Терменвокс по-русски

Мы постоянно добавляем новые материалы на сайт и мы постоянно нуждаемся в вашей помощи.

Пожалуйста, помогите нам с переводом материалов на русский язык.

Переведите пару абзацев >>

Визуализация пространственного грифа терменвокса

Л. Королев. Журнал: «Радио», №5, 1982 год, стр. 44-46

Терменвокс является типичным ЭМИ со свободным интонированием. Его пространственный гриф представляет собой емкостный датчик, в котором одной обкладкой служит рука музыканта-исполнителя, а другой – штырь инструмента. Поэтому в грифе терменвокса отсутствуют фиксированные в пространстве звуковысотные опорные точки (как, например, открытые струны у щипковых или смычковых инструментов), а сам гриф подвергается более или менее значительным изменениям длины, как по воле исполнителя – в результате настройки ЭМИ перед игрой, так и по случайным причинам (из-за изменения влажности воздуха, температуры и других дестабилизирующих факторов).

Моменту вступления музыканта в игру предшествует совершенно необходимый и важнейший этап – нахождение начальной высоты звука. Наиболее распространенный способ нахождения начальной высоты звука состоит из трех четко выраженных и последовательных по времени фаз. Сначала весьма грубо определяют высоту звука (в лучшем случае ±300 центов) визуально, оценивая положение руки в пространственном грифе. Вторая фаза – нахождение высоты звука при одновременном прослушивании музыкантом звука аккомпанирующего инструмента и терменвокса (это делают скрыто от публики, через отдельный маломощный усилитель с громкоговорителем, расположенным вблизи от музыканта). Заключительная фаза – вхождение в унисон. Только после этого начинается исполнение музыки.

Недостатки этого и других способов нахождения начальной высоты звука очевидны: невозможность вступления в оркестровую (или ансамблевую) игру иначе, чем с общего начала; значительное время, необходимое для нахождения начальной высоты (6…8 с и более); невозможность полной маскировки от публики этого процесса. Такие недостатки сужали сферу применения терменвокса в музыкальной практике.

Автор этой статьи поставил задачу найти новые, косвенные способы вхождения в игру исполнителя на терменвоксе, не связанные с непосредственным прослушиванием высоты звука. Оказалось, что наиболее полным с точки зрения качества и оперативности нахождения начальной высоты звука является способ визуализации пространственного грифа, первичной информацией для которого служит звуковая частота терменвокса, точнее – частота первой гармоники выходных колебаний детектора биений. Эту информацию можно преобразовать в световую, закодированную в значениях высоты звука.

На базе выпускаемых отечественной промышленностью линейных газоразрядных индикаторов ИН9, ИН13 разработан трехоктавный визуализатор грифа. Прибор позволяет исполнителю без потерь времени занять необходимую звуковысотную позицию, оперативно найти начальную высоту звука и без каких-либо ограничений в любой момент вступить в оркестровую (ансамблевую) игру.

Однако этим функции визуализатора грифа в терменвоксе не ограничены. Он позволяет повысить точность интонирования, особенно при исполнении глиссандо на длительно затухающих звуках; контролировать параметры (глубину, а при соответствующем навыке и форму) частотного вибрато непосредственно в единицах высоты тона, что особенно важно на этапе обучения игре на инструменте; быстро настроить инструмент – установить требуемую длину грифа без включения звука через громкоговорители; наконец, упростить процесс обучения игре на инструменте.

Визуализатор грифа становится неотъемлемым узлом современного терменвокса при любой исполнительской школе: как для игры сидя и пользовании кнопочным манипулятором и педалью управления громкостью, так и стоя – не прикасаясь к инструменту.

Устройство может быть также использовано и совместно с акустическими музыкальными инструментами со свободным интонированием, например, на этапе обучения игре на смычковых инструментах для контроля точности интонирования, контроля глубины и плавности (формы) вибрато. Для этого необходимо лишь запустить устройство сигналом с частотой основного тона инструмента, что не является сложной задачей.

Описываемое устройство может быть интересным и радиолюбителям, интересующимся другими областями электроники. Например, оно может быть использовано в измерительной технике как безынерционный аналоговый частотомер с точностью измерения частоты до 1,5%, как вольтметр или амперметр, индикатор стереобаланса и т. д.


Рис. 1. Функциональная схема визуализатора грифа терменвокса.

Функциональная схема визуализатора грифа терменвокса показана на рис. 1. Поскольку все три октавных канала принципиально одинаковы, полностью показан состав только одного из них.

Частота следования запускающих импульсов равна звуковой частоте терменвокса (в современном терменвоксе, как правило, есть импульсный преобразователь выходного сигнала детектора биений). Ждущий мультивибратор формирует прямоугольные импульсы, стабилизированные по амплитуде и длительности, которые поступают на входы каналов формирования управляющего сигнала соответствующих октав. Преобразователь частота-напряжение канала вырабатывает сигнал с напряжением, пропорциональным частоте следования выходных импульсов мультивибратора. Далее этот сигнал поступает на вход весьма важного звена – узла выравнивания мензуры. Его функциональное назначение состоит в устранении излишка постоянной составляющей, что необходимо для правильного индицирования в пределах октавы и согласования изменения выходного напряжения преобразователя с равномерной звуковысотной шкалой.

Сформированное управляющее напряжение поступает на усилитель тока, в выходную цепь которого включен газоразрядный индикатор. На зауковысотной полутоновой шкале конец светящегося столба индикатора укажет ноту, соответствующую положению руки исполнителя в пространственном грифе. Погрешность в определении начальной высоты звука равна примерно 25 центам (т. е. практически такая же, как у скрипки).


Рис. 2. Принципиальная схема визуализатора грифа терменвокса.

Принципиальная схема визуализатора грифа терменвокса изображена на рис. 2. Ждущий мультивибратор, собранный на транзисторах V2, V3, запускается отрицательными входными импульсами и формирует отрицательный прямоугольный импульс, который через эмиттерный повторитель на транзисторе V4 поступает на преобразователи октавных каналов. Все три канала схемно идентичны (отличие лишь в номинале конденсатора C3). На рисунке показана полностью схема самого высокочастотного канала от фа второй октавы до ми третьей включительно.

Преобразователь частота-напряжение собран на транзисторе V5 и особенностей не имеет. Резисторы R8, R9 и конденсатор C3 составляют нагрузку транзистора. Напряжение на конденсаторе C3 оказывается пропорциональным частоте входных импульсов. Номиналы конденсатора C3 остальных октавных каналов соответственно равны 0,35 и 1 мкФ. Цепь R10C4 служит фильтром преобразователя. Назначение фильтра – устранить пульсации напряжения, которые вызывают размытость конца светящегося столба индикатора H1. С другой стороны, фильтр должен обеспечивать неискаженное прохождение сигнала с частотой вибрато и несколькими ее гармониками, что необходимо для визуального контроля формы вибрато.

Цепь из стабилитронов V6, V7 и резисторов R11, R12 является нелинейным делителем напряжения Она предназначена для выравнивания мензуры октавного визуализатора и устранения излишней части постоянной составляющей выходного сигнала преобразователя частота-напряжение. На некоторой частоте повторения импульсов ждущего мультивибратора, соответствующей тону ниже фа второй октавы, напряжение на выходе фильтра преобразователя не превышает 5,5 В. Стабилитрон V6 при этом закрыт, транзистор V8 тоже закрыт, и длина светящегося столба индикатора Н1 практически равна нулю. Но, начиная с этой частоты, проводимость стабилитрона V6 увеличивается, открывается транзистор V8 и начинает удлиняться светящийся столб индикатора. Это соответствует начальному положению конца столба против отметки фа второй октавы.

При дальнейшем увеличении частоты происходит увеличение напряжения на базе транзистора V8 и удлинение светящегося столба. Как только это напряжение достигнет уровня 3 В. начинает открываться стабилитрон V7 и увеличение напряжения замедляется. В конечном итоге это приводит к линеаризации мензуры октавного визуализатора, т. е. к равенству длин полутонов в октаве. При отсутствии стабилитрона V7 зависимость управляющего напряжения от частоты будет линейна, из-за чего длина полутонов октавы по мере повышения высоты тона будет увеличиваться в соответствии с известным логарифмическим законом зависимости высоты тона от частоты. Конденсатор С5 служит для дополнительной фильтрации управляющего напряжения, а также для защиты от импульсных помех при малых значениях управляющего напряжения.

Управляющий усилитель индикатора собран на транзисторе V8. Резисторы R13 и R17 замыкают цепь промежутка вспомогательный катод-анод индикатора и поддерживают постоянный тлеющий разряд в этом промежутке при отсутствии управляющего напряжения При открывании транзистора V8 увеличивается напряжение между катодом и анодом индикатора, и в нем возникает разряд в виде светящегося столба. Резисторы R14, R15, R16 предназначены для ограничения коллекторного тока транзистора, а следовательно, ограничения длины светящегося столба индикатора при большом управляющем напряжении.

Конструктивно визуализатор смонтирован в виде съемной приставки к терменвоксу. Корпус размерами 395×47×25 мм спаян из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2…2,5 мм Фольга служит электростатическим экраном, ее необходимо соединить с общим проводом устройства. В крышке сделаны три прорези размерами 104×6 мм для наблюдения свечения индикаторов. Рядом на крышку нанесен мнемонический рисунок клавиатуры фортепианного типа Средняя длина интервалов при этом приблизительно равна 9 мм.

Для уменьшения ошибки в определении высоты звука из-за параллакса индикаторы следует располагать вплотную к крышке. Для доступа к подстроечным резисторам в корпусе предусмотрены небольшие отверстия. Детали мультивибратора и каналов формирования управляющего тока смонтированы на отдельных печатных платах. Визуализатор устанавливают в поле зрения исполнителя на корпусе ЭМИ на некотором удалении от штыря. Внешний вид визуализатора, установленного на терменвоксе, показан в заставке.

Транзисторы МП42Б в устройстве могут быть заменены на МП40, МП41, ГТ308 с любыми буквенными индексами, а МП115 – на МГ1116. Вместо КТ347Б может быть использован любой кремниевый транзистор со статическим коэффициентом передачи тока не менее 100. Транзистор МП114 можно заменить любым маломощным кремниевым транзистором с допустимым напряжением между коллектором и эмиттером, а также коллектором и базой более 50 В. Конденсаторы С2, СЗ – БМ, МБМ или другие с малым ТКЕ. Подстроечные резисторы R8, R15 – любые миниатюрные. Терморезистор R12 – ММТ-1; вместо него может быть использован и обычный резистор, но температурная стабильность устройства ухудшится.

Вместо ИН13 можно использовать индикатор ИН9. При этом напряжение питания может быть уменьшено со 125 до 110 В, номиналы резисторов R13-R16 потребуют корректировки, а транзистор V8 следует снабдить небольшим радиатором общей площадью 8…10 см2, и в кожухе визуализатора желательно предусмотреть вентиляционные отверстия. Следует также иметь в виду, что при такой замене индикаторов точность работы устройства несколько ухудшится, так как полутоны на шкале станут короче.

Налаживать визуализатор нужно в сборе с блоком питания, в комплексе с ЭМИ. Частотную шкалу желательно калибровать по образцовому звуковому генератору. В крайнем случае можно использовать обычный звуковой генератор, контролируя высоту тона по какому-либо хорошо настроенному музыкальному инструменту.

Сначала проверяют длительность импульса ждущего мультивибратора, запуская его коротким импульсом отрицательной полярности амплитудой не менее 1 В. Длительность отрицательного прямоугольного импульса ждущего мультивибратора должна быть равна 245±5 мкс. Корректируют длительность подбором конденсатора С2. В случае появления сбоев в запуске ждущего мультивибратора можно рекомендовать зашунтировать диод V1 резистором сопротивлением 0,2…1 МОм.

Налаживание каналов начинают с самого низкочастотного. Устанавливают частоту звукового генератора 174,62 Гц, соответствующую ноте фа малой октавы. Резистором R8 соответствующего канала подбирают такую длину светящегося столба индикатора, чтобы его верхний край совпал с начальной отметкой на баллоне. Подают от генератора сигнал с частотой, равной 329,63 Гц (ми первой октавы), и резистором R15 устанавливают верхний край столба вровень с конечной отметкой на баллоне. После этого увеличивают еще более частоту генератора и проверяют максимальную длину светящегося столба. Приращение его длины относительно конечной отметки должно быть равно 9…10 мм.

Если световой столб доходит до конца анода и при этом увеличивается его яркость, следует немедленно выключить устройство и, заменив резистор R14 на другой, большего номинала, повторить калибровку. Если же приращение длины столба менее 8 мм, следует несколько уменьшить номинал резистора R14 с повторением калибровки. Остальные каналы налаживают аналогично. После этого устанавливают индикаторы в положение, соответствующее рисунку клавиатуры на крышке визуализатора.

Перед окончательной калибровкой следует тщательно испытать визуализатор длительной работой в различных режимах на предмет выявления пригодности индикаторов. Пригодны индикаторы, в которых не происходит разрывов и скачков светящегося столба при быстром и медленном изменениях частоты и длина его максимальна – вплоть до конца анода.

Следует иметь в виду, что некоторая нелинейность мензуры визуализатора все же остается, особенно в начале шкалы каждого октавного канала. Практически вполне допустима длина интервала фафа-диез 6,5…7 мм. В отдельных случаях, если она менее 6 мм, нужно подобрать стабилитроны V6, V7 и резистор R10. Кроме этого, в результате самопрогрева транзисторов V8 каналов и индикаторов наблюдается небольшой – около 2 мм – уход длины светящегося столба в сторону увеличения при среднем и большом управляющем напряжениях. Это обстоятельство желательно учесть при калибровке визуализатора.

Л. КОРОЛЕВ
г. Москва

Фотографии с радиофорумов

Автор фото Клычков Михаил


На фотографии тершумофон Льва Королёва – усовершенствованный
терменвокс с шумовым каналом


Визуализатора грифа терменвокса