Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СТРУКТУРЫ И ТОНАЛЬНОСТИ МУЗЫКАЛЬНОГО ПРОИЗВЕДЕНИЯ В ЦВЕТЕ С ОБРАТНЫМ ЦВЕТОНОТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СТРУКТУРЫ И ТОНАЛЬНОСТИ МУЗЫКАЛЬНОГО ПРОИЗВЕДЕНИЯ В ЦВЕТЕ С ОБРАТНЫМ ЦВЕТОНОТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СТРУКТУРЫ И ТОНАЛЬНОСТИ МУЗЫКАЛЬНОГО ПРОИЗВЕДЕНИЯ В ЦВЕТЕ С ОБРАТНЫМ ЦВЕТОНОТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Способ воспроизведения структуры и тональности музыкального произведения в цвете с обратным цветонотным преобразованием для расширения функциональных возможностей заключается в том, что в процессе преобразования музыкального сигнала в цвет осуществляют спектральное разложение музыкального сигнала преобразованием Фурье, выделяют в полученном спектре нотные частоты, отселектированным частотам присваивают адрес хранения - порядковый номер следования нотных частот в музыкальном звукоряде. В устройство для осуществления способа и для расширения функциональных возможностей дополнительно введены устройство эталонирования нот по цвету, устройство сравнения кодов, первый и второй переключатели, модули логики И, цифроаналоговые преобразователи, схемы фиксации уровня цветовых потенциалов, счетчик, интегратор кода и устройство начальной установки счетчика. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 5 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2134606
Класс(ы) патента: A63J17/00
Номер заявки: 97114381/12
Дата подачи заявки: 12.08.1997
Дата публикации: 20.08.1999
Заявитель(и): Лобкаев Юрий Яковлевич; Жарков Владимир Игоревич; Марьюшкин Алексей Львович
Автор(ы): Лобкаев Ю.Я.; Жарков В.И.; Марьюшкин А.Л.
Патентообладатель(и): Лобкаев Юрий Яковлевич; Жарков Владимир Игоревич; Марьюшкин Алексей Львович
Описание изобретения: Изобретение может быть использовано в искусствоведении, психологии, медицине, зрелищных мероприятиях.
Предшествующий уровень техники. Проведенные патентно-технические исследования показали, что воспроизведение структуры и тональности музыкального произведения в цвете с обратным преобразованием цвета в ноты выполнено впервые.
Вместе с тем, первая часть задачи объективно опирается на известные реальные примеры. Например, музыку в цвете "видели" А. Скрябин Г., Бальзак, Ф. Лист, Н. Римский-Корсаков и др. [1]. Согласно [1] результаты исследования индивидуальных представлений о цветовой характеристики музыкальных звуков показывают, что все известные схемы отображения сводятся к одной общей, а конкретно Ньютоновской концепции цветовой ориентации звуков музыкальной гаммы, устанавливающей, что при восходящем ее характере она направлена из красной области спектра в фиолетовую. Это единственная объективная посылка, которая в настоящее время используется в известных решениях цветомузыкального отображения. Вместе с тем, выделяется решение [12], где целью является формирование цветовых сигналов в соответствии со ступенями музыкальной гаммы, однако какая-либо конкретная привязка нотных частот к световой длине волны при этом также отсутствует. В этой связи цветоотображение музыки известными устройствами имеет субъективно-произвольный характер. Вместе с тем, реальные ощущения людей с "цветным" слухом [1] указывают на наличие здесь вполне определенных закономерностей, а именно - имеют место зрительный консонанс цветового восприятия музыки и зрительное восприятие ее хроматической (цветовой) тональности. Если исходить из концепции Ньютона, полагающей, что цвет для ноты также характерен как и звук, то в вышеприведенных примерах можно предположить, что субъективное тональное ощущение цвета музыкальных звуков реализуется подобно тональному восприятию музыкальных звуков слуховым каналом и связано согласно [2] с особенностями психофизиологического аппарата центральной нервной системы. В этой связи констатируем:
- постановка задачи о возможности воспроизведения в цвете тональности музыкальных звуков объективно закономерна;
- решение этой задачи, очевидно, в первую очередь связано с созданием нотного цветового эталона подобно тому, как в свое время был создан нотно-частотный.
В соответствии с определением [1], [6] структура музыкального произведения характеризуется определенными комбинационными сочетаниями нот и нотных блоков. Известно, что вопросу изучения структуры музыкального произведения уделяется большое внимание в различных областях знания - теории музыки, искусствоведения, математике, психологии и др. Проведенное патентное изыскание, однако, не обнаружило такого направления в известных решениях, основная цель которых представляется формулировкой "повышение художественной выразительности". В соответствии с этой целью известные решения направлены на реализацию и усиление светоцветовой динамики "музыкальных картин", отображаемых и формируемых различными способностями - посредством электронно-лучевой трубки [7, 8, 9], оптическими матрицами [10, 11], световыми источниками белого и цветного излучения [12, 13] и др.
С другой стороны известно, что к музыкальному сигналу можно подойти с точки зрения его существования в виде волновой функции. В этой связи задача отображения структуры музыкального произведения имеет математические аналоги. В частности, метод спектрального анализа [16] является эффективным математическим приемом, позволяющим решать задачу выявления закономерностей в случайных процессах. Однако отображение структуры музыкального произведения его спектром не обеспечивает выигрыша даже по сравнению с партитурной записью произведения, где эта структура представлена, что называется, в явной форме, но зрительно трудно наблюдаемыми закономерностями. В этой связи полученный и идентифицированный в отношении нотных частот спектр музыкального сигнала будет представлять ту же последовательность нотных частот, но еще и дополнительно сопровождаемую гармониками их полифонического озвучивания инструментом.
Известно устройство воспроизведения цветомузыки на телевизионном экране [7] . Оно содержит первый, второй и третий блоки анализа и обработки музыкального сигнала, входы которых соединены с выходом источника звука, первый, второй и третий аналоговые коммутаторы, вход каждого из них подключен к соответствующему выходу первого блока анализа и обработки музыкального сигнала, первый, второй, и третий генераторы функциональных напряжений, каждый из которых включает в себя запоминающий блок, причем выход каждого из генераторов функциональных напряжений подключен к управляющему входу соответствующего аналогового коммутатора, синхрогенератор, первый выход которого подключен к управляющему входу формирователя телевизионного сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения выразительности цветомузыкальной картины на экране за счет увеличения разнообразия световых комбинаций, в него введены блок преобразователей напряжение-частота размера, блок преобразователей напряжение-частота перемещения, группа входов каждого из которых подключена к группе выходов соответственно второго и третьего блоков анализа и обработки музыкального сигнала, а каждый генератор функциональных напряжений содержит первый и второй переключатели, первый и второй формирователи импульсов, последовательно соединенные счетчик начального адреса по горизонтали и счетчик адреса по горизонтали, последовательно соединенные счетчике начального адреса по вертикали и счетчик адреса по вертикали, причем замыкающие контакты первого и второго переключателей являются первой группой входов генератора функциональных напряжений, размыкающие контакты первого и второго переключателей являются, соответственно, первым и вторым входами генератора функциональных напряжений, переключающие контакты первого и второго переключателей подключены к счетному входу соответственно счетчика адреса по горизонтали и счетчика адреса по вертикали, выходы которых соединены соответственно с первой и второй группами входов запоминающего блока, при этом счетные входы счетчика начального адреса по горизонтали и счетчика начального адреса по вертикали являются второй группой входов генератора функциональных напряжений, а входы записи счетчика адреса по горизонтали и счетчика адреса по вертикали подключены к входу соответствующего формирователя импульсов и являются соответственно третьим и четвертым входами генератора функциональных напряжений, причем выходы сброса счетчика адреса по горизонтали и счетчика адреса по вертикали подключены к выходу соответствующего формирователя импульсов, при этом первые группы входов каждого из генераторов функциональных напряжений подключены к соответствующей группе выходов блока преобразователей напряжение-частота размера, вторая группа входов каждого из генераторов функциональных напряжений соединена с соответствующей группой выходов блока преобразователей напряжение-частота перемещения, первый и второй входы каждого из генераторов функциональных напряжений соединены соответственно со вторым и третьим выходами синхрогенератора, а третий и четвертый входы каждого из генераторов функционального напряжений подключены соответственно к четвертому и пятому выходам синхрогенератора, при этом выходы аналоговых коммутаторов подключены к соответствующему входу формирователя телевизионного сигнала.
Способ функционирования устройства [7] заключается в следующем: осуществляют генерирование музыкального звука, анализ и обработку полученного музыкального сигнала, преобразуют выделенные параметры музыкального сигнала в две частотные последовательности импульсов, генерируют с их помощью три функциональных напряжения, управляющих яркостным потенциалом телевизионного сигнала, формируют с помощью выделенных параметров музыкального сигнала и полученных функциональных напряжений телевизионный сигнал случайного образа со случайным характером перемещения этого образа по экрану.
Известно [12] - устройство цветового сопровождения музыкальных произведений. По п. 1 оно содержит источник электрических колебаний, выход которого соединен с входами полосовых фильтров, коммутатор, выходы секций которого соединены через соответствующие усилители мощности с источниками света, отличающееся тем, что, с целью повышения художественной выразительности за счет формирования цветовых сигналов в соответствии с определенными ступенями музыкальной гаммы, каждый K-й вход, где K = 1,2,...,12, P-й секции, где P = 1,2,...,12, коммутатора соединен с выходами полосовых фильтров тех полутонов октав, которые имеют одинаковые названия нот, при этом K = P - M + 1, при P ≥ M, и K = P - M + 13 при P < M, где M = 1,2,...,12 номер полосового фильтра соответствующей ступени хроматической гаммы.
2. Устройство по пп. 1, 2, отличающееся тем, что с целью повышения художественной выразительности путем формирования сигналов цветового сопровождения, соответствующих исполняемым аккордом, в него введены элементы "И", входы которых соединены с выходами секций коммутатора, соответствующими ступеням хроматической гаммы, входящими в состав аккорда, а выходы - через соответствующие усилители мощности с источниками света.
3. Устройство по пп. 1, 3, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет использования в процессе изучения теории музыки и развития музыкального слуха, источники света скомпонованы в табло, имеющее надписи в соответствии с наименованием ступени и аккорда.
Однако это устройство не оговаривает связи хроматических характеристик источников с частотой нот, и по принципу технического решения задачи даже предполагает их неизменными для всех октав музыкального звукоряда. В силу этого функция устройства состоит в отображении цветом только ритмики музыкального произведения и не позволяет передать в цвете тональность и звуковую окраску музыкального произведения. Кроме того, решение задачи выделения нотных частот из музыкального сигнала посредством полосовых фильтров имеет тот принципиально неустранимый недостаток, что цветопреобразованию подвергается, собственно, не сама нотная частота, а некоторая область частот, определяемая полосой пропускания фильтра.
В [12] заложен способ функционирования, по которому реализовано устройство [12] . Способ [12] включает генерирование электрических колебаний, обработку (фильтрование) полученных сигналов, коммутацию выходов одноименных нотных фильтров и аккордовых сигналов на общий выход, усиление полученных сигналов по мощности, отображение световым табло названий ступеней и аккордов музыкального сигнала.
Известно, что другое спектральное разложение музыкального сигнала можно получить, используя Фурье-преобразование [15] , однако в этом случае не обеспечивается представление сигнала в нотных частотах.
Известна система [18], которая осуществляет вышеуказанное спектральное преобразование музыкального сигнала посредством сигнального процессора с целью получения параметров автоматического управления источниками света - регулировки их яркости, фокуса, углового положения и выбора цветового фильтра. Но ввиду отсутствия нотно-цветового стандарта последняя операция носит субъективный характер.
В связи с реализацией отображения структуры музыкального произведения известно решение [19] , представляющее способ и устройство формирования на телевизионном экране знаковых и графических образов. Устройство содержит сигнальный процессор, в составе которого реализован знакосинтезирующий генератор, формирующий телевизионный сигнал требуемой формы представления нотной информации в черно-белом варианте и в цвете, если заданы цветовые потенциалы Ur, Ug, Ub электронно-лучевой трубки.
Патентно-технический поиск не выявил каких-либо решений в отношении задачи преобразования цвета в нотный звукоряд, что, однако, объективно закономерно и объясняется отсутствием нотно-цветового стандарта.
В качестве прототипа выбран источник [7], совпадающий с изобретением по максимальному числу признаков.
Раскрытие изобретения.
В качестве базовой концепции используется тезис общей волновой природы звука и света. Известно, что в этой связи параметры звуковых и световых колебаний связаны адекватными уравнениями
F = V/λзв; (1)
f = c/λсв, (2)
где F, f - соответственно частота звуковых и световых колебаний;
λзв, λсв - длина волны звуковых и световых колебаний;
V, c - скорости распространения волн - соответственно звука и света.
Параметры волн, описываемых выражениями (1) и (2), определяются физической средой распространения, в которой реализуется конкретная скорость распространения волны. Таким образом, переход от F к f количественно характеризуется непосредственно вытекающим из (1), (2) коэффициентом волновой трансформации
μ = V/c. (3)
Используя коэффициент (3), поставим и решим задачу математической трансформации нотных частот в световую область.
Очевидно, что при таком переходе световая волна, математически эквивалентная звуковой волне, может быть найдена следующим образом:
λсв = λзвμ. (4)
Определяя F согласно известной нотной шкале частот [3], получают с помощью (1) и (4) соответствующие значения эквивалентных (в указанном смысле) световых длин волн λсв. При этом для скорости звука естественно принять ее значение, соответствующее нормальным условиям среды передачи (воздух). В этой связи V = 340 м/с [3]. Для световых колебаний c = 3·108 м/с.
В ходе этой операции было установлено, что только часть полученных значений λсв укладывается в область видимого излучения солнечного спектра 750-380 нм. Но здесь обращает на себя внимание тот факт, что этой частью является частотный диапазон нот второй октавы - см. табл. 1 фиг. 1.
Феноменальность этого факта состоит в том, что все двенадцать нот музыкального звукоряда, из которых образуется благозвучное для человеческого уха сочетание, природа точно "уложила" в радужную полоску света, доступную другому каналу восприятия внешнего мира человека - зрению, и соответственно ему зрительно отобразила гармонический базис из двенадцати нот индивидуальной раскраской - цветом. А это означает, что закон гармонии звуков физически объективно может быть воспроизведен в диапазоне видимого глазом человека излучения.
Согласно [2] закон цветового зрения реализуется сетчаткой глаза рецепторно посредством известного колориметрического соотношения базовых компонент красного R, зеленого G и синего B цветов, формируемых внешним источником
dλ = rR+gG+bB, (5)
где r, g, b - хроматические коэффициенты, показывающие весовое соотношение указанных цветовых компонент, необходимое для получения требуемого значения длины цветовой волны.
Известно согласно [3, 4] , что в рамках формулы (5) характеристика dλ определена не одним, а сразу двумя физическими параметрами: во-первых, цветом, т.е. конкретной длиной цветовой волны, и одновременно суммарным световым потоком Ф компонент R, G, B, характеризующего цветонасыщенность световой волны. При этом параметр λсв является весовым соотношением хроматических коэффициентов r, g, b, а характеристика Ф зависит только от их количественного значения. Соответственно это означает, что, не меняя весового соотношения коэффициентов r, g, b, т.е. обеспечивая тем самым получение требуемой характеристики по цвету, получают изменение его насыщенности, пропорционально изменяя значение каждого из коэффициентов в K раз.
Известно из [5, 6], что характеристика цветности имеет вполне определенное психоэмоциальное значение. В психологии человека согласно [6] главное значение имеет сам цвет. Область же эстетических эмоций управляется его тональностью. В этом плане [6] указывает на наличие у человека конкретных ассоциативных связей - густые цветонасыщенные тона ассоциируются с низкими звуками, прозрачные, акварельные - с высокими. Такая неслучайная частотная ориентация зрительного канала реально согласуется с вышеуказанной двойной физической сущностью параметра.
В этой связи констатируем основные результаты проведенного анализа:
- при цветовом отображении музыки нотной характеристикой является цвет, а его насыщенность характеризует частотное положение ноты в музыкальном звукоряде, т.е. ее тональность;
- цветовая окраска нот реализуется эмпирическим сочетанием хроматических коэффициентов r, g, b в колориметрическом уравнении (5), обеспечивая получение требуемых волновых характеристик световых колебаний, табл. 1 фиг. 1, а тональность - линейной функции светового потока Ф (5), аналогично частотной функции музыкального звукоряда, т.е.
[F = ΔF+F0] _→ Φλ = ΔΦ+Φ0.
В данном выражении левая часть характеризует функцию звукоряда, правая - требуемую закономерность светового потока;
F - нотная частота;
-ΔF - частотное расстояние между полутонами;
F0 = 27,5 Гц - нижняя частота музыкального звукоряда;
Ф0 = r0R + g0G + b0B - начальное значение светового потока, реализующее F0;
r0, g0, b0 - начальные минимальные значения хроматических коэффициентов, обеспечивающие получение эквивалентных световых частот табл.1 фиг. 1.
Характеристика значений хроматических коэффициентов r0, g0, b0 представлена в табл. 2 фиг. 2.
С целью отображения структуры музыкального произведения предложено матричное построение фиг. 3, представляющее собой цветовое табло, в котором за каждой нотой звукоряда закрепляется определенная ячейка. При наличии нотно-цветового эталона стандартное геометрическое местоположение и хроматическая окраска нотных ячеек, заполняемых при исполнении музыкального произведения, позволяют, таким образом, представить нотно-тональную структуру музыкального произведения наглядным зрительным образом на интервале наблюдения.
На фиг. 1 представлена таблица эквивалентных световых частот музыкального звукоряда.
На фиг. 2 - таблица начальных значений хроматических коэффициентов нотно-цветового эталона.
Фиг. 3 представляет нотную сетку телевизионного экрана для отображения структуры музыкального произведения.
На фиг. 4 приведена структурная схема устройства, реализующая заявляемый способ.
На фиг. 5 представлена структурная схема блока управления 10 (обозначение согласно фиг. 4) для устройства 2 (фиг. 4) реализации нотно-цветового этанола.
Положительные эффекты изобретения по отношению к предшествующему уровню техники:
- трансформация музыкального звукоряда в область видимого участка спектра солнечного излучения и формирование цветонотного стандарта;
- преобразование музыкального сигнала в цвет и отображение его тональной структуры;
- обратное преобразование цветовой гаммы в ноты.
Заявляемое техническое решение состоит из пяти пунктов формулы.
Способ по п. 1 воспроизведения структуры и тонального музыкального произведения в цвете с обратным цветонотным преобразованием по п. 1 включает воспроизведение музыкального сигнала, формирование первого телевизионного сигнала (5), передачу его в первый телевизионный приемник (6), отличающийся тем, что в процессе преобразования музыкального сигнала в цвет осуществляют спектральное разложение музыкального сигнала преобразованием Фурье, выделяют в полученном спектре нотные частоты, отселектированным частотам присваивают адрес хранения - порядковый номер следования нотных частот в музыкальном звукоряде (1), с помощью данного полученного адреса считывают коды хроматических коэффициентов, полученные из колориметрического соотношения
Ф = rR + gG + bB
где Ф - световой поток,
r, g, b - коды хроматических коэффициентов - весовые значения базовых цветовых компонент R, G, B (R - красный, G - зеленый, B - синий) (17),
полученные коды преобразуют в напряжения базовых цветов кинескопа Ur, Ug, Ub (22),
формируют телевизионный сигнал цветности (5),
координируют телевизионный сигнал цветности относительно ячейки нотной сетки экрана кинескопа в соответствии с кодами адреса местоположения в звукоряде идентифицированных в спектре музыкального сигнала нотных частот (1),
временно фиксируют полученную структуру цветовых засветок ячеек нотной сетки экрана на каждом интервале выборки музыкального сигнала (23),
последовательно запоминают полученные цветовые картины нотной сетки (7),
сравнивают их между собой и устанавливают структурные закономерности построения музыкального произведения (6).
Способ по п. 2 отличается тем, что первоначально нотные частоты второй октавы математически трансформируют в световой диапазон посредством уравнения
λсв = λзвV/c,
где λсв - длина световой волны;
λзв- длина звуковой волны;
V - скорость звука;
с - скорость света,
реализуют электрический эквивалент колориметрического уравнения
Ф = rR + gG + bB,
где r, g, b - хроматические весовые коэффициенты базовых цветов (R - красный, G - зеленый, B - синий)
в виде яркостного телевизионного сигнала Y, где Y = Ur + Ug + Ub и соответственно - Ur адекватно rR; Ug адекватно gG; Ub адекватно bB (1, 10, 11, 12),
экспериментально подбирают цветовые потенциалы электронных пушек кинескопа Ur, Ug, Ub (10) так, чтобы реализованная (11, 12) с их помощью на телевизионном экране сплошная цветовая засветка, соответствовала длине световой волны для ноты "до", в чем убеждаются, измеряя значение световой волны (15),
математически минимизируют полученные значения потенциалов Ur, Ug, Ub , не меняя их весовых соотношений,
фиксируют полученные минимальные значения Ur, Ug, Ub (10),
увеличивают их на постоянное значение на каждом последующем шаге (10),
генерируют таким образом десять градаций светового потока Ф вышеуказанного колориметрического уравнения,
преобразуют в двоичный код потенциалы Ur, Ug, Ub на каждом шаге их изменения и таким образом определяют цифровые значения хроматических коэффициентов r, g, b,
регистрируют с помощью спектроаналbзатора хроматического состава цвета на каждом шаге изменения потенциалов Ur, Ug, Ub соответствующие им цифровые значения хроматических коэффициентов (17),
повторяют указанные операции для всех 12 нотных частот второй октавы (2),
запоминают полученные значения кодов хроматических коэффициентов (17),
располагают коды хроматических коэффициентов в соответствии с положением нот восходящего музыкального звукоряда и таким образом в пределах его десяти октав осуществляют формирование нотно-цветового этанола (10).
Способ по п. 1, 3 отличается тем, что при обратном преобразовании цветовой гаммы в ноты осуществляют разложение анализируемой цветовой картины по базовым R, G, B цветам колориметрического соотношения
Ф = rR + gG + bB,
где r, g, b - коды хроматических коэффициентов - весовые значения базовых цветовых компонент R, G, B (14),
регистрируют полученные коды хроматических коэффициентов (10, 16, 14),
генерируют коды адресов хранения - порядковые номера следования нот в составе музыкального звукоряда (1),
последовательно извлекают с их помощью коды хроматических коэффициентов нотно-цветового стандарта и полученные коды хроматических коэффициентов анализируемой цветовой картины (14, 17),
сравнивают коды хроматических коэффициентов анализируемой цветовой картины с кодами хроматических коэффициентов нотно-цветового стандарта (18),
совпавшим кодам присваивают адрес хранения идентифицированного в матрице нотно-цветового стандарта (18),
формируют из совпавших значений кодов хроматических коэффициентов нотно-цветового стандарта потенциальные сигналы цветности Ur, Ug, Ub (21, 22, 23),
отображают полученные потенциалы Ur, Ug, Ub, в видеоструктуре телевизионного сигнала (5),
координируют цветовую засветку ячеек нотной сетки согласно адресу хранения совпавших хроматических кодов в матрице нотно-цветового стандарта (1) и таким образом
идентифицируют нотную частоту в анализируемой цветовой гамме по засветившейся ячейке нотной сетки телевизионного экрана (6), а по показанию счетчика 9 определяют количество совпавших кодов хроматических коэффициентов и оценивают монохроматичность анализируемого цвета (8, 9)
Устройство для осуществления способа по п. 4, содержит:
1-1 - аналоговый вход обработки и анализа музыкального сигнала,
1-2 - вход двоичного кода позиций нот музыкального звукоряда - кодовый вход блока обработки и анализа музыкального сигнала,
1-3 - программируемый вход блока обработки и анализа музыкального сигнала,
2 - блок эталонирования цвета нот,
2-1 - вход кадровых синхроимульсов телевизионного сигнала,
2-2 - вход строчных синхроимульсов телевизионного сигнала,
2-3 - вход двоичного кода местоположения ноты в музыкальном звукоряде,
2-4 - оптический вход устройства,
3 - интегратор двоичного кода нот,
4 - первый переключатель,
5 - первый формирователь телевизионного сигнала,
6 - первый телевизионный приемник,
7 - видеомагнитофон /регистратор/,
8 - счетчик,
9 - цифровой десятичный индикатор,
10 - блок управления,
10-1, 10-2, 10-3, 10-4 - регулируемые источники напряжения блока 10,
10-5 - первый ключ блока 10,
10-6 - второй ключ блока 10,
10-7, 10-8, 10-9 - аналоговые сумматоры блока 10,
10-10 - нерегулируемый источник напряжения блока 10,
10-11 - формирователь адреса записи кодов хроматических коэффициентов,
11 - второй формирователь телевизионного сигнала,
12 - второй телевизионный приемник,
13 - сетевой источник питания,
14 - спектроанализатор хроматического состава цвета,
15 - спектроанализатор-измеритель длины световой волны,
16-1, 16-2, 16-3 - модули логики И,
17 - блок памяти кодов цветонотного эталона,
18 - схема сравнения кодов,
19 - второй переключатель,
20 - схема начальной установки счетчика 8,
21-1, 21-2, 21-3 - модули логики И,
22-1, 22-2, 22-3 - цифроаналоговые преобразователи,
23-1, 23-2, 23-3 - схемы фиксации цветовых потенциалов телевизионного сигнала.
Описание устройства в статике.
Первый, второй и третий выходы блока анализа и обработки музыкального сигнала 1 соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами первого формирователя телевизионного сигнала 5, на выходе которого сформирован информационный сигнал,
первый и второй выходы блока обработки музыкального сигнала 1 соединены соответственно с первым и вторым входами блока эталонирования 2,
четвертый выход блока обработки соединен с третьим входом блока эталонирования 2 и входом интегратора 3,
первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока эталонирования соединены с соответствующими первым, вторым, третьим и четвертым, пятым, шестым входами схемы сравнения кодов 18,
выход которого соединен с первым входом счетчика 8 и с первым входом переключателя 19,
седьмой выход блока эталонирования 2 соединен со вторым входом переключателя 19 и вторым входом схемы начальной установки 20 счетчика 8,
выход переключателя 19 соединен с первым входом устройства начальной установки 20 счетчика 8 и вторыми входами модулей логики И 21-1, 21-2, 21-3, выход устройства 20 соединен со вторым входом счетчика 8,
выход которого соединен со вторым входом счетчика 8,
четвертый, пятый и шестой выходы блока эталонирования 2 соединены соответственно с первыми входами модулей логики И 21-1, 21-2, 21-3,
выходы которых соответственно соединены со входами цифроаналоговых преобразователей 22-1, 22-2, 22-3,
выходы которых соединены с первыми входами схем фиксации уровня цветовых потенциалов 23-1, 23-2, 23-3,
вторые входы которых соединены с выходом переключателя 4,
пятый выход блока обработки 1 соединен со вторым входом переключателя 4,
на выходе счетчика 8 сформирован информационный сигнал, который может быть соединен с входом цифрового десятичного индикатора 9,
выходы R, G, B схем фиксации уровня цветовых потенциалов 23-1, 23-2, 23-3,
соединены с входами R, G, B первого формирователя телевизионного сигнала 5, выходы которого могут быть соединены со входами 6, 7,
первый, второй и третий выходы блока управления 10 соединены с входами
R, G, B второго формирователя телевизионного сигнала 11,
первый и второй выходы блока эталонирования 2 соединены с первым и вторым входами формирователя второго телевизионного сигнала 11,
выход которого соединен со входом телевизионного приемника 12,
выход телевизионного приемника 12 соединен с оптическим входом 1 спектроанализатора-измерителя длины световой волны 15, на выходе которого сформирован информационный сигнал, и с входом спектроанализатора хроматического состава цвета 14,
выходы r, g, b спектроанализатора хроматического состава цвета 14 соединены с одноименными r, g, b входами модулей логики И 16-1, 16-2, 16-3,
выходы которых соединены с одноименными r, g, b входами запоминающего устройства 17,
четвертый выход блока управления 10 соединен с первыми входами модулей логики И 16-1, 16-2, 16-03,
пятый выход блока управления 10 соединен со вторым входом запоминающего устройства 17,
шестой выход блока управления 10 является седьмым выходом блока эталонирования 2,
второй вход спектроанализатора хроматического состава цвета 14 и первый вход блока памяти 17 образуют четвертый вход блока эталонирования 2,
первый вход спектроанализатора хроматического состава цвета 14 образует оптический вход блока эталонирования 2,
первый и второй входы второго формирователя телевизионного сигнала 11 образуют соответственно первый и второй входы блока эталонирования 2,
выходы r, g, b спектроанализатора хроматического состава цвета 14 и входы r, g, b запоминающего устройства 17 образуют соответственно с первого по шестой выходы блока эталонирования 2, содержащие информационные сигналы.
Описание устройства в статике соответствует формуле изобретения.
Устройство для осуществления способа, включающее блок анализа и обработки музыкального сигнала 1, первый, второй и третий входы которого образуют соответственно аналоговый, кодовый (цифровой) и программируемый входы устройства, первый, второй и третий выходы программируемого устройства 1 соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами первого формирователя телевизионного сигнала 5, на выходе которого сформирован информационный сигнал, отличающее тем, что дополнительно введены устройство эталонирования 2 нот по цвету устройство сравнения кодов 18, первый 4 и второй 19 переключатели, модули логики И 21-1, 21-2, 21-3, цифроаналоговые преобразователи 22-1, 22-2, 22-3, схемы фиксации уровня цветовых потенциалов 23-1, 23-2, 23-3, счетчик 8, интегратор кода 3, устройство начальной установки счетчика 20, при этом первый и второй выходы блока обработки музыкального сигнала 1 соединены соответственно с первым и вторым входами блока эталонирования 2, который снабжен входом оптического сигнала 4, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока эталонирования соединены с соответствующими первым, вторым, третьим и четвертым, пятым, шестым входами схемы сравнения кодов 18, выход которого соединен с первым входом счетчика 8 и с первым входом переключателя 19, седьмой выход блока эталонирования 2 соединен со вторым входом переключателя 19, и со вторым входом схемы начальной установки 20 счетчика 8, выход переключателя 19 соединен с первым входом устройства начальной установки 20 счетчика 8 и со вторыми входами модулей логики И 21-1, 21-2, 21-3, выход устройства начальной установки 20 соединен со вторым входом счетчика 8, четвертый, пятый и шестой выходы блока эталонирования 2 соединены соответственно с первыми входами модулей логики И 21-1, 21-2, 21-3, выходы которых соединены соответственно со входами цифроаналоговых преобразователей 22-1, 22-2, 22-3, выходы которых соединены с первыми входами схем фиксации уровня цветовых потенциалов 23-1, 23-23, 23-3, вторые входы которых соединены с выходом переключателя 4, четвертый выход блока обработки 1 соединен со входом интегратора 3, пятый выход блока обработки 1 соединен со вторым входом переключателя 4, на выходе счетчика 8 сформирован информационный сигнал, выходы R, G, B схем фиксации уровня цветовых потенциалов 23-1, 23-2, 23-3, соединены со входами R, G, B первого формирователя телевизионного сигнала 5.
Устройство по п. 4, отличающееся тем, что устройство эталонирования 2 включает блок управления 10, содержащий регулируемые источники питания 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, ключи 10-5, 10-6, аналоговые сумматоры 10-7, 10-8, 10-9, нерегулируемый источник питания 10-10, формирователь адреса записи 10-11, при этом выходы аналоговых сумматоров 10-,7, 10-8, 10-9 образуют соответственно первый, второй и третий выходы блока управления 10, выход ключа 10-5 является четвертым выходом блока управления 10, выход ключа 10-6 соединен со входом формирователя адреса записи 10-11, выход которого является пятым выходом блока управления 10, выход нерегулируемого источника питания 10-10 образует шестой выход блока управления 10; при этом первый, второй и третий выходы блока управления 10 соединены со входами R, G, B второго формирователя телевизионного сигнала 11, четвертый выход блока управления 10 соединен с первыми входами модулей логики И 16-1, 16-2, 16-3, пяты выход блока управления 10 соединен со вторым входом запоминающего устройства 17, шестой выход блока управления 10 является седьмым выходом блока эталонирования 2.
На фиг. 5 приведен один из возможных вариантов осуществления блока управления 10. Данное устройство выполнено из широко известных элементов по известным правилам.
Функционирование устройства по пп. 1, 4 осуществляется следующим образом.
Первоначально проводятся подготовительные операции - формирование нотно-цветового эталона, программирование блока обработки и анализа, выбор режима работы, которых всего 3 - преобразование в цвет обычного полифонически звучащего музыкального произведения, преобразование в цвет партитуры/монофоническое "воспроизведение"/, преобразование цвета в ноты.
Первая операция - формирование цветового нотного эталона - выполняется блоком эталонирования 2, который реализует колориметрическое уравнение (5) в соответствии с его электрическим эквивалентом
Y = UR + UG + UB,
т. е. в виде яркостного хроматического телевизионного сигнала, где UR, UG, UB - потенциалы соответствующих пушек кинескопа. Процесс формирования нотного цветового эквивалента реализуется в два этапа.
На первом решается задача цветовой привязки нот - получение 12 световых длин волн, эквивалентных частотному ряду второй музыкальной октавы согласно данным табл. фиг. 1. С этой целью в блоке управления 10 (см. фиг. 5) регулируемые источники опорных напряжений 10-1, 10-2, 10-3 соответственно формируют на своих выходах потенциалы UR, UG UB, которые поступают на первые входы аналоговых сумматоров 10-7, 10-8, 10-9. На вторые входы указанных сумматоров поступает нулевой потенциал с выхода источника опорного напряжения 10-4. Выходы сумматоров 10-7, 10-8, 10-9 подключены к соответствующим входам формирователя телевизионного сигнала 11. На первый и второй входы блока 11 поступают импульсы строчной и кадровой синхронизации с третьего и четвертого выходов блока 1. Выходной сигнал блока 11 формирует на экране телевизионного приемника 12 заданную цветовую окраску растра, которая считывается оптическим каналом спектроанализатора-измерителя длины световой волны 15. Осуществляя ручную регулировку потенциалов UR, UG UB, добиваются получения требуемых 12 значений λсв, табл. фиг. 1. Фиксируют определяющие их потенциалы UR, UG UB. Полученные значения математически минимизируют, не меняя установленных весовых пропорций между UR, UG UB для каждой из λсв. Выставляют минимизированные значения UR, UG UB источниками 10-1, 10-2, 10-3 и уточняют полученные напряжения UR, UG UB по результатам контроля λсв спектроанализатором 15. Фиксируют уточненные минимизированные значения UR, UG UB.
На втором этапе операции по реализации нотного цветового эквивалента создается 9-ти уровневая контрастная шкала цвета для каждой из 12 световых длин волн, обусловливающая их хроматическое отличие в составе 9-ти октав музыкального звукоряда. С этой целью на выходах опорных источников 10-1, 10-2, 10-3 устанавливают, начиная с ноты "до" табл. 1 фиг. 1, полученные минимальные напряжения UR UG UB. Контролируют получение необходимого значения λсв по индикатору спектроанализатора 15. Источником 10-4 выставляют на вторых входах аналоговых сумматоров 10-7, 10-8, 10-9 потенциал 0,1 Umax, где Umax - максимальное значение яркостного телевизионного сигнала-электрического эквивалента колориметрического уравнения (5). Контролируют неизменность значения λсв спектроанализатором 15. Оптическим каналом спектроанализатора хроматического состава цвета 14 считывают цветовую характеристику кинескопа телевизионного приемника 12. Определяют значение хроматических коэффициентов r, g, b колориметрического уравнения (5) и записывают их соответствующие цифровые коды в блок памяти 17. С этой целью кнопкой 10-5, запитаной от источника напряжения 10-10, на выходе 4 блока 10 формируют разрешающий потенциал, который поступает на первые входы модуля логики И 16-1, 16-2, 16-3. На вторые входы этого модуля логических элементов поступают соответствующие им коды хроматических коэффициентов r, g, b. Однократным нажатием кнопки без фиксации 10-6, также запитаной от источника 10-10, инициируют формирователь кода адреса записи 10-11, сигнал которого поступает на выход блока 10 и реализует команду "запись" по второму входу блока 17, разрешая тем самым регистрацию кодового слова хроматических коэффициентов в ЗУ блока 17. Указанную последовательность операций повторяют с постоянным шагом 0,1 Umax для каждой эквивалентной световой волны, табл. 1 фиг. 1. Сформированный таким образом хроматический эталон нот хранится в памяти блока 17 в виде 89-ти 24-разрядных слоев с нумерацией адресов в порядке возрастания нотных частот, начиная с ноты "ля" субконтроктавы. При этом первые восемь позиций занимает код коэффициента r, вторые восемь - код коэффициента g, последние восемь - код коэффициента b.
Вторая предварительная операция - программирование блока анализа и обработки музыкального сигнала 1 осуществляется по его входу 3. Константами программы являются нотные частоты и координаты их местоположения в составе музыкального звукоряда, реализующие в памяти блока 1 матрицу нотно-частотного эталона; кодовые параметры координат нотной сетки и букв нотных названий ее ячеек, определяющих требуемую форму представления информации на телевизионном экране фиг. 3.
Последней подготовительной операцией является установка ключей 4, 19 в зависимости от решаемой устройством задачи. При этом:
- при цветовом отображении музыкального сигнала (полифоническое исполнение) ключи 4, 19 находятся в положении 2;
- при цветовом отображении партитуры музыкального произведения (монофоническое "исполнение") ключ 19 сохраняет вышеуказанное положение, а ключ 4 переводится в положение 1;
- при цветонотном преобразовании - ключи 4, 19 устанавливаются в первое положение.
После выполнения данных операций устройство готово к работе.
Полифоническое исполнение музыкального произведения.
Музыкальный сигнал поступает через аналоговый вход устройства - первый вход блока анализа и обработки 1, где подвергается аналого-цифровому преобразованию и разложению в ряд Фурье. В соответствии с программой обработки спектральные гармоники сравниваются с нотными частотами. Идентифицированным нотным частотам присваивается адрес их хранения в частотной матрице нотного эталона блока 1. В блоке 1 адресные коды идентифицированных нотных частот определяют потенциальную характеристику сигнала первого выхода блока обработки 1. Соответственно, поступая на третий вход формирователя телевизионного сигнала 5, сигнал первого выхода блока обработки 1 определяет яркостную характеристику телевизионного сигнала, формируемого блоком 5. В результате идентифицированные в спектре музыкального сигнала нотные частоты будут отображены на экране засветкой, соответствующей им ячейки нотной сетки, фиг. 3. Одновременно адресный код идентифицированных нотных частот, не содержащий сигнала формирования нотной сетки, внутриблочно транслируется на четвертый выход блока 1. Сигнал этого выхода поступает на второй вход блока 14 и первый вход блока 17, реализуя команду "чтение" запоминающих устройств блоков 14 и 17.
В результате равноадресной записи нотного частотного и нотного цветового эталонов в ответ на данный адресный запрос из ЗУ блока 14 извлекаются соответствующее адресу чтения сочетание кодов хроматических коэффициентов r, g, b эталонной нотно-цветовой матрицы, которые поступают на первые входы соответствующих модулей логики И 21-1, 21-2, 21-3. Вторые входы схем И этих модулей объединены и открыты разрешающим потенциалом выхода 6 блока 10, сформированным источником 10-10 и поступающим через цепь 2 ключа 19. Извлекаемые из ЗУ блока 17 коды хроматических коэффициентов преобразуются в аналоговые цветовые сигналы UR, UG UB схемами соответствующих ЦАП22-1, ЦАП22-2, ЦАП22-3. Схемы фиксации потенциалов цветности 23-1, 23-2, 23-03 временно "запоминают" полученные потенциалы UR, UG UB и "подают" их в блок формирования телевизионного сигнала 5. Время хранения цветовых потенциалов UR, UG UB определяется длительностью импульса, снимаемого с пятого выхода блока 1 и поступающего на вторые входы схем 23-1, 23-2, 23-3. В результате соответствующая ячейка нотной сетки сохраняет в течение этого времени предусматриваемую нотно-цветовым эталоном хроматическую окраску.
Стандартную временную структуру телевизионного сигнала блока 5 обеспечивают кадровые и строчные сихроимпульсы первого и второго выходов блока 1, поступающие в блок 2 по аналогичным соответствующим входам.
Монофоническое "исполнение"
В варианте цветового отображения партитуры музыкального произведения устройство (фиг. 4) использует только двоичный код нотной клавиатуры - двоичный код музыкального звукоряда. Данный код поступает на второй вход блока обработки 1. Вышеизложенным образом этим кодом определяется потенциальная характеристика сигнала первого выхода блока 1 и соответственно устанавливается потенциальная характеристика телевизионного яркостного сигнала на выходе формирователя 5. Двоичный код местоположения ноты в музыкальном звукоряде внутриблочно транслируется на четвертый выход блока 1 и по первому входу блока 17 реализует команду "чтение". Соответственно данному запросному коду из матрицы нотного цветового эталона извлекаются значения хроматических коэффициентов в r, g, b, которые поступают на входы логических схем И 21-1, 21-2, 21-3. По своим вторым входам эти схемы открыты разрешающим потенциалам цепи 2 ключа 19 и таким образом коды хроматических коэффициентов поступают на входы схем ЦАП22-1, 22-2, 22-3 для формирования цветовых сигналов UR, UG UB. В результате, на экране телевизионного приемника 6 набранная по второму входу блока 1 нота, как и в случае полифонического исполнения музыкального произведения, представляется в своей ячейке растрового поля кинескопа соответствующей цветовой характеристикой. Поскольку блок 1 в данном режиме не осуществляет аналого-цифрового преобразования музыкального сигнала ввиду отсутствия его на первом входе блока 1, то сброс схем фиксации 23-1, 23-2, 23-3 осуществляется выходным импульсом интегратора двоичного кода нот 3 через замкнутую цепь 1 ключа 4.
Преобразование "цвет-нота"
Задача идентификации "нотных" цветов рассматривается, например, в связи с необходимостью отбора цветовых фильтров для цветомузыкальных систем, использующих внешние источники света (например, прожекторы). С этой целью используется оптический вход 3 блока 2 устройства. Конкретным оптическим входом устройства является экран спектроанализатора хроматического состава 14. При наложении фильтра на экран блока 14 осуществляется считывание цветовой информации фильтра и занесение полученных в результате этого кодов хроматических коэффициентов в ЗУ блока 14. По завершении операции записи, о чем сигнализирует световой индикатор блока 14, на второй вход блока 1 последовательно подают двоичные коды нот, которые внутриблочно транслируются на четвертый выход блока 1. Поступая на второй вход блока 14 и первый вход блока 17, этот код реализует операцию "чтение" в отношении эталонной хроматической информации блок 17 и кодов хроматических коэффициентов исследуемого фильтра, записанных в память блока 14. С выходов r, g, b блоков 14 и 17 коды хроматических коэффициентов поступают на схему сравнения 18. При совпадении анализируемых и эталонных кодов схема 18 формирует импульс, который поступает на замкнутую в режиме преобразования "цвет-нота" цепь 1 переключателя 19. В результате признак совпадения кодов - выходной импульс схемы 18 - открывает логику И модулей 21-1, 21-2, 21- 3 по их вторым входам и пропускает идентифицированные коды хроматических коэффициентов на выходы ЦАП 22-1, 22-2, 22-3 для формирования цветовых потенциалов UR, UG UB. Поскольку блок 1 постоянно осуществляет генерацию сигналов нотной сетки на своем третьем выходе, а его четвертый выход отслеживает поступающий по второму входу блока 1 двоичный код ноты, то формирователь 5, принимая цветовые потенциалы UR UG UB, обеспечивает цветовую подсветку на телевизионном экране той ячейки нотной сетки, которая соответствует идентифицированной ноте.
Сброс схем 23-1, 23-2, 23-3 осуществляется выходным сигналом интегратора двоичного кода нот 3 через цепь 1 ключа 4.
Правильность работы канала преобразования при этом контролируется сравнением цветовой окраски ячейки и анализируемого объекта-фильтра. При этом качество цветового фильтра (его монохроматичность) покажет цифровой индикатор 9, отображающий количество просчитанных счетчиком 8 импульсов совпадения, выданных схемой сравнения кодов 18 на всем массиве записи хроматических коэффициентов цветового фильтра. Схема 20 запитывается постоянным напряжением выхода 6 блока 10 и обеспечивает начальную установку счетчика 8 при включении питания устройства.
Промышленная применимость.
В устройстве фиг. 4 использованы следующие технические элементы:
- блок 1 - сигнальный процессор TMS320XX;
- блок 3 - на базе микросхемы 140УН7;
- ключи 4, 19 - серийные механические переключатели на два положения;
- блок 5, 11 - согласно решению 12.1 [21],
- блок 6, 12 - серийный телевизионный приемник;
- блок 7 - видеомагнитофон;
- блок 8 - микросхема 155Е14;
- блок 9 - индикатор АЛС 321Б;
- блок 10:
- источники опорного напряжения 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-10 - микросхемы 142ЕН1А;
- кнопки 10-5, 10-6 - типовые без фиксации;
- сумматоры 10-7, 10-8, 10-9 - реализованы на базе операционных усилителей 147УН7;
- формирователь адреса записи 10-11 - по решению рис. 6.2 [20];
- блок 13 - реализация рис. 27 [24];
- блок 14 - сканер Hewlett-Packard SeanJet II cx;
- блок 15 - измеритель длины световой волны ИДВ-2М;
- блок 16: 16-1, 16-2, 16-3 - логика И;
- блок 17 - микросхема 155РУ8;
- блок 18 - согласно решению рис. 15 [22];
- блок 20 - реализация рис. 26 [24];
- блок 21: 21-1, 21-2, 21-3 - логика И;
- блок 22: 22-1, 22-2, 22-3 - микросхема ЦАП572ПА1;
- блок 23: 23-1, 23-2, 23-3 - согласно решению рис. 42 [23].
Область применения рассмотренного способа преобразования и реализующего его устройства может быть определена следующим образом:
- в искусствоведении - как инструмент познания законов гармонии в музыке и живописи;
- в медицине - гармоническое сочетание аудио- и цветотерапии;
- в медико-физических исследованиях - при изучении взаимосвязи зрительного и слухового каналов восприятия гармонически связанных в системе звук-цвет образов;
- в области цветомузыки:
а) как средство цветового сопровождения музыкального сигнала,
б) с целью нотной классификации цветовых фильтров;
в промышленности - как инструмент контроля качества монохроматического прозрачного покрытия.
Литература:
1. Г.Виноградов, Е.Красовская. Занимательная теория музыки, М.: Сов. композитор, 1991 г.
2. Физиология человека. Перевод с анг., т. 2, М.: Мир, 1985 г.
3. Справочник по физике.
4. К.Т.Колин и др. Основы телевидения, М.: Связь, 1972 г.
5. Л.Н.Сопчик. Методы психологической диагностики, М., 1990 г.
6. Б.Варга и др. Язык, музыка, математика. М.: Мир, 1981 г.
7. Авт. св. СССР, 1613126, A 63 J 17/00.
8. Авт. св. СССР, 1540844, A 63 J 17/00.
9. 4376404, 84-464, US.
10. Авт. св. СССР, 1833189, A 63 J 17/00.
11. Авт. св. СССР, 1563728, A 63 J 17/00.
12. Авт. св. СССР, 1816460, A 63 J 17/00.
13. 5043390, 84-464, US
И. Н. Гуглин. Формирование знаков на телевизионных индикаторах, М.: Энергия, 1974 г.
15. Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике, М.: Наука, 1985 г.
16. А.А.Харкевич. Спектры и анализ, М., 1962 г.
17. А.Борзенко. Мультимедиа фирмы ЯМАХА, Компьютер пресс, N 4, 1996 г.
18. NTD PRODUCT 1997, "Pure Brilliance".
19. Бытовая радиоэлектронная аппаратура. Справочник под ред. В.Д.Крыжановского, 1988 г.
20. М.Димитрова, В.Пунджев. 33 схемы с логическими элементами И-НЕ, Л., 1998 г.
21. М.Птачек. Цифровое телевидение, теория и техника, М., 1990 г.
22. В.С.Гутников. Интегральная электроника в измерительных приборах, М., 1991 г.
23. В.Г.Чернов. Устройство ввода-вывода аналоговой информации, М., 1988 г.
24. М.А.Овечки. Любительские телевизионные игры, М., 1985 г.
Формула изобретения: 1. Способ воспроизведения структуры и тональности музыкального произведения в цвете с обратным цветонотным преобразованием, включающий воспроизведение музыкального сигнала, формирование первого телевизионного сигнала (5), передачу его в первый телевизионный приемник (6), отличающийся тем, что в процессе преобразования музыкального сигнала в цвет осуществляют спектральное разложение музыкального сигнала преобразованием Фурье, выделяют в полученном спектре нотные частоты, отселектированным частотам присваивают адрес хранения - порядковый номер следования нотных частот в музыкальном звукоряде (1), с помощью данного полученного адреса считывают коды хроматических коэффициентов, полученные из колориметрического соотношения
Ф = rR + gG + bB,
где Ф - световой поток;
r, g, b - коды хроматических коэффициентов - весовые значения базовых цветовых компонентов R, G, B (R - красный, G - зеленый, B - синий) (17),
полученные коды преобразуют в напряжения базовых цветов кинескопа Ur, Ug, Ub (22), формируют телевизионный сигнал цветности (5), координируют телевизионный сигнал цветности относительно ячейки нотной сетки экрана кинескопа в соответствии с кодами адреса местоположения в звукоряде идентифицированных в спектре музыкального сигнала нотных частот (1), временно фиксируют полученную структуру цветовых засветок ячеек нотной сетки экрана на каждом интервале выборки музыкального сигнала (23), последовательно запоминают полученные цветовые картины нотной сетки (7), сравнивают их между собой и устанавливают структурные закономерности построения музыкального произведения (6).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первоначально нотные частоты второй октавы математически трансформируют в световой диапазон посредством уравнения
λсв = λзвV/C,
где λсв - длина световой волны;
λзв - длина звуковой волны;
V - скорость звука;
C - скорость света,
реализуют электрический эквивалент колориметрического уравнения
Ф = rR + gG + bB,
где r, g, b - хроматические весовые коэффициенты базовых цветов (R - красный, G - зеленый, B - синий) в виде яркостного телевизионного сигнала Y, где Y = Ur + Ug + Ub и соответственно Ur адекватно rR, Ug адекватно gG, Ub адекватно bB (1, 10, 11, 12), экспериментально подбирают цветовые потенциалы электронных пушек кинескопа Ur, Ug, Ub (10) так, чтобы реализованная (11, 12) с их помощью на телевизионном экране сплошная цветовая засветка, соответствовала длине световой волны для ноты "до", в чем убеждаются, измеряя значение световой волны (15), математически минимизируют полученные значения потенциалов Ur, Ug, Ub, не меняя их весовых соотношений, фиксируют полученные минимальные значения Ur, Ug, Ub (10), увеличивают их на постоянное значение на каждом последующем шаге (10), генерируют таким образом десять градаций светового потока Ф вышеуказанного колориметрического уравнения, преобразуют в двоичный код потенциалы Ur, Ug, Ub на каждом шаге их изменения и таким образом определяют цифровые значения хроматических коэффициентов r, g, b, регистрируют с помощью спектроанализатора хроматического состава цвета на каждом шаге изменения потенциалов Ur, Ug, Ub соответствующие им цифровые значения хроматических коэффициентов (17), повторяют указанные операции для всех 12 нотных частот второй октавы (2), запоминают полученные значения кодов хроматических коэффициентов (17), располагают коды хроматических коэффициентов в соответствии с положением нот восходящего музыкального звукоряда и таким образом в пределах его десяти октав осуществляют формирование нотно-цветового эталона (10).
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при обратном преобразовании цветовой гаммы в ноты осуществляют разложение анализируемой цветовой картины по базовым R, G, B, цветам колориметрического соотношения
Ф = rR + gG + bB,
где r, g, b - коды хроматических коэффициентов - весовые значения базовых цветовых компонентов R, G, B (14),
регистрируют полученные коды хроматических коэффициентов (10, 16, 14), генерируют коды адресов хранения-порядковые номера следования нот в составе музыкального звукоряда (1), последовательно извлекают с их помощью коды хроматических коэффициентов нотно-цветового стандарта и полученные коды хроматических коэффициентов анализируемой цветовой картины (14, 17), сравнивают коды хроматических коэффициентов анализируемой цветовой картины с кодами хроматических коэффициентов нотно-цветового стандарта (18), совпавшим кодам присваивают адрес хранения идентифицированного в матрице нотно-цветового стандарта (18), формируют из совпавших значений кодов хроматических коэффициентов нотно-цветового стандарта потенциальные сигналы цветности Ur, Ug, Ub (21, 22, 23), отображают полученные потенциалы Ur, Ug, Ub в видеоструктуре телевизионного сигнала (5), координируют цветовую засветку ячеек нотной сетки согласно адресу хранения совпавших хроматических кодов в матрице нотно-цветового стандарта (1) и таким образом идентифицируют нотную частоту в анализируемой цветовой гамме по засветившейся ячейке нотной сетки телевизионного экрана (6), а по показанию счетчика (9) определяют количество совпавших кодов хроматических коэффициентов и оценивают монохроматичность анализируемого цвета (8, 9).
4. Устройство для осуществления способа, включающее блок анализа и обработки музыкального сигнала (1), первый, второй и третий входы которого образуют соответственно аналоговый, кодовый (цифровой) и программируемый входы устройства, первый, второй и третий выходы программируемого устройства (1) соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами первого формирователя телевизионного сигнала (5), на выходе которого сформирован информационный сигнал, отличающееся тем, что дополнительно введены устройство эталонирования (2) нот по цвету, устройство сравнения кодов (18), первый (4) и второй (19) переключатели, модули логики И (21-1, 21-2, 21-3), цифроаналоговые преобразователи (22-1, 22-2, 22-3), схемы фиксации уровня цветовых потенциалов (23-1, 23-2, 23-3), счетчик (8), интегратор кода (3), устройство начальной установки счетчика (20), при этом первый и второй выходы блока обработки музыкального сигнала (1) соединены соответственно с первым и вторым входами блока эталонирования (2), который снабжен входом оптического сигнала (4), первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока эталонирования соединены с соответствующими первым, вторым, третьим и четвертым, пятым, шестым входами сравнения кодов (18), выход которого соединен с первым входом счетчика (8) и с первым входом переключателя (19), седьмой выход блока эталонирования (2) соединен со вторым входом переключателя (19) и вторым входом схемы начальной установки (20) счетчика (8), выход переключателя (19) соединен с первым входом устройства начальной установки (20) счетчика (8) и со вторыми входами модулей логики И (21-1, 21-2, 21-3), выход схемы начальной установки (20) соединен со вторым входом счетчика (8), четвертый, пятый и шестой выходы блока эталонирования (2) соединены соответственно с первыми входами модулей логики И (21-1, 21-2, 21-3), выходы которых соответственно соединены со входами цифроаналоговых преобразователей (22-1, 22-2, 22-3), выходы которых соединены с первыми входами схем фиксации уровня цветовых потенциалов (23-1, 23-2, 23-3), вторые входы которых соединены с выходом переключателя (4), четвертый выход блока обработки (1) соединен со входом интегратора (3), пятый выход блока обработки (1) соединен со вторым входом переключателя (4), на выходе счетчика (8) сформирован информационный сигнал, выходы R, G, B схем фиксации уровня цветовых потенциалов (23-1, 23-2, 23-3), соединены со входами R, G, B первого формирователя телевизионного сигнала (5).
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что устройство эталонирования (2) включает блок управления (10), содержащий регулируемые источники питания (10-1, 10-2, 10-3, 10-4), ключи (10-5, 10-6), аналоговые сумматоры (10-7, 10-8, 10-9), нерегулируемый источник питания (10-10), формирователь адреса записи (10-11), при этом выходы аналоговых сумматоров (10-7, 10-8, 10-9) образуют соответственно первый, второй и третий выходы блока управления (10), выход ключа (10-5) является четвертым выходом блока управления (10), выход ключа (10-6) соединен со входом формирователя адреса записи (10-11), выход которого является пятым выходом блока управления (10), выход нерегулируемого источника питания (10-10) образует шестой выход блока управления (10), второй формирователь телевизионного сигнала (11), телевизионный приемник (12), спектроанализатор-измеритель длины световой волны (15), спектроанализатор хроматического состава цвета (14), модули логики И (16-1, 16-2, 16-3), запоминающее устройство (17), при этом первый, второй и третий выходы блока управления (10) соответственно соединены со входами R, G, B второго формирователя телевизионного сигнала (11), первый и второй входы блока эталонирования (2) соединены с первым и вторым входами формирователя второго телевизионного сигнала (11), выход которого соединен со входом телевизионного приемника (12), выход телевизионного приемника (12) соединен с оптическим входом спектроанализатора-измерителя длины световой волны (15) и со входом спектроанализатора хроматического состава цвета (14), выходы r, g, b спектроанализатора хроматического состава цвета (14) соединены с одноименными входами модулей логики И (16-1, 16-2, 16-3), выходы r, g, b которых соединены с одноименными входами запоминающего устройства (17), четвертый выход блока управления (10) соединен с первыми входами модулей логики И (16-1, 16-2, 16-3), пятый выход блока управления (10) соединен со вторым входом запоминающего устройства (17), шестой выход блока управления (10) является седьмым выходом блока эталонирования (2), первый и второй входы второго формирователя телевизионного сигнала (11) образуют соответственно первый и второй входы блока эталонирования (2), второй вход спектроанализатора хроматического состава цвета (14) и первый вход блока памяти (17) образуют третий вход блока эталонирования (2), первый вход спектроанализатора хроматического состава цвета (14) образует оптический вход (4) блока эталонирования (2), выходы r, g, b спектроанализатора хроматического состава цвета (14) и выходы r, g, b запоминающего устройства (15) образуют соответственно с первого по шестой выходы блока эталонирования, содержащие информационные сигналы.