<Desc/Clms Page number 1>
Elektrisches liisikinstrument.
Gegenstand der Erfindung sind Einrichtungen an elektrischen Musikinstrumenten mit festen schwingenden Klangkörpern, z. B. Saiten, die durch Induktionswirkung in einem elektrischen Stromkreis
Wechselströme von einer Frequenz erzeugen, die der Schwingungszahl des Klangkörpers entspricht, wobei die Wechselströme Lautsprecher betätigen können.
Bei den bisher bekannten Instrumenten dieser Art werden die Klangkörper nur so verwendet wie bei rein akustischen Instrumenten, es wird also bei der Saite nur die Transversalschwingul1g ausgenutzt, die in der Erregungsrirhtul1g auftritt. Mechanische Klangkörper pflegen aber eine grössere Anzahl von Freiheitsgraden zu besitzen, die verschiedene Schwingungen zulassen. Die Erfindung besteht nun zum Teile darin, diese verschiedenen Sehwingungsformen einzeln oder zusammen nutzbar zu machen.
Hiedurch wird das Ansehlaggeräusch beseitigt und das rasche Absinken der Klangintensität nach dem Anschlag verhindert.
Gemäss der Erfindung sind Oszillator und Stromkreis so angeordnet, dass die Erregung des Stromkreises durch den Oszillator innerhalb eines gewissen Bereiches, z. B. des Anfangsbereiches seines Schwingungszustandes, unterdrückt wird.
Die Erfindung ermöglicht es ferner, den elektrisch reproduzierten Schwingungen bestimmte Tonfärbungen zu verleihen, um verschiedene Musikinstrumente, aber auch die menschliche Stimme nachzuahmen.
Ein Instrument gemäss der Erfindung weist eine oder mehrere Klaviaturen auf, durch die der
Klangcharakter der einzelnen Töne beliebig geändert, das Anschlaggeräusch völlig oder überhaupt nicht ausgeschaltet werden kann, so dass das Instrument als Klavier oder als Harmonium gespielt werden kann, oder besondere Klaviaturen können mit besonderen Tonfärbungssystemen verbunden sein, so dass die eine Klaviatur z. B. Klaviertöne, eine andere Violintöne hervorbringt.
Die Erfindung ist auch auf andere Instrumente, z. B. geigenartige Instrumente, anwendbar und gestattet auf diesen auch Töne hervorzubringen, wie sie Blasinstrumenten eigen sind.
Die Zeichnung veranschaulicht verschiedene Ausführungsformen als Beispiele.
Bei der Anordnung nach Fig. l wird die Saite 1 eines Klaviers oder einer Geige von einem Hammer, Bogen od. dgl. in Schwingungen versetzt, wobei der Hammer z. B. die Saite in der Ebene 1-B anschlägt.
Ein Elektromagnet 2 trägt die Wicklung 3, die mit den Polen 4 einer Elektronenröhre 5 verbunden ist.
6 ist die Kathode, ? das Gitter, 8 die Anode. Der Heizstrom für die Kathode 6 wird von einer Gleich- 'stromquelle geliefert. Im Anodenkreis liegen in Reihenschaltung der Lautsprecher 9 und die Batterie B.
Beim Anschlagen der Saite schwingt sie zuerst mit verhältnismässig grosser Amplitude in der Ebene A-B, dann aber nehmen ihre Schwingungen die durch die Ellipse JE dargestellte Form oder auch
Kreisform od. dgl. an, aber selbst die Lage dieser Ellipse ist nicht bestimmt, sofern nicht besondere Mittel hiefür vorgesehen sind. Die schwingende Saite induziert nun in der Wicklung, 3 einen Wechselstrom von einer ihrer Sehwingungszahl entsprechenden Frequenz, und dieser Strom wird in der Röhre 5 verstärkt und zum Lautsprecher 9 geführt. Die Wellenform des in der Wicklung, 3 induzierten Stromes ist in Fig. 2 dargestellt. Ein Strom wird nur durch die Komponente der Saitenschwingung erzeugt, die senkrecht zu der Verbreiterung 10 des Magneten 2 liegt.
Infolgedessen weist der induzierte Strom seinen Höchstwert zu Beginn der Saitenschwingung auf, wenn diese mit verhältnismässig grosser Amplitude
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
verhältnismässig rasch absinkt.
Das PolstÜck 10 des Magneten 2 ist zweckmässig mindestens ebenso lang wie die grössere Ellipsenaehse. Um das Anschlagsgeräuseh auszuscllalten und eine Tonwiedergabe zu erzielen, deren Intensität
EMI2.2
vorgesehen sein. Hier ist der Magnet 2 mit dem verbreiterten Polstück 10 seitlich der Anfangsschwingungs- ebene A-Bangeordnet, und infolge dessen induzieren die Anfangsschwingungen der Saite in der Wicklung 3 keinen Strom, da ihre Ebene ja parallel zu dem Polschuh 10 sich erstreckt. Erst wenn die Schwingungen in die Ellipsenform übergehen, wird hier ein Strom induziert, der nun allmählich von Null bis zum Höchstwert ansteigt und dann langsam wieder absinkt (Fig. 4).
Hier ist auch ersichtlich, dass die durch die Amplitudenumhüllende a angezeigte Tonintensität von Null bis zu einem Höchstwert ansteigt und dann langsam absinkt.
Will man eine steiler ansteigende Tonintensität als gemäss Fig. 4 erzielen, so kann man den Magneten nach Fig. 3a anordnen, bei der der Polschuh 10 zur Ebene A-B geneigt angeordnet ist.
Fig. 4 zeigt das sehr langsame Absinken der Tonintensität. Soll der Ton rascher gedämpft werden, so kann ein Klavierdämpfer der üblichen Art, aber mit kleinerer Fläche verwendet werden, der mit geringerem Druck gegen die Saite gedruckt wird. Sein Angriffspunkt liegt zweckmässig nahe einem
EMI2.3
dämpft, sobald die Taste oder das Pedal freigegeben werden.
Wie schon erwähnt, liegt die Ellipse E nicht fest, sondern dreht sich während der Schwingung der Saite, weil die Saitenenden nicht festgelegt sind, sondern nur auf einem Steg aufruhen. Die Drehung der Ellipse wurde aber Änderungen des erzeugten Tons hervorrufen, die als Schwebungell des Tones
EMI2.4
(Fig. 5a) oder in der Nut-K'"mit Rundboden (Fig. 5b).
Ein solches Festlegen der Saitenenden ist aber nicht immer erwünscht : einfacher ist es. den Polschuh 10 der Ellipsendrehung anzupassen, z. B. nach Fig. 6, wo die Oberseite des Polschuhes bei 13 eine Vertiefung aufweist, wobei diese Vertiefung nach einem Kreis oder einer Ellipse gekrümmt ist, deren Mittelpunkt mit der Achse der Saite in ihrer Ruhelage zusammenfällt.
Man kann dem Polschuh 10 aber auch L-Form geben (Fig. 7), wobei die rechtwinklig zueinander angeordneten Arme 14 und 15 senkrecht zu der Ebene A-B liegen, in der die Saite zuerst schwingt.
Man kann endlich auch zwei Magnete anwenden, deren wirksame Polflächen senkrecht zueinanderliegen
EMI2.5
die Pole 4 der Elektronenröhre gelegt sind. 20' und 21' sind regelbar Widerstände, die parallel zu den Spulen 20, 21 geschaltet sind. Durch Regelung dieser Widerstände kann das Verhältnis der Wirkungen, die von den Horizontal- und Vertikalkomponenten der Saitensehwingungen erzeugt werden, beliebig geändert und dadurch z. B. das Anschlagsgeräusch ausgeschaltet oder nicht ausgeschaltet werden.
EMI2.6
kreisförmigem uerschnitt, vorgesehen sein (Fig. 9a). Die Schenkel schwingen ebenso wie die Saiten.
Der Klangkörper kann aber auch aus einem elastischen Stab oder einer Zunge 1b (Fig. 9b) bestehen, der von dem Hammer le am freien Ende angesehlagen wird, während das andere Ende an 1b festliegt.
Der Magnet 2 liegt nahe dem freien Ende gegenüber dem Hammer.
Fig. 9 veranschaulicht schematisch die Anwendung der Erfindung auf Klaviere, bei denen das Ansehlagsgeräusch bekanntlieh im Bass wenig, im Diskant aber sehr stark auftritt. Deshalb sind die Polsehuhe der Magnete im Bass zweckmässig wenig oder gar nicht zur Saite geneigt, so dass auch die
EMI2.7
sind die Magnete gemäss Fig. 3 auf einer Seite der Anfangsschwingungsebene angeordnet.
Durch entsprechendes Einstellen gewöhnlicher Magnete kann ebenfalls die Wirkung des geneigten Polschuhs erzielt werden.
Für die Saiten des Klaviers können zwei oder mehrere Magnete vorgesehen sein, einer gemäss Fig. 1, der zweite gemäss Fig. 3 oder 3a. Es können auch Mittel zur Einschaltung des einen oder des ändern Magneten vorgesehen sein,
<Desc/Clms Page number 3>
Mit Hilfe der Anordnung nach Fig. 9 wird der Diskant viel weicher reproduziert als bei Klavieren mit dem gewöhnlichen Resonanzboden. Das Verhältnis der Intensität von Bass und Diskant ist so ver- ändert, dass die Basstone mit verhältnismässig gleicher Intensität gebildet werden wie die Diskanttöne.
Mittels dieser Einrichtung lassen sich viele Musikstücke erheblich besser vortragen.
Die Magnetwieklungen können in Reihe geschaltet oder in Gruppen von reihegeschalteten Wicklungen unterteilt sein, wobei dann für alle Wicklungen oder für jede Gruppe ein gemeinsamer Lautsprecher vorgesehen sein kann.
Bei den bisher beschriebenen Einrichtungen beeinflusst der Klangkörper den Stromkreis durch magnetische Induktion. Mall kann statt dessen auch elektrostatische Beeinflussung verwenden, wobei die Saite 1 mit ihren Enden über Stege 22, 23 geführt und mit dem Pol 4 des Gitters 7 und der Entladungsröhre 5 verbunden ist. Eine mit der Kathode 6 durch die Batterie 2-3 verbundene Metallplatte 24 liegt neben der Saite, ein Widerstand 26 ist zwischen Kathode 6 und Gitter 7 eingesehaltet. Die Kapazität des von der Metallplatte 24 und der Saite 1 gebildeten Kondensators wechselt periodisch beim Schwingen
EMI3.1
Lagen der Platte 24 entsprechen den Stellungen des Polschuhes J0 in Fig. 1, 3a und 3. und auch die Wirkungen sind die gleichen.
Durch die Anordnung der Polschuhe in einer andern Ebene als derjenigen, in der die Saite zu schwingen beginnt, erzielt man nicht nur die Ausschaltung des Anschlagsgeräusches, sondern erhält auch eine gleichmässige Stromstärke, da der Anfangsteil der Saitenschwingung, in dem die Amplitude
EMI3.2
verschwindet, wenn die Saite vom Dämpfer angehalten wird. und infolgedessen besitzt der Ton des Instrumentes gleichmässige Intensität, ähnlich dem Ton einer Orgelpfeife od. dgl.
Ein anderes Mittel zur Ausschaltung des störenden Anschlagsgeräusches und zur Erzielung verschiedenen Anklingens besteht in einer Verzögerung des Einschaltens des durch die Saite induzierten
EMI3.3
Hammer betätigenden Taste verbunden ist.
Die Verzögerung des Stromanstieges durch eine Kombination von Widerständen und Kapazitäten mit entsprechender Zeitkonstante zeigt Fig. 11. Die Saite, der Magnet und seine Wicklung sind hier und in den folgenden Figuren durch den Wechselstromerzeuger 30 veranschaulicht, dessen einer Pol mit dem Gitter 7 der Röhre 5 durch den Kondensator 31 verbunden ist. 32 ist eine Gittervorspa. nnungsbatterie, die zwischen dem andern Pol des Wechselstromerzeugers 30 und der Kathode 6 liegt. 33 ist ein Potentiometerwiderstand, der im Nebenselhluss zur Batterie 3'J liegt.-M und. ? sind Schalterkontakte, die gewöhnlich offen sind und erst beim NiederdrÜcken der Taste geschlossen werden. Sie sind an entspreehende Punkte des Widerstandes 33 angeschlossen.
Der Kontakt 35 ist ferner durci (ines Widerstand 36 mit einem Punkt 37 zwischen dem Kondensator 37 und dem Gitter 7 verbunden, der Kontakt 34 durch den rechts liegenden Teil des Potentiometerwiderstandes 33 mit der Kathode 6. Ein Kondensator 3S
EMI3.4
die den Stromerzeuger 30 erregende Saite betätigt und die Kontakte 34, 3. 3 geschlossen. Hiedurch wird das Gleichstrompotential des Gitters 7 allmählich verringert, weil die Zeitkonstante der Kombination des Widerstandes 36 mit der Kapazität 3S so hoch ist, dass die Gittervorspannungsbatterie des Gitters 7
EMI3.5
Der Wechselstromerzeuger 30 ist hier mit dem Gitter 7 und der Kathode 6 der Rohre. 3 verbunden. Ein zweckmässig regelbarer Widerstand 40 liegt in Reihe mit dem Heizdraht 6 und begrenzt den Heizstrom, so dass keine merkliche Emission stattfindet. Die Kontakte 41 sind geschlossen, wenn die Taste nieder-
EMI3.6
der Heizstrom ansteigt und die Elektronenemission vermehrt wird. Ist die Heizwirkung des Drahtes hoch genug, so steigt die Elektronenemission nicht plötzlich, sondern allmählich an, so dass die Anfangs-
EMI3.7
Die bisher beschriebenen Einrichtungen betreffen nur einzelne Töne und sind als Teile eines Instrumentes zu denken, das polyphones Spiel gestattet. Zu diesem Zwecke sind Einrichtungen nach
<Desc/Clms Page number 4>
den Fig. 1-12 in einem Instrumente mit einer oder mehreren Klaviaturen, ähnlich einem Klavier oder einer Orgel, vereinigt, das mehrere Stromerzeuger enthält, von denen jeder aus einer Saite, einem Magneten und einer Wicklung gemäss den obenbeschriebenen Anordnungen besteht, wobei die Saiten entsprechend den Tönen eines Klaviers, einer Orgel od. dgl. gestimmt sind. Man kann für jeden Ton eine Röhre und Mittel zur Ausschaltung des Ansehlagsgeräusehes vorsehen, würde dann aber ein sehr kompliziertes und teueres Instrument erhalten.
Zur Vereinfachung und um mehrere Tonfärbungen erzeugen zu können, bedient man sich der nachfolgend beschriebenen Einrichtung :
Fig. 13 veranschaulicht ein polyphones Instrument, z. B. ein Klavier, von dem hier nur zwölf Töne aus drei verschiedenen Oktaven dargestellt sind, d. h. je vier Noten jeder Oktave. Die aus Saite, Magnet und Wicklung bestehenden Stromerzeuger 50, 51, 52, 5. 3 entsprechen vier Tönen einer Oktave,
EMI4.1
erzeugern von vier Tönen einer dritten Oktave. Der Ton 50"sei die Oktave des Tones 50' und dieser die Oktave des Tones 50 usw. Den Stromerzeugern 50-53" entsprechen Tasten 60-6. " und Schalt- kontakte 70-73". Jeder Kontakt ist geschlossen, wenn die entsprechende Taste angeschlagen ist.
Die Magnetwicklungen der Stromerzeuger 50, 50', 50" sind, wie Fig. 13 zeigt, in Reihe geschaltet und ebenso
EMI4.2
Wicklungen gruppenweise in Reihe geschaltet sind. Fig. 13 stellt nur vier Gruppen dar, jede ist mit einer Entladungsröhre 80 bzw. 81, 82, 83 verbunden. Die Wicklungen jeder Gruppe liegen an den Gittern ihrer Röhren und sind mit einem Leiter 64 verbunden, an denen auch die Tasten oder die von ihnen betätigten Gegenkontakte der Kontakte 70-7. 3" liegen. Die Stromerzeuger sind zweckmässig gemäss Fig. 9 so angeordnet, dass bei den Basstönen die Hämmer, Saiten und Magnete gemäss Fig. 1, bei den Mitteltönen gemäss Fig. 3a und bei den Diskanttönen gemäss Fig. 3 angeordnet sind.
Die Röhren 80-83 weisen Einrichtungen zur Verzögerung der Elektronenemission gemäss Fig. 12 mit in Reihe zu den Heizdrähten geschalteten regelbaren Widerständen 90-93 auf, die zweckmässig mittels eines gemeinsamen Schaltgliedes ausgeschaltet werden können. Der Widerstand 90 ist kurzgeschlossen, wenn eine der Tasten 60,60', 60"angeschlagen ist, das gleiche gilt für die andern Widerstände. Die
EMI4.3
angeschlossen. Die Widerstände 100-.
M3 sind in Reihe zwischen den Polen. 37 und den Anoden der Röhren 80-83 angeschlossen. 59 ist eine gemeinsame Anodenentnahmeverbindung, mit der die Anoden der Röhren 80-83 durch in Reihe geschaltete Kapazitäten und Widerstände 110, 120, 111, 121, 112, 122, 113, 123 verbunden sind, um unerwünschte Kopplungen zwischen den Röhren zu verhindern. Die Ausgangsströme der Röhren 80-83, deren Frequenz den Sehwingungszahlen der Töne entspricht, werden
EMI4.4
Das Gitter 66 ist mit dem Widerstand 74 durch einen regelbaren Kontakt, z. B. einen Gleitkontakt 7 : ;, verbunden, der von einem Pedal 76 betätigt wird.
Die Anode 67 ist mit der Klemme 57 durch einen Teil 77 des unten beschriebenen Speisestromkreises verbunden. Mittels des Pedals 76 kann die Klangintensität aller Töne zusammen geregelt werden.
Zur Regelung einzelner Töne sind nachfolgend beschriebene Mittel vorgesehen. Der Speisestromkreis kann lediglich aus einem Lautsprecher oder einer Unterteilungsverbindung bestehen, wenn man besondere Tonfärbungen beliebig erzielen will.
Beim Niederdrücken einer Einzeltaste, z. B. 60, wird der Stromerzeuger JO erregt und der Wider-
EMI4.5
war. Dieser Ausgangsstrom wird der Röhre 64 zugeführt, deren Ausgangsstrom die gleiche Frequenz, aber grössere Stromstärke hat, wobei das Verhältnis der Stromstärken von der Stellung des durch das Pedal 76 einstellbaren Kontaktes 7J abhängt. Der Ausgangsstrom der Röhre 61 fliesst in den Speisestromkreis 77 und wird hier vom Lautsprecher oder später zu beschreibenden Einrichtungen reproduziert, so dass Tonschwingungen entsprechend dem von der Taste 60 angeschlagenen Ton entstehen.
Nimmt man nun an, dass gleichzeitig die Tasten 60 und 60'angeschlagen werden, so fliesst der kombinierte Strom in den Eingangskreis der Röhre 80. Er setzt sich aus zwei Komponenten mit Frequenzen zusammen, von denen die eine ein Vielfaches der andern ist. Diese überlagerten Frequenzen werden in der Röhre 80 verstärkt und in den Eingangskreis der Röhre 64 geführt, hier wieder verstärkt und in den Lautspreeherstromkreis geführt, wo sie in Tonschwingungen umgewandelt werden.
Nimmt man an, dass mehrere verschiedenen Röhren entsprechende Tasten, z. B. 60 und 63', gleichzeitig angeschlagen werden, so werden die Stromerzeuger 50 und ?'erregt, und die Röhren 80 und 83 senden Ausgangsströme entsprechend der Frequenz der Stromerzeuger 50 und aus. Diese Ströme überlagern sich und fliessen in den Eingangskreis der Röhre 64, die die Gesamtsehwingung verstärkt und in den Stromkreis 77 sendet.
Hieraus ergibt sich, dass man mit einem Instrumente nach Fig. 13 polyphone Musik, z. B. Klavieroder Orgelstücke spielen kann. Durch Reihenschaltung der Magnetwicklungen entsprechend den gleichen Tönen in verschiedenen Oktaven lässt sich die Schaltung wesentlich vereinfachen. Zu bedenken ist aber,
<Desc/Clms Page number 5>
dass, wenn eine Taste, z. B. 60', nach einer Taste, z. B. 60, von Oktavenabstand angeschlagen wird, eine Verzögerung des Heizstromes der betreffenden Röhre 80 nicht eintreten wird, da beim Anschlagen der Taste 60'der von der Taste 60 eingeschaltete Heizstrom schon seinen Höchstwert erreicht hat.
Dieser Nachteil ist aber unwesentlich im Vergleich zu der Vereinfachung und dem Vorteile der Vermeidung von nichtlinearen Verzerrungen, die durch Reihenschaltung der Stromerzeuger für Töne von Oktavenabstand erzielt wird, da die Anschlagsgeräusehe durch Anordnung der Magnete gemäss den Fig. 3 und 3a ausgeschaltet werden können.
Man kann auch zwecks Vereinfachung einen einzelnen Magneten mit mehreren Schwingungerzeugern (Saiten) kuppeln.
Zweckmässig liegt im Verstärkerstromkreise (77 in Fig. 13) eine Einrichtung zur Hervorbringung
EMI5.1
wird, bei denen ein einzelner Tonerzeuger vorhanden ist, während die Anordnung für ein polyphonisches Instrument (Klavier) später erläutert werden wird.
In Fig. 14 ist 130 ein Tonerzeuger, dessen Magnetwicklung mit der Primärwicklung 131 eines Transformators 132 verbunden ist, der drei Sekundärwicklungen 1. 3. 3, 134, 135 besitzt, von denen jede an einen Verstärkerkreis angeschlossen ist, der ein Tonfärbungssystem 7-36, 1. 37, 7-38, einen Ausschalter 7-39, 140, 141 und einen Lautsprecher 142, 14. 3, 144 einschliesst. Die Tonfärbungssysteme beeinflussen die Sekundärströme des Transformators 132 derart, dass sie bestimmte Obertöne verstärken, um die Färbung des vom Erzeuger 130 hervorgebrachten Tones zu ändern. Es kann z.
B. das System 136 die Obertöne verstärken, die für Streichinstrumente charakteristisch sind, während die Systeme 1. 37, 138 die für Holzblasinstrumente oder Blechinstrumente charakteristischen Obertöne verstärken. Die Systeme können aber auch anders ausgestaltet und es können mehr als drei solcher Systeme vorhanden sein.
Wird der Stromerzeuger 1.'30, z. B. durch eine Taste, erregt, so fliesst in die Primärwicklung 1', l ein Wechselstrom mit einer der Schwingungsfrequenz des Stromerzeugers gleichen Frequenz. Sind die Ausschalter 139, 140, 141 offen, so wird kein Lautsprecher erregt, ist aber z. B. Schalter 1. 39 geschlossen, so erzeugt der Lautsprecher 142 einen Ton, dessen Grundfrequenz der Eigenfrequenz des Stromerzeugers 130 entspricht, dessen Färbung aber durch das System 136 z. B. so bestimmt ist, dass der Ton eines Strichinstrumentes entsteht. Ebenso erzeugen die Lautsprecher 74. 3, 744 Töne von Holzblasinstrumenten oder Blechinstrumenten, wenn die Schalter 140, 141 geschlossen sind.
Man kann auf diese Weise einzelne oder kombinierte Tonfärbungen erzeugen, z. B. alle Tonfärbungen auf einmal.
In Fig. 15 ist die Anordnung im wesentlichen die gleiche wie in Fig. 14, nur wird die Verbindung
EMI5.2
Ausgangskreisen der Elektronenröhren 148, 149, 150. Die Einrichtung wird im wesentlichen ebenso wie die nach Fig. 14 betrieben, nur bietet die Verwendung von Elektronenröhren an Stelle eines Transformators den Vorteil, dass durch tbermodulieren der Röhren elektrische Schwingungen mit einer grossen Zahl verschiedener Obertöne entstehen. Die Tonfärbungssysteme 136-7. 38 unterdrücken in den von den Röhren 148-150 gelieferten Strömen die Teiltöne, die für die nachzuahmende Tonfärbung nicht charakteristisch sind, und verstärken dagegen die Teiltöne, die für die gewünschte Tonfärbung charakteristisch sind.
Fig. 16 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform mit einem unterteilten über die Ausgangs-
EMI5.3
mit den Abschnitten 152-154 des Widerstandes 151 verbunden. Der Betrieb ist im wesentlichen der gleiche wie bei den Fig. 14 und 15.
Bei allen Ausführungsformen können die Ausgangskreise der Tonfärbungssysteme auch mit einem gemeinsamen Lautsprecher verbunden sein, wie Fig. 19 zeigt.
In den Fig. 14-16 sind die Tonfärbungssysteme in Verbindung mit einem einzigen Stromerzeuger dargestellt, man kann sie aber auch mit einem Instrument mit mehreren Stromerzeugern (Fig. 13) verbinden. In diesem Falle würde der Stromerzeuger 130 (Fig. 14-16) durch die Röhre 64 nach Fig. 13 und der Speisestromkreis 77 durch die mit dem Stromerzeuger 1.'30 in den Fig. 14-16 verbundenen Teile ersetzt werden. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 17 nur durch die Verbindung der Röhre 64 (Fig. 13) mit dem Transformator 1. 32 (Fig. 14) veranschaulicht ; die andern Teile sind fortgelassen, da sie genau so wie in den Fig. 13 und 14 angeordnet sind. Die Primärwicklung 131 des Transformators 182 liegt im Anodenkreis der Röhre 64 und ist an die Klemme 57 angeschaltet.
Die Sekundärwicklungen 133 bis 135 des Transformators sind mit den Tonfärbungssystemen (Fig. 14) verbunden. Mit einem solchen Instrument kann polyphone Musik mit bestimmten Tonfärbungen gespielt werden, jedoch besitzen alle gleichzeitig angeschlagenen Töne die gleiche Tonfärbung oder eine Mischung verschiedener Tonfärbungen (wenn mehrere von den Schaltern 139-141 nach Fig. 14 geschlossen sind). Man kann die
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
EMI6.2
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
schaltet sind. Gleiche Widerstände sind bei den andern Röhrengruppen vorhanden.
Durch Regelung dieser Widerstände kann die Relativstärke der einzelnen Tonfärbungsgruppen geändert werden. Die Widerstände 223-0 und.'2-30 sind zweckmässig handbetätigte Widerstände, die mittels Einrichtungen betätigt werden, die am Instrumente derart angeordnet sind, dass der Spieler sie während des
EMI7.2
Mittel vorsehen, um die zu den einzelnen Gruppen gehörenden Pedale mechanisch zu kuppeln, um so die Tonstärke aller Tonfärbungssysteme gleichzeitig ändern zu können, ohne die relative Tonstärke der einzelnen Tonfärbungssysteme oder Gruppen von solchen zu ändern. Wie die Zeichnung zeigt, besitzt jeder Tonerzeuger, z.
B. 171, drei Sekundärwicklungen 174, 175, 176 und drei von Tasten betätigte Schalter 180-182, so dass jeder Ton mit jeder der Tonfarben erzeugt werden kann, die die Systeme 193
EMI7.3
einer Mischung von Färbungen erzeugt werden, wenn mehrere Schalter 20. 3-205 geschlossen sind. Will man einen Ton mit einer von den Systemen der andern Gruppen erzeugten Tonfärbung erzeugen, so müssen die entsprechenden Schalter, z. B. 181, 182, geschlossen sein. Man kann also durch Betätigung der Schalter 180, 180', 180" ähnliche Tonfärbungen erzeugen. Man ordnet deshalb die zu den verschiedenen Tönen gehörenden Tasten in gesonderten Klaviaturen oder Manualen an, so dass der Spieler einzelne Töne mit besonderen Tonfärbungen auf besonderen Klaviaturen spielen kann.
Mittels der Schalter : 203 bis ; 211 kann der Spieler besondere Tonfärbungen auf jeder Klaviatur ähnlich wie bei Orgeln kuppeln.
EMI7.4
Die Schalter 203-211 und 240-242 sind zweckmässig Drehschalter und liegen nahe den entsprechenden Klaviaturen, ebenso wie die Zuge einer Orgel, damit der Spieler die Register während des Spieles wechseln kann.
Die Instrumente nach den Fig. 13 und 19 eignen sich auch zur Beeinflussung von Radiosendern bzw. Sprephmasehinen. Zu diesem Zwecke werden die Ausgangskreise der Tonfärbungssysteme 193-201
EMI7.5
Fig. 19 für die zweite und dritte Gruppe dargestellt ist. Nunmehr wandern alle erzeugten Schwingungen ebenso in eine einzige Röhre, wie sie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 13 in die Röhre 64 wandern.
Um die im Ausgangskreis dieser Röhre erzeugten Schwingungen für Sende- oder Grammophonaufnahmen nutzbar zu machen, kann man die Schaltung nach Fig. 20 verwenden, in der 77 die im Ausgangskreis der Röhre 64 liegende Primärwicklung eines Transformators 250 ist, dessen Sekundärwicklung : 51 mit einem Vorverstärker : 25. 2 verbunden ist, der mit dem schematisch bei 253 angedeuteten Sende- oder Aufnahmeapparat in Verbindung steht.
Zwecks Beobachtung der hier erzeugten Schwingungen ist der Transformator 250 mit einer zweiten Hilfswicklung 254 ausgestattet, die Strom in einen in der Nähe des Spielers angeordneten Lautsprecher : 266 sendet. Dies empfiehlt sich für den Fall, als die Instrumente nach den Fig. 13 und 18 in Räumen hörbar gemacht werden sollen, die vom Spieler entfernt liegen. In diesem Falle kann der Spieler die Töne mittels des Hilfslautsprechers überwachen.
In den Fig. 14-19 sind die Tonfärbungssysteme schematiseh als Rechtecke dargestellt, im folgenden wird ihre Konstruktion im einzelnen erläutert werden. Um die hiebei zu erfüllenden Bedingungen zu erläutern, sind in den Fig. 21 und 22 einige TondiagTamme veranschaulicht. Fig. 21 zeigt das Tondiagramm einer Oboe, deren Ton dadurch gekennzeichnet ist, dass der vierte, fünfte und sechste Oberton eine verhältnismässig grosse Amplitude besitzen. In dem Diagramm stellt die waagrechte Linie die Frequenzen der Obertöne, die Skala unter der Abszissenachse die Reihenfolge der Obertöne dar. Jeder Oberton ist durch einen Kegel dargestellt, dessen Höhe seiner relativen Amplitude entspricht.
Fig. 21 zeigt, dass der Grundton eine verhältnismässig kleine, der fünfte Oberton eine verhältnismässig grosse Amplitude besitzt. Der vierte Oberton hat eine etwas unter derjenigen des fünften Obertones liegende
EMI7.6
veranschaulicht die Zusammensetzung der von den Tonerzeugcrn in den Fig. 13 und 19 oder den Röhren 80 bis 83 und 183-191 erzeugten Töne. Die Röhren dienen, wie schon erwähnt, dazu, die von den Stromerzeugern hervorgebrachten Töne mit Obertönen anzureichern.
Infolgedessen haben die in den Ausgangskreisen dieser Röhren erzeugten Schwingungen die Zusammensetzung nach Fig. 22, in der alle
EMI7.7
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
umwandeln. Mit ändern Worten, die Tonfärbungssysteme müssen eine bestimmte Reihe von Obertoncharakteristiken des nachzuahmenden Instrumentes verstärken. Eine solche Obertonreihe nennt man einen Formanten. Statt die den Formanten bildenden Obertöne zu verstärken, konnte man auch die ausserhalb der Formantgrenzen liegenden Frequenzen unterdrücken.
Dies geschieht gemäss der Erfindung mit Hilfe von Filtern oder Resonanzstromkreisen, die Dämpfungs- oder Resonanzkurven aufweisen, durch welche die ausserhalb des Formantbereiches liegenden Frequenzen abgeschwächt oder die innerhalb des Formantbereiches liegenden Frequenzen verstärkt
EMI8.2
Siebkette erzeugten Formantbereiehes zu ermöglichen, damit er die Tonfärbung beliebig ändern kann.
Die Werte der Kapazitäten, der Induktanz und des Widerstandes sind so gewählt, dass Frequenzen ausserhalb des Formantbereiches abgeschwächt, Frequenzen innerhalb dieses Bereiches aber nicht wesentlich beeinflusst werden. Soll das System z. B. die Tonfarbe einer Oboe nachahmen, so muss seine Dämpfung-
EMI8.3
der vierte und der fünfte Oberton im wesentlichen unbeeinflusst, der sechste Oberton wird auf etwa die Hälfte seines normalen Wertes, die andern Obertöne aber erheblich abgeschwächt, so dass das System eine Obertonkombination gemäss Fig. 21 hervorbringt.
Das Verhältnis der Obertonamplituden innerhalb und ausserhalb des Formantbereiches kann man durch Einstellung des regelbaren Widerstandes'si
EMI8.4
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
der Frequenz des Formantbereiches entsprechen, so dass sie in der über die Klemmen 287, 288 nach der Röhre 265 gesandten Schwingung verstärkt werden. Es ist zu bemerken, dass, wenn der Sehwingungskreis auf eine Frequenz abgestimmt ist, die unter der Grundfrequenz der in den Schwingungskreis hinein- geschickten Tonsehwingung liegt, diese niedrige Frequenz an die Schwingung abgegeben wird.
Man stimmt dann zweckmässig den Kreis so ab, dass seine Eigenfrequenz die Hälfte, ein Drittel oder ein Viertel
EMI9.2
EMI9.3
gesandt, dessen Sekundärwicklung 292 mit dem Speisestromkreis der Röhre 297 in Reihe mit einer Gittervorspannungsbatterie 295 und einem Schwingungskreis geschaltet ist, der eine regelbare Induktanz 293 und eine regelbare Kapazität 294 in Parallelschaltung enthält. Dieser Schwingungskreis wird ebenso wie der in Fig. 24 dargestellte auf den Formantbereieh abgestimmt. Der Ausgangsstromkreis
EMI9.4
Diese Anordnung wirkt folgendermassen : Die Batterie 2M liefert dem Gitter der Röhre 297 eine negative Vorspannung von solcher Grösse, dass die Röhre 297 als Schwingungserzeuger wirkt, wenn die positive Halbwelle der Grundfrequenz in die Primärspule 291 des Transformators 290 gelangt. Die Röhre 297 erzeugt dann die Formantfrequenzen, da ihr Gitter durch den Schwingungskreis 293, 294 kontrolliert wird, der auf Formantfrequenz abgestimmt und mit der Rückkopplungsspule 296 gekoppelt ist.
In Fig. 28 ist statt des Schwingungskreises 29. 3, 294 die Sekundärwicklung 298 eines Transfor- mators 299 in den Speisestromkreis der Röhre 297 eingeschaltet. Die Primärwicklung 300 des Transformators 299 ist mit einer Wechselstromquelle verbunden, die Strom von Formantfrequenz liefert.
Der Grundfrequenz, die von dem Transformator 290 in den Speisestromkreis der Röhre : 297 gesandt
EMI9.5
kreis der Röhre 297 eine Schwingung erzeugt wird, die die richtige Obertonzusammensetzung besitzt.
Wenn die nachzuahmende Tonfärbung keine einen Formantbereich darstellenden Obertöne aufweist, sondern nur einzelne gesonderte Obertonformanten, können statt der obenbeschriebenen Resonanzkreise mit breiten Resonanz- oder Dämpfungskurven einfache Kondensator- oder Spulenketten vorgesehen sein, von denen ihre verschiedenen Frequenzen erzeugt werden. Ein anderes Verfahren besteht darin, die zu unterdrÜckenden Teiltöne dem Originalton mit einer Phasenverschiebung von 180 aufzuprägen, so dass sie ausgelöscht und lediglich die dem nachzuahmenden Ton eigenen Teiltöne aufrechterhalten werden.
EMI9.6
Weise ausgebildet, z. B. als Drehknöpfe, Drehschalter od. dgl.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 19 sind Mittel zur gleichzeitigen Regelung der Tonstärke
EMI9.7
nun auch erwünscht sein. die Möglichkeit zu haben, die Tonstärken der Töne einer einzelnen Stimme oder des Gesamtinstrumentes innerhalb kleiner Grenzen zu ändern, damit der Ton vibriert. Solche Einrichtungen sind in Fig. 29-32 veranschaulicht.
In Fig. 29 ist 801 der Trichter eines Lautsprechers ähnlich 277 oder 220 in Fig. 19.-' ? 2 ist eine rotierende Scheibe auf einer den Trichter 301 durchsetzenden Welle 303, die bei-30-1, 3 - ? gelagert ist
EMI9.8
Querschnitt des Lautsprechertrichters 301 abwechselnd vergrössert und verkleinert, so dass die Stärke der vom Lautsprecher erzeugten Töne entsprechend schwankt, wodurch der Eindruck einer Vibration des Tones hervorgerufen wird. Die Scheibe 302 kann ähnlich einer Irisblende ausgebildet sein, so dass ihr Durchmesser, z. B. mittels eines Pedals : 30'7, verändert werden kann, das mit der Scheibe durch eine Stange 308 verbunden ist.
Durch Betätigung des Pedals kann die Stärke des Vibrierens geändert
EMI9.9
abhängt.
Fig. 30 veranschaulicht elektrische Einrichtungen zur Erzeugung eines vibrierenden Tons dadurch,
EMI9.10
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
<Desc/Clms Page number 11>
EMI11.1
system und einem Verstärkerkreis nach Fig. 1 verbunden sind. Beim Anschlagen der Trommel werden in dem Schwingungskreis durch die Hin- und Herbewegung der Spule 343 Ströme erzeugt, die auf das Tonfärbungssystem oder den Verstärker übertragen werden.
Fig. 34 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf eine Geige 3ors, deren Saite : J51 Über den Steg. ? ? läuft und vollständig oder teilweise aus Metall besteht. Im Stromkreise einer Batterie. 147 mit Regulierwiderstand 348 gemäss Fig. 33 liegen zwei Feldspulen 353, 354 mit oder ohne Eisenkern.
EMI11.2
man die Geige mit dem Ton einer Flöte, einer Oboe od. dgl. spielen. Sind mehrere Tonfärbungssysteme, z. B. wie in den Fig. 14-16. vorhanden, so kann der Spieler von dem einen auf das andere übergehen oder alle gleichzeitig m Wirksamkeit setzen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Musikinstrument mit einem durch einen zweckmässig mechanischen Oszillator, z. B. eine Saite oder eine Stimmgabel, erregten elektrischen Stromkreis, dadurch gekennzeichnet, dass Oszillator und Stromkreis so angeordnet, sind, dass die Erregung des Stromkreises durch den Oszillator innerhalb eines gewissen Bereiches, z. B. des Anfanspbereiehes seines Schwingungszustandes, unterdrückt wird.
EMI11.3