СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЦВЕТОМУЗЫКИ И УСТРОЙСТВО ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PRODUCING COLOUR MUSIC AND APPARATUS FOR REALISING SAID METHOD

Изобретение относится к технике цветомузыки, может быть использовано для создания цветомузыки с использованием цветов и их оттенков.
Прототипом принят "Яркомер" [1] для измерения яркости цветовых излучений, содержащий восемь преобразователей "яркость излучения - код", выполненные идентично, каждый из которых включает непрозрачный корпус из двух частей, разделенных непрозрачной перегородкой, в которой размещен микрообъектив, в переднем торце первой части корпуса расположен соответствующего цвета светофильтр, во второй части корпуса после микрообъектива друг за другом по оптической оси объектива и под углом 45° к ней расположены и жестко закреплены полупрозрачные микрозеркала, которых по числу разрядов в коде, на стороне корпуса, к которой повернуты микрозеркала, расположены по числу микрозеркал фотоприемники. Вне корпуса расположены импульсные усилители, входы которых подключены к выходам своих фотоприемников, и последовательно соединенные регистр номера преобразователя и дешифратор. Яркомер включает блок индикации, входы которого подключены к выходам дешифраторов, и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты.
Недостаток прототипа: не предназначен для преобразования цветов спектра в звуковые сигналы частот, воспринимаемые слуховым аппаратом человека.
Цель изобретения - преобразование цветовых излучений в звуковое музыкальное звучание, воспринимаемое слухом человека.
Техническим результатом способа является преобразование набора облучаемых цветных светофильтров в коды, представляющие амплитуды аналоговых звуковых сигналов соответствующих /шестнадцати/ диапазонов звуковой частоты.
Способ создания цветомузыки состоит в последовательном выполнении операций автором и устройством его осуществления.
1. Создание автором информации цветомузыки на подготовленном бумажном формат кадре: дополнительно разлинованной каждой строки по числу цветов на 16 горизонтальных линий и вертикально на 160 колонок в строке, занесением в каждый квадрат номера выбранного цвета.
2. Перенос информации цветомузыки на непрозрачный из твердого материала рабочий формат кадр закрытием в нем сквозных отверстий в колонках пробками, цвета которых в колонке не использованы.
3. В момент облучения рабочего формат кадра кодирование яркостей цветовых излучений элементами матрицы приемника изображения.
4. Формирование аналоговых сигналов цветомузыки и воспроизведение ее для прослушивания.
Реализация способа осуществляется устройством создания цветомузыки в составе устройства кодирования и устройства озвучивания. Устройство создания цветомузыки изображено на фиг.1 и 2, бумажный формат кадра - на фиг.3, рабочий формат кадра - на фиг.4, схема сканирования матрицы - на фиг.5, элемент матрицы - преобразователь "яркость излучения - код" - на фиг.6, канал воспроизведения цветомузыки - на фиг.7.
1
16
1-8
от
к
c
д
1-16
1
2
3
1-4
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
3
12-16
3
3
3
3
3
Устройство кодирования /фиг.1, 2/ включает: приемник 1 изображения, приемная /фронтальная/ - сторона которого сверху и снизу имеет соответствующие горизонтальные пазы, по которым вставляется на рабочее место рабочий формат кадр 2, плоский облучатель 3 в непрозрачном корпусе, прикрепленный к корпусу приемника 1 изображения, включает синтезатор 4 частот, с первого 5 по шестнадцатый 5 блоки обработки кодов, каждый из которых содержит /фиг.2/ по числу разрядов в коде восемь ключей 13, первый - восьмой управляющие входы U которых подключены к соответствующим первому - восьмому выходам приемника 1 изображения. Синтезатор 4 частот выдает с первого выхода импульсы частоты кадров f, со второго выхода - импульсы частоты строк f, с третьего выхода - импульсы f дискретизации 20 Гц кодов. Устройство озвучивания /фиг.1/ включает генератор 6 звуковых частот /ЗЧ/ в диапазоне 30 Гц - 20 кГц с шестнадцатью выходами, которые подключены в блоках 5 обработки кодов к объединенным сигнальным входам восьми ключей, и включает три канала воспроизведения звука: первый канал 7 низких ЗЧ, второй 7 канал средних ЗЧ, третий канал 7 высоких звуковых частот. Первый канал 7 обслуживает первый - четвертый блоки 5 обработки кодов и включает последовательно соединенные матрицу 8 из 32 импульсных светодиодов белого излучения /фиг.7/, объектив 9, в фокальной плоскости которого расположен фотоприемник 10, операционный усилитель 11, усилитель 12 мощности и соответствующий громкоговоритель Гр.1 30ГД-1 [2, с.199, 200]. Второй канал 72 обслуживает блоки 55-11 обработки кодов /1,2 кГц - 6 кГц/ и включает последовательно соединенные матрицу 8 из 56 импульсных светодиодов белого излучения, объектив 9, фотоприемник 10, операционный усилитель 11, усилитель 12 мощности и соответствующий громкоговоритель Гр.2 15ГД-11. Третий канал 7 обслуживает блоки 5 обработки кодов /6-15 кГц/ и включает матрицу 8 из сорока импульсных светодиодов белого излучения, объектив 9, фотоприемник 10, операционный усилитель 11, усилитель 12 мощности и соответствующий громкоговоритель Гр.3 10ГД-35. Время адаптации слуха при оценке высоты тона звука зависит от частоты: на низких частотах оно составляет 30 мс, на высоких частотах оно меньше [3, с.32], при возбуждении слуха несколькими короткими звуковыми сигналами длительностью 50 мс и такими же интервалами между ними происходит интегрирование при восприятии слухом.
<mrow><msub><mi>f</mi><mi>д</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>1</mn><mtext> с</mtext></mrow><mrow><mtext>0</mtext><mtext>,05 с</mtext></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>20</mn><mtext> Гц</mtext></mrow>
Для считывания одного пиксела звукового сигнала длительностью 50 мс в приемнике 1 изображения принимается частота дискретизации кодов
. Автор цветомузыки производит запись вручную на бумажном формат кадре формата А4, фиг.3. На бумажном формат кадре имеется пять горизонтальных строк, каждая из которых разлиновывается горизонтально еще на 16 линеек по числу используемых цветов /табл.1/, а вертикально разлинована через 5 мм на 160 колонок. Пересечениями 16 горизонтальных линий с вертикальными 160 линиями колонок получаются квадраты 5×5 мм, в которые автор заносит номера цветов, например по табл.1, как вариант, нулевые линии /фиг.3/ разделяют рабочие 1-5 строки и имеют черный цвет, квадратиков в них нет. Порядок последовательности цветов в колонках один и тот же сверху вниз. Соответственно этому порядку автор на бумажном формат кадре размечает цвета сверху вниз, а не используемые квадратики просто зачеркиваются: на бумажном формат кадре получается информация цветомузыки, которая и переносится на рабочий формат кадр фиг.4, который выполнен из твердого непрозрачного материала и имеет в местах квадратиков сквозные отверстия диаметром 3 мм, вместе с каждым рабочим формат кадром в комплекте поставляется набор пробок тоже диаметром 3 мм, вставляемых в сквозные отверстия рабочего формат кадра в которых нет цвета по замыслу автора. Всего сквозных отверстий в рабочем поле рабочего формат кадра 12800 /16×160×5 строк/. Размеры рабочего формат кадра составляют:
по горизонтали /160 колонок ×5 мм/×5 строк/+/2×10 мм/=820 мм, по 10 мм на правый и левый края,
по вертикали /16 цветов ×5 мм ×5 строк/+/2×10 мм/=420 мм.
Результат габаритов 820×420 мм. Для считывания цветомузыки рабочий формат кадр вставляется по пазам в корпусе 1 приемника изображения тыльной стороной к облучателю 3, считываемая сторона в сторону матрицы приемника изображения 1. Вариант используемых цветов в таблице 1.
Таблица 1
Блок обработки кодов
Выходы с бл.6
Цвета в матрице
Число светод-в
Диапазоны частот
5<sub>1</sub>
1
1. серый
1-8
30-100 Гц
5<sub>2</sub>
2
2. матовый
9-16
100-400 "
5<sub>3</sub>
3
3. коричневый
17-24
400-600 " 30ГД-1
5<sub>4</sub>
4
4. красный
25-32
600-1000 П1
5<sub>5</sub>
5
ярко-розовый
1-8
1-2 кГц
5<sub>6</sub>
6
оранжевый
9-16
2-3"
5<sub>7</sub>
7
желтый
17-24
3-4" 15ГД-11
5<sub>8</sub>
78
золотой
25-32
4-5"
5<sub>9</sub>
9
темно-зеленый
33-40
6-7 кГц
5<sub>10</sub>
10
зеленый
41-48
17-8"
5<sub>11</sub>
11
сиреневый
49-56
8-9 кГц
5<sub>12</sub>
12
синий
1-8
9-10 кГц
5<sub>13</sub>
13
голубой
9-16
10-11 "
5<sub>14</sub>
14
васильковый
17-24
11-12 10ГД-35
5<sub>15</sub>
15
фиолетовый
25-32
12-14
5<sub>16</sub>
16
белый
33-40
14-16 кГц
c
колонок
Диапазон воспроизводимых частот громкоговорителем 30ГД-1 составляет 30-1000 Гц. 15ГД-11 200-5000 Гц, 101Д-35 3000-25000 Гц /2, с.200, табл.26/. Считывание цветомузыки с одной строки рабочего формат кадра длится: t=0,05 с×160=8 с,
c
частота считывания строк f=1 с:8 с=0,125 Гц,
к
к
считывание пяти строк рабочего формат кадра t=8 с×5 строк =40 с. Частота кадров f=1 с:40 с=0,025 Гц.
от
д
1-5
от
1
з
5
от
2
з
1
от
4
2
4
з
3
5
з
4
1-5
д
выд
8-1
8-1
8-1
1-9
8-1
от
з
Считывание излучающих отверстий рабочего формат кадра идет по строкам, а в них по колонкам элементами матрицы приемника 1 изображения. При вставлении рабочего формат 2 кадра в его рабочее место /фиг.1/ против каждого цветного светофильтра в колонке элементов матрицы расположены излучающие отверстия колонки рабочего формат кадра. Считывание излучений с отверстий колонок рабочего формат кадра идет параллельно и синхронно колонкой элементов матрицы, и последовательно по колонкам в строке и по строкам. Считывание с матрицы выполняется схемой сканирования /фиг.5/, расположенной в приемнике 1 изображения, и включает последовательно соединенные ключ 14 и самоходный распределитель 15 импульсов [4, с.269] и пять идентичных каналов выдачи кодов с первой - пятой строк матрицы. Сигнальный вход ключа 14 подключен к второму выходу синтезатора 4 частот, управляющий вход U подключен к первому выходу синтезатора 4 частот. Каналы выдачи кодов идентичны, каждый включает последовательно соединенные ключ 16 и самоходный распределитель 17 импульсов канала выдачи кодов, каждый из которых имеет с первого по 160-й выходы, каждый из которых, в свою очередь, подключен параллельно к управляющим входам шестнадцати элементов матрицы в своей колонке. Сигнальные входы U ключей 16 объединены и подключены к третьему выходу в синтезаторе 4 частот /фиг.5/, первый выход самоходного распределителя 15 импульсов /СРИ/ подключен параллельно к первому управляющему входу U ключа 16 и к второму U входу ключа 16, второй выход СРИ 15 подключен параллельно к первому управляющему входу U ключа 16 и к второму управляющему входу U ключа 16, третий выход СРИ 15 подключен параллельно к первому управляющему входу U ключа 16 и к второму управляющему входу ключа 16, четвертый выход СРИ 15 подключен к первому управляющему входу U ключа 16 и к второму управляющему входу U ключа 16, пятый выход СРИ 15 подключен к первому управляющему входу ключа 16 и к второму управляющему входу U ключа 16. Третий выход синтезатора 4 частот подключен параллельно к сигнальным входам ключей 16 и соответствующим входам U в матрице 18 элементов. Все элементы в матрице 18 являются преобразователями "яркость излучения - код" /фиг.6/, выполненными идентично, и каждый содержит непрозрачный корпус 19 формой прямоугольного параллелипипеда, во входном торце которого расположен цветной светофильтр соответствующего цвета по таблице 1, за которым в непрозрачной перегородке закреплен микрообъектив 21 /микролинза/, за ним на соответствующем расстоянии размещен непрозрачный микросветофильтр 22, прикрепленный к свободному концу микропьезоэлемента 23, второй конец которого жестко закреплен в корпусе 19 преобразователя и подключен к соответствующему выходу своего СРИ 17 /фиг.5/. При отсутствии управляющего сигнала непрозрачный микросветофильтр 22 перекрывает ход излучения после микрообъектива 21, выполняя функцию входной двери. Непрозрачный микросветофильтр 22 с приходом управляющего сигнала U открывает проход потоку цветного излучения после микрообъектива 21 на центры полупрозрачных микрозеркал 24, расположенные друг за другом на соответствующем расстоянии и под углом 45° к оси микрообъектива 21. Микрозеркал по числу разрядов в коде восемь, каждый имеет светоделительное покрытие [5, с.223], выполняющее отношение отраженного излучения к пропущенному на следующее микрозеркало как 1:0,5 для получения двоичного кода по яркостям излучений. На стороне корпуса 19, к которой повернуты микрозеркала 24, расположены соответствующие фотоприемники 25, принимающие отраженные от микрозеркал излучения и выдающие электрические импульсы в свои импульсные усилители соответственно 26. Вне корпуса 19 размещены восемь импульсных усилителей 26 и введены девять ключей 27 и один элемент И 28. Выход каждого импульсного усилителя 26 подключен параллельно к первому управляющему входу U ключа 27 своего разряда и к второму управляющему входу U ключа 27 предыдущего /младшего/ разряда кода.
8
от
8
от
9
выд
выд
Выход импульсного усилителя 26 подключен параллельно к первому управляющему U входу ключа 27 своего разряда и к первому U управляющему входу входного ключа 27, на сигнальный вход которого поступает сигнал U с элемента И 28 в момент прихода в элемент И сигнала U /50 мс/ и импульс дискретизации 20 Гц с блока 4 выхода 3 /фиг.5/.
Преобразование "яркость излучения - код", фиг.6.
выд
выд
8-1
8
от
8
9
7
8
7
6
7
6
3
8-4
2-1
выд
д
9
8-1
9
В отсутствие импульса U с блока 17 микросветофильтр 22 закрывает поток цветного излучения после светофильтра 20. С приходом импульса U с СРИ 17 микропьезоэлемент 23 изгибается и отводит микросветофильтр 22 в сторону, поток цветного излучения поступает на полупрозрачные микрозеркала 24, отраженные от микрозеркал лучи поступают в свои фотоприемники 25. Первым срабатывает усилитель 26, импульс с него поступает параллельно на первые управляющие U входы ключей 27 и 27 и открывает их. Импульс со следующего усилителя 26 закрывает ключ 27 и открывает ключ 27, затем импульс с усилителя 26 закрывает ключ 27 и открывает ключ 27 и т.д., процесс идет со скоростью распространения света по микрозеркалам 27. При снижении яркости излучения до несрабатывания следующего фотоприемника 25, с которого импульс на открытие следующего ключа 27 не поступает, и импульс с последнего открытого ключа 27 является единственным сигналом в коде. На фиг.6 открытым последним ключом представлен ключ 27: ключи 27 закрыты, а ключи 27 еще не открыты. Выдача кода в параллельном виде 00100000 выполняется сигналом с выхода элемента И 28 с приходом в него на первый вход импульса U с блока 17 своего вид канала выдачи кодов и импульса дискретизации U на второй вход. Сигнал с элемента И 28 поступает на сигнальный вход ключа 27, с выхода которого импульс поступает параллельно на сигнальные входы ключей 27 и выдает с преобразователя код 00100000, а ключ 27 закрывается сигналом со своего выхода.
c
2
1-16
1-8
1-8
1
1-4
2
5-11
3
12-16
Восьмиразрядные коды с преобразователей "яркость излучения - код" в каждой колонке выдаются синхронно и параллельно по 1-128 /8×16/ проводникам в соответствующий блок 5 обработки кодов. С каждой строки коды колонок выдаются 160 раз, строка считывается за восемь секунд, С приходом импульса строки f со второго выхода СРИ 15 на открытие ключа 16 /фиг.5/ следует считывание кодов цветов со второй строки матрицы элементов 18 в течение восьми секунд. Такой же процесс выдачи кодов с преобразователей в третьей, четвертой и пятой строках матрицы элементов. Считывание кодов с пяти строк идет сорок секунд, параллельно идет и воспроизведение цветомузыки сорок секунд. Восьмиразрядные коды с матрицы в параллельном виде поступают в блоки 5 /фиг.2/ обработки кодов, каждый из которых включает восемь ключей 13 по числу разрядов в коде. При поступлении кода в блок 5 обработки кодов импульс с одного из разрядов кода открывает соответствующий ключ 13, через который синусоидальные колебания с соответствующего выхода генератора 6 звуковых частот поступают на вход соответствующего импульсного светодиода матрицы светодиодов 8 /фиг.1/ своего канала 7 воспроизведения цветомузыки. На сигнальные входы ключей 13 в каждом блоке 5 обработки кодов /фиг.2/ поступают синусоидальные колебания одной соответствующей звуковой частоты с соответствующего выхода генератора 6 звуковых частот. Для передачи аналоговым звуковым сигналам амплитуд соответственно кодов с элементов матрицы каждый импульсный светодиод матрицы в канале 7 воспроизведения /фиг.1, 7/ на стороне излучения имеют нейтральный светофильтр с коэффициентом поглощения излучения соответственно весу разряда, который обслуживает конкретный импульсный светодиод. В матрицу 8 светодиодов /фиг.1/ поступают синусоидальные колебания звуковых частот с выходов блоков 5, в матрицу 8 - с выходов блоков 5 и в матрицу 8 с выходов блоков 5.
Таблица 2
№ разряда
1
2
3
4
5
6
7
8
Вес разряда
0,5
0,25
0,125
0,0625
0,031
0,015
0,008
0,004
Кратность светоф-ра
0<sup>X</sup>
2<sup>X</sup>
4<sup>X</sup>
8<sup>X</sup>
16<sup>X</sup>
32<sup>X</sup>
64<sup>X</sup>
128<sup>X</sup>
Коэффиц-т поглощения излучения
0
0,5
0,75
0,875
0,937
0,968
0,982
0,984
% пропуска излучения
100%
50%
25%
12,5%
6,25
3,12%
1,56%
0,78%
1
3
1
1
1
1
1
2
3
X
X
Для примера, с приходом в блок 5 кода 00100000 сигналом выдачи с третьего разряда с ключа 13 на вход 3 /фиг.7/ матрицы 8 поступят колебания звуковой частоты с первого выхода генератора 6 звуковых частот, которые поступят на вход импульсного светодиода 3 /фиг.7/. Этот светодиод имеет кратность 4 /табл.2/, коэффициент поглощения излучения 0,75 и пропустит в фотоприемник 91 /фиг.7/ 25% излучения. При открытом ключе 13 звуковые колебания с первого выхода генератора 6 звуковых частот поступят на вход первого светодиода /фиг.7/, кратность светофильтра которого 0, и излучение 100% светодиода поступит в фотоприемник 10 /фиг.7/. Объектив 9 суммирует излучения от всех светодиодов матрицы 8, сигнал с которой поступит в операционный усилитель 11 и с него в усилитель 12 мощности, с выхода которого поступит в громкоговоритель Гр.1, озвучивающий низкие звуковые частоты цветомузыки. Такие же процессы в каналах 7 и 7 воспроизведения цветомузыки.
Работа устройства создания цветомузыки.
к
1
5
1-5
выд
1-8
1-16
1-16
1-3
Номерами цветов по таблице 1 автор заносит информацию на бумажный формат кадр, с которого информация переносится на рабочий форма кадр, которых может быть не один, а несколько десятков соответственно длительности произведения, в которых пробками закрываются отверстия, соответствующие не используемым цветам. Рабочий формат кадр вставляется на свое рабочее место /фиг.1/. Устройство создания цветомузыки включается в работу: устройство кодирования выполняет кодирование цветов, устройство озвучивания воспроизводит цветомузыку для прослушивания. Передний фронт кадрового импульса U включает облучатель 3 на просвет отверстий в рабочем формат кадре. Передний фронт кадрового импульса открывает ключ 14 /фиг.5/ в схеме сканирования, ключ 14 пропускает в СРИ 15 пять импульсов строк. Импульсы с первого - пятого выходов СРИ 15 последовательно открывают ключи 16…16, с выходов которых импульсы дискретизации 20 Гц последовательно поступают в свои СРИ 17, c выходов которых импульсы U партиями по шестнадцать штук параллельно поступают на управляющие входы преобразователей "яркость излучения - код" в вертикальных колонках матрицы первой строки» восьмиразрядные коды цветов выдаются в ключи 13 блоков 5 обработки кодов /фиг.2/. С выходов генератора 6 звуковых частот синусоидальные колебания соответствующих звуковых частот поступают через открытые ключи 13 в блоках 5 в свои каналы 7 воспроизведения звука и озвучивают цветомузыку в течение сорока секунд с одного рабочего формат кадра. Если рабочих формат кадров много, то они могут записыватся существующими устройствами записи звука с использованием микрофона подряд друг за другом. Заявляемый способ и устройство его осуществления позволяет осуществить сочинение цветомузыки и получить практику в создании цветомузыки для музыкантов и художников, обладающих цветным слухом [7, с.89].
Источники информации
1. Патент РФ №2465559 С1 Q01J 1/36, бюл.30 от 27.10.12 г., прототип.
2. Справочник по радиовещанию. А.В. Выходец, Техника, 1981, с.199, 200.
3. Радиовещание и электроакустика. Выходец А.В., М.В. Гитлиц, М., 1989, с.32, 100.
4. В.А. Ильин. Телеуправление и телеизмерение, М., 1982, с.269, 274.
5. Б.Н. Бегунов, Н.П. 3аказнов. Теория оптических систем, М., 1973, с.223.
6. В.Н. Тутевич, Телемеханика, 2-е изд-е, М., 1985, с.202.
7. Г.И. Ашкенази. Цвет в природе и технике, 4-е изд-е. М., Энергоатомиздат, 1985, с.89.