Материал: МРБ 1117. Галеев Б.М. и др. Светомузыкальные инструменты

14. Сми с установками "пространственной музыки"

Обратив внимание на широкую практику применения эффекта "движуще­гося звука" на сцене драматического театра, авторы книги выступили в свое время с предложением более гибкого и активного использования этой новой "степени свободы" звукового материала при воспроизведении музыки электроакустическим способом.

В понимании авторов "пространственная музыка" предполагает возможность сво­бодного и плавного перемещения звуков определенных инструментов по любым траек­ториям в плоскости или объеме экрана согласно законам уже собственно музыкаль­ной драматургии ( с повторением, подчеркиванием мелодической кривой, визуали­зацией тематического развития, с которым инструментовка тесно связана). Разумеет­ся, восприятие этих траекторий будет не таким четким, как для зрения, с заведомо худ­шей разрешающей способностью, но при полном охвате "поля слуха" источниками звука определенный эффект достигается. Обычно "пространственная музыка" всегда сочетается со светомузыкой, усиливая ее действие.

Исходя из данного понимания целей и возможностей "пространственной музыки" и была сконструирована многоканальная аппаратура, позволяющая непосредственно самому музыканту управлять с помощью пульта свободным перемещением звука в любом помещении. Принцип действия установки объясняется на рис. 77.

Сигналы 1,2 . . ., п со звуковоспроизводящего устройства (ЗВУ) В1 распределяют­ся по соответствующим независимым пультам управления S1 - Sn. Каждый пульт со­держит I приемников света Я и перемещаемый над ними излучатель света И. Под дей­ствием света приемники формируют на выходах 1. . .i переменные сигналы, подава­емые на вход усилителей А1 - Ai.

Рис. 77. Обобщенная структурная схема установки "пространственной музыки"

Звуковые сигналы после усиления воспроизводятся через соответствующие громко­говорители ВА1 - BAi, расположенные в зале. В зависимости от того, в какой после­довательности управители будут воздействовать на датчики в пультах, соответственно перемещается и звук от одного громкоговорителя к другому. Громкоговорители в зале размещают на стенах, полу и потолке таким образом, чтобы при переходе звуча­ния от одного громкоговорителя к соседнему не возникало ощущения провала звука по громкости. Для удобства управления светоприемники П в пультах располагают в таком же порядке, как и громкоговорители в зале.

Возможны другие варианты пультовых устройств, позволяющих управлять переме­щением звука по произвольным траекториям, — с помощью механических переключа­телей, панорамных регуляторов, электроакустических преобразователей, индуктивных и емкостных датчиков и т. д. В первых наших экспериментах был проверен вариант электроакустического преобразования. Французские инженеры испытали в свое время четырех канальную установку на индукционных датчиках. Пульт содержал набор кату­шек, а оператор водил по пульту обычным магнитом. На выставке ЭКСПО-70 исполь­зовались сенсорные датчики, а сам пульт был выполнен в виде шара, соответствующего сферической конструкции зала.

Рассмотрим подробнее проверенный нами на практике вариант решения пульта, в котором использовано световое управление перемещением звука и его громкостью (на рис. 78 - внизу). Таких пультов в установке - два (т. е. согласно рис. 77, п = 2). На пульте установлены фоторезисторы, включенные в цепь управления регули­руемыми усилителями звукового сигнала. В руках оператора находится фонарь, кото­рый формирует световое пятно с уменьшающейся к краям яркостью. В зависимости от уровня освещенности фоторезистора изменяется и громкость звучания в громкогово­рителе соответствующего канала. Размер светового пятна и расположение фоторезис­торов на пульте выбраны таким образом, что одновременно может засвечиваться не бо­лее двух фоторезисторов.

Усилители мощности, как это видно на рис. 78, скомпонованы в отдельные стойки, причем в каждой стойке находятся 12 двухканальных усилителей мощности и блок регулируемых усилителей-коммутаторов. Усилители мощности стандартные, "Электро­ника Б1-01". Они включены так, что их стереоканалы полностью независимы и работают от своих входных сигналов. Пульт управления - автономный и соединен с усили­телями-коммутаторами жгутами.

Принципиальная схема одного канала управления этой установки приведена на рис. 79. Если амплитуда входного сигнала не меньше 0,1 В, то сигнал через предваритель­ный усилитель УПП-1 и усилитель мощности поступает на входы регулируемых уси­лителей. Если же амплитуда мала (у микрофонных сигналов несколько милливольт), подключается дополнительный микрофонный усилитель УПМ-1. Необходимый уровень входного сигнала в обоих случаях устанавливают резистором R1.

Рис. 78. Общий вид электронного блока; на переднем плане - два авто­номных световых микшера с управляющими фонарями

Каждый усилитель собран на микросхеме DA1 и транзисторе VT2 и содержит регули­руемый делитель напряжения на входе. Регулирующим элементом этого делителя яв­ляется транзисторная сборка DA2, содержащая четыре независимых МОП транзистора. Делителем напряжения на резисторах R9, R10 устанавливается на затворах отрицатель­ное по отношению к истоку напряжение, при котором все транзисторы сборки открыты и замыкают на общий провод входной сигнал каждого усилителя, поэтому звука в громкоговорителях нет.

Если же на затвор МОП транзисторов подать увеличивающееся положительное управ­ляющее напряжение, они начнут закрываться, ослабляя шунтирующее действие, и на выходе каналов появится звук и будет увеличиваться его громкость. Однако высокая и почти линейная крутизна характеристики МОП транзисторов затрудняет их управ­ление аналоговыми сигналами. Для устранения этого недостатка и расширения диапа­зона регулирования на входе каждого транзистора включена логарифмирующая цепь из резистора и диода (в первом канале R22, VD4).

Управляющее напряжение формируется в ячейках ПУ при освещении фоторезистора (в первом канале R23) и в зависимости от уровня освещенности меняется в пределах от 0 до 5 В. Кроме того в ПУ размещены два стабилизатора напряжения для питания этих формирователей и лампы EL1 управляющего фонаря. Первый стабилизатор соб­ран на транзисторах VT5, VT6, второй - на транзисторах VT7, VT8. Стабилизированное напряжение питания лампы ЕЫ можно плавно регулировать в пределах от 3 до 13 В, подбирая рабочий уровень освещенности фоторезисторов на пульте.

Для удобства управления целесообразно выделить в ПУ, например, цветом зоны, соответствующие полу, стенам и потолку, где расположены громкоговорители. Необ­ходимым также является дублирование фоторезисторов и распределение их в ПУ та­ким образом, чтобы при любых траекториях светового пятна в громкоговорителях не было пропадания звука.

При налаживании установки следует один раз установить уровень громкости уси­лителей мощности и зафиксировать положение регуляторов, а в дальнейшем изменять громкость звучания общим регулятором R1. Использование транзисторной сборки зна­чительно облегчает процесс налаживания, поскольку все четыре транзистора имеют одинаковые параметры. Можно, конечно, использовать и отдельные транзисторы и под­бирать тщательно их режим. Выбор входных усилителей может быть произвольным, необходимо лишь, чтобы напряжение сигнала на базе транзистора VT1 было не ме­нее 0,3 В.

Рис. 79. Принципиальная схема канала управления движением звука

Рис. 80. Проект зала светомузыки Татарской филармонии

Выбор числа каналов звуковоспроизведения и размещение громкоговорителей при проектировании установок "пространственной музыки" определяются тем, что раз­решающая способность слуха в различных, направлениях неодинакова, и громкогово­рители следует распределять по залу неравномерно. Углы между соседними громко­говорителями выбирают примерно равными 15° для фронтальных с постепенным на­растанием угла для боковых и тыльных. В задней части зала достаточно одного-двух источников звука. Так размещены громкоговорители в зале светомузыки Казанско­го молодежного центра, имеющем объем около 300 м³. В этом зале работает 24-ка-нальная установка "пространственной музыки". Громкоговорители "Минимакс", мощ­ностью 20 Вт (производства ВНР) расположены на всех стенах, потолке и на полу за­ла (см. рис. 56). Опыт эксплуатации установки показывает, что большое число кана­лов эффективно проявляет себя лишь в запах большего объема с хорошим акустичес­ким глушением, а для небольших залов достаточно 12- или 8-канальных акустических систем.

Наиболее благоприятные условия для восприятия пространственного движения звука будут, вероятно, в специальных залах сферической или эллипсоидной формы (рис. 80, архитектор М. X. Агишев) .

В заключение следует отметить, что оптический микшер является наиболее удоб­ным не только из-за наглядности управления. При работе с ним возможно использова­ние в качестве устройства памяти кино- или видеозаписи (съемка движения управляю­щего светового пятна с последующим его контактным проецированием на поле фото­резисторов пульта).

15. Сми со сложными пультами и запоминающими устройствами

В качестве примеров СМИ, где конструкторы обратили основное внима­ние входной части, рассмотрим две установки, которые совмещены с известными ВОУ транспарантной проекции, но отнюдь не исключена возможность их использования и со многими другими ВОУ и даже с установками пространственной музыки.

Серия многоканальных информационных светодинамических систем (МИСС) пол­тавских инженеров работает с комплектом светопроекторов от СМИ "Харьков", все остальные функции, в том числе и оператора, выполняет электронный блок. Один из вариантов - МИСС-2 (конструкторы В. В. Скакун, Л. А. Гончаров) - функционирует в зале эстетотерапии санатория "Ерино" (см. рис. 43).

Рис. 81. Структурная схема канала управления СМИ МИСС-2

Рис. 82. Общий вид инструмента МИСС-3

Блок памяти этого СМИ выполнен в виде приставки к магнитофону "Ростов-101", используемому как долговременное запоминающее устройство. При исполнении свето-композиций с помощью рукояток управления на вторую дорожку магнитной ленты записывают сигналы управления яркостью ламп и работой электродвигателей. Число каналов управления - 6-15, световых проекторов - 31-62. В системе применен циф­ровой метод записи, что определило структуру блока управления СМИ (рис. 81), где X — входное воздействие оператора-исполнителя; 1 - преобразователь входного сиг­нала; 2 — наборное поле (коммутация проекторов по каналам); 3 - дискретный по­строитель (преобразователь кода, компенсатор нелинейности); 4 — буферное опера­тивное запоминающее устройство; 5 - сдвиговый регистр; 6 - долговременное запо­минающее устройство; 7 - исполнительный электродвигатель; 8 - источник света; 9 — подвижный трафарет и светофильтр; 10 — неподвижный трафарет и светофильтр; 11 — экран (отражающий или просветный) .

В СМИ применены тиристорные БУМ. Яркостью управляют изменением фазы вклю­чения тиристора относительно начала полупериода питающего напряжения. Качествен­ная регулировка яркости при воспроизведении записи обеспечивается доведением чис­ла дискретных уровней до 128. Способ управления скоростью электродвигателя — ши-р отно-им пульсный, диффер енциальный.

При работе МИСС-2 в режимах ручного управления и записи светодинамической композиции яркостью управляют поворотом шести рукояток (подобно СМИ "Харь­ков"). Угол поворота ручек ±45°. Предварительное подключение ламп накаливания к каналам управления и задание частоты вращения барабанов в ВОУ выполняют посред­ством наборного поля, расположенного на верхней панели ПУ. Во время исполнения светодинамической композиции проекторы подключают с помощью 24-х переключа­телей, сгруппированных по четыре над каждой ручкой управления, а также четырьмя педалями, дублирующими четыре из 24-х основных переключателей. Требуемый режим работы выбирают клавишным переключателем, расположенным в центре ПУ. Выбран­ный режим отображается на световом табло.

Рис. 83. Принципиальная схема СМИ "Мираж" (без системы записи)

В настоящее время разработан и готов к применению более совершенный инстру­мент МИСС-3 (рис. 82), имеющий меньшие габариты.

Аналогичные работы по созданию сложных ПУ с системой записи ведет и творчес­кая группа в Одессе, возглавляемая М. Р. Боднером. Ею разработана серия СМИ "Ми­раж". "Мираж-008" содержит 32 канала управления мощностью по 3 кВт каждый. СМИ допускает подключение разнотипных взаимозаменяемых пультов, посредством которых светомузыкант управляет яркостью, цветностью и динамикой световой партии.

Рассмотрим, к примеру, схему двухпрограммного пульта со светотеневой клавиату­рой (рис. 83). В нем размещены 32 фоторезистора (R2-1 - R2-32). Включенные после­довательно с ними подстроечные резисторы Rl-1 - R1-32 компенсируют разброс пара­метров фоторезисторов, EL1 — EL32 — лампы подсветки, R3-1 - Л5-52-регуляторы ручного управления светодинамикой. Подобно театральным светорегуляторам в пульт заложена возможность предварительного набора источников света в две автономные

группы. Эти группы включаются и независимо друг от друга регулируются двумя пе­ременными резисторами R6 и R7 (первая и вторая программы управления светом). Резисторами RIO — R17 управляют частотой вращения и реверсом электродвигателей ячеек ВОУ.

Изменяющееся от 0 до 2,5 В напряжение с ПУ поступает на широтно-импульсный модулятор (ШИМ), где сравнивается с пилообразным напряжением 2,5 В. Узел ШИМ состоит из четырех модулей по восемь каналов в каждом (на рис. 66 изображен канал первого модуля). На инвертирующий вход компаратора DA1 подается пилообразное напряжение с блока синхронизирующих сигналов (БСС), которое изменяется по ампли­туде резистором R6 (управление первой программой). На неинвертирующий вход этого компаратора поступает усиленное транзистором VT1 напряжение, сформирован­ное делителем, состоящим из фоторезистора R2-1, резистора R1-1 (они расположены в пульте) и резистора R18. Как только напряжение на инвертирующем входе превысит напряжение на входе неинвертирующем, на выходе ОУ сформируется сигнал с высоким уровнем, который инвертирует логический элемент DD1.1.

На компараторе DA2 происходит сравнение напряжения с регулятора R3-1, распо­ложенного в пульте управления, и пилообразного напряжения с БСС, регулируемого по амплитуде резистором R7 (управление второй программой). С выхода ОУ DA2 сигнал поступает на второй вход элемента DD1.1, который логически суммирует сигналы с выходов компараторов. Поэтому первая и вторая программа могут воспроизводить­ся раздельно, а могут и взаимно дополнять друг друга.

С выхода элемента DD1.1 сигнал поступает на коммутатор. С помощью коммутато­ра подключают к выходу ШИМ усилители мощности блока симисторов. При наличии блока памяти коммутатор переключает вход усилителя мощности к выходу этого бло­ка (блок памяти на схеме не показан). В исходном состоянии транзистор VT2 закрыт и конденсатор СЗ заряжается через резистор R29 от источника питания. В момент при­хода импульса от коммутатора транзистор VT2 открывается и через первичную обмот­ку импульсного трансформатора 77 конденсатор СЗ быстро разряжается. Во вторичной обмотке появляется импульс напряжения, приводящий к открыванию симистора VS1. Дроссель L1, включенный последовательно с нагрузкой, необходим для сглаживания помех, создаваемых во время работы симистора.

Синхронизацию работы всех узлов и блоков СМИ с частотой сети обеспечивает блок БСС. Положительное пульсирующее напряжение 24 В частотой 100 Гц ограничивает стабилитрон VD5, оно поступает на вход триггера Шмитта, собранного на транзисторах VT3, VT4. В момент перехода напряжения сети через нуль на коллекторе транзистора VT4 формируется импульс длительности 0,5 мс. С выхода инвертора DD2.1 импульс поступает на вход инвертора DD3.1 с открытым коллектором, который входит в гене­ратор линейно нарастающего напряжения. Конденсатор С5 в течение 9,5 мс заряжается, а затем быстро разряжается через инвертор DD3.1 и токоограничивающий резистор R39.

Проинвертированный импульс поступает также на схему задержки, образованную элементами DD2.2, DD2.3, диодом VD6 и конденсатором С4. На выходе элемента DD2.4 получаются импульсы положительной полярности длительностью 150 мкс, частотой 100 Гц, синхронные с частотой сети, которые поступают в блок памяти.