices - a pulse-width modulator connected in series, the input of which is connected to the output of the sub-keyboard g the integrator, and the integrator, whose output is connected to the second input of the corresponding differential frequency selection block, the output of which is connected to the input of the driver (P pulse amplitude envelope, the control inputs of the pulse-width modulator, and the integrator connected to the output of the control voltage generator The output of the percussion amplitude envelope driver is the output of the corresponding sub-keyboard device. with joint venture Is :) 00
Description
Изобретение относитс к устройствам синтеза тембров в электромузыкальных инструментах (ЭМИ), в частности в ЭМИ с гармоническим синтезом тембра, и может быть использовано в устройствах дл сиитеза спектров музыкальных тонов. Известен синтезатор тембров, содержащий усилитель и генераторы, управл емые напр жением, балансный модул тор, широтные модул торы, управл емый фильтр, низкочастотные генераторы, генераторы: функций времени, атака - накопление, атака - затухание, поддержка накопление 1. Данное устройство позвол ет получить различные характеристики выходных сигналов , не обеспечива однако полной имитации акустических инструментов, и вл етс довольно сложным. Известно устройство, практическа реализаци которого св зана с меньшими трудност ми и которое в то же врем обеспечивает в полифоническом. ЭМИ синтез сложных музыкальных звуков путем смешивани между собой в заданных соотношени х отдельных гармонических компонент, оно содержит блок опорного ВЧ-сигнала, включающий в себ задающий ВЧ-генератор опорной частоты с несинусоидальной формой сигнала , к выходу которого подключены фильтры гарм.оник опорной частоты, выходы которых подключены - к выходу блока через блок регулировани амплитудных соотношений составл ющих опорного сигнала. В состав устройства вход т также подклавишные блоки, каждый из которых имеет, ВЧ.-генератор , с несинусоидальной формой сигнала, формирователь ударной (дл ЭВМ фортепианного типа) амплитудной огибающей, св занный с формирователем напр жени управлени ударной огибающе,й. Выход формировател амплитудной огибающей подключен к блоку выделени разностной частоты , второй вход которогоподключен к выходу блока опорного сигнала. К выходам подклавишных блоков подключен усилительНС-акустический блок 2. Однако при помощи известного устройства невозможно воспроизводить динамические эффекты, присущие обычным струнным и духовым музыкальным инструментам, и характеризующиес наличием высокочастотных неконсонирующих обертонов в момент атаки извлекаемого звука с переходом на преимущественно консонирующие низкочастотные обертоны в концевой стадии его звучани . Это обусловлено тем, что спектры исходных ВЧ-сигналов (опорного и клавишного ) нос т статичный характер как по амплитудным, так и по фазовым соотнощени м между гармоническими составл ющими . Таким же статичным при этом будет и спектр разностного (музыкального) сигнала. В свою очередь это создает принципиальную невозможность получени указанных динамических эффектов при дальнейшей обработке сигнала в НЧ-тракте ЭМИ. Цель изобретени - повышение выразительности звучани , благодар обеспечению получени спектрально-временных характеристик электромузыкального инструмента, сходных с механическими музыкальными инструментами , в частности фортепиано, путем формировани в момент атаки извлекаемого звука неконсонирующих высокочастотных обертонов с переходом на преимущественно консонирующие низкочастотные обертоны в концевой стадии его звучани . Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство гармонического синтеза тембра , содержащее генераторы опорных частот, выходы которых подключены к входам блока регулировани амплитудных соотношений, входы которого соединены с первыми входами соответствующих блоков выделени разностной частоты N подклавищных устройств, каждое из которых состоит из подклавишного генератора, формировател напр жени управлени , выход которого подключен к управл ющему входу формировател ударной амплитудной огибающей, и усилительно-акустичеркий блок, к входу которого подключены выходы подклавишных .устройств, введены блок регулируемой относительной расстройки, к выходам которого подключены управл ющие входы генераторов опорных частот, и в каждое из подклавищных устройств - соединенные последовательно широтно-импульсный модул тор, вход которого подключен к выходу подклавишного генератора , и интегратор, выход которого подключен к второму входу соответствующего блока выделени разностной частоты, выход которого соединен с входом формировател ударной амплитудной огибающей, причем управл ющие входы широтно-импульсного модул тора и интегратора соединены с выходом формировател напр жени управлени , а выход формировател ударной амплитудной огибающей вл етс выходом соответствующего подклавищного устройства. На фиг. 1 приведена структурна электрическа схема устройства гармонического синтеза тембра; на фиг: 2 - временные дна- граммы , по сн ющие работу устройства. Устройство гармонического синтеза тембра содержит блок 1 опорного высокочастотного сигнала, состо щий из генераторов 2-1-2-N опорных частот (высокостабильных), настроенных на частоты, близкие частотам соответствующих гармоник опорной частоты блока 3 регулировани амплитудных соотнощений (составл ющих опорного сигнала) блока 4 регулируемой относительной расстройки (составл ющих опорного сигнала). Устройство содержит также подклавишные устройства 5-1-5-N, которые содержат подклавишные генераторы 6-1-6-N и включен- , ные последовательно, щиротно-импульсныеThe invention relates to devices for the synthesis of timbres in electromusical instruments (EMI), in particular in EMI with harmonic synthesis of timbre, and can be used in devices for sietez spectra of musical tones. A known voice synthesizer containing an amplifier and oscillators controlled by voltage, a balanced modulator, latitude modulators, a controlled filter, low-frequency oscillators, oscillators: time functions, attack - accumulation, attack - attenuation, support accumulation 1. This device allows It is rather difficult to obtain various characteristics of the output signals without, however, providing a complete imitation of acoustic instruments. A device is known whose practical implementation is less difficult and which at the same time provides in polyphonic. EMR synthesis of complex musical sounds by mixing between each other in predetermined ratios of individual harmonic components, it contains a block of the reference RF signal, which includes the RF master oscillator of the reference frequency with a non-sinusoidal signal, the output of which is connected to the harmonic tones of the reference frequency, whose outputs are connected to the output of the block through the amplitude ratio control block of the components of the reference signal. The device also includes sub-keyboard blocks, each of which has an HF-generator, with a non-sinusoidal waveform, a percussion generator (for piano-type computers) amplitude envelope, associated with a percussion control voltage driver, r. The output of the amplitude envelope generator is connected to a difference frequency selection block, the second input of which is connected to the output of the reference signal block. Amplifier-acoustic unit 2 is connected to the outputs of the sub-keyboard blocks. However, using a known device, it is impossible to reproduce the dynamic effects inherent in conventional string and wind musical instruments, and characterized by the presence of high-frequency non-consonant overtones at the moment of attack of the extracted sound with the transition to mainly consonant low-frequency overtones in the terminal stage its sound. This is due to the fact that the spectra of the original RF signals (reference and keyboard) are of a static nature both in amplitude and phase relationships between the harmonic components. At the same time, the spectrum of the difference (musical) signal will also be static. In turn, this creates a fundamental impossibility of obtaining these dynamic effects with further signal processing in the low-frequency path of the EMP. The purpose of the invention is to increase the expressiveness of the sound, by ensuring that the spectral and temporal characteristics of the electromusical instrument, similar to mechanical musical instruments, in particular, piano, are obtained by forming, at the time of the attack, the extracted sound of nonconsoning high-frequency overtones with a transition to mainly consonant low-frequency overtones in the end stage of its sound. The goal is achieved by the fact that a harmonic timbre synthesis device containing reference frequency generators, the outputs of which are connected to the amplitude ratio control unit inputs, the inputs of which are connected to the first inputs of the corresponding difference frequency selection units N subclaimed devices, each control voltage driver, the output of which is connected to the control input of the shaper amplitude envelope driver, and amplification-acoustic block, to the input of which sub-keyboard outputs are connected, an adjustable relative detuning block is inserted, to the outputs of which control inputs of the reference frequency generators are connected, and to each of the sub-devices, a pulse-width modulator connected in series, the input of which is connected to the output of the sub-keyboard generator and the integrator, the output of which is connected to the second input of the corresponding difference-frequency allocation unit, the output of which is connected to the input of the former, a shock amplitude envelope and the control inputs of the pulse width modulator and the integrator are connected to the output of the control voltage driver, and the output of the pulse amplitude envelope driver is the output of the corresponding subordinate device. FIG. 1 shows a structural electrical circuit diagram for harmonic tone synthesis; FIG. 2 shows timelines explaining the operation of the device. The harmonic timbre synthesis unit contains a reference 1 high frequency signal unit consisting of 2-1-2-N reference frequency generators (highly stable) tuned to frequencies close to the frequencies of the corresponding reference frequency harmonics of the amplitude ratio control unit 3 (component of the reference signal) of the unit 4 adjustable relative detuning (components of the reference signal). The device also contains sub-keyboard devices 5-1-5-N, which contain sub-keyboard generators 6-1-6-N and on-sequential, pulse-pulsed
модул торы и интеграторы 8-1-8-N, управл емые напр жением. Выходы интеграторов 8-1-8-N соединены,с одним из входов блоков 9-1-9-N выделени разностной частоты, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам блока 3, а выходы соединены со входом формирователей 10-1 - 10-N ударной амплитудной огибающей . Управл ющие входы формирователей 10-1 - 10-N, интеграторов 8-1-8-N и модул торов 7-1-7-N подключены к выходу формирователей Н-1 - 11-N напр жени управлени (ударной огибающей). Выходы формирователей 10-1-10-N подключены ко входу усилительно-акустического блока 12.modulators and integrators 8-1-8-N, voltage controlled. The outputs of the integrators 8-1-8-N are connected to one of the inputs of the difference-frequency selection block 9-1-9-N, the second inputs of which are connected to the corresponding outputs of block 3, and the outputs are connected to the input of drivers 10-1 - 10-N shock amplitude envelope. The control inputs of the formers 10-1 to 10-N, the integrators 8-1-8-N and the modulators 7-1-7-N are connected to the output of the formers H-1 - 11-N of the control (shock envelope) voltage. The outputs of the formers 10-1-10-N are connected to the input of the amplifier-acoustic unit 12.
Построение блока 4 регулируемой относительной расстройки определ етс схемой построени генераторов 2-1-2-N блока 1 опорного сигнала. В частном случае он представл ет собой набор переменных резисторов (по числу генераторов 2-1-2-N), включенных параллельно по схеме потенциометров на выходе источника стабильного напр жени , при этом средние выводы переменг ных резисторов подключены к входам управлени соответствующих генераторов.The construction of block 4 of adjustable relative detuning is determined by the construction scheme of the generators 2-1-2-N of block 1 of the reference signal. In the particular case, it is a set of variable resistors (by the number of generators 2-1-2-N) connected in parallel according to the potentiometer circuit at the output of a stable voltage source, while the average terminals of the variable resistors are connected to the control inputs of the corresponding generators.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Соответствующие генераторы 2-1-2-N блока 1 опорного сигнала формируют синусоидальные напр жени с частотами близкими fo, 2fo .... nfo. Значени относительной расстройки генераторов от точных значений гармоник 2fo ... nf,, а также амплитудные соотношени между ними определ ютс состо ни ми регул торов в блоках 4 и 3. При этом на выходе блока 1 формируетс синтезируемый сигнал опорной частоты, гармонические составл ющие которого не наход тс между собой в математически кратных соотношени х . Причем эти соотношени могут быть произвольно установлены аналогично имеющимс в спектре, например фортепиано, где относительна расстройка обертонов от математически точных значений гармоник тем больше, чем выще номер гармоники.The corresponding generators 2-1-2-N of the reference signal block 1 generate sinusoidal voltages with frequencies close to fo, 2fo .... nfo. The relative detuning values of the generators from the exact harmonic values 2fo ... nf, and the amplitude ratios between them are determined by the states of the controllers in blocks 4 and 3. At the output of block 1, a synthesized reference frequency signal is generated, the harmonic components of which not matched in mathematically multiple ratios. Moreover, these ratios can be arbitrarily set similarly to those in the spectrum, such as a piano, where the detuning of the overtones from the mathematically exact harmonics is greater, the higher the harmonic number.
При ударе по клавище на выходе формировател 11-i соответствующего подклавишного устройства 5-i формируетс экспоненциально затухающее управл ющее напр жёние (фиг. 2а). Это напр жение поступает на низкочастотный вход модул тора 7-i. На второй вход модул тора 7-i поступают импульсы от подклавищного генератора 6-i (фиг. 26).When the key is hit, the exponentially decaying control voltage is formed at the output of the imaging unit 11-i of the corresponding sub-keyboard device 5-i (Fig. 2a). This voltage is applied to the low-frequency input of the modulator 7-i. The second input of the modulator 7-i receives pulses from the sub-generator generator 6-i (Fig. 26).
В зависимости от величины управл ющего напр жени длительность пр моугольных импульсов на выходе модул тора 7-i мен етс от минимальной в момент удара по клавище (атака звука) по длительности, соответствующей 0,5 периода, в концевой стадии звучани (фиг. 2в).Depending on the magnitude of the control voltage, the duration of the rectangular pulses at the output of the modulator 7-i varies from the minimum at the moment of hitting the key (sound attack) with a duration corresponding to 0.5 period in the terminal stage of the sound (Fig. 2c) .
Одновременно управл ющее напр жение воздействует на включенный на выходе модул тора 7-i интегратор 8-i. Управление интегратором 8-i обеспечивает линейное нарастание напр жени на его выходе во врем действи входного импульса и линейный спад напр жени во врем паузы (фиг. 2г). Таким образом, в момент атаки на информационный вход интегратора поступают импульсы малой длительности. При этом на выходе интегратора формируютс пилообразные импульсы, фронт нарастани которых определ етс длительностью входных импульсов с выхода модул тора 7-i. По мере убывани управл ющего напр жени фронт нарастани импульсов становитс все более пологим, и импульсы приобретают треугольную форму. Соответственно мен етс и спектральный состав этого сигнала, характеризующийс преобладанием высших гармонических составл ющих в момент атаки с постепенным переходом на преобладание низщих гармоник о мере спада управл ющего напр жени . Сигнал с выхода интегратора 8-i поступает на вход блока 9-1 выделени разностной частоты, где происходит вычитание спектра fj, из f. Далее сигнал разностной частоты через формирователь 10-i амплитудной огибающей поступает на вход усилительно-акустического блока 12. Вследствие того, что в момент атаки в спектре f j преобладают высокочастотные составл ющие , а соответствующие последним высокочастотные составл ющие опорного сигнала имеют максимальную относительную расстройку от точных значений гармоник, в спектре разностного НЧ-сигнала преобладают неконсонирующие обертоны. По мере спада управл ющего напр жени (затухани звука ) удельный вес высокочастотных составл ющих в спектре уменьшаетс , и музыкальную значимость сигнала на выходе ЭМИ начинают определ ть консонирующие низкочастотные обертоны, так как низкочастотные составл ющие опорного сигнала имеют минимальную расстройку.At the same time, the control voltage affects the integrator 8-i that is connected to the output of the modulator 7-i. Control of the integrator 8-i provides a linear increase in voltage at its output during the action of the input pulse and a linear decrease in voltage during the pause (Fig. 2d). Thus, at the moment of attack, impulses of short duration arrive at the information input of the integrator. In this case, sawtooth pulses are formed at the integrator output, the rising edges of which are determined by the duration of the input pulses from the output of the modulator 7-i. As the control voltage decreases, the rising edge of the pulses becomes more and more flat, and the pulses acquire a triangular shape. The spectral composition of this signal, characterized by the predominance of higher harmonic components at the moment of the attack, with a gradual transition to the predominance of lower harmonics of the measure of the decay of the control voltage, changes accordingly. The signal from the output of the integrator 8-i is fed to the input of the difference-frequency allocation block 9-1, where the spectrum fj is subtracted, from f. Further, the difference frequency signal through the shaper 10-i amplitude envelope enters the input of the amplifier-acoustic unit 12. Due to the fact that at the moment of the attack in the spectrum fj the high-frequency components dominate, and the corresponding high-frequency components of the reference signal have the maximum relative detuning from the exact values harmonics, non-consonant overtones dominate in the spectrum of the difference LF-signal. As the control voltage decays (sound attenuation), the specific gravity of the high frequency components in the spectrum decreases, and the concomitant low frequency overtones begin to determine the musical significance of the signal at the output of the electromagnetic radiation, since the low frequency components of the reference signal have minimal detuning.
Данный признак переходного процесса присущ всем музыкальным инструментам с ударным возбуждением резонатора и в значительной степени определ ет характер звучани и музыкальную ценность инструмента.This transient symptom is inherent in all musical instruments with percussion excitation of the resonator and largely determines the character of the sound and the musical value of the instrument.
Применение предлагаемого.устройства позвол ет построить ЭМИ с помощью более простых средств по сравнению с известными и в то же врем способный синтезировать сложные спектры с гармонически неточными обертонами с возможностью воспроизводить динамику изменени спектра, присущую широкому классу традиционных музыкальных инструментов, в частности фортепиано, что расшир ет тембровые и исполнительские возможности ЭМИ.The application of the proposed device makes it possible to construct an electromagnetic radiation using simpler means than the known ones and at the same time it is able to synthesize complex spectra with harmonically inaccurate overtones with the ability to reproduce the dynamics of spectrum changes inherent in a wide class of traditional musical instruments, in particular, a piano that extends em timbre and performance capabilities of electromagnetic radiation.
ггyy
5-N5-n
ПP
6N6N
S-NSn
Л iTfL iTf
II
././
9W-N9W-N
Г I г I ГG I g I G
ГR
-I-I
фиг, гfig, g
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU823509292A SU1095228A1 (en) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | Device for harmonic synthesis of timbre |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU823509292A SU1095228A1 (en) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | Device for harmonic synthesis of timbre |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1095228A1 true SU1095228A1 (en) | 1984-05-30 |
Family
ID=21034931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU823509292A SU1095228A1 (en) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | Device for harmonic synthesis of timbre |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1095228A1 (en) |
-
1982
- 1982-11-04 SU SU823509292A patent/SU1095228A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Печатнов Б., Сабуров С. Синтез частотных и временных характеристик в ЭМС. «Радио, 1980, № 11, с. 36-38. 2. Корсунский С. Г. Разработка электрооргана с гармоническим синтезом. Труды Всесоюзного научно-исследовательского института звукозаписи. 1961, вып. 8 (прототип). * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU699786B2 (en) | Efficient synthesis of musical tones having nonlinear excitations | |
| US4104946A (en) | Voicing system for electronic organ | |
| US4365533A (en) | Musical instrument | |
| US4202237A (en) | Device for producing sounds, which can be coupled to a musical instrument | |
| US3986426A (en) | Music synthesizer | |
| US3510565A (en) | Electronic organ with musical notes comprising beat frequencies of a reference generator and note generators utilizing magnetostrictive oscillators | |
| US4198891A (en) | Circuit for simulating sounds of percussive instruments | |
| SU1095228A1 (en) | Device for harmonic synthesis of timbre | |
| JPS5481824A (en) | Electronic musical instrument | |
| US3535431A (en) | Apparatus for creating a chorus or celeste effect with an electronic musical instrument | |
| Nakamura | Fundamental theory and computer simulation of the decay characteristics of piano sound | |
| JPH0254960B2 (en) | ||
| JPS6243200B2 (en) | ||
| US5569871A (en) | Musical tone generating apparatus employing microresonator array | |
| US3446905A (en) | Electrophonic musical instrument | |
| US4233875A (en) | Electronic musical instrument with automatic trill performance function | |
| US4228717A (en) | Electronic musical instrument capable of generating a chorus sound | |
| RU2734572C1 (en) | Method for determining pitch in electric musical instruments of heterodyne type | |
| JPS5942313B2 (en) | keyboard electronic musical instrument | |
| US3962947A (en) | Sound producing apparatus | |
| JPS5815984Y2 (en) | Musical tone conversion device | |
| JP2768064B2 (en) | Music synthesizer | |
| Quitter | Research and Development on the Piano | |
| CA2200447C (en) | Efficient synthesis of musical tones having nonlinear excitations | |
| JPS592034B2 (en) | electronic musical instruments |