Генератор ступенчатого тона

Генератор ступенчатого тона Atari Punk Console, собранный из комплекта-радиоконструктора

Генератор ступенчатого тона (англ. stepped tone generator) — самодельное устройство, разработанное креационистом-радиолюбителем Форрестом М. Мимсом, описание которого было опубликовано в книгах «Engineer’s Notebook: Integrated Circuit Applications» (издательство сети магазинов «Radio Shack») 1980 года и «Engineer’s Mini-Notebook — 555 Circuits» (издательство «Siliconcepts») 1984 года^[1].

Своё второе название — «Atari punk console» — конструкция получила сравнительно недавно^{[когда?]} от группы энтузиастов, называющих себя «Kaustic machines». В этом обозначении все три слова не соответствуют действительности, ведь генератор ступенчатого тона не имеет никакого отношения ни к фирме «Atari», ни к панкам, ни к консолям во всех значениях данного термина. На самом деле это всего лишь несложный электронный музыкальный инструмент (ЭМИ). Но издаваемые им оригинальные звуковые эффекты действительно напоминают те, что генерируются ранними бытовыми ПЭВМ и игровыми приставками, в частности, «Atari 2600», в связи с чем инструмент представляет интерес для лиц, испытывающих ностальгию по такого рода технике и коллекционирующих её. Новое название настолько обогнало по популярности оригинальное, что упоминается в биографии Форреста М. Мимса на его официальном сайте^[2].

Существует несколько моделей радиоконструкторов для сборки генераторов ступенчатого тона.

Устройство изделия

Устройство выполнено на интегральной схеме типа 556, представляющей собой сдвоенный вариант известного таймера 555^[3]. Можно применить и два одиночных таймера, в том числе отечественных, типа КР1006ВИ1. На первом таймере выполнен генератор тона — перестраиваемый мультивибратор, на втором — одновибратор, запускаемый импульсами, поступающими с генератора тона. Важно подметить, что запуск одновибратора очередным импульсом, выработанным генератором тона, происходит лишь в том случае, если к этому моменту одновибратор уже завершил формирование предыдущего импульса. Именно эта особенность прибора и объясняет относительную сложность формируемых им звуков при столь простой структуре (как именно, будет указано ниже).

Передняя панель прибора снабжена тремя переменными сопротивлениями:

1. Регулятор частоты генератора тона;
2. Регулятор длительности импульса одновибратора;
3. Регулятор громкости.

Устройства с аналогичным принципом действия могут быть при желании изготовлены на основе генератора прямоугольных импульсов и одновибратора, выполненных на любой иной элементной базе (ТТЛ или КМОП ИМС, кристаллические триоды, электронные лампы и т. п.). Оригинальную схему также иногда подвергают доработкам, в частности, размещают в одном корпусе два одинаковых инструмента и микшер, смешивающий их сигналы, добавляют секвенсеры. Очень часто прибор снабжают линейным выходом, а также одним или двумя выходами на наушники. Иногда, с целью шутки в отношении термина «Atari punk console», схему собирают внутри корпуса от какого-либо небольшого периферийного устройства фирмы «Atari»: мыши, джойстика.

Споры о том, каким ЭМИ является генератор ступенчатого тона — аналоговым или цифровым — бессмысленны. Этот ЭМИ гибридный, то есть, аналогово-цифровой. В нём присутствуют сигналы и аналогового, и цифрового характера. И мультивибратор и одновибратор в ЭМИ вырабатывают дискретные, то есть, цифровые сигналы, а одновибратор, к тому же, управляется таким сигналом. А вот напряжение на времязадающих конденсаторах напряжение меняется плавно — это сигнал аналоговый. Кроме того, в генераторе ступенчатого тона нет жёстко заданного дискрета времени — плавно меняются и частоты генераторов, что также является признаком аналогового устройства.

Приёмы игры на инструменте

Существуют два основных приёма игры на генераторе ступенчатого тона. Первый из них, называемый «качанием частоты» (англ. sweeping of frequency), состоит в изменении частоты генератора тона при неизменной длительности импульса одновибратора, при этом слышится рокот, напоминающий звук двухтактного двигателя при изменении его частоты вращения. В определённых положениях регулятора возникают также завывания. Второй, именуемый «качанием длительности» (англ. sweeping of width), заключается в изменении длительности импульса одновибратора при неизменной частоте генератора тона. Генерируемый при этом звук особенно красив, поскольку представляет собой одну и ту же ноту, скачкообразно перемещающуюся между октавами, а в промежутках между перемещениями меняющую тембр (при этом одновибратор выполняет роль делителя частоты с переменным коэффициентом деления). Именно этот звук и дал конструкции название «генератор ступенчатого тона». Более сложные звуки возникают при комбинировании этих приёмов, то есть одновременном регулировании обоих параметров.

Каким же образом одновибратор делит частоту генератора тона, если он не содержит ничего похожего на счётчик? Проведём следующую аналогию. Если опустить в автомат с газированной водой очередную монету, не дождавшись, пока тот завершит предыдущий цикл налива напитка, то он на неё никак не среагирует. Одновибратор точно так же «глух» к запускающим импульсам, приходящим до завершения формирования очередного выходного импульса. Поэтому если настроить одновибратор на длительность импульса, превышающую период импульсов, вырабатываемых мультивибратором, в N раз, то логично, что он будет запускаться не каждым из них, а приблизительно каждым N-ным, и делить частоту во столько же раз.

Генераторы ступенчатого тона применяются, в частности, некоторыми исполнителями музыки жанра «8-бит». Иногда при записи звуков генератора ступенчатого тона их подвергают искусственной реверберации.

Примечания

1. ↑ Переизданный выпуск сборника в магазине Amazon.com
2. ↑ Биография Форреста М. Мимса на его сайте
3. ↑ Статья Мимса для американской сети электроники Jameco об устройстве Atari Punk Console

Ссылки

• Иллюстрированное объяснение принципа работы устройства
• Видео с демонстрацией работы

Для улучшения этой статьи желательно?: Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии. Викифицировать статью. Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей.