СПОСОБ СОЗДАНИЯ МУЗЫКАЛЬНОГО ПРОИЗВЕДЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PRODUCING MUSICAL COMPOSITION AND APPARATUS THEREFOR

Изобретение является вариантом создания музыкального произведения с записью параметров звуков на электронные таблицы в ноутбуке. Прототипом является способ создания музыкального произведения, в котором параметры звуков записываются графическими знаками на бумажные носители [1, с. 5], а воспроизведение музыкального произведения выполняется пианистом вручную на фортепиано, для которого оно и написано. Запись параметров звуков выполняется графическими знаками нотного письма [1, с. 5]. В основе музыки лежит музыкальный тон-звук определенной высоты, представляющий колебательный процесс воздуха соответствующей частоты и соответствующей амплитуды колебаний, заносимых графическими знаками на нотный стан [1, с. 8]. Прототипом устройства воспроизведения музыкального произведения является фортепиано, конструкция которого определяется фиксированным набором тонов, а параметрами музыкальных звуков [1, с. 3] являются: высота частоты звука, громкость звука /величина амплитудных колебаний звуковых волн/, длительность звука и тембр /окраска призвуками, сопутствующими частоте звука/. На клавиатуре фортепиано 52 белых клавиши, которые соответствуют пятидесяти двум основным ступеням звукоряда, семь основных ступеней звукоряда периодически повторяются и охватывают звуки всех ступеней звукоряда [1, c. 4]: высоких, средних и низких частот звуков. Участок звукоряда, включающий семь ступеней до-ре-ми-фа-соль-ля-си, представляет октаву. В создании музыки используются звуки, имеющие ясно выраженную частоту от 16 Гц до 4000 Гц [1 с. 3]. В прототипе способа на бумажных носителях нотного стана фиксируются четыре параметра каждого музыкального звука знаками нот: высота звука по частоте, уровень громкости звука, длительность звука и тембр /окраска звука его призвуками/. Параметры звуков записываются графическими знаками нотного письма на бумажных носителях. Недостатком способа-прототипа является невозможность исполнения нотной записи без исполнителя-музыканта. Цель изобретения - запись музыкального произведения на электронные таблицы для исполнения музыкального произведения без музыканта-исполнителя /без оркестра/. Сущность заявляемого способа - запись музыкальной информации произведения в составе параметров высоты звука /частоты/, уровня громкости звука и длительности звука на электронные таблицы, последовательно загружаемые в память ноутбука, создающие в ней музыкальную книгу, и воспроизведение музыкального произведения без участия музыкантов-исполнителей. В способе применяются октавы, которые используются и в музыкальных произведениях для фортепиано: большая октава, малая октава, первая, вторая, третья и четвертая октавы /фиг. 1/. Носителями звуковой информации являются формат-кадры, представляющие собой электронные таблицы /фиг. 1/, число которых определяется длительностью музыкального произведения.
Устройство воспроизведения музыки на фиг. 2, преобразователь "цвет-код" на фиг. 3, схема сканирования на фиг. 4, блок ключей на фиг. 5, канал воспроизведения музыки на фиг. 6. Таблицы формат-кадров идентичны, каждая таблица имеет размеры поля: по горизонтали 160 мм, по вертикали 168 мм, диагональ таблицы 9,2 дюйма, ячейки в таблице квадратной формы 4×4 мм, всего ячеек 1680. Таблица фиг. 1 имеет 40 столбцов /40×4 мм=160 мм/ и сорок две горизонтальные строки, столбцы и строки шириной по 4 мм/42×4 мм=168 мм/. Каждая строка является ступенью звукоряда: до-ре-ми-фа-соль-ля-си в своей октаве, участок звукоряда между ступенями До является октавой табл. 3. Занесение звуковой информации начинается с верхней строки До таблицы /фиг. 1/. В каждой строке представляется информация трех параметров звука: частота /высота звука/, которую представляет сама строка, уровень громкости звука - представляется окраской /заливкой/ первой ячейки интервала звука цветом соответственно таблицы 1, и длительность звука /интервал звука/, которая представляется числом ячеек темно-серого цвета и последняя ячейка конца интервала звука всегда заливается коричневым цветом, табл. 1.
Создание таблиц на экране ноутбука выполняется в Word 2007 /2010/ [9, c. 385], для этого открывается лента "Вставка", щелкнуть по стрелке под кнопкой "Таблица" [9, с. 386], получается готовый шаблон из одинаковых ячеек, шаблон подгоняется под нужную таблицу "формат-кадра" фиг. 1, проводя мышкой по шаблону, выделяем в таблице формат-кадра сорок две строки, делаем каждую шириной 4 мм, и образуем в таблице формат-кадра сорок столбцов тоже шириной 4 мм. Создаваемые таблицы формат-кадров составят книгу, в составе которой будут листы электронных таблиц с названиями лист 1, лист 2… и т.д., количество листов соответствует длительности музыкального произведения. Книга листов с таблицами формат-кадров представляет новый Файл, листы в котором представляют таблицы. Строки в таблицах обозначаются числами 1, 2…42, столбцы с первого по сороковой обозначаются латинскими буквами: A, B, C…, AA, АБ, АС…AN [12, c. 354], каждая ячейка имеет индивидуальный адрес, состоящий из буквы столбца и цифры строки на их пересечении [12, c. 354]. Перед заполнением таблиц все ячейки в ней заливаются темно-серым цветом настолько, чтобы зрение различало ячейки и строки. Занесение параметров звуков выполняется выделением нужных ячеек в строках таблицы заливкой их цветом уровня громкости по таблице 1, выполняемое по меню [9, с. 387], приведено на фиг. 7. Способ создания музыкального произведения включает:
- создание на экране ноутбука электронной таблицы формат-кадра,
- заполнение ячеек в электронных таблицах формат-кадров параметрами каждого звука: частоты, уровня громкости звука и длительности звука, первая ячейка окрашивается в цвет по уровню громкости /табл. 1/, за ней ячейки темно-серого цвета создают длительность звука и последняя ячейка всегда коричневого цвета означает конец длительностью звука. По заполнению таблица формат-кадра загружается в созданный для них файл. Воспроизведение музыкального произведения включает:
1. Введение ноутбука в процесс последовательного вывода таблиц формат-кадров из файла в центр экрана с частотой 0,5 Гц,
от
2. Сканирование блоком 2 кодирования каждой таблицы на экране ноутбука для выдачи пятиразрядных кодов уровня громкости звуков на первые управляющие входы U ключей 7 /фиг. 2/, которые в открытом состоянии подключают выходы блока 5 генераторов звуковых частот на соответствующие входы матриц 9 импульсных светодиодов в первом - четвертом каналах воспроизведения музыки.
Для занесения в электронную таблицу формат-кадра параметров звуков таблица выводится на экран ноутбука, заполнение ячеек в таблице выполняется по строкам сверху вниз, а в строке слева направо. Высота звука по частоте представляется самой строкой, пример заполнения таблицы формат-кадра приведен на фиг. 7. Уровень громкости фиксируется в первой ячейке из длительности звука окраской его /заливкой/ вместо темно-серого фона цветом соответственно таблицы 1, затем соответственно длительности звука отсчитываются, начиная с цветной, число темно-серых ячеек с учетом длительности звучания одной ячейки 50 мс, и последняя ячейка в интервале звука окрашивается всегда в коричневый цвет. Длительность звука одной ячейки принимается в 50 мс из условия, что повторение сигналов звука слухом человека не воспринимается раздельными звуками, если время запаздывания звуков не превышает 50 мс [4, с. 32, 8, с. 15]. Длительность звучания одного формат-кадра /одной таблицы/ составляет две секунды: 0,05 с×40 столбцов.
1-42
1-5
1-4
1
2
3
4
1
1-14
2
15-28
3
29-35
4
36-42
1-4
1-4
1
2
3
4
Устройство воспроизведения музыки включает /фиг. 2/ ноутбук 1, блок 2 кодирования, который крепится к корпусу 3 экрана ноутбука четырьмя винтами и центр которого совпадает с центром экрана ноутбука 1, включает блок 4 размещения, в котором расположены сорок два блока 6 ключей, каждый блок 6 из пяти /фиг. 5/ ключей 7 которых по числу разрядов в коде уровня громкости звука, включает блок 5 генераторов звуковых частот /ЗЧ/, включающий сорок два генератора звуковых частот, каждый из которых генерирует синусоидальные колебания звуковых частот одной ступени звукоряда соответственно таблицы 3, и включает первый - четвертый каналы 8 воспроизведения музыки, выполненные идентично. Каждый канал 8 включает /фиг. 2 и 6/ матрицу 9 из соответствующего числа импульсных светодиодов белого излучения, в первом канале 8 и втором 8 матрицы 9 содержат по 70 импульсных светодиодов, в третьем 8 и четвертом 8 каналах матрицы 9 включают по 35 импульсных светодиодов. Светодиоды матрицы 9 подключены к выходам ключей 7 в блоках 6 ключей, светодиоды матрицы 9 подключены к выходам ключей 7 в блоках 6 ключей, светодиоды матрицы 9 подключены к выходам ключей в блоках 6ключей и в матрице 9 подключены к выходам ключей 7 в блоках 6 ключей. Каждый светодиод в матрицах 9 на стороне излучения имеет нейтральный светофильтр с коэффициентом ослабления излучения соответственно веса разряда в коде уровня громкости /табл. 1/, который и обслуживает светодиод /к которому из пяти ключей в блоке 6 подключен этот светодиод/. Первый - четвертый каналы 8 каждый включает /фиг. 2 и 6/ объектив 10, оптическая ось которого совпадает с оптической осью матрицы 9 светодиодов своего канала, включает фотоприемник 11, расположенный в фокальной плоскости объектива 10, выход фотоприемника 11 подключен к входу операционного усилителя 12, выход которого подключен к входу усилителя 13 мощности, выход которого подключен к входу громкоговорителя 30ГД-1 в каналах 8 и 8, к входу громкоговорителя 15ГД-11 в каналах 8 и 8 [3, с. 200]. Сорок два генератора блока 5 звуковых частот выдают синусоидальные колебания, каждый одной ступени звукоряда, таблица 3, и вместе обеспечивают диапазоны частот шести октав, таблица 2.
1-40
от
3
3
1-5
1-5
1-5
1
2
3
4
5
6
5
1
1
1
2
2
2
3
3
4
4
4
5
5
1-5
выд
от
1-4
1-4
После занесения в таблицу параметров первого звука автор заносит второй звук: если второй звук имеет ту же частоту, он заносится в эту же строку, если его частота другая, его параметры заносятся в строку, имеющую частоту звука по табл. 3. Длительность звука всегда состоит из первой цветной ячейки по таблице 1, числа темно-серых ячеек, каждая длительностью 50 мс, и последней ячейки коричневого цвета. Таким образом заполняются строки первого формат-кадра, и он загружается в предназначенный файл. Затем заполняются параметрами звуков следующие таблицы формат-кадров, которые последовательно заносятся в свой файл. Число таблиц формат-кадров, загружаемых в предназначенный файл, определяется длительностью музыкального произведения. Блок 2 кодирования включает схему сканирования фиг. 4 и матрицу из 1680 /40×42/ преобразователей "цвет-код" по числу ячеек в формат-кадре, фиг. 3. Схема сканирования /фиг. 4/ содержит последовательно соединенные делитель 22 частоты, вход которого подключен к проводнику тактовой частоты системной шины в процессоре ноутбука, и распределитель 23 импульсов, имеющий по числу столбцов в таблицах формат-кадров сорок выходов, каждый из которых подключен к входу своего импульсного усилителя 24. Выход каждого импульсного усилителя 24 через диод подключен параллельно к управляющему входу своего из сорока двух преобразователей 14 "цвет-код", первый - пятый выходы каждого из которых подключены к управляющим входам U соответствующих ключей 7 в блоках 6 ключей /фиг. 2/, шестой выход U преобразователя "цвет-код" подключен к объединенным вторым управляющим U входам ключей блоков 7 в блоке 6 ключей фиг. 5. 1680 преобразователей 14 "цвет-код" выполнены идентично /фиг. 3/, каждый содержит непрозрачный корпус 14, во входном окне которого расположен непрозрачный микросветофильтр 15, выполняющий роль входного окна для облучения преобразователя "цвет-код" от цветной ячейки из строки формат-кадра. Микросветофильтр 15 прикреплен к свободному концу микропьезоэлемента 16. В отсутствие управляющего сигнала с усилителя 24 /фиг. 4/ входное окно в корпусе 14 закрыто. Второй конец микропьезозлемента 16 жестко закреплен в корпусе 14 и через диод подключен к выходу своего импульсного усилителя 24. Управляющий импульс имеет длительность 0,05 с /50 мс/ и амплитуду, достаточную для срабатывания микропьезозлемента 16 на изгиб [5, с. 26]. С приходом управляющего сигнала микропьезоэлемент 16 открывает проход облучению от цветной ячейки строки таблицы в объектив 17, за которым по оптической оси объектива 17 и под углом 45° к ней последовательно на равных расстояниях друг за другом расположены и жестко закреплены первый, второй, третий, четвертый и пятый полупрозрачные микрозеркала 18, каждое из которых расположенное впереди микрозеркало пропускает на следующее за ним излучение, ослабленное в два раза, для чего каждое микрозеркало имеет светоделительное покрытие, выполняющее отношение отраженного излучения к пропущенному как 1:0,5 [6, c. 223]. На стороне корпуса в местах, отраженных от зеркал 18 излучений, расположены первый - пятый фотоприемники 19, каждый из которых на приемной стороне имеет цветной светофильтр, фиг. 3: фотоприемник 19 имеет фиолетовый светофильтр, второй 19 имеет зеленый светофильтр, третий 19 имеет красный светофильтр, 19 - имеет синий светофильтр, пятый 19 имеет желтый светофильтр, шестой 19 фотоприемник расположен в корпусе напротив объектива 17 и после микрозеркала 18 и имеет коричневый светофильтр. Преобразователь 14 "цвет-код" в каждой колонке /столбце/ сканируют ячейки столбца синхронно и параллельно. В момент облучения цветным излучением от цветной ячейки срабатывает один из фотоприемников 19, фиг. 3, у которого светофильтр соответствует цвету облучения: при облучении фиолетовым цветом срабатывает фотоприемник 19, импульс от него усиливается в импульсном усилителе 20 /фиг. 3/, с выхода которого он поступает на вход первого /старшего/ разряда 21 в пятиразрядный регистр 21, при облучении зеленым цветом срабатывает фотоприемник 19, с него после усиления в усилителе 20 импульс поступает во второй разряд регистра 21, при облучении красным цветом срабатывает фотоприемник 19, с него после усиления импульс поступает в третий разряд 21 регистра 21, при облучении синим цветом срабатывает фотоприемник 19, с которого импульс после усиления в импульсном усилителе 20 поступает в четвертый разряд 21регистра 21, при облучении желтым цветом срабатывает фотоприемник 19, с которого импульс после усиления поступает в пятый разряд 21 регистра 21. Усилители 20 имеют равные коэффициенты усиления, а выходы усилителей через диоды объединены, и объединенный выход является сигналом и U пятиразрядного кода уровня громкости звука из регистра 21 на выход в соответствующий блок 6 ключей фиг. 2. Выходы регистра 21 являются выходами каждого преобразователя 14 "цвет-код". Пятиразрядные коды в параллельном виде поступают на первые управляющие U входы блоков 6 ключей /фиг. 2/. Импульс одного из пяти разрядов кода открывает один из пяти ключей 7 в соответствующем блоке 6 ключей /фиг. 5/, а через открытый ключ на вход светодиода, к которому подключен этот ключ 7, в матрице 9 поступают синусоидальные колебания от соответствующего генератора звуковых частот с блока 5, который подключен к сигнальному входу открытого ключа 7. Поступление колебаний звука одной и той же частоты в светодиод длится, пока идет интервал звука от цветной ячейки формат-кадра по темно-серым ячейкам до коричневой ячейки, определяющий конец длительности звука. Распределение блоков 6 ключей по октавам и ступеням звукоряда, подключение светодиодов к выходам ключей 7 в блоках 6 ключей и выходы блока 5 генераторов звуковых частот к входам ключей в блоках 6 приводятся в таблице 4. С выходов ключей 7 звуковые колебания поступают на входы соответствующих импульсных светодиодов с тремя параметрами: частоты звука от генератора звуковых частот блока 5, уровня громкости соответственно кода, поступившего с преобразователя "цвет-код", и длительности звука, заданного автором произведения при занесении ее в формат-кадр. Уровень громкости звука реализуется кратностью светофильтров на излучающих сторонах импульсных светодиодов в матрицах 9, фиг. 2. Тембр звука /окраска его сопутствующими звуками/ выполняется воздействием разностей частот, разностей громкости звуков этих частот с генераторов звуковых частот блока 5, параллельно и одновременно сопутствующих друг другу при воспроизведении их громкоговорителями Гр, фиг. 2.
Работа устройства.
т
от
1-4
1
2
1
1-14
2
15-28
3
4
3
29-35
4
36-42
1-4
1
2
3
4
1-4
14
1-4
1-4
Создание таблиц на экране ноутбука выполняется в Word 2007 /2010/ [9, с. 385]. Музыкальное произведение автор создает последовательным заполнением таблиц формат-кадров. Таблица формат-кадров подбирается из готовых шаблонов [9, с. 385, 387]. Перед заполнением таблица выводился на экран ноутбука. Проводя мышкой по выбранному шаблону таблицы, в ней исполняют сорок две строки шириной 4 мм и сорок столбцов тоже шириной 4 мм, строки в таблице обозначаются числами с 1 по 42, столбцы обозначаются с первого по сороковой латинскими буквами от А до АN [12, с. 354]. Теперь каждая ячейка имеет индивидуальный адрес. Затем все ячейки таблицы заливаются темно-серым цветом, чтобы не просвечивались, с плотностью различения зрением раздельно строк, столбцов и ячеек. Занесение параметров звука: соответственно известной автору частоте первого звука в таблице берется строка такой же частоты ступени звукоряда в октаве /до-ре-ми-фа-соль-ля-си/. Первая ячейка, входящая в длительность первого звука, окрашивается соответственно уровню громкости первого звука /табл. 1/, затем соответственно длительности звука автор отсчитывает, начиная с цветной ячейки, с учетом звучания ячейки 50 мс, на строке число темно-серых ячеек, и последняя ячейка окрашивается коричневым цветом, в результате три параметра звука: частота, уровень громкости и длительность звука занесены в строку таблицы. Если в строке остались свободные ячейки, автор заносит параметры второго звука, если он имеет ту же частоту. Если в строке первой таблицы уместилась часть параметров звука, то продолжение их делается на такой же строке в следующей таблице. Процесс занесения параметров следующих звуков выполняется так же. По заполнении таблицы целиком ей задается номер листа, и она загружается в созданный для таблиц формат-кадров файл. Число таблиц определяется длительностью музыкального произведения. Исполнение произведения может прослушиваться сразу после занесения в файл последней таблицы, отпадает необходимость в музыканте-исполнителе. Для воспроизведения музыки в ноутбуке задается процесс последовательного вывода таблиц формат-кадров на экран ноутбука. При появлении формат-кадра на экране его изображение сканируется матрицей преобразователей "цвет-код" блока 2 кодирования. Ячейки каждого столбца сканируются с частотой 20 Гц. Коэффициент деления делителя 22 частоты K=f:20 Гц. Пятиразрядные коды уровней громкости с каждой колонки преобразователей "цвет-код" по 210 выходам с блока 2 кодирования в параллельном виде поступают на управляющие входы U ключей 7, в блоках 6 ключей /фиг. 2/ открывается один из пяти ключей. На сигнальные входы ключей 7 с соответствующих выходов блока 5 генераторов звуковых частот поступают синусоидальные колебания звуковых частот одной по величине амплитуды, представляющие частоты ступеней звукоряда /до-ре-ми-фа-соль-ля-си/. С выходов открытых ключей 7 звуковые колебания поступают на входы своих светодиодов в матрицах 9, которые переводят звуковые колебания в яркости излучений светодиодов соответственно величинам кодов уровней громкости /табл. 1/. Матрицы 9 и 9 содержат по 70 светодиодов белого излучения, входы светодиодов матрицы 9 подключены к выходам ключей 7 в блоках 6 ключей /фиг. 2/, входы светодиодов матрицы 9 подключены к выходам ключей 7 в блоках 6. Матрицы 9 и 9 содержат по 35 светодиодов. Светодиоды матрицы 9 подключены к выходам ключей в блоках 6 ключей, светодиоды матрицы 9 подключены к выходам ключей в блоках 6 ключей. Каждый светодиод в матрицах 9 на излучающей стороне имеет нейтральный светофильтр с коэффициентом ослабления излучения соответственно веса разряда, в котором находится ключ, подключенный к входу данного светодиода. В матрицах 9 и 9 одновременно могут излучать от 14 и меньше светодиодов, в матрицах 9, 9 одновременно могут излучать от семи и менее светодиодов. Фотоприемники 11 преобразуют суммарное излучение каждой матрицы 9 светодиодов в электрические сигналы звуковых частот, которые после усиления в операционных усилителях 12, обладающих большой частотой полосы пропускания и обеспечивающих выходное напряжение, равное нулю при нуле на входе, поступают на входы усилителей 13 мощности, с выходов которых поступают в свои громкоговорители Гр, воспроизводящие музыкальное произведение. Предлагаемый способ создания музыкальной информации может заинтересовать пользователей ноутбуков, так как для исполнения произведения музыки не требуется исполнитель-музыкант.
Источники информации
1. В.И. Астахова. Музыкальная грамота. Справочник. Минск. Современная школа, 2011, с. 1-5.
2. "Простая гамма". Устройство музыкальной шкалы. Г.Е. Шилов, Государственное изд-во физико-математической литературы. М., 1963 г.
3. Справочник по радиовещанию. А.В. Выходец. Киев, 1981, с. 200, табл. 26.
4. Радиовещание и электроакустика. А.В. Выходец, М., Радио и связь, 1989, с. 32.
5. Пьезоэлектроника. Плонский А.Ф., Теаро В.И. "Знание", 1973, с. 26, 27.
6. Б.Н. Бегунов. Н.П. Заказнов. Теория оптических систем. M., 1973, с. 223.
7. В.Н. Тутевич. Телемеханика, 2-е изд. М., 1985, с. 216.
8 Д.В. Выходец; В.И. Коваленко, М.Т. Кохно. Звуковое и телевизионное вещание. М., 1987, с. 15.
9. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия. Компьютер и Интернет 2013. М., ОЛМА, 2012, с. 385, 386, 387.
10. Справочник по средствам автоматики. Под ред. В.Э. Низэ, М., Энергоатомиздат, 1983, с. 143.
11. И. Жуков. Самый полезный самоучитель работы на компьютере. Изд. АСТ, 2014, с. 195-200.
12. М.В. Юдин, А.В. Куприянова. Самоучитель работы на ноутбуке. 3-е изд., Наука и Техника, С.-Петербург, 2007, с. 361, 354, 364.