Кольцевой модулятор - простой прибор, который может быть использован для создания необычных звуков на выходе инструмента. Используя два сигнала (разной частоты), он вырабатывает сигнал содержащий сумму и разность этих частот . Эти частоты обычно негармонические, таким образом кольцевой модулятор может создавать очень диссонантные звуки. По этой причине, кольцевой модулятор редко используемый эффект.

Принципы работы

Модуляция есть изменение некоторых параметров звука , таких как амплитуда, частота или фаза . В кольцевом модуляторе используется амплитудная модуляция (В некоторых случаях с подавлением несущей, т.е. исходного тона), которая получается простым перемножением двух сигналов- рис.1

Это перемножение дает новый сигнал, который содержит частоты ,которых нет во входных сигналах, точнее результат перемножения дает сумму и разность частот входных сигналов (верхняя и нижняя боковые полосы) . Они не гармонические- в общем, ноты полученные в результате модуляции не связаны со входными сигналами каким либо музыкальным интервалом или гармонически. Таким образом, полученные звуки очень диссонантны и неприятны. Этот звук часто описывают как подобным гонгу (колокола при звучании часто содержат большие негармонические компоненты ). Рис. 2 показывает синусоидальные волны частот 400 Hz и 600 Hz ,а также их произведение. В результирующем сигнале мы можем обнаружить компонент высокой частоты (1000 Hz) наложенный на низкочастотный компонент.(200 Hz). Этот 200 Hz компонент вызывает мягкое снижение и под'ем волны.

Многие из кольцевых модуляторов, которые можно встретить имеют только один вход для инструментов. Другой сигнал обычно вырабатывается внутренним генератором (обычно его называют сигналом несущей. Этот сигнал не появляется на выходе- отсюда название "подавленная несущая). В некоторых случаях вы можете выбирать частоту этого генератора, в других частота может быть фиксированной, либо ограничена установкой нескольких значений.Но нет никаких причин почему оба сигнала не могут быть от инструментов либо оба от генераторов. Конечно звуки инструментов представляют из себя сумму многих синусоидальных колебаний,а не чистый тон. Используемый генератор может также вырабатывать колебания сложной формы. При этом число тонов быстро возрастает т.к.каждый компонент дает сумму и разность с всеми компонентами другого сигнала, создавая очень сложный звук. Звук после кольцевого модулятора может быть совсем неприятным, но он может быть смешан с первоначальным звуком инструмента,что придает инструменту странный тембр.

Техническое осуществление

Осуществить амплитудную модуляцию в аналоговой технике не всегда просто. Одно из решений содержит кольцо из четырех диодов (отсюда название -кольцевой модулятор) и пару трансформаторов. Он может быть выполнен как пассивная цепь. Кроме того может быть использован четырех квадрантный перемножитель, который выпускается в виде интегральной микросхемы.

Цифровая техника

Цифровая кольцевая модуляция получается простым перемножением двух чисел каждого интервала выборки. Однако, необходимо заметить, что выходной сигнал может быть зашумленным. Наивысшие частотные компоненты выходного сигнала есть сумма наивысших частотных компонентов входного сигнала.

Литература

Wells, Thomas and Eric S. Vogel. The Technique of Electronic Music, Austin: Sterling Swift Publishing Company, 1974.
Dodge, Charles and Thomas A. Jerse. Computer Music: Synthesis, Composition, and Performance. New York: Schirmer Books, 1984.