•  Last Update: May 20, 2018 
  • EN
prima
pagina
articole presa
(old stuff)
articole
web
convertoare
de putere
pagini
vizitatori
pagini
prieteni (1)
pagini
prieteni (2)
proiecte
vechi
aparate
electrocasnice
circuite
cu relee
traduceri
(old stuff)
control
lumina
linkuri
tematice
contact
guestbook

atelier

audio

smps
echipamente
de sudare 1

auto-moto

iButton
sumar
(site-map)
actionari
electrice
surse
liniare
relee
de timp
echipamente
de sudare 2
control
temperatura
incarcatoare
de baterii
sectiune
premium
Simulatoare pentru instrumente muzicale de percutie
Percussion musical instrument simulators
(Articol publicat in revista Tehnium nr.1/1995)
Familia instrumentelor de percutie este foarte mare, ea fiind mereu completata de imaginatia instrumentistilor. Se apeleaza in mod curent la bateristul electronic, fie pentru inlocuirea, fie pentru completarea percutionistului din orchestra.

Simulatoarele de instrumente au un rol esential intr-un astfel de aparat, ele fiind de fapt sursele de semnale audio - circuite care genereaza formele de unda corespunzatoare sonoritatilor specifice diverselor instrumente de percutie, declansate in momentele impuse prin partitura, cu impulsuri elaborate in blocul de comanda logica al aparatului (bloc generator de ritm).

Consideram utila o scurta trecere in revista a instrumentelor de percutie din arsenalul bateristului modern (pentru care se construiesc simulatoare), cu denumirile consacrate, intalnite in literatura genului si in diverse partituri muzicale:

  • BASS DRUM (CASSA, GROSSE CAISSE, GROSSE TROMMEL) - toba mare cu pedala actionata de piciorul drept. Ea marcheaza de obicei timpii tari ai masurii (1-3).


  • SNARE DRUM (SIDE DRUM, RULLANTE, KLEINE TROMMEL) - toba mica cu corzi, actionata de baghete sau maturele. Are o sonoritate deschisa, sustine cel mai des timpii slabi (2-4), accentueaza unele sincope de optimi, sau prelungeste sunetul prin tremolo.


  • HIGH HAT (SOCK CYMBAL, CHARLESTON, FUSSCINEL) - set de doua cinele diferite ca sunet (folosite perechi), actionate cu piciorul stang prin pedala cu tija verticala.


  • CYMBAL(S) (PIATTI, BECKEN) - cinel, cinele mari, foarte sonore, actionate cu baghete sau maturele. Sunt diferentiate prin diametrul lor, compozitia metalului si destinatia pe genuri. Se recurge uneori si la "SIZZLE CYMBAL" - cinel mare cu nituri vibrante.


  • TOM-TOM (TOMS) - tobe mici, neamortizate, acordate diferit, actionate cu baghete sau ciocane. Una din tobe este "BIG TOM" (TOM BASSO), montata pe 3 picioare extensibile, iar cealalta, "SMALL TOM" (TOM ALTO), montata pe toba mare, ambele avand una sau doua membrane vibratorii.


  • BONGO(ES) - bongos-(uri), termen cuban pentru 2-3 tobe mici de diametre diferite. Au o singura membrana, foarte sonora si la care se executa cu degetele mainilor.


  • CONGA(S) - conga, tobe afro-cubaneze cu sonoritate profunda, obtinuta prin percutarea singurei membrane cu latul palmei. Mana stanga are rol si de surdina, care actionand in spatii diferite ale membranei, modifica inaltimea sunetului.


  • CLAVES (KLANGHOLZER) - bete din lemn tare (abanos), lovite intre ele.


  • WOOD-BLOCK (TEMPEL-BLOCK) - rezonator din lemn cu una sau mai multe inaltimi.


  • MARACAS (RUMBAKUGELN) - maracas, folosit perechi in America de Sud, de obicei construit din nuci de cocos umplute cu boabe de orez sau alice de plumb, avand manere atasate.


  • TAMBOURINE - tamburina, cu sau fara membrana, clopotei din tabla de otel.


  • COW-BELL (KUHGLOCKE) - talangi actionate cu un bat de lemn.


  • CHIMES (CARILLON) - clopote, tuburi metalice de diverse inaltimi, suspendate.
In constructia simulatoarelor, scopul principal urmarit este reproducerea cat mai fidel posibil a sonoritatilor instrumentelor traditionale corespunzatoare. In acest context, importante sunt nu numai generatoarele formelor de unda, ci toata linia audio prin care se face reproducerea (mixer, amplificator, difuzoare, incinte acustice), avand in vedere ca spectrul sonor al instrumentelor de percutie se intinde in toata banda audibila.

Asa cum se vede si in schemele din fig.1 si fig.2, din puctul de vedere al modului cum se obtin pe cale electronica semnalele corespunzatoare celor 8 instrumente propuse, acestea se pot imparti in doua grupe, si anume, surse de sunet obtinute prin declansarea unor unde sinusoidale a caror amplitudine scade exponential pana la stingere, intr-un timp relativ scurt, cum sunt cele din categoria tobelor, precum si surse obtinute prin declansarea unor generatoare de zgomot alb (filtrat corespunzator), cum sunt cele din categoria cinelilor.
Fig.1 - Schema de principiu - simulatoare BD, CD, BG, SD, CL.
In prima categorie intra bass drum, conga, bongo si claves, ale caror circuite sunt constituite din oscilatoare sinusoidale in dublu T, avand ca elemente active porti logice CMOS care lucreaza in regim analogic.

Luand spre exemplu simulatorul pentru toba mare (bass drum), acesta este, in esenta, un oscilator sinusoidal realizat cu poarta CI1-1, care in regim de asteptare, se afla in pragul de amorsare a oscilatiilor. In momentul cand pe intrarea BD se aplica un impuls pozitiv, acesta intra in functiune pe un interval scurt de timp, dictat de componentele R1, R5. Semireglabilul R5 dicteaza lungimea "bataii", cu alte cuvinte, cat de lung sau cat de scurt va fi sunetul obtinut. Forma de unda la iesire este o sinusoida care se amortizeaza dupa o curba exponentiala, numarul de perioade depinzand de durata impulsului de declansare si de reglajul fixat din R5. Intrucat viteza de stingere este relativ mare, semnalul de ton rezultat este perceput de auz nu ca un sunet de inaltime definita, ci ca un zgomot cu timbru determinat.

Frecventa oscilatiilor obtinute este dictata de elementele din reteaua de reactie in dublu T, compusa din componentele R9,R10,C5,C13,C14,R29.

Pe partea de comanda (declansare) a oscilatorului, circuitul mai include o rezistenta care sunteaza intrarea in absenta comenzii (R21), un circuit de derivare a impulsurilor de comanda (C6,R25), o rezistenta de limitare care permite evitarea intrarii in acrosaj a oscilatorului (R17) si o dioda care selecteaza pulsurile pozitive (D1).

Celelalte 3 instrumente (conga, bongo, claves), se simuleaza in mod analog, diferenta constand in valorile componentelor din bucla de reactie in dublu T si constantele de timp ale circuitelor de derivare.

Fig.2 - Schema de principiu - Simulatoare SD, CY, HH, MA

A dua categorie (fig.2) include instrumentele a caror simulare se bazeaza pe prelucrarea zgomotului alb produs de efectul zenner al jonctiunii B-E a tranzistorului T2, polarizata invers. Zgomotul este filtrat de catre circuitele ce au ca elemente active tranzistoarele T3 si T4, care permit amplificarea selectiva a spectrelor care intereseaza in obtinerea efectelor dorite.

Impulsurile de comanda pentru cinel (CY), fusscinel (HH) si maracas (MA) sunt prelucrate ca forma astfel incat sa se obtina curbele de amplitudine corespunzatoare. Acestea deschid tranzistorul T4, care va amplifica selectiv zgomotul alb aplicat in baza sa prin condensatorul C4.

Ceea ce este comun instrumentelor din ambele categorii prezentate, este faptul ca semnalele generate demareaza cu amplitudine maxima, care scade apoi exponential. O singura exceptie o constituie simulatorul de maracas, al carui semnal creste si descreste progresiv, efect obtinut prin intermediul unui circuit de integrare-derivare a impulsurilor de comanda, care controleaza amplificarea zgomotului alb.

Un caz aparte il constituie simulatorul pentru toba mica cu corzi (SD), instrument foarte important, in special in bateria obisnuita de jazz. In acest caz impulsurile de comanda se aplica concomitent la intrarile a doua circuite de simulare diferite: circuitul de bongo, prin dioda D5 (fig.1) si circuitul echipat cu generator de zgomot alb, prin comandarea tranzistorului T1 (fig.2). Pe durata scurta a impulsului de comanda, deschiderea lui T1 permite incarcarea de la sursa de +5V a condensatorului C2, care se va descarca apoi pe rezistenta R3 si jonctiunea B-E a tranzistorului T3. Pe durata descarcarii lui C2, tranzistorul T3 va amplifica selectiv zgomotul alb primit in baza prin condensatorul C3, nivelul amplificarii urmarind curba de descarcare a lui C2, spectrul selectat fiind determinat de elementele L1,C5. Ca rezultat, emiterea sunetului specific tobei va fi urmata de sonoritatea specifica intrarii in vibratie a corzilor, avand ca efect timbrul metalic binecunoscut.

Fig.3 - Fig.4 - Variante de mixer preamplificator

Toate cele 8 simulatoare prezentate, sunt declansate cu impulsuri pozitive, fiecare sunet demarand pe frontul antrior al acestor impulsuri. Ele sunt recomandate in [1] pentru a fi comandate cu impulsuri elaborate de catre circuitele integrate specializate M252 si M253 produse de firma SGS-ATES, dar se pot utiliza in principiu, orice generatoare de ritm (cu TTL, CMOS, memorii EPROM, interfata computer, etc.), daca se asigura parametrii necesari ai impulsurilor de comanda (amplitudine, durata).

Cei ce au construit sintetizatorul prezentat de autor in [3], pot folosi blocul de comanda logica al acestuia, singurele modificari fiind alimentarea tranzistoarelor T4-T11 in circuitele de colector cu o tensiune de 5V (in loc de 12V), micsorarea valorii rezistentei R28 de la 100 KOhm la 47 KOhm, iar a rezistentelor R20-R27 de la 12 KOhm la 5.6 KOhm.

Semnalele audio generate, rezultate la iesirile A-F in schemele din fig.1-2, se vor mixa in continuare si se vor amplifica intr-unetaj simplu, cu un circuit integrat ieftin, de exemplu cu BA741, ca in schemele din fig.3-4.

Schema din fig.4 se prefera atunci cand sintetizatorul de ritmuri este inglobat intr-un instrument muzical cu claviatura (de exemplu orga), in acest caz singurele reglaje accesibile la panoul instrumentului fiind volumul general si reglajul de ton. Amplitudinile semnalelor simulatoarelor sunt fixe, dozajele corecte stabilindu-se din constructie prin alegerea rezistentelor de mixare R1-R6, de valori diferite.

Semireglabilul R5 permite stabilirea balansului intre instrumentele din categoria celor cu generator de zgomot alb.

Cand sintetizatorul se construieste ca unitate separata, se recomanda schema din fig.3, care prevede posibilitatea reglarii independente a intensitatilor batailor, prin potentiometrele P1-P6, montate pe panou, mixarea facandu-se cu rezistentele fixe, de valori egale, R1-R6.

In ce priveste realizarea practica, trebuie subliniata importanta configuratiei cablajului imprimat, in special la schema din fig.1, care utilizeaza circuite logice CMOS in regim analogic.

Fig.5 - PCB1.

In varianta cablajului proiectat si testat de catre autor (fig.5), functionarea a fost corecta cu un mare numar de exemplare de circuite integrate, din loturi diferite. Din motive de dispnibilitate, am folosit circuite rusesti K561LA7 (echivalente functional cu MMC4011), montate pe soclu.

Cu unele exemplare s-a constatat functionarea defectuoasa, sunetele obtinute fiind lipsite de caracter muzical (fiind de fapt niste pocnituri). Cauza o constituie intrarea in oscilatie pe frecvente foarte ridicate a portilor CMOS (lucru care se poate vedea pe osciloscop), fiind imposibila aducerea in regimul corect din semireglabilii R5-R8 (care polarizeaza portile in regiunea liniara a caracteristicilor).

Remediul consta in plasarea unor condensatoare C* de valori cat mai mici (desenate in fig.1 cu linie punctata), pe iesirile portilor care necesita acest lucru. O valoare de 10nF s-s dovedit absolut suficienta pentru toate exemplarele testate.

Fig.6 - PCB2.

Experimental s-a constatat ca, intrarea in oscilatie pe frecvente ridicate in absenta impulsurilor de comanda, a unei singure porti din capsula, conduce la compromiterea functionarii tuturor celor 4 simulatoare, deci atunci cand efectul apare, se va depista intai poarta vinovata, nefiind neaparat necesare condensatoare C* pe toate iesirile.

Placa imprimata pentru simulatoarele din fig.2 este prezentata in fig.6. Ambele placi sunt prevazute cu conectoare AMPHENOL de 11 pini.

Daca se opteaza pentru varianta cu preamplificatorul din fig.3, pe placile imprimate din fig.5 si fig.6 se vor implanta toate componentele din scheme. In varianta adoptarii preamplificatorului din fig.4, pe placa imprimata din fig.5 nu se vor implanta condensatoarele C1-C4, acestea fiind inlocuite cu strapuri, acelasi lucru fiind valabil si pentru condensatoarele C6-C7 de pe placa din fig.6.

Bibliografie:

  1. A. Battaioto, G. Ronzi: M252 and M253 rhythm generators for electronic organs
    SGS-ATES Information Nr.131/1975.
  2. I. Urban: Elektronikus ritmusgepek.
    Radiotechnika 1982.
  3. E. Matei: Sintetizator electronic de ritmuri muzicale.
    Tehnium Nr. 5/1987
  4. I. Cristinoiu: Instrumente de percutie in muzica de jazz, pop, rock.
    Ed. Muzicala 1983.
  5. M. Berindei: Dictionar de jazz.
    Ed. Stiintifica si Enciclopedica, 1976.
  6. I. Sava, L. Vartolomei: Dictionar de muzica.
    Ed. Stiintifica si Enciclopedica, 1979.
erata
Inapoi la articole presa
Valid XHTML 1.1 Enciclopedie de electronica Emil MATEI - Electronic Circuits Collection un portal cu si despre tehnologie in memoria revistei Tehnium