электронное информационное устройство

Формула изобретения

1. Электронное информационное устройство, содержащее множество информационных колец, каждое из колец выполнено с возможностью их передвижения независимо от других и удержания в заданной пространственной взаимосвязи с ними, причем каждое информационное кольцо имеет множество сегментов, каждый из которых определяется заданной системой кодирования, отличающееся тем, что в него дополнительно введены средство активизации одного или более сегментов и воспроизводящее средство визуальных или звуковых сигналов, инициирующееся активизацией одного или более сегментов.

2. Информационное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый сегмент выполнен с условным обозначением, представляющим собой одну из музыкальных нот хроматической гаммы, причем множество сегментов содержит сегмент в каждом из последовательных информационных колец и соответственно представляет собой ноты музыкальной гаммы.

3. Информационное устройство по п.2, отличающееся тем, что воспроизводящее средство выполнено с возможностью воспроизведения одной ноты, соответствующей активизированному сегменту.

4. Информационное устройство по п.2, отличающееся тем, что воспроизводящее средство выполнено с возможностью воспроизведения музыкального аккорда, соответствующего множеству сегментов.

5. Информационное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что множество сегментов выполнено в виде строки из выровненных сегментов.

6. Информационное устройство по п.5, отличающееся тем, что сегменты выровнены в строке для представления нот музыкальной гаммы, причем соответствующие сегменты в каждом последовательном информационном кольце также представляют собой ноты музыкальной гаммы.

7. Информационное устройство по п. 1, отличающееся тем, что звуковой сигнал соответствует тональной программе, позволяющей воспроизводить последовательность нот.

8. Информационное устройство по п.1, отличающееся тем, что звуковой сигнал соответствует тональной программе, позволяющей производить аккорд.

9. Информационное устройство по п.1, отличающееся тем, что заданная система кодирования выполнена в виде индивидуального осязаемого рисунка, нанесенного на каждый из сегментов.

10. Информационное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит более, чем одно множество активизируемых сегментов.

11. Информационное устройство по п.1, отличающееся тем, что информационное кольцо снабжено втулкой, смонтированной для обеспечения индивидуального вращения на корпусе, а также содержит средство, выполненное на корпусе для поддержания каждого информационного кольца в заданной пространственной взаимосвязи с другими информационными кольцами.

12. Информационное устройство по п.2, отличающееся тем, что средство для воспроизведения звукового сигнала снабжено программой для обеспечения аккордового, последовательного и режима воспроизведения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронным информационным системам. В частности, устройство относится к наглядным пособиям, которые могут быть использованы для отображения и расчета взаимных связей между рядами отдельных целых чисел и которые могут обеспечить звуковое или визуальное воспроизведение конкретного целого числа и/или взаимосвязи между целыми числами. Целые числа могут включать буквенно-цифровые и/или численные указатели или они могут состоять из ряда визуальных и/или звуковых сообщений или комбинаций одного или нескольких целых чисел.

В наиболее предпочтительном виде изобретение относится к устройствам, которые могут быть использованы для расчета различных видом музыкальных гамм и которые могут отображать гаммы во всех тональностях одновременно и могут обеспечить звуковое воспроизведение выбранной музыкальной ноты или аккордов в рассчитанных гаммах. Один вариант изобретения, который обеспечивает визуальное воспроизведение взаимосвязи между музыкальными нотами, описан в патенте США 4,134,326, кл. G 09 B 15/02, 1979. Это устройство имеет ряд кольцевых обойм, смонтированных на общей оси. Названия нот музыкальной гаммы нанесены на наружную поверхность каждого кольца так, что когда кольца соответствующим образом выровнены, можно определить музыкальные соотношения. Основной целью этого устройства является помощь в транспонировке аккордов. Для использования данного устройства тональность заданного аккорда выбирается на определенном кольце и каждое последующее кольцо согласуется по другим нотам аккорда. Затем кольца фиксируются по месту и вращаются в виде общего блока, так что соответствующий тип аккорда другой тональности может считываться с устройства с помощью подвижного экрана.

В британском патенте 2119154 кл. G 09 B 15/02, 1983, описан индикатор музыкальных гамм, имеющий две поверхности. Одна из них просматривается и состоит из восьми концентрических кругов, перекрывающих друг друга. Круги делятся на двенадцать сегментов, каждый из которых маркирован названием ноты или нот. Вторая, или обратная поверхность, имеет окно, через которое можно видеть номер, соответствующий названию ноты на просматриваемой поверхности.

В патенте США 4.961.362, кл. G 09 B 15/02, 1991, описывается устройство, которое может быть использовано для расчета аккордов и конструкции тональности музыкальной композиции. В этом устройстве используется фиксированное колесо, которое имеет ряд сегментов с указателями. Конкретные сегменты могут быть видны через окно в маске, надетой на колесо. Устройство также имеет основание, которое радиально отходит от колеса и которое имеет дополнительные указатели аккордов. Некоторые из этих аккордов обозначены определенным цветом.

Европейская заявка WO 93/25995, кл. G 02 B 6/44, 1993, описывает музыкальное учебное пособие, состоящее из ряда информационных колец, каждое из которых перемещается независимо, но поддерживается в определенном пространственном соотношении со смежным информационным кольцом или кольцами. Каждое информационное кольцо имеет ряд сегментов, которые индивидуально согласованы таким образом, что когда сегменты информационных колец установлены по определенной системе кодирования, соответствующие сегменты каждого последующего кольца представляют ноты в нехроматической гамме. Сегменты опознаются кодом в виде конкретных цветов или цветовой гаммы на поверхности информационных колец. В одном варианте этого изобретения сегменты образуются при нанесении на информационные кольца указателей, состоящих из цветов, обозначающих конкретную гамму или гаммы.

Таким образом, известно электронное информационное устройство, содержащее множество информационных колец, каждое из колец выполнено с возможностью их передвижения независимо от других и удержания в заданной пространственной взаимосвязи с ними, причем каждое информационное кольцо имеет множество сегментов, каждый из которых определяется заданной системой кодирования (патент США N 4134326, кл. G 09 B 15/02, 1979).

Недостатком известного устройства является невозможность создания электронного устройства, помогающего в расчетах и отображении информации.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание электронного устройства, помогающего в расчетах и отображении информации, а также для демонстрации внутреннего содержания этой информации.

Данный технический результат достигается за счет того, что в электронное информационное устройство, содержащее множество информационных колец, каждое из колец выполнено с возможностью их передвижения независимо от других и удержания в заданной пространственной взаимосвязи с ними, причем каждое информационное кольцо имеет множество сегментов, каждый из которых определяется заданной системой кодирования, согласно изобретению дополнительно введены средство активизации одного или более сегментов и воспроизводящее средство визуальных или звуковых сигналов, инициирующееся активизацией одного или более сегментов, а также за счет того, что каждый сегмент выполнен с условным обозначением, представляющим собой одну из музыкальных нот хроматической гаммы, причем множество сегментов содержит сегмент в каждом из последовательных информационных колец, и соответственно представляет собой ноты музыкальной гаммы.

Поставленный технический результат достигается также тем, что воспроизводящее средство выполнено с возможностью воспроизведения одной ноты, соответствующей активизированному сегменту, а также тем, что воспроизводящее средство выполнено с возможностью воспроизведения музыкального аккорда, соответствующего множеству сегментов, и, кроме того, тем, что множество сегментов выполнено в виде строки из выровненных сегментов.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что сегменты выровнены в строке для представления нот музыкальной гаммы, причем соответствующие сегменты в каждом последовательном информационном кольце также представляют собой ноты музыкальной гаммы, а также за счет того, что звуковой сигнал соответствует тональной программе, позволяющей воспроизводить последовательность нот. В данном устройстве звуковой сигнал может соответствовать тональной программе, позволяющей воспроизводить аккорд.

В данном устройстве заданная система кодирования может быть выполнена в виде индивидуального осязаемого рисунка, нанесенного на каждый из сегментов.

Данное устройство также может содержать более чем одно множество активизируемых сегментов.

Поставленный технический результат также может достигаться за счет того, что информационное кольцо снабжено втулкой, смонтированной для обеспечения индивидуального вращения на корпусе, а также содержит средство, выполненное на корпусе для поддержания каждого информационного кольца в заданной пространственной взаимосвязи с другими информационными кольцами, а также за счет того, что средство для воспроизведения звукового сигнала снабжено программой для обеспечения аккордового, последовательного и режима воспроизведения.

В соответствии с одним из вариантов изобретения, оно представляет собой электронное информационное устройство, содержащее множество информационных колец, каждое из которых может перемещаться независимо и поддерживается в определенном пространственном соотношении друг с другом, причем каждое информационное кольцо имеет множество сегментов, каждый из которых опознается с помощью определенной системы кодирования, и активную строку, отличается тем, что когда выбранные сегменты информационных колец выровнены в активную строку в соответствии с системой кодирования, выровненные сегменты выражают определенную взаимосвязь между собой, причем один или несколько сегментов в активной строке может быть задействован для воспроизведения визуального или звукового сигнала.

Устройство содержит необходимое количество информационных колец для отображения взаимосвязи между отдельными целыми числами. Если устройство используется для отображения расчета различных форм музыкальных гамм, оно предпочтительно снабжается семью информационными кольцами, однако число колец может варьироваться в зависимости от типа отображаемых гамм. Помимо информационных колец, устройство, используемое для расчета музыкальных гамм, может быть снабжено еще одним кольцом или кольцами, которые отображают временные величины нот, в частности, целые ноты, половинные, четвертные, восьмые, шестнадцатые, тридцать вторые ноты и т.д. Кольца могут также отображать величины пауз, т.е. паузы целых нот, половинные паузы, четвертные паузы, восьмые паузы, шестнадцатые, тридцать вторые и т.д. на том же самом кольце или на добавочном кольце или кольцах. С другой стороны, можно использовать средства для программирования ритмов путем разбивки сегментов по нужному ритму.

Еще в одном варианте изобретения устройство может включать информационное кольцо, которое может отображать качество аккордов, таких как 6, 7, 9; 135, 351, 513 трезвучий, интервалов и инверсий, как упомянуто выше.

Еще в одном варианте изобретения устройство может включать память, способную хранить выбранную информацию для последующего воспроизведения, либо самим этим устройством, либо через другую систему, такую как процессор компьютера.

Еще в одном варианте изобретения устройство может включать средство для генерирования повторяющихся импульсов, которые могут воспроизводиться, как звуковые сигналы, и, следовательно, устройство может работать как метроном. Такой вариант предпочтительно должен включать средство для изменения задержки между отдельными импульсами в пределах определенного диапазона. В одном из видов данного варианта метроном может также действовать, как регулятор времени для всех записанных композиций и для темпов всех рабочих режимов.

Предпочтительно, чтобы каждое информационное кольцо было размещено на одной оси с каждым следующим информационным кольцом и чтобы каждое кольцо было смонтировано в отдельном цилиндрическом корпусе.

Желательно, чтобы система кодирования состояла из ряда определенных цветов.

Предпочтительно, чтобы каждое информационное кольцо было расположено на одной оси с каждым последующим информационным кольцом и смонтировано в корпусе, имеющем дискообразную, конусообразную, бочкообразную или любую иную форму и способном показывать и удерживать каждое информационное кольцо в правильном пространственном положении относительно остальных информационных колец.

Желательно, чтобы система кодирования одновременно воздействовала на чувства при доступе к информации.

Предпочтительные варианты изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 - общий вид предпочтительного варианта устройства;

фиг. 2 - поперечный разрез части устройства, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 - блок-схема части электрической цепи, которая приводит в действие устройство, показанное на фиг. 1;

фиг. 4 - упрощенная схема инициализации программы, управляющей работой устройства, показанного на фиг. 1;

фиг. 5 - схема работы программы в режиме самопроверки;

фиг. 6 - схема последовательности работы по программе воспроизведения;

фиг. 7 - схема работы программы при игре аккордами;

фиг. 8 - (на 2-х листах) - схема работы по программе воспроизведения;

Фиг. 9 - схема работы программы при чтении.

Как видно из фиг. 1, устройство включает корпус 20, на котором смонтированы информационные кольца 23a, 23n, 23c, 23d, 23e, 23f и 23g. Как показано на этой фигуре, используются семь информационных колец. Это является предпочтительным количеством информационных колец, когда устройство используется для демонстрации музыкальной гаммы. Количество информационных колец может быть изменено.

В одном варианте исполнения корпуса последний содержит множество цилиндрических втулок 20a, причем количество втулок соответствует количеству информационных колец. Каждая втулка 20a включает внешнюю кольцевую опору 20b и внутреннюю кольцевую опору 20c, в результате чего следующее одно за другим кольца могут быть смонтированы на одной оси и поддерживаться в коаксиальном состоянии внешней кольцевой опорой одной втулки, входящей во внутреннее кольцевое пространство смежной втулки. Каждая кольцевая опора также включает кольцевой фланец 20d, который выступает в радиальном направлении от втулки и образует кольцевую проставку. Как можно видеть из фиг. 2, каждое информационное кольцо 23a - 23g содержит втулку, внутренний диаметр которой точно совпадает с внешней периферией соответствующей втулки 20a, так что она может свободно вращаться вокруг последней. В собранном состоянии втулки 20a состыкованы вместе и образуют основную часть корпуса 20a. В этом состоянии каждое информационное кольцо свободно вращается на соответствующей втулке независимо от остальных колец.

Периферийная поверхность каждого информационного кольца 23a-23g разделена на сегменты, которые отображают конкретные данные. В зависимости от формы устройства количество сегментов варьируется для того, чтобы каждое информационное кольцо включало полный сектор или секторы отображаемой информации. Например, если устройство используется для демонстрации музыкальных гамм, информационное кольцо должно иметь 12 сегментов 28, а указатель на каждом сегменте будет представлять ноту хроматической гаммы. Каждый сегмент 28 может быть визуальным и/или осязаемым. В предпочтительном варианте изобретения код может быть выполнен в виде гаммы цветов, предпочтительно цветов радуги. Желательно, чтобы цвета были призматическими, хотя это и не является существенным. Обязательным требованием является то, что коды должны обозначать целые числа отображаемой информации. Например, если устройство используется для демонстрации музыкальной гаммы, гаммам и нотам присваиваются конкретные цвета, которые будут определять взаимоотношения со способом изменения нот. В зависимости от принятого способа кодирования кодировка может включать кромку внутри сегмента, или кромку в сегменте, остальная часть которого состоит из одного или нескольких кодовых цветов, а знак, представляющий определенный тон, может состоять из контрастирующего цвета, нейтрального цвета, отсутствия цвета или комбинации цветов и/или нейтрального цвета, и/или отсутствия цвета. В другом варианте способа сегмент может быть полностью цветным, а знак, представляющий конкретный тон, может иметь контрастный цвет, нейтральный цвет или быть бесцветным, а также в виде комбинации контрастирующего цвета, нейтрального цвета, отсутствия цвета или комбинации цветов и/или нейтрального цвета, и/или отсутствия цвета.

В другом варианте изобретения каждый сегмент может быть идентифицирован средством, отличным от комбинации цветов. Типичным примером иного способа кодирования является применение сигнальных ламп, в результате чего сегмент включает определенный светящийся рисунок. В другом способе кодирования сегмент может состоять из точек, в частности, по системе Брайля. Еще в одном способе средством идентификации может быть ряд чисел с индивидуальной кодировкой в соответствии с заданной системой кодирования для представления указателей.

Каждый сегмент 28 выполнен таким образом, что он может выдавать визуальный или звуковой сигнал, который соответствует отображаемому на сегменте знаку. Можно использовать различные способы инициализации такого сигнала, например, нажимные кнопки, сенсорные выключатели, проксимирующие устройства и другие системы, известные специалистам в данной области.

В особо предпочтительном варианте каждый сегмент 28 вмонтирован в ключ или клавишу, представляющую собой нажимной кнопочный выключатель, осуществляющий электрический контакт для инициализации звукового или визуального сигнала.

В варианте изобретения, показанном на фиг. 1, когда устройство используется для демонстрации взаимосвязи различных нот музыкальной гаммы, информационные кольца поворачиваются в положение, отличающееся тем, что ноты, составляющие ре-мажорную гамму, отображаются строкой, параллельной продольной оси устройства. Каждый сегмент в этой гамме включает один и тот же призматический цвет радуги.

На фиг. 2 представлена конструкция нажимной кнопки, которая особенно подходит для устройства, показанного на фиг. 1. Как показано на этой фигуре, сегмент 28 включает клавишу 29, которая может быть выполнена из пластмассы или аналогичного материала, известного специалистам. Клавиша 29 выполнена в виде кнопки и помещена в углубление 30, образованное в информационном кольце 23a, причем углубление 30 выполнено таким образом, что клавиша 29 имеет возможность ограниченного радиального перемещения в пределах углубления 30. Это перемещение обеспечивается комбинацией штырька 32, выступающего из основания 30a углубления, в основном радиально в пределах углубления 30. Клавиша 29 снабжена глухим отверстием (на чертеже не показана), в которую входит штырек так, что клавиша 29 имеет возможность возвратно-поступательного движения на штырьке 32. Предусмотрена спиральная пружина 33, работающая на сжатие, размещенная вокруг штырька 32 и отводящая клавишу 29 в радиальном направлении. Клавиша 29 также включает кольцевой фланец 29a, соприкасающийся с приливом 30, выступающим радиально внутрь от стенки углубления 30 для ограничения внешнего перемещения клавиши.

Предусмотрены средства (не показаны на чертежах), которые при нажатии клавиши 29 образуют электрическую цепь и запускают программу для воспроизведения звукового и/или визуального сигнала, соответствующего выбранному сегменту и выбранному режиму.

Можно использовать различные клавиши, образующие ключи, инициирующие тон или тона, которые могут быть применены, и конструкция, показанная на фиг. 2, представляет собой один из многих различных методов, которые могут быть использованы для настоящего изобретения. Основным требованием является то, что путем нажатия или прикосновения к соответствующему сегменту, осуществляется подача звукового или визуального сигнала, соответствующего указателям на поверхности сегмента. Следовательно, ключ может работать как часть электромеханического переключателя или как часть электрического или электронного переключателя, известного специалистам в данной области.

Предпочтительно, но не обязательно, устройство может иметь другие элементы, такие, как выключатель питания 40, переключатель режима 41, регулятор громкости 42 и штекер 43 для вывода сигналов звуковой или радиочастоты.

Устройство также желательно снабдить световым индикатором 45, который соединяется с электрической цепью, так что когда сегменты правильно выровнены, это сопровождается зажиганием сигнальной лампы.

Предусматривается также регистрационный индикатор 50, который дает визуальную индикацию способа и с помощью которого сегменты смежных информационных колец должны быть выровнены для получения нужного результата. Когда все сегменты на информационных кольцах правильно выровнены по регистрационному индикатору 50, они образуют активную строку и каждый сегмент может далее работать как активный ключ. В модифицированном варианте изобретения и для специальных целей, устройство может быть сконфигурировано таким образом, что активная строка может быть расширена, а устройство снабжено специальным держателем или кожухом.

Далее описан один из предпочтительных вариантов для идентификации знаков на информационных кольцах, когда устройство используется для демонстрации взаимосвязи нот в музыкальной гамме.

Начиная со знака 60 на информационном кольце 23a, означающем ноту 60, и перемещаясь по информационному кольцу слева направо, каждая диатоновая нота D-мажорной гаммы (C, D, E, F, G, A, B) описывается призматическим цветом в порядке появления их в радуге. Следовательно, сегмент, содержащий букву C окрашен красным, сегмент, содержащий букву D, окрашен оранжевым, сегмент, содержащий букву F, окрашен желтым, сегмент, содержащий букву G, окрашен голубым, сегмент, содержащий букву A, окрашен синим, и сегмент, содержащий букву B, окрашен фиолетовым. Такой тип кодирования организует систему кодирования, которая позволяет пользователю без музыкального образования идентифицировать ноты в любой мажорной гамме.

При перемещении вдоль информационного кольца 23a в горизонтальном направлении хроматические ноты, которые располагаются между диатоновыми нотами в гамме C, являются первыми или тоновыми нотами мажорной гаммы, получают промежуточный цвет. Например, Eb на информационном кольце является бемольным тоном, идентифицируемом как гамма, и одновременно демонстрируется как бемольный тон визуально и по звуку.

В случае мажорных гамм, которые являются гармоническими эквивалентами, или гаммами идентичными по высоте звука, но пишутся двумя различными способами (т. е. C# и Db), применяются два промежуточных цвета, т.е. C# описывается более светлым оттенком красного, а Db описывается светлым оттенком оранжевого.

В устройстве имеются три энгармонических мажорных гаммы: B-мажорная гамма, известная также как Cb мажорная гамма, C# мажорная гамма, известная также как Db мажорная гамма, и F# мажорная гамма, известная также как Gb мажорная гамма.

Другие ноты, появляющиеся на информационном кольце в треугольном сегменте 61, в виде белых символов, являются гаммами A#, D# и G# Эти ноты не окрашены, поскольку они не образуют тонической основы для принятой мажорной гаммы.

Мажорные гаммы всегда следуют в алфавитном порядке, так что когда энгармоническая нота появляется в гамме, "nf нота в правильной алфавитной последовательности окрашена в соответствии с гаммой. Например, в мажорной гамме Fb выглядит зеленым и его энгармонический эквивалент A# - белый, указывая на то, что Bb является правильным названием ноты в этой гамме.

В альтернативной форме A# может появиться в светлом оттенке желтого цвета, указывая, что это неправильная нота для мажорной гаммы F и демонстрируя, что она во всех отношениях: призматически, по алфавиту и по слуху выше ноты A, которая находится слева от ноты F, Эта альтернативная форма может быть использована для всех энгармонических нот, которые в данный момент появляются на устройстве, как показано на чертежах белыми треугольными сегментами.

Треугольные сегменты на устройстве весьма уместны. Используя энгармонический эквивалент гаммы C# Db в качестве примера, мы можем видеть, что верхний треугольный сегмент C#, как таковой, показывает, что он во всех отношениях выше предшествующего C, не только по алфавиту, но и призматически и, в данном варианте, по слуху. Следовательно, его энгармонический эквивалент Db появляется в нижнем треугольном сегменте, демонстрируя, что он во всех отношениях ниже последующего D. Это становится еще боле важным при приобретении дальнейших музыкальных знаний, т.е. устройство помогает пользователю узнавать те гаммы, которые рассматриваются как бемольные гаммы (гаммы, включающие бемольные ноты) и диезовые гаммы (гаммы, включающие диезовые ноты).

Используя информационные кольца в сочетании с определенной кодировкой, можно сконфигурировать устройство, которое будет поддерживать симметрию формы, а система кодирования будет обеспечивать доступ для пользователя, поскольку последний сможет быстро определить взаимоотношения целых чисел с помощью этой системы.

В другом варианте изобретения система кодирования включает устройство, основанное на осязании, что особенно важно для пользователя с плохим зрением. Одним из вариантов такой осязательной системы является точечный рисунок по методу Брайля. Осязательная система использует ту же логику, что и система цветного кодирования. Примером осязательной системы, когда устройство используется для демонстрации взаимосвязи нот музыкальной гаммы, является использование C-мажрной гаммы по вертикали, причем ноты C, D, E, F, F, A, B будут обозначены знаками Брайля в соответствии с системой Брайля. Каждый сегмент содержит еще один знак Брайля для обозначения гаммы, в которой присутствует диатоническая нота. Например, сегмент, содержащий ноту D на информационном кольце 23b, будет включать символ Брайля для ноты D и малый символ Брайля для буквы c, демонстрируя, что это нота D диатоническая по отношению к мажорной гамме C. Следовательно. в этой системе можно использовать ту же логику, что и в системе цветного кодирования.

При включении устройства с помощью выключателя 40 она проходит стадию инициализации и выходит в ждущий режим. В стадии инициализации определяется порт связи с аналоговым интерфейсом для вырабатывания визуального или звукового ответного сигнала и для загрузки таблиц, которые будут использованы для преобразования величин в информацию о высоте тона. В ждущем режиме цепь загрузки проверяет выбранный рабочий режим и активные ключи через определенные промежутки времени.

Если переключатель 41 выбора режима находится в режиме воспроизведения, программа немедленно переходит к этому режиму, не обращая внимания на состояние активных ключей.

Если переключатель 41 выбора режима не находится в режиме воспроизведения, считываются состояния активных ключей. При нажатии на клавишу активного ключа программа переходит к соответствующему аккорду или последовательности, определяемой переключателем выбора режима 41.

Если устройство сконструировано для демонстрации взаимосвязи нот музыкальной гаммы, используются три рабочих режима, которые называются "аккордовым", "последовательным" "воспроизведения".

В аккордовом режиме, ноты, выбранные на информационных кольцах 23a, 23c и 23e, используются для воспроизведения трезвучий. Ноты сначала проигрываются одна за другой по одной секунде каждая, затем три ноты играются вместе в течение приблизительно одной секунды. Продолжительность звучания нот предпочтительно одна секунда, но это время может быть изменено, что очевидно специалистам в данной области.

Ноты, звучащие в пробной последовательности, образуются из нот музыкальной октавы, определяемой информационным кольцом 23a таким образом, что если нажата клавиша со знаком C на информационном кольце 23a, другие две ноты будут находиться в диапазоне C рядом с высоким тоном B. Проигрывание трезвучий осуществляется путем нажатия клавиши с нужным знаком на информационном кольце, когда оно находится в активной строке. Это действие приводит к считыванию информационных колец 23a, 23c и 23e. Затем программа переходит к проигрыванию аккордов трезвучия. По завершении операции программа возвращается в ждущий режим, в котором она проверяет состояние переключателя режимов и затем проверяет наличие нажатых активных ключей. Программа может быть изменена для проигрывания аккордов, состоящих из более, чем трех нот.

Последовательный режим

Последовательный режим используется для проигрывания гамм и изменения тональности. Начиная с основной ноты, которая в данном случае является знаком, отображенном на активном ключе на информационном кольце 23a, устройство будет проигрывать ноты в нисходящем порядке на активной строке для получения ряда нот в нисходящем музыкальном порядке. Играемые ноты определяются порядком нот на активной строке остальных информационных колец 23b - 23g.

Целью этого режима является проигрывание музыкальной гаммы, начиная от активного ключа на информационном кольце 23a, которое образует основную ноту. Следовательно, проигрываемые ноты составляют октаву, начинающуюся с информационного кольца 23a. Для завершения гаммы восьмая нота извлекается из ноты, выбранной активным ключом на информационном кольце 23a, но эта нота проигрывается на одну октаву выше.

В последовательном режиме при использовании мажорной гаммы C, например, путем нажатия ноты C на информационном кольце 23a, устройство будет проигрывать ионическую тональность C или гамму C мажор. Если нажать ноту D на информационном кольце 23b, устройство будет проигрывать дорическую тональность D на одну октаву выше. Следовательно, в зависимости от того, какой активный ключ был нажат первым, устройство будет проигрывать все тональности, начиная от ионической и кончая локрической.

Последовательный режим включается путем соответствующего выбора переключателя режима 41. Затем поворачиваются информационные кольца, чтобы выровнять нужные ноты в активную строку. При нажатии активного ключа на информационном кольце 23a осуществляется последовательное проигрывание. При этом сканируются активные ключи всех семи информационных колец. Затем программа переходит в режим последовательного проигрывания семи нот, выбранных активными ключами на информационных кольцах; каждая нота играется последовательно в течение одной секунды; затем проигрывается восьмая нота также в течение одной секунды. После окончания данной последовательности программа возвращается в ждущий режим, в котором она проверяет состояние переключателя 41 и также проверяет - нажат ли какой-либо активный ключ на информационных кольцах.

По окончании проигрывания последовательности можно повернуть любое информационное кольцо для образования новой последовательности. Новая последовательность будет проигрываться после нажатия активного ключа на информационном кольце 23a.

После проигрывания гаммы или тональности можно повернуть любое информационное кольцо для выравнивания в активную строку различных знаков и образования новой последовательности. Новая последовательность может быть проиграна при нажатии активного ключа на кольце 23a.

Режим воспроизведения

В режиме воспроизведения устройство действует как клавиатура. При нажатии любого активного ключа звучит нота в течение времени нажатия этого ключа. Если одновременно нажать несколько ключей, будут звучать аккорды. Режим воспроизведения выбирается путем перевода рычага переключателя 41 в положение воспроизведения. Перед этой операцией необходимо соответствующим образом выровнять все информационные кольца.

Когда все активные ключи соответствующим образом выровнены на активной строке, зажигается индикаторная лампа 45. В одном из вариантов настоящего изобретения предусмотрено средство, благодаря которому выравнивание ключей активной строки облегчается с помощью осязания всех активных ключей на активной строке. Такое устройство для осязания может быть образовано с помощью электрического или электромеханического узла, что очевидно специалистам в данной области техники.

При выборе режима воспроизведения, при условии, что все активные ключи соответствующим образом выровнены на активной строке, считываются все семь положений кольца. Активный ключа на информационной строке 23a обрабатывается как основная нота падающей октавы. Остальные шесть информационных колец размещены в пределах октавы таким образом, что любая нота, тональность которой ниже, чем тональность основной ноты, автоматически повышает октаву. Любой нажатый ключ вызовет звучание ноты в пределах этой октавы.

Для повышения диапазона тонов звука можно повернуть любое из информационных колец 23b - 23g для повышения или понижения тона проигрываемой ноты в диапазоне двух октав по любую сторону октавы, выбранной информационным кольцом 23a. Полученный звуковой диапазон будет зависеть от возможностей программного обеспечения в отношении полосы воспроизводимых частот. Следовательно, количество октав зависит от используемой программы.

Если повернуть информационное кольцо 23a в новое положение, можно выбрать режим воспроизведения, передвинув переключатель режима 41 в любую сторону и затем возвратив его обратно в режим воспроизведения. Это позволяет программе прочесть все положения информационного кольца для образования новой октавы, основанной на положении активного ключа на информационном кольце 23a. Во всех случаях, когда нота не звучит, режим воспроизведения проверяет положение переключателя выбора режима 41 и обеспечивает переход в новый режим, если он был заранее выбран.

Подробное описание работы устройства

Технологические схемы, представленные на фиг. 5-9, иллюстрируют подробное описание работы программного обеспечения данного конкретного применения устройства. Далее описано чтение относительного положения активных ключей на информационных кольцах.

Каждое информационное кольцо поворачивается в конкретное положение, соответствующее отдельному звуковому или визуальному целому числу. Для работы системы необходимо определить конкретное положение каждого информационного кольца. С этой целью четыре ключа таким образом связаны с каждым информационным кольцом, что они образуют уникальный шаблон бинарно-кодированных замкнутых состояний ключа, причем каждый шаблон соответствует конкретному индексированному положению ключа. В этом положении замыкание ключа соответствует логической единице.

Шаблон ключа, используемый в данном конкретном примере, выглядит следующим образом:

A = 0000 (0) A# = 0001 (1) V = 0010 (2) C = 0011 (3) C# = 0100 (4) D = 0101 (5) D# = 0110 (6) E = 0111 (7) F = 1000 (8) F# = 1001 (9) G = 1010 (10) G# = 1011 (11) G = 1010 (10)

Для обнаружения работы любого из ключей на активной строке, каждое информационное кольцо имеет нажимной кнопочный выключатель под ключом на активной строке. Каждый из этих выключателей соединен со входом процессора.

Устройство также имеет электрический фиксирующий механизм. Каждое информационное кольцо имеет переключатель для индикации фиксированного состояния кольца. Эти переключатели соединены последовательно с сигнальной лампой 45, которая горит при правильном позиционировании информационных колец. Это особенно важно при использовании режима воспроизведения, поскольку данный режим не может быть включен до тех пор, пока каждое информационное кольцо не установлено в нужное положение.

Режим аккордов

При выборе режима аккордов посредством переключателя режимов 41 программа остается в состоянии ожидания до тех пор, пока не будет нажат какой-либо активный ключ. При этом программа переходит в "аккордовый" режим.

Первой операцией является чтение активных ключей на информационных кольцах. Величина каждого ключа преобразуется в высоту тона. Высоты тона, каждая из которых является величиной, требуемой для озвучивания ноты определенной тональности для каждой проигрываемой ноты, хранятся в таблице нот. Эта таблица содержит частоты тона для проигрывания нот в диапазоне A = 110 Гц до A = 880 Гц.

Начиная с активного ключа на информационном кольце 23a, его величина прочитывается и к ней добавляется величина 24. Это делается потому, что основная октава, используемая в аккордном режиме начинается при A = 220 Гц, которая равна 24-у входу в нотной таблице. Оперируя с другими активными ключами, если читаемая величина ключа превышает величину активного ключа на информационном кольце 23a, к прочитанной величине ключа добавляется величина 12. Если читаемая величина ключа меньше величины активного ключа на информационном кольце 23a, величина 24 добавляется к читаемой величине ключа для повышения ноты на одну октаву. Эти величины приращения фазы хранятся в решетке для дальнейшего использования при звучании нот. Каждая величина в решетке соответствует информационному кольцу.

Для звучания ноты или нот, программа аккордового режима выдает таблицу команд для генерирования звукового или визуального сигнала. Если устройство сконфигурировано для демонстрации взаимосвязи нот музыкальной гаммы, эти команды включают величину приращения фазы, которая используется для установки тона и выдержки времени.

Команды в режиме воспроизведения аккордов следующие:

- Проиграть ноту, соответствующую активному ключу на информационном кольце 23a. Начало и выдержка в течение 1 секунды. Затухание в течение 30 мс.

- Проиграть ноту, соответствующую активному ключу на информационном кольце 23c. Начало и выдержка в течение 1 секунды. Затухание в течение 30 мс.

- Проиграть ноту, соответствующую активному ключу на информационном кольце 23e. Начало и выдержка в течение 1 секунды. Затухание в течение 30 мс.

- Проиграть ноту, соответствующую активному ключу на информационных кольцах 23a, 23c и 23e. Начало и выдержка в течение 1 секунды. Затухание в течение 30 мс.

По окончании этих четырех операций программа возвращается в ждущий режим.

Последовательный режим

Работа в последовательном режиме, в основном, аналогична работе в аккордовом режиме, за исключением того, что ноты, соответствующие активным ключам на семи информационных кольцах, проигрываются последовательно через секундный интервал. Восьмая нота проигрывается в течение одной секунды, но на октаву выше, чем основная нота.

Режим воспроизведения

Режим воспроизведения включается при перемещении переключателя выбора режима в положение одиночного проигрывания. Программа ожидает, пока все активные ключи не зафиксированы, и в этом положении величины активных ключей считываются для формирования таблицы в рамках нижней октавы, основанной на величине активного ключа на информационном кольце 23a.

Теперь активные ключи непрерывно контролируются вплоть до нажатия кнопки активного ключа. По мере поворота любого информационного кольца от 23b до 23g включительно, его новый статус тона заносится в память устройства. При нажатии кнопок активных ключей проигрываются ноты, соответствующие этим активным ключам. При нажатии кнопок ключи стробируются через интервал 38 миллисекунд. Для каждого ключа в октавной строке имеются четыре условия проигрывания, разделенные интервалом 38 мс.

1. Ключ нажат. Это действие вводит программу звучания ноты, которая удерживает эту ноту в течение 38 миллисекунд.

2. Ключ отпущен. Это действие говорит программе звучания ноты, что требуется затухание звучания ноты до нуля и перехода в ждущий режим.

3. После предшествующей выборки ключ все еще нажат. Программа звучания ноты выдает эту ноту с полной громкостью в течение 38 мс.

4. После предшествующей выборки ключ все еще отпущен. Программа звучания ноты выдает эту ноту с полной громкостью в течение 38 мс.

После выхода в режим воспроизведения этот режим поддерживается системой вплоть до перемещения рукоятки переключателя режимов.

Генерирование ноты

Каждая нота генерируется цифровым методом. Ноты образуются путем посылки цифровой выборки формы волны на аналогово-цифровой преобразователь. В настоящем устройстве используется частота дискретизации 8000 выборок в секунду. Если выборки поступают с частотой, вдвое превышающей частоту самого высокочастотного элемента звучащей ноты, происходит соответствующая реконструкция выборок. Для генерирования отдельных выборок используется методика "опережения по фазе".

Например, для получения звука с основной частотой 500 Гц, каждая выборка будет представлена опережением по фазе:



Для генерирования ноты определенного тембра, используется хранение в памяти или вычисление полного цикла требуемых форм волны. Каждая новая величина фазы выборки получается прибавлением прироста фазы к предыдущему модулю фазы 2 пи. Из новой величины фазы величина выборки может быть получена путем расчета или из соответствующей таблицы этих величин. Для устранения ненужного фазового дрожания, величина фазы берется равной точно 16 битам. Таким образом, если используется табличная форма отображения величин, требуется интерполяция. Предпочтительно, хотя и не обязательно, в устройстве используются треугольные волны, которые вычисляются непосредственно из фазовых величин.

Для генерирования полифонического звука, который возникает и затухает, для каждой ноты требуется вычислить ее величину выборки. Затем эта величина умножается на величину огибающей для этой конкретной ноты. В заключение, эти произведения складываются вместе для получения величины выборки.

Управление огибающей. Функция огибающей обеспечивает появление, выдержку или затухание любой проигрываемой ноты. Огибающая воспроизводит величину выборки ноты, которая умножается на соответствующую величину выборки для регулирования громкости звучания ноты.

В фазе нарастания звука амплитуда ноты линейно увеличивается на 256 выборок.

В фазе затухания звука амплитуда ноты линейно уменьшается на 256 выборок.

В состоянии поддержания определенного звука амплитуда ноты поддерживается нулевой или максимальной на весь период действия этой функции. В режиме воспроизведения активная строка дискретизируется через каждые 300 периодов выборки для определения фаз нарастания, выдержки или затухания нот.

Во время нарастания и затухания, амплитуды увеличиваются или уменьшаются на 256 периодов выборки и затем автоматически удерживаются на этом уровне в течение 300 периодов выборки, после чего снова проверяются активные ключи.

В последовательном и аккордном режимах функции нарастания/замирания работают в течение 300 выборок. Выдержка длится в течение 8000 выборок (1 секунда). В этих двух режимах активная строка стробируется вплоть до нажатия активного ключа. С этого момента проигрывание происходит автоматически без сканирования активной строки, пока не будет проиграна вся последовательность нот.

В одном из вариантов изобретения, когда устройство используется в качестве учебного музыкального пособия, оно может выполнять и функцию метронома, выдающего повторяющиеся звуковые сигналы в виде стаккато-импульсов, одного тона или пачки комбинированных тонов, тонических или атонических, белый шум или другой желательный звуковой сигнал. Звуковые импульсы могут быть дублированы визуальным сигналом (светодиод и т.д.). Импульсы могут быть генерированы любым известным электронным или электромеханическим средством. Желательно, чтобы темп импульсов мог бы регулироваться пользователем.

Хотя данное описание относится к конкретной форме и конструкции устройства, которое предпочтительно используется в качестве учебного музыкального пособия, ясно, что найдется целый ряд других применений устройства, имеющего множество информационных колец и описанного выше. Кроме того, физическая форма, размер и конструкция могут быть изменены. Например, устройство может быть конусообразным, бочкообразным или состоять из концентрических колец. Как очевидно специалистам в данной области, конкретная форма и конструкция устройства могут быть изменены и приспособлены к нуждам пользователя.

Из приведенного выше описания ясно, что объем изобретения не ограничивается конкретными устройствами раскрытыми в данном описании. Могут быть осуществлены модификации, усовершенствования и изменения предпочтительной формы изобретения, не выходя за рамки принципов и объема изобретения. Следовательно, объем патента не ограничивается конкретными вариантами его использования, а ограничивается только объемом изобретения, охватываемым пунктами формулы изобретения.