Вернуться к оглавлению книги 3

 

Глава 2. Суперпроцессорный ЭМИ.

 

Раздел 1. Материалы заявки на выдачу а.с. (ВНИИГПЭ № 4453589/21 от 11.04.88 г.).

Объект – устройство /схема/.

 

СУПЕРПРОЦЕССОРНЫЙ ЭЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ.

 

Настоящее изобретение относится к технике электронной музыки. Преимущественная область использования - студийная запись эс­традной музыки.

 

Известны множество конструкций электронных музыкальных инстру­ментов /ЭМИ/ отличающихся друг от друга как конструктивно, так и схемотехнически /см. брошюру издательства "Знание" № 9, 1977, "Электромузыкальные инструменты" Б.Я. Меерзона/.

 

В качестве прототипа принята конструкция суперсинтезаторного ЭМИ

/см. заявку № 134840-РА/20з/. Суперсинтезаторный ЭМИ со­держит взаимосвязанные управляющий и исполнительный комплексы. Управляющий комплекс состоит из Н-канального стереомикшера-имитатора и Н дистанционных пультов выполненных в виде Н различных традиционных музыкальных инструментов. Все органы управления пультов /инструментов-имитаторов/ и стереомикшера оснащены шифраторами их состояний и/или/ позиций в электрические кодовые комбинации. При исполнении музыки на выходе управляющего комплекса в такт изменениям состояний и/или/ позиций органов управления появляются импульсно-кодовые посылки, с помощью ко­торых производится управление работой исполнительного комплекса. Исполнительный комплекс состоит из имитационных формиро­вателей электрических музыкальных сигналов, формирователей их спектрально-временных характеристик, формирователей взаимных амплитудно-фазовых соотношений сигналов, сумматоров, синхрони­затора и оптического задатчика ритма. Комплекс представляет собой стереофоническую сигналосинтезирующую систему, отдельные устройства которой взаимодействуют между собой согласно взаи­мосвязям в студийном комплексе записи музыки исполняемой на Н штатных музыкальных инструментах.

 

Схемотехника большинства устройств суперсинтезаторного ЭМИ индивидуальна и жестко определена особенностями формирования му­зыкальных звуков, их формой и спектральным составом, что ограничивает диапазон возможностей ЭМИ. С технологической точки зрения схемотехнический разнобой так же является существенным недостатком. Структура взаимосвязей между отдельными устрой­ствами ЭМИ жестко задается при разработке раз и навсегда, что тоже ограничивает диапазон возможностей ЭМИ. К примеру - полноценное исполнение какого-либо музыкального произведения невозможно, если для этого необходим оркестр, в составе которого по замыслу должны быть инструменты или даже один инструмент, не предусмотренные конструкцией ЭМИ /даже в том случае, если общее количество задействованных музыкаль­ных инструментов много меньше Н/.

 

Целью настоящего изобретения является реализация ЭМИ с гибкими взаимосвязями, на базе специализированных микропроцессорных устройств, способного при участии Н музыкантов-исполнителей и звукооператора:

1. Формировать полноценную акустическую стереокартину звучания оркестра составом из Н любых инструментов.

2. Формировать полноценный аналоговый стереосигнал соответствующий акустической стереокартине.

3. Формировать исчерпывающее электрическое кодовое логико-мате­матическое описание /алгоритм/ однозначно соответствующее аку­стической стереокартине.

 

Поставленная цель достигается:

 

1. Построением структуры ЭМИ с учетом возможностей микропроце­ссорной электроники.

2. Использованием формирователей музыкальных электрических си­гналов, формирователей их спектрально-временных характеристик  и формирователей амплитудно-фазовых соотношений сигналов только на базе специализированных микропроцессорных устройств. Технически суперпроцессорный ЭМИ - есть оптимизированный с точки зрения технологичности и удобства эксплуатации суперсинтезаторный ЭМИ. Специфической особенностью суперпроцессорного ЭМИ, как и суперсинтезаторного ЭМИ, является то, что конструк­тивно он является схемным аналогом студийного комплекса записи музыки исполняемой на Н различных электромузыкальных инструмен­тах /здесь вернее будет - на Н различных процессор-музыкальных инструментах/.

На одном из этапов обработки циркулирующие в нем во время исполнения музыки сигналы намеренно превращаются в импульсно-кодовую форму, которая для данного ЭМИ может рассматриваться как алгоритм синтеза исполняемой музыки, т.к. логически эти импульсно-кодовые сигналы представляют собой концентрированные информационные сообщения, в которых однозначно отображены све­дения о ритмике, составе музыкальных сигналов, пространствен­ном их положении, о индивидуальностях исполнителей и пр. Поскольку суперпроцессорный ЭМИ представляет собой сложную многообъемную систему почти целиком организованную на микро­процессорах /в тексте далее просто - процессоры/ то и большая часть взаимодействий в нем организована с учетом этой специфики. Прежде всего, все технические операции в ЭМИ автоматизированы и выполняются электроникой согласно поданных человеком /звуко­оператором/ регламентационных команд, по микропрограммам зало­женным в устройства постоянной памяти управляющего и исполнительного комплексов. Управление осуществляется с помощью рег­ламентирующего устройства.

Устройства постоянной памяти хранят в себе полный арсенал микропрограмм требующихся для работы отдельных устройств ЭМИ и всего ЭМИ в целом.

Для расширения возможностей ЭМИ управляющий и исполнительный комплексы дополнены устройствами оперативной памяти.

Для полной ясности, ниже приводится подробное описание отдель­ных блоков и, где необходимо - их функций. Описание приведено с привязкой к прилагаемой схеме.

 

Рис. 1. Блок-схема суперпроцессорного электромузыкального инструмента.

Поз.1. 0рганы управления ЭМИ - это все внешние элементы ЭМИ, изменение состояний и/или/ позиций которых вызывает изменения в конечном продукте функционирования ЭМИ - музыкальной стереокартине.

Сюда относятся ручки настройки, движки, клавиши, кнопки, и т.п., а так же все необходимые для исполнения музыки, атрибуты музыка­льных инструментов-имитаторов: грифы, струны, педали, резонаторы и пр. Сюда же относятся органы управления Н-канальным стереомикшером и синхронизатором.

 

Все органы управления условно можно разбить на четыре группы:

 

Первая группа - манипуляционные органы - те, с помощью которых производится извлечение звуков и определяются их перви­чные параметры /тон, есть в данный момент звук или его нет/. Сюда относятся струны, лады, резонаторы, клавиши и т.п.

Вторая группа - технические органы - те, которые определяют вторичные параметры звуков /спектральный состав, форму огибающей, наличие модуляций и т.п./. Сюда относятся переключатели режимов работы, регулировочные ручки, движки, педали и т.п.

Третья группа - пространственно-задающие органы – те, с помощью которых задаются взаимное расположение звуков в пространстве и соотношения их амплитуд. Сюда относятся все значимые органы управления Н-канальным стереомикшером.

Четвертая группа - специальные органы - те, которые необходимы для решения некоторых специфических задач. Сюда относятся орган/ы/ управления синхронизатором.

 

Такое разбиение органов управления позволяет достаточно наглядно показать одно из достоинств идеи "Суперсинтез" на которой базируется идеология и схемотехника суперпроцессорного ЭМИ. Так сразу ясно, что при исполнении музыки, для функционирования исполнительного комплекса, в большинстве случаев, требуе­тся передавать лишь информацию о состояниях /позициях/ манипуляционных органов управления, при условии, что информация о состояниях /позициях/ остальных трех групп уже передана единожды перед исполнением и введена в устройства памяти исполни­тельного комплекса.

 

Конструктивно органы управления размещены по признаку инстру­ментальной принадлежности, на соответствующих инструментах-имитаторах /инструменты на чертеже не показаны/. Каждый инструмент-имитатор имеет лишь две первые группы органов управления - манипуляционные и технические. Специальные и пространственно-задающие органы управления кон­структивно могут находиться на единой панели Н-канального стереомикшера-имитатора.

 

 

 

 

Примечание:

Вообще вся электроника исполнительного комплекса и часть электроники управляющего комплекса может быть размещена в корпусе Н-канального стереомикшера-имитатора. Это наиболее рациональный вариант компоновки.

 

Поз.2. Блок процессор-шифраторов. Состоит из Н+2 процессор-шифраторов. 1...Н - "инструментальные" процессор-шифраторы, /Н+1/й - процессор-шифратор стереомикшера, /Н+2/й - процессор-шифратор синхронизатора. Процессоры по одному установле­ны на Н инструментах-имитаторах, на Н-канальном стереомикшере и на синхронизаторе. Процессоры многовходовые. Для конкре­тного инструмента-имитатора установленный на нем процессор имеет количество входов численно равное количеству органов управления этого инструмента. Процессор Н-канального стереомикшера имеет количество входов численно равное количеству всех значимых органов управления стереомикшера. Процессор син­хронизатора имеет количество входов численно равное количеству всех значимых органов управления синхронизатора. К каждому входу процессор-шифратора подключен преобразователь "позиция-код" /"состояние-код"/ работающий от "своего" органа управления. Главная функция процессор-шифратора - по запросу извне /или самостоятельно/ формировать на своем выходе последовательные импульсно-кодовые посылки, в которых заключена полная информация о состояниях /позициях/ всех органов управления "своего" инструмента или устройства.

 

Поз.3. Процессор-распорядитель. Представляет собой процессор с полуавтоматическим управлением. Имеет Н+2 входов. 1...Н - инструментальные входы, /Н+1/й - вход микшерный, /Н+2/й - вход синхронизаторный. В его функции входит опрос всех своих Н+2 входов, обработка полученных совокупностей импульсно-кодовых посылок и формирование сообщений в линию связи А-Б по алгоритмам которые содержатся в банке распорядительных микропрограмм и/или/ в ведущей оперативной памяти.

 

Поз.4. Банк распорядительных микропрограмм. Постоянное за­поминающее устройство, информация в память заложена на ста­дии изготовления. Содержит полный набор микропрограмм необ­ходимых для работы процессор-распорядителя /"Синхронизация", "Идентификация", "Расстановка", "Работа стационарная", "Ко­мпрессия", "Коррекция" и пр./.

 

Поз.5. Ведущая оперативная память. Полупроводниковое пере­программируемое запоминающее устройство, может использоваться наравне с банком распорядительных микропрограмм. Предназна­чена для использования микропрограмм не предусмотренных банком.

 

Поз.6. Устройство регламентации работы ЭМИ. Специализированная микроЭВМ. Предназначено для регламентации работы процессор-распорядителя, а так же для ввода-вывода микропрограмм в ведущую и ведомую оперативную память.

 

Поз.7.Процессор-адресатор. Представляет собой процессор с автоматическим управлением, имеет Н+2 выходов. 1...Н - инструментальные выходы, /Н+1/й - микшерный выход, /Н+2/й - синхронизаторный выход. В его функции входит извлечение алгоритмов из банка исполнительных микропрограмм, согласно полученным по линии связи А-Б импульсно-кодовым посылкам, адресация извлеченных алгоритмов на необходимые входы блока процессор-исполнителей, диалог с ведомой оперативной памятью и просто адресация.

 

Поз.8. Банк исполнительных микропрограмм. Постоянное запоминающее устройство. Содержит полный набор микропрограмм необходимых для работы процессор-адресатора и блока процессор-исполнителей /"Синхронизация исполнительная", "Идентификация исполнительная" и т.д., а так же "Гитара акустическая", "Ритм-гитара","Орган", "Рояль" и т.д./.

 

Поз.9. Ведомая оперативная память. Полупроводниковое перепрограммируемое запоминающее устройство. Предназначено для хра­нения микропрограмм переданных по линии связи А-Б.

 

 Поз.10. Блок процессор-исполнителей. Состоит из Н+2 процессор-исполнителей. /1...Н - "инструментальные" процессор-исполнители, /Н+1/й - процессор-стереомикшер Н-канальный, /Н+2/й - синхропроцессор/.

Каждый из Н «инструментальных» процессор-исполнителей представляет собой управляемую многопроцессорную систему, взаимосвя­зи в которой и алгоритмы работы отдельных ее частей могут изменяться в зависимости от полученной микропрограммы. Управляет всей системой головной процессор получающий информацию /микро­программы и команды/ от процессор-адресатора.

Главная функция "инструментальных" процессор-исполнителей - управляемая имитация функций и взаимодействий источников зву­ков, манипуляционных и технических органов управления музыкальных инструментов, взаимодействиями их математических моделей.

Процессор-стереомикшер функционально представляет собой Н не­зависимых, управляемых, объединенных по стереовыходам, цифровых устройств "Амплитудно-фазовая панорама". Синхропроцессор входящий в состав блока - простейший из процессор-исполнителей. Функционально представляет собой управляемый синхрогенератор. Выдает синхроимпульсы на все процессоры ЭМИ и на оптический задатчик ритма.

Конечный продукт работы блока процессор-исполнителей - два стереосигнала ЛВ1 и ЛВ2 /линейные выходы №1 и №2 соответст­венно/ и синхросигнал "С".

 

Поз.11. Усилитель правого стереоканала ЭМИ.

Поз.12. Усилитель левого стереоканала ЭМИ .

Поз.13. Громкоговоритель правого стереоканала.

Поз.14. Громкоговоритель левого стереоканала.

Поз.15. Оптический задатчик ритма.

 

Основные взаимосвязи в ЭМИ выглядят следующим образом:

Органы управления 1 механически /электромеханически, оптически, пьезо и т.п./ связаны с входными шифраторами "позиция-код" /"состояние-код"/ блока процессор-шифраторов 2. Выход каждого процессор-шифратора соединен с соответствующим входом процессор-ра­спорядителя 3. К последнему, встречными линиями связи подклю­чены банк распорядительных микропрограмм 4 и ведущая операти­вная память 5. Устройство регламентации 6 подключено к процес­сор-распорядителю 3 и к ведущей оперативной памяти 5. Выход процессор-распорядителя 3 подключен ко входу линии связи А-Б. /точка А/. Выход линии связи /точка Б/ подключен ко входу процессор-адресатора 7. К нему же подключены банк исполнительных микропрограмм 8 и ведомая оперативная память 9. Многоканальный выход процессор-адресатора 7 соединен с входами блока процессор-исполнителей 10. Линейные выходы последнего ЛВ1 и ЛВ2 подключены к входам усилителей правого 11 и  левого 12 стереокана­лов ЭМИ. К выходам этих усилителей подключены громкоговорители 13 и 14 соответственно. Выход "С" /Синхроимпульсы/ подключен к входу оптического задатчика ритма 15 и ко всем процессорным устройствам ЭМИ /цепи прохождения синхроимпульсов для простоты не показаны/.

 

Выходы ЛВ1, ЛВ2 и С служат для подключения внешней аппаратуры при необходимости.

 

С целью обеспечения максимума эксплуатационных удобств, работа ЭМИ оптимизирована организационно /предусмотрены несколько ре­жимов работы всего ЭМИ, несколько режимов работы отдельных инструментов-имитаторов, произвольность подключения инструмен­тов имитаторов к электронике управляющего комплекса и т.п./. Технически оптимизация сводится к минимуму производимых электроникой объемов математических операций. Одно из важнейших следствий оптимизации - схемотехническая идентичность подавляющего большинства составляющих ЭМИ процессоров /технологический плюс/.

 

Нюансы оптимизации:

 

В режиме "Синхронизация" процессор-распорядитель 3 большую часть времени работает с /Н+2/м  процессор-шифратором, который обслуживает орган/ы/ управления синхронизатором /входят в состав поз.2/, а процессор-адресатор 7 - с /Н+2/м процессор-исполнителем /синхропроцессором/ входящим в состав поз. 10.

В режиме "Идентификация" процессор-распорядитель 3 работает только с процессор-шифраторами 2 обслуживающими инструменты-имитаторы /"инструментальные" процессор-шифраторы/, причем принимает от них только информацию, характеризующую название инструмента /здесь возможны два варианта реализации:

1. Процессор-распорядитель 3 в получаемых от каждого из Н "инструментальных" процессор-шифраторов 2 импульсно-кодовых посы­лках берет только выборки, содержащие закодированные названия инструментов и работает далее только с ними. В этом случае процессор-шифраторы 2 организационно будут являться пассивными партнерами процессор-распорядителя 3.

2. Процессор-распорядитель 3 ведет активный диалог с процессор-шифраторами 2. Соответственно они на своих выходах форми­руют импульсно-кодовые посылки, содержащие только закодирован­ные названия инструментов. В этом случае процессор-шифраторы 2 организационно будут являться активными партнерами процессор-распорядителя 3. Какому варианту может быть отдано предпочтение зависит от многих факторов и конкретизация возможна лишь при техническом проектировании.

Для обеспечения возможности произвольного подключения инструментов-имитаторов к входным гнездам электроники управляющего комплекса /произвольное подключение выходов "инструментальных" процессор-шифраторов 2 к входам процессор-распорядителя 3/ предусмотрено следующее: каждый инструмент-имитатор сна­бжен специфичным техническим органом управления - переключателем-идентификатором или датчиком-идентификатором. Переключатель-идентификатор устанавливается на инструментах, которые могут работать в нескольких режимах /например клавишный ЭМИ может работать в режимах "Рояль", "Орган", "ЭМИ", гитара может работать в режимах "Акустическая", "Соло", "Ритм, "Бас" и т.д./.

 

Датчик-идентификатор устанавливается на инструментах имеющих только одни режим работы /барабан, тарелки, и т.п./. Здесь не следует путать режимы работы всего ЭМИ /"Синхронизация", "Идентификация" и т.д./ с режимами работы входящих в его состав отдельных инструментов-имитаторов. В общем виде работа электроники суперпроцессорного ЭМИ выглядит следующим образом:

 

Управляющий комплекс Х /1...6/ производит анализ входной информации /преобразованные в импульсно-кодовую форму механиче­ские воздействия музыкантов и звукооператора на органы управления/ и по алгоритмам микропрограмм формирует импульсно-кодовые сообщения для исполнительного комплекса У /7...15/.

 

Информация передается по линии связи А-Б. Исполнительный ком­плекс У производит анализ входящей импульсно-кодовой информации /сообщений управляющего комплекса/ и на основе анализа производит синтез музыкальных звуков. Синтезированные совокупности музыкальных звуков /их стереоварианты ЛВ1 и ЛВ2/ с помощью усилителей усиливаются до необходимого уровня и излучаются громкоговорителями ЭМИ. Слаженная работа музыкантов-исполнителей и электроники обеспечивается оптическим задатчиком ритма. Управляется ЭМИ с помощью устройства регламентации.

 

Подробное описание работы ЭМИ приведено ниже:

                   

Подготовка ЭМИ к работе /подготовительный цикл/.

 

1.Режим "Включение". Режим автоматический. Длится несколько секунд после включения питания. Необходим для принудительной установки всех ячеек автономной и оперативной памяти всех устройств в исходное состояние /готовность к приему информации и работе с ней/.

 

2. Режим "Синхронизация". Включается нажатием клавиши "Синхро­низация" /или алфавитным набором/ на пульте устройства регла­ментации 6.   Необходим для установки ритма исполнения музыки /ритма работы электроники/. По получении команды от регламентирующего устройства 6 процессор-распорядитель 3 извлекает из банка распорядительных микропрограмм 4 алгоритм "Синхрони­зация" и вносит его в свою автономную технологическую память, содержимое которой после этого определяет логику работы его с импульсно-кодовой информацией поступающей на входы, и алгоритм его работы: Он посылает в линию связи А-Б посылку "Синхронизация"  которая заставляет процессор-адресатор 7 извлечь из банка исполнительных микропрограмм 8 алгоритм "Синхронизация исполнительная" и занести его в свою автономную технологическую память. Таким образом процессор-распорядитель 3 и процессор-адресатор 7 становятся в единое соответствие логики работы. Далее процессор-распорядитель 3 принимает импульсно-кодовую посылку со своего /Н+2/го входа, характеризующую состояние/я/ органа/ов/ управления синхронизатором /входит в состав поз. 1/. После этого без изменений отправляет ее в линию связи А-Б. Процессор-адресатор 7 в свою очередь подает ее на /Н+2/й свой выход, т.е. на вход синхропроцессора /входит в состав поз. 10/. Последний, согласно полученной импульсно-кодовой посылке генерирует импульсы с периодом следования Т. Импульсно-кодовые посылки характеризующие состояние/я/ органа/ов/ управления синхронизатором выдаются /Н+2/м процессор-шифратором с периодом Т, который навязывается ему от синхронизатора по цепям синхронизации. В автономной памяти синхропроцессора сохраняется лишь последняя по времени получения /последняя в течение процесса установ­ки ритма/ импульсно-кодовая посылка. Она и определяет период Т в дальнейшем.

В процессе установки ритма, звукооператор манипулирующий органом/ами/ управления синхронизатором, ориентируется по вспышкам оптического задатчика ритма 15 срабатывающего от сигналов синхропроцессора, с периодом П кратным Т.

Алгоритм работы синхропроцессора неизменен и заключен в его постоянной технологической памяти.

 

3. Режим "Идентификация". Включается нажатием клавиши "Идентификация" /или алфавитным набором/ на пульте устройства регламентации 6. Необходим для адресных привязок инструментов-имитаторов /алгоритмов их работы/ к "инструментальным" процессор-исполнителям 10.

По получении команды от регламентирующего устройства 6 процессор-распорядитель, 3 извлекает из банка распорядительных микропрограмм 4 алгоритм "Идентификация" и вносит его в свою пред­варительно очищенную от алгоритма "Синхронизация", автономную технологическую память. Далее, уже согласно алгоритму, он по­сылает в линию связи А-Б посылку "Идентификация", которая заста­вляет процессор-адресатор 7 извлечь из банка исполнительных микропрограмм 8 алгоритм "Идентификация исполнительная" и зане­сти его в свою автономную технологическую память, так же предварительно очищенную от алгоритма "Синхронизация исполнительная". В итоге процессор-распорядитель 3 и процессор-адресатор 7 становятся в единое соответствие логики работы. Далее процессор-распорядитель 3 последовательно, начиная с пе­рвого, опрашивает все свои "инструментальные" входы. Получив, таким образом зашифрованные названия инструментов, /сообщения от переключателей /датчиков-идентификаторов/ от процессор-шифраторов 2 процессор-распорядитель 3 комплектует из них сообщение для процессор-адресатора 7. В этом сообщении по очереди /позиционно/ расположены отдельные зашифрованные названия. Этой информации достаточно для однозначной работы процессор-адресатора 7. Он последовательно извлекает из банка исполни­тельных микропрограмм 8 отдельные "инструментальные" микропро­граммы и отсылает их на входы /начиная с первого/ блока процессор-исполнителей. Каждый "инструментальный" процессор-испо­лнитель получив свою микропрограмму и произведя после этого внутреннюю переорганизацию, становится электронным аналогом соответствующего музыкального инструмента. Например, если к входу №5 процессор-распорядителя 3 подклю­чена электрогитара /переключатель-идентификатор в положении "Ритм"/, то из банка исполнительных микропрограмм 8 процессором-адресатором 7 извлекается микропрограмма "Ритм" и отправ­ляется на вход процессор-исполнителя №5.

 

Процессор-исполнитель №5 получив ее, производит следующее:

 

1/. Заносит микропрограмму в автономную технологическую память головного процессора.

2/. Головной процессор из вспомогательных процессоров формиру­ет структуру являющуюся аналогом блок-схемы процессор-гитары /электрогитары/ "Ритм".

3/. Задает всем составляющим аналога блок-схемы алгоритмы работы.

Вся необходимая информация заключена в микропрограмме "Ритм". В итоге процессор-исполнитель №5 становится процессор-синтезатором звучания электрогитары в режиме "Ритм".

 

4. Режим "Расстановка". Включается нажатием клавиши "Расстановка" /или алфавитным набором/ на пульте устройства регламентации 6. Необходим для размещения звуков отдельных инструментов на стереобазе /в пространстве/.

По получении команды от регламентирующего устройства 6 процессор-распорядитель 3 извлекает из банка распорядительных микропрограмм 4 алгоритм "Расстановка" и вносит его в свою автономную технологическую память, предварительно очищенную от алго­ритма "Идентификация". Далее, уже согласно алгоритму, он посы­лает в линию связи А-Б посылку "Расстановка", которая застав­ляет процессор-адресатор 7 извлечь из банка исполнительных микропрограмм 8 алгоритм "Расстановка исполнительная" и зане­сти это в свою автономную технологическую память, так же пре­дварительно очищенную от алгоритма "Идентификация исполнитель­ная". В итоге процессор-распорядитель 3 и процессор-адресатор 7 становятся в единое соответствие логики работы. Далее процессор-распорядитель 3 принимает со своего /Н+1/го входа информацию характеризующую состояния /позиции/ всех ор­ганов управления стереомикшером /информацию выдает /Н+1/й про­цессор-шифратор поз.2/ и без изменения отправляет ее в линию связи А-Б. Процессор-адресатор так же без изменения адресует ее на свой /Н+1/й выход - т.е. на процессор-стереомикшер бло­ка процессор-исполнителей 10.

Соответственно все Н каналов процессор-стереомикшера принима­ют состояния, при которых звук инструментов располагается в тех точках стереобазы, где, по замыслу располагает их звукооператор, манипулирующий органами управления стереомикшером /входят в со­став поз.1/.

В автономной технологической памяти процессор-стереомикшера сохраняются лишь последние по времени получения /т.е. - окон­чательные/ импульсно-кодовые сообщения /Н+1/го процессор-шиф­ратора поз.2. Они и определяют в дальнейшем стереокартину размещения музыкальных инструментов /их звуков/.

 

5. Режим "Настройка". Включается нажатием клавиши "Настройка" /или алфавитным набором/ на пульте устройства регламентации 6. Необходим для тональной настройки отдельных инструментов, их совместной настройки, для конкретизации тембров, всевозможных модуляций и электронных эффектов и т.п. - т.е. для конкрети­зации вторичных параметров звучания инструментов. По получении команды от регламентирующего устройства 6, процес­сор-распорядитель 3 извлекает из банка распорядительных микро­программ 4 алгоритм "Настройка" и вносит его в свою автономную технологическую память, предварительно очищенную от алгоритма "Расстановка". Далее, уже согласно алгоритму, он посылает в линию связи А-Б посылку "Настройка", которая заставляет процессор-адресатор 7 извлечь из банка исполнительных микропро­грамм 8 алгоритм "Настройка исполнительная" и занести его в свою автономную технологическую память, так же предварительно очищенную от алгоритма "Расстановка исполнительная". В итоге процессор-распорядитель 3 и процессор-адресатор 7 становятся в единое соответствие логики работы.

Далее процессор-распорядитель 3 регулярно о периодом Т про­изводит последовательный опрос всех своих Н "инструменталь­ных" входов, т.е. принимает от процессор-шифраторов 2 инфор­мацию характеризующую состояния /позиции/ технических и манипуляционных органов управления 1.

Музыканты-исполнители при этом, согласуясь с синтезируемыми ЭМИ звуками и своим слухом, оперируют техническими и манипуляционными органами управления 1, добиваясь необходимого звучания.

Это обеспечивается тем, что процессор-распорядитель 3 регу­лярно с периодом Т направляет полученную и скомпонованную информацию в линию связи А-Б, процессор-адресатор 7 дробит ее на составные части и адресует их на входы блока процессор-испо­лнителей 10 /на "инструментальные" процессор-исполнители/. Последние в свою очередь формируют электрические музыкальные сигналы, которые пройдя через каналы процессор-стереомикшера /входит в состав поз.10/ приобретает пространственное положение, затем усиливаются усилителями 11 и 12 и излучаются гро­мкоговорителями 13 и 14, служа акустическим сигналом обратной связи для исполнителей.

Режим "Настройка" завершает цикл подготовки суперпроцессорного ЭМИ к работе.

 

Конечные результаты цикла :

 

1. Установлен темп исполнения конкретного музыкального произве­дения.

2. Произведена идентификация инструментов, т.е. введены в единое соответствие логика игры на инструментах с логикой ра­боты синтезирующей электроники.

3. Сформирована акустическая пространственная картина размеще­ния инструментов /стереокартина/.

4. Инструменты и электроника настроены для исполнения конкрет­ного музыкального произведения.

 

Исполнение музыки /рабочий цикл/.

 

1. Режим "Работа стационарная".  Включается нажатием клавиши "Работа стационарная" /или алфавитным набором/ на пульте уст­ройства регламентации 6. Необходим для обеспечения возможности исполнения музыкальных произведения, /синтеза их/ посредством стационарного /имеющего точную величину/ потока импульсно-кодовых посылок в линии связи А-Б.

По получении команды от регламентирующего устройства 6 процес­сор-распорядитель 3 извлекает из банка распорядительных микро­программ 4 алгоритм "Работа стационарная" и вносит его в свою автономную технологическую память, предварительно очищенную от предыдущей микропрограммы, далее, уже согласно, алгоритму, он посылает в линию связи А-Б посылку "Работа стационарная", кото­рая заставляет процессор-адресатор 7 извлечь из банка исполни­тельных микропрограмм 8 алгоритм "Работа стационарная исполни­тельная" и занести его в свою автономную технологическую память, так же предварительно очищенную от предыдущей микропрограммы. В итоге процессор-распорядитель 3 и процессор-адресатор 7 ста­новятся в единое соответствие логики работы. Музыканты-исполнители ориентируясь на вспышки оптического задатчика ритма 15 и на звуки синтезируемые электроникой, исполняют музыкальное произведение.

 

При этом происходит следующее:

 

Процессор-адресатор 3 регулярно /с периодом Т/ производит оп­рос всех своих Н "инструментальных" процессор-шифраторов 2, и получает от них информацию характеризующую состояния и/или/ позиции органов управления музыкальных инструментов 1. Эта информация будучи скомплектованной процессор-распорядителем 3 отправляется в линию связи А-Б. Процессор-адресатор 7 дробит ее на составные части и адресует их на соответствующие "ин­струментальные" процессор-исполнители 10. Те в свою очередь согласно полученным импульсно-кодовым посылкам синтезируют музыкальные звуки, которые пройдя процессор-стереомикшер /вхо­дит в состав поз. 10/ приобретают пространственное положение и будучи усиленными усилителями 11 и 12 и излученными громкоговорителями 13 и 14 служат одновременно и результатом взаимоде­йствий музыкантов-исполнителей с суперпроцессорным ЭМИ и сигналом обратной акустической связи.

 

2. Режим "Компрессия".  Включается нажатием клавиши "Компрессия'' /или алфавитным набором/ на пульте устройства регламентации 6. Необходим для обеспечения возможности исполнения музыкальных произведений посредством нестационарного /имеющего нестабиль­ную величину/ потока импульсно-кодовых посылок в линии связи А-Б.

По получении команды от регламентирующего устройства 6 процессор-распорядитель 3 извлекает из банка распорядительных микро­программ 4 алгоритм "Компрессия" и вносит его в свою автономную технологическую память, предварительно очищенную от предыдущего алгоритма, далее он посылает в линию связи А-Б посылку "Компре­ссия" которая заставляет процессор-адресатор 7 извлечь из бан­ка исполнительных микропрограмм 8 алгоритм "Компрессия испол­нительная" и занести его в свою автономную технологическую па­мять, так же предварительно очищенную от предыдущего алгоритма. В итоге процессор-распорядитель 3 и процессор-адресатор 7 становятся в единое соответствие логики работы. Музыканты-исполнители, ориентируясь по вспышкам оптического задатчика ритма 15 и на звуки синтезируемые электроникой испол­няют музыкальное произведение.

 

При этом происходит следующее:

 

Процессор-распорядитель 3 регулярно с периодом Т производит опрос всех своих Н "инструментальных" входов /т.е. получает информацию от "инструментальных" процессор-шифраторов и, характеризующую состояния и/или/ позиции органов управления музыкальных инструментов 1/. Эта информация, будучи проанализированной и сжатой процессором-распорядителем 3 отправляется в линию связи А-Б. Процессор-адресатор 7 восстанавливает ее первоначальный вид, дробит на составные части и адресует на соответствующие "инструментальные" процессор-исполнители 10. Те в свою очередь согласно полученным импульсно-кодовым посы­лкам синтезируют музыкальные звуки, которые пройдя процессор-стереомикшер /входит в состав поз. 10/ приобретают простран­ственное положение и будучи усиленными усилителями 11 и 12 и излученными громкоговорителями 13 и 14 служат одновременно и результатом взаимодействий музыкантов-исполнителей с суперпроцессорным ЭМИ и сигналом обратной акустической связи.

 

Творческая работа с ЭМИ /творческий цикл/.

 

1. Режим "Коррекция". Включается нажатием клавиши "Коррекция" /или алфавитным набором/ на пульте устройства регламентации 6. Может использоваться совместно с любым режимом работы ЭМИ. Необходим для реализации потенциальных возможностей ЭМИ реализация которых не предусмотрена набором микропрограмм хранящихся в банках микропрограмм 4 и 8 /т.е. для ввода-вывода но­вых микропрограмм и их использования/.

По получении команды от регламентирующего устройства 6 процес­сор-распорядитель 3 извлекает из банка распорядительных микропрограмм 4 алгоритм "Коррекция" и вносит его в свою технологическую память, дополнительно к хранящемуся уже в ней какому-либо алгоритму подготовительного или рабочего цикла. Далее, процессор-распорядитель 3 посылает в линию связи А-Б посылку "Коррекция", которая заставляет процессор-адресатор 7 извлечь из банка исполнительных микропрограмм 8 алгоритм "Ко­ррекция исполнительная» и занести его в свою автономную технологическую память, так же дополнительно к хранящемуся в ней какому-либо алгоритму подготовительного или рабочего цикла. В итоге процессор-распорядитель 3 и процессор-адресатор 7 ста­новятся в единое соответствие логики работы. При этом органи­зуются диалоговые линии связи первого - с ведущей оперативной памятью 5, второго - с ведомой оперативной памятью 9. Ввод новых микропрограмм в ведущую оперативную память 5 произ­водится непосредственно с клавиатуры устройства регламентации 6 /или с внешнего источника микропрограмм/, а в ведомую - пос­редством процессор-распорядителя 3 , линии связи А-Б, и процессор-адресатора 7.

После ввода микропрограмм процессор-распорядитель 3 пользуется банком распорядительных микропрограмм 4 и ведущей оперативной памятью 5 наравне, процессор-адресатор 7 соответственно наравне пользуется банком исполнительных микропрограмм 8, и ведомой оперативной памятью 9.

Совместное использование интеллектуального потенциала испол­нителей-музыкантов и звукооператора с техническим потенциалом электроники ЭМИ, позволяет синтезировать совершенно непривы­чные звучания инструментов, новые тембры, новые взаимосвязи, новые акустические эффекты и т.п.

 

Дополнения и примечания к описанию конструкции суперпроцессорного электромузыкального инструмента.

 

1. Современный уровень радиоэлектроники позволяет достаточно просто реализовывать некоторые функции отдельных устройств ЭМИ, реализация которых чисто цифровыми методами встречает трудности, методами комбинированной аналого-импульсной электроники, причем без потери качества, но с технологическим выигрышем. Например, процессор-стереомикшер /входит в состав поз.10/ структурно имеет два независимых сумматора стереосигналов - "правый" и "левый", к входам которых подключены "правые" и "левые" выходы процессорных устройств "амплитудно-фазовая па­норама", через которые проходят сигналы "инструментальных" процессор-исполнителей. Если реализация самих "инструменталь­ных" процессор-исполнителей и устройств "амплитудно-фазовая панорама" не встречает технических трудностей, то реализация цифровых сумматоров стереосигналов представляет определенную проблему, т.к. для этого требуются процессоры с весьма боль­шой скоростью выполнения операций.

Возможный вариант решения - применение цифро-аналоговых пре­образователей ЦАП на каждом стереовыходе устройств "амплитудно-фазовая панорама" и использование обычных аналоговых сумматоров /"правого" и "левого"/.

2. Аналоговый электрический стереотракт ЭМИ - усилители 11 и 12 может быть заменен импульсным /с использованием широтно-импульсной модуляции /ШИМ/, что резко повысит к.п.д. ЭМИ без потери качества звучания.

3. Для простоты обращения с суперпроцессорным ЭМИ в режиме "Расстановка", локализацию звуков отдельных инструментов можно организовать с помощью тест-сигналов, т.е. оперировать не с реальными звуками музыкальных инструментов /при этом необхо­димо участие музыкантов/, а с тест-сигналами выдаваемыми "инструментальными" процессор-исполнителями 10 по командам звукооператора.

4. Обращение с ЭМИ можно существенно упростить /это приведет так же к некоторому упрощению схемотехники и уровня сложности взаи­мосвязей в ней/, если большую часть логических взаимодействий перенести с электроники на плечи музыкантов-исполнителей и звукооператора.

Так, например, весь цикл подготовки ЭМИ к исполнению конкрет­ного музыкального произведения, при соответствующей организации работы электроники, можно производить в одном из рабочих режи­мов /"Работа стационарная" или "Компрессия"/.

5. Логику работы оперативных запоминающих устройств функциональных узлов ЭМИ лучше организовать с участием устройств буферной памяти по алгоритму: В хранящихся на данный момент в буферной памяти сообщениях, вытесняются новой информацией толь­ко те участки, которые претерпели изменения в течения текуще­го периода Т.

6. Один из возможных алгоритмов работы процессор-распорядителя 3 в режиме "Компрессия":

Путем сравнения информации предыдущего периода передачи, кото­рая хранится в автономной технологической памяти, с информацией текущего периода, выявляются одинаковые участки этих кодовых посылок, производится оценка объема каждого участка и принимается решение о целесообразности передачи его в неизменном виде, или путем эквивалентной малообъемной кодовой поселки по логике: Если участок больше некоторой расчетно-статистической величины Р гарантирующей уменьшение потока информации, то он подлежит изъятию /вместо него вводится посылка отражающая ад­рес следом идущего информативного участка основной посылки/, если же он меньше Р, то передается в неизменном виде.

7. Встречная логика работы процессор-адресатора 7 в режиме "Компрессия исполнительная":

В хранящейся в технологической памяти, кодовой посылке предыдущего периода приема вытесняются и заменяются новой информацией только те участки, которые претерпели изменения в теку­щем периоде.

8. Поскольку алгоритмы, заключенные в микропрограммах требуют еще тщательной разработки и тематика их выходит далеко за рамки настоящей заявки, то в тексте они описаны чисто качес­твенно.

9. Объемность и сложность схемы ЭМИ предполагает обязательную реализацию его на основе специализированной микропроцессорной электроники.

10.Микропроцессорная специализация ЭМИ предполагает обязатель­ное наличие совершенной логико-математической базы, которая в настоящее время находится еще на низком уровне.

11. В данной заявке приведено описание лишь одного варианта исполнения суперпроцессорного ЭМИ. Вариант работоспособен и достаточно хорошо иллюстрирует тему заявки. Однако возможны и дру­гие варианты реализации.

12. В творческом цикле, при работе с ЭМИ, возможна реализация синхронной записи с последующим воспроизведением всех состояний органов управления ЭМИ, путем использования соответственно организованной ведущей оперативной памяти, с объемом хранимой информации до одного мегабита.

 

Суперпроцессорный электромузыкальный инструмент - это второй шаг развития идеи "Суперсинтез". Открывает совершенно но­вые перспективы развития звукотехники, в русле развивающейся цифровой электроники и ее теоретической базы.

Выходные аналоговые стереосигналы представляют собой полноценную /не нуждающуюся в дополнительной обработке/ простран­ственную картину звучания оркестра составом из Н любых музы­кальных инструментов. Они удобны для использования в традиционных системах звукопередачи.

Кодовое сообщение в силу своих свойств, удобно для передачи по цифровым линиям связи, его компактность, гарантируемая принципом получения /адресно-позиционный анализ с логической надстройкой/ обеспечивает при передаче поток импульсно-кодовых посылок на много поряд­ков меньший по величине, чем при традиционном цифровом коди­ровании /квантовании аналога по времени и по уровням/.

 

Суперпроцессорный электромузыкальный инструмент делает реаль­ностью интеграцию всех звукотехнических устройств до единой идеологической, конструктивной, схемотехнической и техноло­гической базы, это иллюстрируется тем обстоятельством, что достаточно компактный электронный блок суперпроцессорного ЭМИ при подключении различных внешних устройств может стано­виться и студией звукозаписи, и отдельным музыкальным инструме­нтом, и передатчиком /приемником/ музыки, и проигрывателем и т.п.

 

АННОТАЦИЯ.

 

Суперпроцессорный электромузыкальный инструмент. Относится к технике электронной музыки, перспективная область исполь­зования - студийная запись эстрадной музыки.

Цель изобретения - реализация удобного в обращении и выгодного технологически, идеологического аналога суперсинтезаторного ЭМИ, способного формировать полноценную акустичес­кую стереокартину звучания оркестра составом из Н любых инструментов и соответствующих ей аналоговых стереосигналов, и электрического кодового логико-математического описания.

В состав ЭМИ входят управляющий и исполнительный комплексы, соединенные между собой одноканальной линией связи.

Схемо­техника электромузыкального инструмента построена на базе микропроцессорных устройств, синтезирующих с помощью вспо­могательных микропрограмм, цифровым способом, все необходи­мые для работы сигналы и функции, совместные взаимодействия которых обеспечивают работоспособность конструкции.

 

 

 

 

НЕРЕАЛИЗОВАННОЕ РАЗВИТИЕ ИДЕИ.

 

Как я уже упоминал в первой главе все заявки на выдачу а.с. на вышеописанные устройства (Главы 1 и 2) были под разного вида предлогами в 1987-1988 г.г. «зарезаны» во ВНИИГПЭ.

 

В то время как во ВНИИГПЭ еще рассматривалась заявка на суперпроцессорный ЭМИ, я начал готовить еще одну заявку, но так и не докончил, т.к. вскорости получил отказные на всю тему.

Ради объективности привожу незаконченный черновой ее вариант. Ее название – «Суперкомпьютерная информационная станция».

Что она представляет собой?

Это единый моноблок, объединяющий в себе большую часть электроники досуга. Предусматривалась установка такого моноблока во вновь сдаваемых в эксплуатацию квартирах, как неотъемлемая часть их оборудования, как-то: сантехника, электрика и т.п.

Перспективно это или нет, в настоящее время не знаю.

Но то, что сейчас оформились, вроде бы и изолированные, но схемотехнически очень близкие, течения развития электроники досуга и быта, такие как музыкальный центр, домашний кинотеатр, игровые видеобоксы, ПК (Интернет), системы беспроводных информационных коммуникаций и т.п., говорит само за себя.

Кто знает, может быть, у этих направлений впереди есть «точка схождения» (интеграция).

Ведь их объединение унифицирует большую часть электроники, с которой человек сталкивается повседневно.

И тогда идея суперкомпьютерной информационной станции чисто эволюционным путем войдет в наш быт.

 

Ниже часть чернового рукописного варианта заявки «Суперкомпьютерная информационная станция».

 

 

 

 

Здесь вырезки из газет и журналов тех времен.

 

 

Вернуться к оглавлению книги 3