В данной публикации описывается конструкция простого секвенсора - полуавтоматического электромузыкального инструмента. В музыке секвенция - это некоторая последовательность нот, она может быть элементом конструкции мелодии музыкального произведения, либо быть самостоятельной мелодией. Обычно секвенции не слишком долгие - такт, два, возможно четыре, длиннее - редко. Наигрывается такой небольшой отрывок, начиная с какой-либо ноты, к примеру, в начале произведения, а потом повторяется, начиная от другой ноты, а потом еще от каких-нибудь других нот, конечно, с учетом гармонии и ключевых знаков, чтобы красиво получалось и соответствовало замыслу автора. Например, "Во саду ли, в огороде девушка гуляла" - мелодия от одной ноты. "Она ростом невеличка, лицом круглоличка" - то же самое, но уже начиная с другой ноты. И когда под стихотворение создается мелодия, одна строчка, например, может быть - секвенция от одной ноты, другая - подобный по ритмике кусочек, но от другой ноты, и т.д., конечно, с соблюдением гармонии и тональности.
Нетрудно построить электронную "шарманку", которая по очереди будет перебирать, например, 6 или 8 нот - в RC генератор по очереди будут включаться подобранные сопротивления разной величины и будет играться набранная мелодия. Резисторы можно поставить переменные и мелодии можно будет устанавливать разные. Но если мы начали мелодию, например, в тональности Ля-минор от ноты Ля, то при сдвиге ее на тон ниже, например, на ноту Соль - это можно сделать, подключив в RC генератор параллельно основному конденсатору дополнительный, мелодия будет начинаться теперь от ноты Соль, в ней могут появиться звуки-ноты, характерные для тональности Соль-минор и которых нет в тональности Ля-минор, гармония произведения может быть нарушена - если, конечно, это не художественный замысел. То есть, нужен какой-то аппарат, который при проигрывании запрограммированной на разные ступени нотной последовательности - секвенции при ее проигрывании от разных ступеней гаммы ставил бы их на нужные места в соответствии с тональностью, не вызывая у исполнителя и слушателя ощущения дисгармоничности, что и реализовано в предлагаемой схеме.
В первых электронных громоздких секвенсорах 1970-х, которые себе приобрести могли далеко не все, так и делалось - рычагами на пульте набиралась 8-ми, а иногда даже и 16-ти шаговая мелодия, а потом она просто игралась нажатием должной клавиши - без учета поправки на знаки альтерации. Всё же гармоничные сочетания звуков в ограниченных количествах получить было можно, но саму секвенцию и то, от каких нот она будет исполняться, следовало продумывать заранее - должным интеллектом машины тогда не обладали. Подобный секвенсор можно услышать в фильмах 1970-х годов, например, "Про Красную шапочку" (1977г.) в сцене погони за избалованным опекой малолетним мальчиком, который вроде бы оказался впоследствии не совсем мальчиком.
На иллюстрации приведена принципиальная электрическая схема секвенсора, способного учитывать заданную тональность при игре мелодии от разных ступеней гаммы.Он состоит из тонального генератора DD1 - интегральный таймер NE555, работающий на достаточно высокой частоте, узла выбора октавы - счетчик DD2.1 и переключатель SA2, устройства формирования звукоряда - делитель частоты с переменным коэффициентом деления на вычитающем 8-битном счетчике -каскадно включенные микросхемы DD10, DD11. Коэффициент деления частоты устанавливается включением определенных групп диодов матрицы VD25-VD60. Ноты формируются с точностью в 8 бит, что для небольшого ЭМИ достаточно. Сама же исполняемая мелодия набирается на наборном поле SA5-SA36 в трехбитном коде - доступно максимум 8 ступеней гаммы, максимальная длительность секвенции - 8 шагов - устанавливается переключателем SA4. Шагов может быть 3,4,5,6,8.
На таймере DD4 выполнен генератор ритма, работающий на частоте от долей герца до нескольких герц - регулируется потенциометром R17. На счетчике DD5 и дешифраторе DD6 собран распределитель тактового сигнала с выхода DD4 по длине такта. Светодиоды HL1-HL8 показывают, какая по счету нота в такте исполняется в данный момент.
Нота, от которой играется запрограммированная на поле SA5-SA36 последовательность нот, выбирается кнопками SB3-SB10. Шифратор DD7 преобразует номер нажатой кнопки в трехбитный код. Трехбитный код с наборного поля SA5-SA36 A0,A1,A2 и трехбитный код с шифратора B0,B1,B2 поступают на сумматор DD8, на выходе которого появляется 4-битный управляющий код, преобразующийся дешифратором DD9 в сигнал низкого уровня, включающий одну из доступных 16 нот диатонического звукоряда.
Можно сказать, что благодаря микросхеме сумматора и имеется возможность сдвигать последовательность нот, учитывая тональность произведения. А сам главный процесс происходит так. Допустим, вы нажали кнопку SB10, что соответствует нижней ноте Ми - сам инструмент "заточен" под тональность Ля-минор или До-мажор, ноты Ля и До вблизи центра клавиатуры, но перестройкой генератора тона DD1 тональность при желании можно изменить. Так вот, нижнему Ми соответствует выходной код шифратора 000. Разомкнутым выключателям SA5-SA36 соответствует низкий уровень 0, а замкнутым - высокий уровень 1. Дешифратор DD6 по очереди включает набранные на поле SA5-SA36 трехбитные слова. Допустим, на поле SA5-SA36 набрана последовательность комбинаций - сверху вниз 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. При попадании на вход сумматора эти трехбитные слова по очереди складываются с кодом с шифратора. Если код с шифратора 000, то на выходе сумматора будет 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, а на выходе дешифратора DD6 низкий уровень будет по очереди появляться на контактах Y0,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7, что соответствует последовательности нот Ми1, Фа1, Соль1, Ля1, Си1, До2, Ре2, Ми2. Цифры после нот - номер условной октавы. Если же, не меняя кода на наборном поле SA5-SA36, мы теперь нажмем кнопку SB10 (Фа), то на выходе шифратора образуется код 001 - микросхема К155ИВ1 (74147) выдает шифры в инверсном коде. Этот код сложится в сумматоре с заданным кодом наборного поля, сумматор выдаст последовательность 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000 а на выходе дешифратора низкий уровень пробежит по выходам Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7,Y8, что соответствует последовательности нот Фа1, Соль1, Ля1, Си1, До2, Ре2, Ми2, Фа2. Последовательность нот сдвинется на одну нотную линейку вверх с соблюдением тональности произведения, о чем и пишется в учебнике музыкальной теории в разделе про секвенции. И подобным образом будет происходить с любой доступной последовательностью кодов на выключателях SA5-SA36 и любой нажатой кнопке SB3-SB10. В данном секвенсоре доступно 16 диатонических нот - от Ми условной первой октавы до Фа условной третьей октавы. Дешифратор DD9 низким уровнем на одном из выходов Y0-Y15 включает одну из линеек диодов VD25-VD60 и включает нужную ноту в нужной октаве. Нужная октава включается диодами VD62-VD86. Они управляют элементами разрешения DD13.4-DD13.6 и DD16.1-DD16.4, включающими нужный выход со счетчика-детектора DD12.1.
Возможности данного секвенсора чистой диатоникой не ограничиваются. Существует достаточное количество музыкальных произведений, в которых встречаются, помимо ключевых знаков альтерации, случайные - гармонический минор, дорийский лад, двойная доминанта - всё это требует повышения некоторых ступеней гаммы, если в данной части произведения звучит соответствующий аккорд. Кстати, конструкторы русской народной гармоники-хромки старались тоже это учесть при ее создании, чтобы расширить исполнительские возможности. То, есть, в Ля-минорную диатонику вводятся дополнительно звуки Соль-диез, Фа-диез, Ре-диез. В данном секвенсоре для этой цели предусмотрено три каскада коррекции с кнопками SB11-SB13, а также соответствующие им линейки диодов в матрице деления частоты. Например, если в последовательности звучит нота Фа, а вы желаете, чтобы это прозвучало в контексте ре-мажорного аккорда, в дополнение к кнопке SB4 нажимается кнопка SB11, и с помощью элементов DD14.1, DD14.2 в делитель частоты вместо диодов VD27,VD28, соответствующих ноте Фа, включается линейка из диодов VD29-VD32, соответствующая ноте Фа-диез. Аналогичным образом переключаются ноты Соль/Соль-диез и Ре/Ре-диез.
Каскады-повторители на транзисторах VT2-VT4 и элементе DD15.1 служат для согласования логических уровней с диодной матрицы VD62-VD86 и входами микросхем DD10, DD11, подключенными к диодной матрице VD25-VD60, чтобы логический ноль на входах DD10, DD11 не был слишком высоким и параллельная загрузка в них происходила правильно.
Каскад на транзисторе VT1 - инвертор логического уровня с выходов дешифратора DD6 для срабатывания входа обнуления счетчика DD5.
DD15.4 - элемент разрешения. При нажатии любой из кнопок SB3-SB10 с выхода G шифратора DD7 на его вывод 13 поступает сигнал низкого уровня, и благодаря этому, сигнал на выход устройства поступает только при нажатии кнопок с обозначениями нот, а помехи, которые могут возникать в паузах из-за работы счетчиков DD10,DD11 на выход не поступают.
На элементах счетчиков DD2.2, DD12.2 и связанных с ними резисторах построен узел гармонического синтеза тембра из прямоугольных сигналов кратных частот.Нужный тембр получается балансировкой потенциометров R40, R42, R45.
Узел на оптопаре U1 выполняет эффект "пульс" при разомкнутом выключателе SA38 звуки мелодии выходят отрывистыми, т.к. каждую половину ноты закрывает пауза.. При замкнутых контактах SA38 мелодии звучат в режиме "легато".
На таймере DD3 собран генератор частотного вибрато с частотой примерно 5...7 герц - желаемая частота устанавливается подбором сопротивлений R4, R5. Эффект частотного вибрато включается выключателем SA1. Желаемый уровень вибрато устанавливается подбором сопротивления R4.
На микросхеме DA1 собран контрольный УЗЧ небольшой мощности - порядка 100 мВт.