DE10147710A1 - Method of operating a stringed instrument such as electric guitar, by detecting time at which conductive plectrum makes contact with string from electrical connection - Google Patents

Method of operating a stringed instrument such as electric guitar, by detecting time at which conductive plectrum makes contact with string from electrical connection

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Abstract

The method involves determining which of the strings (20) of the stringed instrument are contacted or stroked at what time point. The direction of the contact or stroke (forward or backward) is also determined. To detect the time point of contact, the time at which an at least partially conductive plectrum contacts the string is determined. Alternatively, strain gauges in the plectrum, or piezo-pressure sensors in the bridge or saddle, or in the plectrum may be used to determine the contact time point. Independent claims are also included for a stringed instrument, and for an arrangement with a stringed instrument and synthesizer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung zur Verbesserung des Klangs von Saiteninstrumenten. The present invention relates to an electronic Device for improving the sound of stringed instruments.

Für einen Elektro-Gitarristen (E-Gitarristen) ist es üblich, den Gitarrenklang durch Effektgeräte (wie Chorus, Hall, Verzerrer oder allgemein mittels Funktionen in einem Synthesizer) zu variieren bzw. zu verschönern. Um nicht immer mit denselben Effekten zu spielen, müssen diese Effekte schnell zu- und abschaltbar sein. Diese Forderung gilt auch für Klangverbesserungen an anderen Saiteninstrumenten. For an electric guitarist (electric guitarist) it is common the guitar sound through effect devices (such as chorus, reverb, Distortion or generally using functions in a synthesizer) to vary or beautify. Not always with the same To play effects, these effects must be quickly added and removed can be switched off. This requirement also applies to Sound improvements on other stringed instruments.

Üblicherweise werden elektronische Effektgeräte wie digitale Gitarren-Synthesizer per Fußschalter oder Fußtasten zu- oder abgeschaltet bzw. die gewünschten Klangvariationen angewählt. Man kann z. B. ein Gitarrensolo durch Effekte verschönern, indem man einen Fußschalter vor und nach dem Solo betätigt. Electronic effects devices such as digital ones are usually used Switch on or on the guitar synthesizer using the footswitch or footswitch switched off or the desired sound variations selected. You can e.g. B. embellish a guitar solo with effects, by pressing a foot switch before and after the solo.

Das Zu- und Abschalten von Effektgeräten wie z. B. ein Synthesizer über Fußschalter funktioniert relativ langsam (nicht unter 50 ms). Unmöglich ist es, per Fußschalter Töne mit unterschiedlichen Effekten gezielt, z. B. schnell aufeinanderfolgend, erklingen zu lassen. The switching on and off of effect devices such. B. a Footswitch synthesizer works relatively slowly (not less than 50 ms). It is impossible to use tones with a foot switch different effects targeted, e.g. B. quickly successively to sound.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es gestatten, Töne mit unterschiedlichen Effekten gezielt, z. B. schnell aufeinanderfolgend, erklingen zu lassen. The object of the invention is therefore a method and Specify device that allow tones with different effects targeted, e.g. B. in quick succession, to sound.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. This object is achieved by the inventions according to the independent claims solved. Advantageous further developments of Invention are characterized in the subclaims.

Gewöhnlich werden die Saiten eines Saiteninstruments mittels eines Plektrons oder anderer Hilfsmittel wie Münzen oder mit Hand oder Finger angeschlagen oder mit einem Bogen gestrichen. Usually the strings of a string instrument are made using a pick or other aids such as coins or with Hand or finger struck or painted with a bow.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst, indem der Anschlagszeitpunkt und die Anschlagsrichtung (Auf- oder Abschlag) der Saite oder des Plektrons oder anderer Hilfsmittel oder der Hand oder des Fingers oder des Bogens als "Anschlag- /Richtungsinformation" auf elektronischem Wege erkannt und beide Signale gemeinsam zur Steuerung von Effektgeräten genutzt werden. Diese Anschlag-/Richtungsinformation steht dann für beliebige Steueraufgaben zur Verfügung. Zum Beispiel können abgeschlagene Töne mit Verzerrer-Effekt versehen werden und aufgeschlagene Töne den Chorus-Effekt zugewiesen bekommen. Der Gitarrist wählt also über die Anschlagsrichtung z. B. des Plektrons den Effekt des zu spielenden Tons aus und kann daher sogar schnell gespielte, aufeinanderfolgende Töne oder Akkorde mit unterschiedlichen, individuellen Effekten versehen, wenn der Anschlag selbst und seine Richtung für jeden Ton separat detektiert und elektronisch weiterverarbeitet werden. The task is solved by the Time of attack and the direction of attack (up or down) of the string or the plectrum or other aids or the hand or the finger or the bow as a "stop / Direction information "recognized electronically and both signals together to control effect devices be used. This stop / direction information is then available available for any tax task. For example chipped tones can be given a distortion effect and open notes are assigned the chorus effect. So the guitarist chooses z. B. of Plektrons the effect of the sound to be played and can therefore even quickly played consecutive tones or chords with different, individual effects if the stroke itself and its direction for each tone separately detected and processed electronically.

Die Informationen, welche in der Bewegungsrichtung der Saite nach einem Aufschlag oder Abschlag als dynamische Bewegungszustände enthalten sind, können damit gezielt zur Klangverbesserung genutzt werden. Dies wird mechanische Schalter wie Fußtaster etc. künftig überflüssig machen. Moderne Gitarren- Synthesizer bieten gegenwärtig nicht die Möglichkeit, einen Abschlag mit einem anderen Klangeffekt zu versehen als einen Aufschlag. The information in the direction of movement of the string after a serve or discount as dynamic Movement states are included, can be targeted to Sound improvement can be used. This will like mechanical switches Make foot switches etc. redundant in the future. Modern guitar Synthesizers currently do not offer the option of one To apply a different sound effect to the tee than one Surcharge.

Das grundlegende Prinzip der im Folgenden beschriebenen Erkennung der Anschlag-/Richtungsinformation basiert auf der Kombination eines einfachen elektrischen Schalters und, in einer ersten vorteilhaften Ausführungsform, einer auf dem Faradayschen Induktionsgesetz basierenden Messvorrichtung. Der Schalter dient dazu, den Zeitpunkt des Saitenanschlags selbst zu erkennen. Der Schalter soll geschlossen werden, wenn das Plektron die Saite berührt. Hierzu müssen das Plektron und die Saite elektrisch leitend sein. Die Messung einer Induktionsspannung in der angeschlagenen Saite dient dazu, die Richtung der mit dem Plektron hervorgerufenen Bewegung (Auslenkung aus der Ruhelage) der Saite festzustellen. Mit dieser Vorrichtung wird die Richtungsinformation automatisch und sehr schnell erfasst, ohne dass es eines mechanischen Schalters und seiner Betätigung durch den Musiker bedarf, wie es gegenwärtig noch Stand der Technik ist. The basic principle of those described below Detection of the stop / direction information is based on the Combination of a simple electrical switch and, in one first advantageous embodiment, one on the Measuring device based on Faraday's law of induction. The Switch serves to close the time of the striking itself detect. The switch should be closed when that Plectron touches the string. The plectrum and the String be electrically conductive. The measurement of a Induction voltage in the struck string serves the direction the movement caused by the plectrum (deflection from the rest position) of the string. With this device the direction information becomes automatic and very fast detected without it being a mechanical switch and its Activity by the musician is required, as it currently is State of the art.

In einer zweiten, vorteilhaften Ausführungsform wird die Richtungserkennung mittels Messung der im Magnetfeld induzierten Spannung in der Spule eines herkömmlichen Tonabnehmers, welcher seitlich versetzt unter der Saite angeordnet wird, vorgenommen. In a second, advantageous embodiment, the Direction detection by measuring the induced in the magnetic field Voltage in the coil of a conventional pickup, which is laterally offset under the string, performed.

In einer dritten, vorteilhaften Ausführung wird die Richtungserkennung mittels einer Sonderbauform eines elektromagnetischen Tonabnehmers mit zwei im Gegensinn gewickelten, in Reihe geschalteten Spulen unter jeder Saite gewährleistet, wobei diese Sonderbauform wie ein standardmäßiger Tonabnehmer zu handhaben ist. Dies hat den Vorteil, dass Musiker mit dem Gebrauch von standardmäßigen, elektromagnetischen Tonabnehmern bereits vertraut sind. Der Zeitpunkt des Anschlags kann mit Hilfe des Signals eines herkömmlichen Tonabnehmers oder mittels des elektrisch leitenden Plektrons festgestellt werden. In a third, advantageous embodiment, the Direction detection using a special design electromagnetic pickup with two wound in series in the opposite direction switched spools guaranteed under each string, being this special design like a standard pickup handle is. This has the advantage that musicians with the Use of standard electromagnetic pickups are already familiar. The time of the attack can be with Using the signal from a conventional pickup or be determined by means of the electrically conductive plectron.

In einer vierten, vorteilhaften Ausführungsform kann die Bewegungsrichtung der Saite durch Ultraschallmessung oder Mikrowellen-Radar an der Hand des Musikers oder am Plektron oder einem anderen Hilfsmittel bestimmt werden. Dies hat den Vorteil, dass leichte, insbesondere miniaturisierte Bauteile eingesetzt werden können. In a fourth, advantageous embodiment, the Direction of movement of the string by ultrasonic measurement or Microwave radar on the hand of the musician or on the plectrum or another device. This has the Advantage that lightweight, especially miniaturized components can be used.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen wird die Bewegungsrichtung der Saite durch die Auswertung von Videoaufnahmen oder mittels Lichtschranken oder mittels Dehnungsmessstreifen im Plektron oder mittels Piezo-Drucksensoren in der Brücke oder dem Sattel des Saiteninstruments oder im Plektron festgestellt. In further advantageous embodiments, the Direction of movement of the string by evaluating Video recordings or by means of light barriers or by means of Strain gauges in the plectrum or by means of piezo pressure sensors in the Bridge or saddle of the string instrument or in the plectrum detected.

In vielen Ausführungsformen kann die Saite elektrisch leitend oder nichtleitend sein, wodurch sich der Anwendungsbereich der Erfindung von elektrischen auf akustische Saiteninstrumente erweitert. In many embodiments, the string can be electrically conductive or be non-conductive, which extends the scope of the Invention of electric to acoustic stringed instruments extended.

Das Problem der Anschlagserkennung, d. h. des Zeitpunkts des Anschlags allein, ist nach dem aktuellen Stand der Technik bereits gelöst; ohne eine Anschlagserkennung würde ein digitaler Gitarren-Synthesizer nicht wissen, zu welchem Zeitpunkt ein gespielter Ton in ein digitales Steuersignal umgewandelt werden soll. Außer den weiter unten noch ausführlicher beschriebenen neuen Möglichkeiten der Anschlagerkennung kann stets auch auf die bekannten Möglichkeiten zurück gegriffen werden. The problem of stroke detection, i. H. the time of the Stroke alone is state of the art already solved; without a stop detection, a digital would Guitar synthesizers don't know at what time played sound converted into a digital control signal shall be. Except in more detail below described new possibilities of stroke detection can always can also fall back on the known possibilities.

Bei den bekannten Möglichkeiten der Anschlagerkennung wird die Bewegung der Saite mit einem standardmäßigen Tonabnehmer in ein elektrisches Spannungssignal umgewandelt. In einer dieser bekannten Ausführung wandeln Tonabnehmer die mechanischen Schwingungen angeschlagener Saiten mittels sogenannter Stratocaster in elektrische Wechselspannungen um. Stratocaster bestehen aus elektrisch leitenden Spulen, die bei älteren Modellen um Stabmagnete, bei neueren um Weicheisenstifte gewickelt sind, mit balkenförmigen Ferritmagneten auf der Unterseite. Die Feldlinien der Magnete durchfließen die Saiten auf einem Teil ihrer Länge. In der Ruhelage der Saiten ist der magnetische Fluss konstant. Bewegt sich die Saite nach einem Anschlag aus der Ruhelage, verformt sich wegen der elektrischen Leitfähigkeit der Saite der räumliche Verlauf der Feldlinien. Dadurch ändert sich der magnetische Fluss durch die Spule. Von einer mit einer bestimmten Frequenz schwingenden Saite wird daher in der Spule eine Wechselspannung gleicher Frequenz induziert. Die Amplitude der Spannung der bekannten Tonabnehmer hängt ab von der Stärke des Anschlags (dem Betrag der Auslenkung aus der Ruhelage der Saite), ihrer elektrischen Leitfähigkeit und dem Abstand zwischen Saite und Magnetpol. Bekannte Tonabnehmer, die mit diesem Prinzip arbeiten, erzeugen Spannungen mit Amplituden im Bereich einiger Hundert Millivolt. Die Signale werden jeweils separat verstärkt und gleichgerichtet und dienen als Eingangssignale für einen nichtinvertierenden Schmitt-Trigger. Überschreiten die gleichgerichteten Signale eine zuvor festgelegte Amplitude, liefert der Ausgang des Triggers für jedes Eingangssignal ein zugehöriges (High Pegel-)Ausgangssignal, woran der Zeitpunkt jedes Anschlags einzeln erkannt wird. Mit hexaphonischen Tonabnehmern kann diese Anschlagserkennung für jede Saite separat vorgenommen werden. With the known possibilities of stroke detection, the Moving the string in with a standard pickup converted an electrical voltage signal. In one of these known design convert pickups the mechanical Vibrations of strings struck using so-called Stratocaster into electrical AC voltages. Stratocaster consist of electrically conductive coils used in older Models around bar magnets, with newer ones wrapped around soft iron pins with bar-shaped ferrite magnets on the underside. The field lines of the magnets flow through the strings on one Part of their length. The strings are in the rest position magnetic flux constant. The string moves after a stop from the rest position, deforms because of the electrical Conductivity of the string the spatial course of the field lines. This changes the magnetic flux through the coil. Of a string vibrating at a certain frequency therefore an AC voltage of the same frequency in the coil induced. The amplitude of the voltage of the known pickups depends on the strength of the attack (the amount of Deflection from the rest position of the string), its electrical Conductivity and the distance between the string and the magnetic pole. Known Create pickups that work with this principle Voltages with amplitudes in the range of a few hundred millivolts. The signals are amplified separately and rectified and serve as input signals for one non-inverting Schmitt trigger. Exceed the rectified signals provides a predetermined amplitude the trigger output for each input signal associated (high level) output signal, at which the time of each Attack is recognized individually. With hexaphonic Pickups can use this stop detection for each string separately be made.

In einer anderen Ausführung von bekannten Tonabnehmern verwenden diese anstelle von Spulen und Magneten vielmehr Piezoelemente, die in den Steg der Gitarre eingebaut sind. Der Steg ist ein senkrecht stehendes kleines Brettchen auf der Oberseite des Saiteninstruments, auf dem die Saiten aufliegen. In another version of known pickups rather use them instead of coils and magnets Piezo elements built into the bridge of the guitar. The jetty is a vertical little board on the Top of the string instrument on which the strings rest.

Für jede Saite ist ein eigenes Piezoelement in das jeweilige Stegsegment eingesetzt. Jedes Piezoelement ist separat verkabelt. Die Anschlusskabel können entweder zusammengeschaltet werden, oder sie werden separat weitergeführt, um das Signal jeder einzelnen Saite einem Gitarren-Synthesizer zuzuleiten. Ferner können Piezoelemente auch in die Brücke oder den Sattel der Gitarre eingebaut werden. Der Sattel ist die am oberen Ende des Griffbretts von Saiteninstrumenten angebrachte Querleiste, auf der die Saiten aufliegen. Bei solchen Piezo- Tonabnehmern können elektrisch leitende oder nichtleitende Saiten verwendet werden. There is a separate piezo element for each string in the respective Bridge segment used. Each piezo element is separate wired. The connection cables can either be interconnected be, or they are continued separately to the signal to feed every single string to a guitar synthesizer. Piezo elements can also be placed in the bridge or saddle the guitar. The saddle is the one at the top String instruments attached to the end of the fingerboard Cross bar on which the strings rest. With such piezo Pickups can be electrically conductive or non-conductive Strings are used.

In der hier vorliegenden Erfindung wird gegenüber den bekannten Möglichkeiten der Erkennung des Anschlagszeitpunkts jedoch ein besonders einfaches Konzept zur Anschlagserkennung beschrieben. Da das Plektron selbst elektrisch leitend ist und mit einer Spannungsquelle elektrisch leitend verbunden ist, fließt sobald das Plektron die elektrisch leitende Saite kontaktiert, über Plektron und Saite zur Masse hin ein Stromimpuls, welcher den Zeitpunkt des Anschlags eindeutig festlegt. In the present invention is compared to the known ways of detecting the time of the attack, however a particularly simple concept for stroke detection described. Since the plectron itself is electrically conductive and is electrically connected to a voltage source, as soon as the plectron flows the electrically conductive string contacted, through the plectrum and string to the ground Current pulse, which clearly defines the time of the attack.

Zur anschließenden Messung der Bewegungsrichtung der Saite mittels der neuen, vorteilhaften ersten Ausführungsform unter Nutzung des Induktionsprinzips befindet die Saite sich, wie bei bekannten Ausführungen herkömmlicher Tonabnehmer, in einem Magnetfeld. Da die Saite durch den Anschlag aus ihrer Ruhelage ausgelenkt wird, stellt sie einen im Magnetfeld bewegten Leiter dar, in dem ein Induktionsstrom hervorgerufen wird. Über den Innenwiderstand der Saite entsteht demnach eine elektrische Spannung, wobei die Polung dieser elektrischen Spannung von der Bewegungsrichtung der Saite abhängt. Mit Hilfe einer einfachen Auswerteelektronik, welche diese Polung erkennt, kann man daher die Bewegungsrichtung der Saite gegenüber der Ruhelage und damit die Anschlagsrichtung des Plektrons ermitteln. Misst man die Bewegungsrichtung unmittelbar nach den Zeitpunkten der Saitenanschläge bis zur maximalen Auslenkung der Saite, so erhält man die gewünschte, vollständige Anschlag-/Richtungsinformation. Jedem Saitenanschlag wird genau eine Bewegungsrichtung zugeordnet. For the subsequent measurement of the direction of movement of the string by means of the new, advantageous first embodiment Using the induction principle, the string is located like in known designs of conventional pickups, in one Magnetic field. As the string comes out of its rest position by the stop is deflected, it represents one moved in the magnetic field Conductor in which an induction current is generated. about the internal resistance of the string arises accordingly electrical voltage, the polarity of this electrical voltage depends on the direction of movement of the string. With the help of a simple evaluation electronics that recognize this polarity, you can therefore change the direction of movement of the string against the Rest position and thus the direction of the pick determine. If you measure the direction of movement immediately after Timing of the string stops up to the maximum deflection the string, you get the desired, complete Lifting / direction information. Every string stop is accurate assigned a direction of movement.

Gegenüber den bekannten Tonabnehmern, welche nur den Anschlagszeitpunkt, die Frequenz und Amplitude erkennen, wird hier auch die Anschlagsrichtung durch die Erkennung der Polung der Induktionsspannung identifiziert. Compared to the well-known pickups, which only the Attack time, which will recognize frequency and amplitude here also the stop direction by recognizing the polarity of the induction voltage identified.

Zwar ist in der Offenlegungsschrift DE 199 17 757 A1 bereits eine Abtastung von Saitenschwingungen elektrischer Musikinstrumente beschrieben, in welcher elektrisch leitende Saiten in einem Magnetfeld schwingen und die in ihnen induzierte Spannung beliebigen Signalformern, Signalverstärkern oder Wandlern zugeführt wird. Dort werden die Signale jedoch nicht dazu benutzt, Informationen über die Richtung eines bestimmten Plektronanschlags zu gewinnen, damit der Musiker mittels der von ihm bei genau diesem Anschlag vorgenommenen willkürliche Festlegung der Anschlagsrichtung künstlerisch-gestaltend auf den Klang genau dieses Anschlags einwirken kann. Die Signale sollen dort lediglich technisch weiterverarbeitet werden, ohne dass auf das gestalterische Mittel der Klangverschönerung durch Richtungsgebung jedes einzelnen, individuellen Anschlags durch den Musiker gezielt wird. The published patent application DE 199 17 757 A1 does a scan of string vibrations electrical Musical instruments described in which electrically conductive strings vibrate in a magnetic field and the induced in them Voltage of any signal formers, signal amplifiers or Transducers is fed. However, the signals are not there used to provide information about the direction of a particular Plectronic attack to win so that the musician by means of arbitrarily made by him at precisely this attack Determination of the direction of the artistic design the sound of this attack can act. The signals should only be processed there technically without that to the creative means of sound enhancement by giving direction to each individual, individual stop is targeted by the musician.

Weiter ist aus der DE 195 28 051 bekannt, dass die 6 Analogausgänge einer Gitarre 6 getrennten Verzerrern zugeführt und die Verzerrer getrennt geregelt werden können. Dies bedeutet, dass die auf einzelnen Saiten erzeugten Töne oder Tonfolgen zwar jeweils gleichermaßen, d. h. mit dem gleichen elektronischen Werkzeug, z. B. mittels Verzerrung, bearbeitet werden können. Jedoch fehlt auch dieser Offenlegungsschrift die Lehre, wie auf jeden einzelnen Ton einer Tonfolge individuell mittels eine Anschlag-/Richtungserkennung zugegriffen werden könnte, um genau diesen einzelnen Ton gestalterisch zu verformen, oder wie bei aufeinanderfolgenden Tönen einer Saite jeder einzelne Ton gegenüber einem vorangegangenen oder folgenden Ton anders, z. B. durch Verzerrung oder Chorus, verformt werden könnte. It is also known from DE 195 28 051 that the 6 analog outputs of a guitar can be supplied with 6 separate distorters and the distortion can be controlled separately. This means that the tones or tone sequences generated on individual strings are each equally, ie with the same electronic tool, e.g. B. can be edited by means of distortion. However, this publication also lacks the teaching of how each tone of a tone sequence could be accessed individually by means of a stop / direction detection in order to deform precisely this single tone in terms of design, or, as in the case of successive notes of a string, each individual tone compared to a preceding or following tone Sound different, e.g. B. could be deformed by distortion or chorus.

Weiter ist aus der DE 199 13 249 A1 bekannt, dass durch einen in ein Plektron eingebauten Sensor, z. B. einen Dünnfilmsensor, über Fingerdruck die Parameter eines Effektgeräts gesteuert werden können. Wieder ist die Lehre eingeschränkt, indem alle auf einer Saite erzeugten Töne mit dem gleichen elektronischen Werkzeug, nämlich dem Effektgerät, z. B. einem Verzerrer, verformt werden können. Eine individuelle Verformung einzelner, aufeinanderfolgender Töne durch verschiedene Effektgeräte, ist damit nicht möglich. It is also known from DE 199 13 249 A1 that through a sensor built into a plectrum, e.g. B. one Thin film sensor, the parameters of an effects device via finger pressure can be controlled. Again the teaching is limited by all notes produced on one string with the same electronic tool, namely the effects device, e.g. B. one Distortion, can be deformed. An individual deformation single, consecutive tones by different Effects devices are not possible.

In mehreren ausführbaren Beispielen sollen im Folgenden die Einzelheiten der Anschlag-/Richtungserkennung und einer dazugehörigen digitalen Schaltung für Steuerungsaufgaben anhand der schematischen Fig. 1 bis 10 näher erklärt werden. In den Figur sind wiederkehrende Bauteile mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen. In several executable examples, the details of the stop / direction detection and an associated digital circuit for control tasks are to be explained in more detail with reference to the schematic FIGS. 1 to 10. In the figures, recurring components are provided with the same reference numerals.

Im einzelnen zeigt: In detail shows:

Fig. 1 das elektrisch leitende Plektron mit dem elektrisch kontaktierten, isolierten Stromkabel, Fig. 1, the electrically conductive plectrum contacted with the electrically insulated power cable,

Fig. 2 das Schaltbild der Anschlagzeitpunkts-Erkennung, beispielhaft für die tiefe und die hohe e-Saite (erster Index e), Fig. 2 shows the circuit diagram of the stop timing of detection, for example the depth and the high E string (first subscript e),

Fig. 3 die digitale Weiterverarbeitung (Normierung und Zeitverzögerung) der aus der Anordnung gemäß Fig. 2 gewonnenen Anschlagzeitpunkts-Signale, Fig. 3, the digital processing (normalization and time delay) on the results of the arrangement according to Fig. 2 stop timing signals,

Fig. 4 schematisch die Anordnung des Magneten auf dem Korpus der E-Gitarre (Konturlinie) für die Anschlagrichtungs-Erkennung, Fig. 4 schematically shows the arrangement of the magnets on the body of the guitar (contour line) for the stop direction detection,

Fig. 5 das Blockschaltbild der Anschlagrichtungs-Erkennung, Fig. 5 is a block diagram of the stop direction detection,

Fig. 6a einen herkömmlichen elektromagnetischen Tonabnehmer, FIG. 6a shows a conventional electromagnetic pickup,

Fig. 6b die seitlich versetzte Einbauweise eines herkömmlichen elektromagnetischen Tonabnehmers, und Fig. 6b shows the laterally offset installation of a conventional electromagnetic pickup, and

Fig. 6c die Sonderbauform eines elektromagnetischen Tonabnehmers, Fig. 6c, the special design of an electromagnetic pickup,

Fig. 7 die Vorrichtung zur Richtungserkennung der Plektronbewegung mittels Ultraschall- oder Mikrowellen- Dopplereffektmessung, Fig. 7, the apparatus for detecting the direction Plektronbewegung using ultrasonic or microwave Doppler effect measurement,

Fig. 8 die zusammenhängende, digitale Schaltung einer Anschlagzeitpunkts- und Richtungs-Erkennung für eine Saite, Fig. 8, the cohesive, a digital circuit Anschlagzeitpunkts- and direction detection for a string,

Fig. 9 die Erweiterung der digitalen Schaltung aus Fig. 8 auf die Anschlagzeitpunkts- und Richtungs-Erkennung zweier Saiten und FIG. 9 shows the extension of the digital circuit from FIG. 8 to the detection of the timing and direction of two strings and

Fig. 10 die Erweiterung der digitalen Schaltung gemäß den Fig. 8 und 9 zur Anschlag-/Richtungs-Erkennung für ein Saiteninstrument mit vier Saiten. Fig. 10, the extension of the digital circuit shown in FIGS. 8 and 9 for Lifting / direction detection for a stringed instrument with four strings.

Erkennung des AnschlagszeitpunktsDetection of the time of the attack

Im Folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Bei einem Ausführungsbeispiel hält der Musiker ein elektrisch leitendes Plektron 10 in der Hand, an welches ein Stromkabel 11 elektrisch kontaktiert ist. Das Kabel führt zu einer Spannungsquelle (nicht dargestellt), die eine maximale Spannung von z. B. Ub = 5 V zur Verfügung stellt. Die Spannungsversorgung kann beispielsweise durch eine in die Gitarre eingebaute Batterie realisiert werden, wobei der Minuspol der Batterie mit dem Masseanschluss der Gitarre verbunden ist. Das elektrisch leitende Plektron 10 wird über das Stromkabel 11 am Pluspol dieser Batterie (nicht dargestellt) angeschlossen. Die Gitarrensaiten (nicht dargestellt) müssen für diese Ausführungsform der Anschlagserkennung elektrisch leitend sein. In the following, reference is made to FIG. 1. In one embodiment, the musician holds an electrically conductive plectron 10 in his hand, to which a power cable 11 is electrically contacted. The cable leads to a voltage source (not shown) that has a maximum voltage of e.g. B. Ub = 5 V. The voltage supply can be implemented, for example, by a battery built into the guitar, the negative pole of the battery being connected to the ground connection of the guitar. The electrically conductive plectron 10 is connected via the power cable 11 to the positive pole of this battery (not shown). The guitar strings (not shown) must be electrically conductive for this embodiment of the stop detection.

In der bevorzugten, einfachsten Ausführungsform ist das Plekaron 10 homogen aufgebaut und besteht aus Metall. Daran ist das Kabel 11 an der Stelle 12 angelötet, wie es in Fig. 1 zu sehen ist. Die Saite (nicht dargestellt) wird mit der Spitze 13 des Plektrons 10 angeschlagen. In the preferred, simplest embodiment, the plekaron 10 is constructed homogeneously and consists of metal. The cable 11 is soldered to position 12 thereon, as can be seen in FIG. 1. The string (not shown) is struck with the tip 13 of the pick 10 .

Berührt das elektrisch leitende Plektron mit seiner Spitze 13 beim Anschlag die elektrisch leitende Saite, so stellt dies das Schließen eines elektrischen Kontakts (Schalters) dar. Über den Innenwiderstand der Saite baut sich während des mechanischen Kontakts zwischen Plektron 10 und Saite (nicht dargestellt) eine Spannung U(t) auf. Auf diese Weise steht die digitale Information "Anschlag Ja/Nein?" zur Verfügung. If the electrically conductive plectron touches the tip 13 of the electrically conductive string at the stop, this represents the closing of an electrical contact (switch). A build-up of the internal resistance of the string during mechanical contact between the plectron 10 and the string (not shown) Voltage U (t). In this way, the digital information "Stop Yes / No?" to disposal.

Das Ziel ist es, eine Anschlagserkennung für jede Saite separat zu erhalten. Für die e-, a-, d-, g-, h-Saiten und die hohe e-Saite der Gitarre soll dazu jeweils ein separater Spannungsimpuls U(t) erhalten werden. Da bei einer E-Gitarre normalerweise der Steg geerdet und leitend mit allen 6 Saiten verbunden ist, erhält man ohne weiteres keine separat auswertbaren Spannungssignale pro Saite. Die Saiten müssen also vom Steg elektrisch isoliert werden. Der Steg wird dazu aus einem elektrischen Nichtleiter gefertigt. The goal is to find a stop for each string available separately. For the e, a, d, g, b strings and the high The guitar's e-string should have a separate one Voltage pulse U (t) can be obtained. As with an electric guitar normally the bridge is grounded and conductive with all 6 strings is connected, you do not easily get any separately evaluable Voltage signals per string. So the strings have to come off the bridge be electrically isolated. The web is made of one electrical non-conductor manufactured.

Damit eine gespannte Saite nicht durch den Steg durchrutscht, wird die Saite beim Saitenaufziehen durch ein Loch im Steg eingefädelt, wobei sich am Saitenende ein sogenanntes Ball-End befindet. Dieses Ball-End ist größer als das Loch; auf diese Weise wird das Durchrutschen des Saitenendes verhindert. Dieses Ball-End ist elektrisch leitend mit der Saite verbunden. In einer ersten Ausführungsform kann an das Ball-End der Saite ein Widerstand z. B. hartgelötet und die andere Seite dieses Widerstandes über ein Stromkabel mit dem Masseanschluss der E- Gitarre verbunden werden. Alternativ kann man den Widerstand an den Saitenreiter anlöten, wobei einerseits der Saitenreiter vom Steg isoliert ist, andererseits am Auflagepunkt der Saite auf dem Saitenreiter eine leitende Verbindung besteht. Dies wendet man auf alle 6 Saiten der Gitarre an. So that a tensioned string does not slip through the bridge, the string is wound through a hole in the bridge threaded, with a so-called ball end at the end of the string located. This ball end is bigger than the hole; to this This prevents the string end from slipping. This ball end is electrically connected to the string. In a first embodiment, the string can be attached to the ball end a resistance z. B. brazed and the other side of this Resistance via a power cable to the ground connection of the E- Guitar. Alternatively you can use the resistor solder to the saddle, on the one hand the saddle is isolated from the bridge, on the other hand at the point of contact of the string there is a conductive connection on the saddle. This apply to all 6 strings of the guitar.

Im Folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Bei offenem Schalter, d. h. solange das Plektron z. B. die tiefe e-Saite nicht berührt, gilt am "Signalausgang" dieser Saite: UE(t) = 0, d. h. UE liefert den zeitlich konstanten Low Pegel für die nachfolgende Signalverarbeitung. Wird nun durch Anschlag der Saite mittels des Plektrons der Stromkreis geschlossen, so gilt in diesem Ausführungsbeispiel UE(t) = Ub = 5 V als kurzzeitiges High Pegel-Signal für die Dauer des Anschlags (einige Millisekunden). Entsprechendes gilt für jede einzelne der anderen Saiten mit dem zur jeweiligen Saite zugehörigen Signalausgang. In the following, reference is made to FIG. 2. With the switch open, ie as long as the plectrum z. B. does not touch the deep e-string, the following applies to the "signal output" of this string: UE (t) = 0, ie UE delivers the time-constant low level for the subsequent signal processing. If the circuit is now closed by striking the string by means of the plectron, in this exemplary embodiment UE (t) = Ub = 5 V is considered to be a brief high-level signal for the duration of the stroke (a few milliseconds). The same applies to each of the other strings with the signal output associated with the respective string.

Fig. 2 zeigt als Beispiel die Widerstände 22 und 23 der tiefen e-Saite 20 und hohen e-Saite 21 sowie die Signalausgänge Ue, t(t) und Ue, h(t) der tiefen (zweiter Index t) und hohen (zweiter Index h) e-Saiten 20 bzw. 21. Die Widerstände und Signalausgänge der a, d, g, und h Saiten sind aus Gründen der Übersicht in Fig. 2 nicht eingezeichnet und befinden sich im Bereich der punktierten Linien. Weiter handelt es sich in Fig. 2 nur um ein und dasselbe leitende Plektron 10, mit welchem jede der 6 Saiten angeschlagen werden kann. Die unterbrochenen Kreise 24 in dieser Figur stellen schematisch den Kontakt zwischen elektrisch leitendem Plektron 10 und elektrisch leitender Saite 20 oder 21 dar. As an example, FIG. 2 shows the resistors 22 and 23 of the low e-string 20 and high e-string 21 as well as the signal outputs Ue, t (t) and Ue, h (t) of the low (second index t) and high (second Index h) e-strings 20 and 21 . For reasons of clarity, the resistances and signal outputs of the a, d, g, and h strings are not shown in FIG. 2 and are in the area of the dotted lines. Further, it is in Fig. 2, only one and the same conductive plectrum 10 can be struck with which each of the 6 strings. The broken circles 24 in this figure schematically represent the contact between the electrically conductive plectron 10 and the electrically conductive string 20 or 21 .

Um die Schaltung in Fig. 2 absolut funktionssicher zu machen, kann man an jedem Signalausgang einen nichtinvertierenden Schmitt-Trigger (nicht dargestellt) anschließen, der für die eindeutige Unterscheidung in High- oder Low Pegel-Signale sorgt. In order to make the circuit in FIG. 2 absolutely functionally reliable, a non-inverting Schmitt trigger (not shown) can be connected to each signal output, which ensures the clear distinction between high or low level signals.

Damit die kurzzeitigen Signale Ue, t(t) oder Ue, h(t) aus Fig. 2 zur Anschlagserkennung technisch nutzbar werden, müssen sie normiert und zeitverzögert werden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. In order that the short-term signals Ue, t (t) or Ue, h (t) from FIG. 2 can be used technically for the detection of stops, they have to be standardized and delayed, as shown in FIG. 3.

Diese Weiterbearbeitung geschieht in zwei Schritten:

  • 1. Ein Monoflop 30 erzeugt aus jedem Anschlagssignal, hier als Beispiel Ue, t(t), einen Impuls mit definierter Impulsdauer. Dazu wird der Impuls Ue, t(t) zunächst durch einen Normierer 32 normiert. Anschließend wird der normierte Puls durch die Hintereinanderschaltung von zwei Invertierern 32, 33 verzögert. Da der mechanische Schalter, bestehend aus dem leitenden Plektron und der leitenden Saite, beim Saitenanschlag prellt, wird ein nicht-nachtriggerbares Monoflop 30 eingesetzt. Daher erhält man bei jedem Anschlag am Ausgang des Monoflops genau einen Impuls mit definierter Impulsdauer. Die Impulsdauer wird so gewählt, dass sie deutlich länger ist als die sehr kurzzeitige Kontaktdauer zwischen Plektron und Saite. Jedoch muss die Impulsdauer viel kürzer sein als das Zeitintervall zwischen zwei Saitenanschlägen des Musikers auf der gleichen Saite.
  • 2. Der Impuls am Ausgang des Monoflops 30 wird zeitverzögert an den endgültigen Ausgang der Anschlagerkennung weitergeleitet. Die Bewegungsrichtung der Saite muss mit dem vorangehenden Saitenanschlag und nur mit diesem korreliert werden, damit beide Signale in Koinzidenz auch bei schneller Tonfolge weiterverarbeitet werden können. Hierfür wird die Zeitverzögerung durch eine gerade Anzahl hintereinander-geschalteter Inverter 32 und 33 realisiert, wobei jeder Inverter 32 und 33 durch seine Signallaufzeit zur Zeitverzögerung beiträgt.
This further processing takes place in two steps:
  • 1. A monoflop 30 generates a pulse with a defined pulse duration from each stop signal, here as an example Ue, t (t). For this purpose, the pulse Ue, t (t) is first normalized by a normalizer 32 . The normalized pulse is then delayed by the series connection of two inverters 32 , 33 . Since the mechanical switch, consisting of the conductive plectrum and the conductive string, bounces at the string stop, a non-retriggerable monoflop 30 is used. Therefore, each time you stop at the output of the monoflop you get exactly one pulse with a defined pulse duration. The pulse duration is chosen so that it is significantly longer than the very short contact duration between the plectrum and the string. However, the pulse duration must be much shorter than the time interval between two strings by the musician on the same string.
  • 2. The pulse at the output of the monoflop 30 is passed on to the final output of the stop detection with a time delay. The direction of movement of the string must be correlated with the preceding string stop and only with this so that both signals can be processed in coincidence even with a fast tone sequence. For this purpose, the time delay is realized by an even number of inverters 32 and 33 connected in series, each inverter 32 and 33 contributing to the time delay by its signal propagation time.

Diese Bearbeitung der Signale zur endgültigen Anschlagerkennung nach Fig. 3 muss für alle 6 Saiten elektronisch getrennt geschehen. This processing of the signals for the final touch detection according to FIG. 3 has to be done electronically separately for all 6 strings.

Erkennung der Bewegungsrichtung der SaiteDetection of the direction of movement of the string

Schwingt gemäß der oben zuerst genannten, vorteilhaften Ausführungsform der Richtungserkennung eine elektrisch leitende Saite im Magnetfeld, so wird nach dem Faradayschen Induktionsgesetz in der Saite eine elektrische Wechselspannung UP0(t) induziert. Hierbei hängt die Polung der elektrischen Wechselspannung von der momentanen Bewegungsrichtung der Saite ab. Swings according to the advantageous first mentioned above Embodiment of the direction detection an electrically conductive String in the magnetic field, so after Faraday's Induction law in the string an electrical AC voltage UP0 (t) induced. Here the polarity of the electrical depends AC voltage from the current direction of movement of the string.

Eine vorteilhafte Anordnung des Magneten auf der Gitarre ist in Fig. 4 gezeigt. Die Figur enthält schematisch die Kontur des Gitarrenkörpers 1 und den Magneten 40. An advantageous arrangement of the magnet on the guitar is shown in FIG. 4. The figure schematically contains the contour of the guitar body 1 and the magnet 40 .

Vorteilhafterweise wird die Saite 20, im Beispiel die tiefe e- Saite, mittels des Plektrons (nicht dargestellt) in Höhe des Magneten 40 im Punkt 46 angeschlagen, weil hier sowohl das Magnetfeld als auch die Auslenkung der Saite 20 den maximalen Betrag haben. Der Spannungsimpuls UP0(t) wird in der im Magnetfeld bewegten, elektrisch leitenden Saite 20 durch elektromagnetische Induktion hervorgerufen. Der Magnet 40 ist schematisch mit seinen N-Polen 41 und 42 dargestellt. Advantageously, the string 20 , in the example the deep e-string, is struck by means of the plectrum (not shown) at the height of the magnet 40 at point 46 , because here both the magnetic field and the deflection of the string 20 have the maximum amount. The voltage pulse UP0 (t) is caused in the electrically conductive string 20 which is moved in the magnetic field by electromagnetic induction. The magnet 40 is shown schematically with its N poles 41 and 42 .

Zur Messung der Induktionsspannung können die Klemmen eines geeigneten Messwertaufnehmers (nicht dargestellt) mit der Saite 20 am Steg (nicht dargestellt) und am oberen Ende der Saite 20 elektrisch kontaktiert werden. Bewegt sich die Saite in Fig. 4 in Abschlagrichtung 43, so ist UP0(t)negativ. To measure the induction voltage, the terminals of a suitable measuring sensor (not shown) can be electrically contacted with the string 20 on the bridge (not shown) and at the upper end of the string 20 . The string moves in FIG. 4 in the direction of tee 43 so UP0 (t) is negative.

Um eine digitale Information zu gewinnen, ob sich die Saite in Abschlagrichtung 43 bewegt, wird das Signal UP0(t) aus Fig. 4 als Eingangssignal für einen in Fig. 5 schematisch dargestellten invertierenden Komparator 50 verwendet. Der Komparator 50 erkennt das Vorzeichen des elektrischen Signals UP0(t)aus Fig. 4 und liefert für eine Saitenbewegung in Abschlagrichtung 43 ein HIGH Pegel-Signal. Als Referenzspannung wird an den nichtinvertierenden Eingang des Komparators 50 der Wert 0 V angelegt. In order to obtain digital information as to whether the string is moving in the striking direction 43 , the signal UP0 (t) from FIG. 4 is used as an input signal for an inverting comparator 50 shown schematically in FIG . The comparator 50 recognizes the sign of the electrical signal UP0 (t) from FIG. 4 and supplies a HIGH level signal for a string movement in the direction 43 . The value 0 V is applied as the reference voltage to the non-inverting input of the comparator 50 .

Ist das Eingangssignal negativ, so liefert der Komparator 50 ein High Pegel-Signal, ist es positiv, liefert der Komparator 50 ein LOW Pegel-Signal (nicht dargestellt). Daher zeigt ein High Pegel-Signal am Ausgang des Komparators 50 an, dass sich die Saite (nicht dargestellt in Fig. 5) in Abschlagrichtung bewegt. If the input signal is negative, the comparator 50 supplies a high level signal; if it is positive, the comparator 50 supplies a LOW level signal (not shown). Therefore, a high level signal at the output of the comparator 50 indicates that the string (not shown in FIG. 5) is moving in the direction of the strike.

Diese Information hinsichtlich Richtungserkennung (Aufschlag- oder Abschlagrichtung) kann nicht aus dem elektrischen Signal eines herkömmlichen elektromagnetischen Tonabnehmers (Fig. 6a) gewonnen werden, wenn er - wie üblich - direkt unter einer Saite positioniert wird. This information regarding direction detection (direction of impact or strike) cannot be obtained from the electrical signal of a conventional electromagnetic pickup ( FIG. 6a) if it is - as usual - positioned directly under a string.

Der herkömmliche Tonabnehmer 60 besteht aus einer Spule 61 und einem Magneten 62. Durch jede Bewegung der elektrisch leitenden Saite 20 im Feld des Magneten 62 aus ihrer Ruhelage 64 wird eine Feldänderung hervorgerufen, welche den magnetischen Fluss durch die Spule 61 ändert und in der Spule 61 eine Spannung induziert. Die Höhe der Änderung des Flusses und damit die Amplitude der in der Spule 61 induzierten Spannung ist vom Abstand 63 zwischen Saite 20 und Spule 61 abhängig. The conventional pickup 60 consists of a coil 61 and a magnet 62 . Every movement of the electrically conductive string 20 in the field of the magnet 62 from its rest position 64 causes a field change which changes the magnetic flux through the coil 61 and induces a voltage in the coil 61 . The amount of the change in the flux and thus the amplitude of the voltage induced in the coil 61 is dependent on the distance 63 between the string 20 and the coil 61 .

Nach einem Anschlag schwingt die Saite 20 in allen drei Raumrichtungen (nicht dargestellt), anfänglich mit hohen Amplituden in der jeweiligen Anschlagsrichtung des Plektrons. Je nach Stärke des Anschlags und der Dämpfung schwingt die Saite mit verschieden hohen Amplituden in den drei Raumrichtungen. Signifikant für die Amplitude der in der Spule 61 induzierten Spannung sind jedoch nur transversale Saitenschwingungen, also Saitenbewegungen senkrecht und parallel zur Oberfläche des Gitarrenkörpers (nicht dargestellt) bzw. parallel oder senkrecht zur Spulenachse 66. After striking, the string 20 vibrates in all three spatial directions (not shown), initially with high amplitudes in the respective striking direction of the plectrum. Depending on the strength of the stop and the damping, the string vibrates with different amplitudes in the three spatial directions. Significant for the amplitude of the voltage induced in the coil 61 , however, are only transverse string vibrations, i.e. string movements perpendicular and parallel to the surface of the guitar body (not shown) or parallel or perpendicular to the coil axis 66 .

Unter diesen beiden transversalen Bewegungsrichtungen dominiert der Einfluss der Auslenkung parallel zur Spulenachse 66, also senkrecht zum Gitarrenkorpus, auf die Höhe der Amplitude der induzierten Spannung, weil eine Auslenkung in dieser Richtung mit einer Änderung 65 des Abstands 63 zwischen der Saite 20 und der Spule 61 bzw. dem Magneten 62, gemessen parallel zur Spulenachse 66, einhergeht. Among these two transverse directions of movement, the influence of the deflection parallel to the coil axis 66 , i.e. perpendicular to the guitar body, on the level of the amplitude of the induced voltage dominates, because a deflection in this direction with a change 65 in the distance 63 between the string 20 and the coil 61 or the magnet 62 , measured parallel to the coil axis 66 .

Dagegen ändert sich der Abstand 63 zwischen der Saite 20 und der Spule 61 bzw. Magnet 62 bei einer transversalen Auslenkung rein senkrecht zur Spulenachse 66 nur geringfügig. Aber genau dies ist die eigentlich angeschlagene Richtung parallel zum Gitarrenkorpus. Die durch diese Auslenkung hervorgerufene Feldänderung bzw. in der Saite 20 induzierte Spannung ist demnach viel kleiner als diejenige, welche durch eine Saitenbewegung parallel zur Spulenachse 66 erzeugt wird. In contrast, the distance 63 between the string 20 and the coil 61 or magnet 62 changes only slightly in the case of a transverse deflection purely perpendicular to the coil axis 66 . But this is exactly the direction actually struck parallel to the guitar body. The field change caused by this deflection or the voltage induced in the string 20 is accordingly much smaller than that which is generated by a string movement parallel to the coil axis 66 .

Der herkömmliche Tonabnehmer kann somit weder die Richtung noch die Orientierung einer Saitenbewegung parallel zur Oberfläche des Gitarrenkörpers 1 feststellen. Ein herkömmlicher elektromagnetischer Tonabnehmer 60, der direkt unter der Saite 20 angebracht wird, erzeugt somit sein elektrisches Signal nicht aus der Bewegung der Saite 20 in Auf- und Abschlagrichtung, sondern lediglich aus dem Anteil der Saitenschwingung senkrecht zum Griffbrett (nicht dargestellt in Fig. 6a) bzw. senkrecht zum Körper des Saiteninstruments 1 (vergl. auch H. Lemme, Elektro-Gitarren-Sound, Richard Pflaum-Verlag, München, 1994, Seite 57). The conventional pickup can thus neither determine the direction nor the orientation of a string movement parallel to the surface of the guitar body 1 . A conventional electromagnetic pickup 60 , which is attached directly under the string 20 , thus does not generate its electrical signal from the movement of the string 20 in the opening and tapping direction, but only from the proportion of the string vibration perpendicular to the fingerboard (not shown in FIG. 6a ) or perpendicular to the body of the stringed instrument 1 (see also H. Lemme, Elektro-Gitarren-Sound, Richard Pflaum-Verlag, Munich, 1994, page 57).

Eine realisierbare, vorteilhafte Ausführung der Richtungserkennung mittels eines herkömmlichen Tonabnehmers 60 besteht nun darin, den Tonabnehmer 60 nicht direkt unter sondern gemäss Fig. 6b seitlich versetzt und mit gegenüber der normalen Einbaurichtung um 90 Grad veränderter Orientierung unter der Saite 20 anzubringen, und zwar so, dass entweder Magnet und Spulenachse parallel zur Oberfläche des Instruments und senkrecht zu den Saiten orientiert sind oder dass der Magnet senkrecht zur Oberfläche des Instruments und den Saiten und die Spule parallel zur Oberfläche und senkrecht zu den Saiten orientiert sind. Dadurch kehren sich die Wirkungen der Richtungen der Saitenschwingungen bezüglich der in der Spule induzierten Spannungen gegenüber der herkömmlichen Anordnung (Fig. 6a) vorteilhaft um. A feasible, advantageous embodiment of the direction detection by means of a conventional pickup 60 now consists in placing the pickup 60 laterally, not directly under but instead according to FIG. 6b, and with the orientation under string 20 changed by 90 degrees compared to the normal installation direction, that either the magnet and coil axis are oriented parallel to the surface of the instrument and perpendicular to the strings, or that the magnet is oriented perpendicular to the surface of the instrument and the strings and the coil is oriented parallel to the surface and perpendicular to the strings. This advantageously reverses the effects of the directions of the string vibrations with respect to the voltages induced in the coil compared to the conventional arrangement ( FIG. 6a).

Unter den Spannungen, die von den beiden transversalen Bewegungsrichtungen in der Spule 61 induziert werden, dominiert nun diejenige, die durch Auslenkung der Saite 20 parallel zur Oberfläche der Gitarre 1, d. h. parallel zur geänderten Spulenachse 66, hervorgerufen wird. Dagegen ändert sich der Abstand zwischen Spule 61 und Saite 20 bei der anderen transversalen Saitenbewegung senkrecht zur Spulenachse 66 und senkrecht zur Oberfläche des Gitarrenkorpus 1 nur geringfügig. Die durch diese Auslenkung hervorgerufene Feldänderung bzw. in der Spule induzierte Spannung ist demnach viel kleiner als diejenige, welche durch eine Saitenauslenkung parallel zur Oberfläche der Gitarre 1 und Spulenachse 66, d. h. in Aufschlag- oder Abschlagrichtung 43 bzw. 44 erzeugt wird. Among the tensions that are induced in the coil 61 by the two transverse directions of movement, the one that is caused by the deflection of the string 20 parallel to the surface of the guitar 1 , ie parallel to the changed coil axis 66 , now dominates. In contrast, the distance between coil 61 and string 20 changes only slightly during the other transverse string movement perpendicular to the coil axis 66 and perpendicular to the surface of the guitar body 1 . The field change caused by this deflection or the voltage induced in the coil is accordingly much smaller than that which is generated by a string deflection parallel to the surface of the guitar 1 and coil axis 66 , ie in the direction of impact or strike 43 or 44 .

Der herkömmliche Tonabnehmer 60 kann somit in der Anordnung nach Fig. 6b, wenn er seitlich versetzt unter der Saite 20 angebracht wird, sowohl Richtung als auch Orientierung einer Saitenbewegung parallel zur Oberfläche des Gitarrenkörpers 1 feststellen. The conventional pickup 60 in the arrangement according to FIG. 6b, when laterally offset under the string 20, can determine both the direction and the orientation of a string movement parallel to the surface of the guitar body 1 .

In der dritten bevorzugten Ausführungsform wird die Bewegungsrichtung der Saite durch eine Sonderbauform eines elektromagnetischen Tonabnehmers, wie in Fig. 6c dargestellt, bestimmt. Auch hier müssen die Saiten elektrisch leitend sein. Vorzugsweise wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Saite mit einem herkömmlichen Plektron angeschlagen. In the third preferred embodiment, the direction of movement of the string is determined by a special design of an electromagnetic pickup, as shown in FIG. 6c. The strings must also be electrically conductive here. In this embodiment, the string is preferably struck with a conventional plectrum.

Dieser Tonabnehmer lässt sich wie ein herkömmlicher Tonabnehmer 60 unter der Saite 20 montieren. Während ein herkömmlicher elektromagnetischer Tonabnehmer 60 nur die transversale Saitenbewegung in Richtung 45 senkrecht zur Oberfläche der Gitarre (hier nicht dargestellt), also parallel zur Spulenachse 66 verlässlich in ein elektrisches Signal umwandelt, liefert die hier beschriebene Sonderbauform ein elektrisches Signal auch der transversalen Bewegungsrichtungen P parallel zur Gitarren- Oberfläche bzw. senkrecht zur Spulenachse 66. This pickup can be mounted under the string 20 like a conventional pickup 60 . While a conventional electromagnetic pickup 60 only reliably converts the transverse string movement in direction 45 perpendicular to the surface of the guitar (not shown here), i.e. parallel to the coil axis 66, into an electrical signal, the special design described here also delivers an electrical signal parallel to the transverse directions of movement P. to the guitar surface or perpendicular to the coil axis 66 .

Die Sonderbauform besteht gemäss Fig. 6c aus zwei links und rechts der Saite 20 angeordneten Spulen 68 und 69, deren Achsen senkrecht zur Saite und zur Oberfläche des Gitarrenkorpus 1 und parallel zueinander stehen. Ferner ist ein gemeinsamer Magnet 62 vorgesehen, wobei die Achse vom Nord- zum Südpol des Magneten senkrecht auf der Oberfläche des Saiteninstruments steht. Die Spulen sind elektrisch in Reihe geschaltet, wobei die Spule 68 zur Spule 69 im Gegensinn gewickelt wird (oder die Polarität der Anschlüsse von Spule 68 wird gegenüber der Spule 69 vertauscht). The special design is shown in FIG. 6c of two left and right of the string 20 arranged coils 68 and 69 having their axes perpendicular to the string and to the surface of the guitar body 1 and are parallel to each other. A common magnet 62 is also provided, the axis from the north to the south pole of the magnet being perpendicular to the surface of the stringed instrument. The coils are electrically connected in series, with the coil 68 wound in the opposite direction to the coil 69 (or the polarity of the connections of coil 68 is reversed with respect to the coil 69 ).

Bewegt sich die Saite 20 in Aufschlagrichtung 43, so wird das Feld des Magneten 62 in der Weise verzerrt, dass sich die Feldlinien, die sich an der elektrisch leitenden Saite 20 stärker konzentrieren, auf der Aufschlagseite stärker sammeln. Auf der Aufschlagseite nimmt die Feldstärke somit zu und auf der Abschlagseite ab. In der Spule 68 wird durch die Feldverstärkung z. B. eine positive Spannung induziert. In Spule 69ergibt sich eine Abschwächung der Feldstärke. Wäre Spule 69 so gewickelt wie Spule 68, so ergäbe sich dadurch eine negative induzierte Spannung. Da aber die Spule 69 im Gegensinn gewickelt ist, ergibt sich eine positive induzierte Spannung, ebenso wie in Spule 68. Bewegt sich die Saite 20 in Abschlagrichtung 44, so wird in diesem Beispiel in Spule 68 und in Spule 69 eine negative Spannung induziert. If the string 20 moves in the direction of impact 43 , the field of the magnet 62 is distorted in such a way that the field lines, which concentrate more strongly on the electrically conductive string 20 , collect more strongly on the impact side. The field strength increases on the impact side and decreases on the impact side. In the coil 68 , z. B. induces a positive voltage. In coil 69 there is a weakening of the field strength. If coil 69 were wound like coil 68 , this would result in a negative induced voltage. However, since coil 69 is wound in the opposite direction, a positive induced voltage results, just as in coil 68 . If the string 20 moves in the striking direction 44 , a negative voltage is induced in coil 68 and in coil 69 in this example.

Spule 68 und Spule 69 sind in Reihe geschaltet, d. h. die Spannung addieren sich. Das Vorzeichen des elektrischen Signals dieser Reihenschaltung enthält dann die Information, ob sich die Saite in Auf- oder Abschlagrichtung bewegt. Coil 68 and coil 69 are connected in series, ie the voltage add up. The sign of the electrical signal of this series connection then contains the information as to whether the string is moving in the up or down direction.

Die angeschlagene Saite 20 schwingt aber nicht nur in den Bewegungsrichtungen von Aufschlag 43 oder Abschlag 44, sondern auch in der Bewegungsrichtung 45 senkrecht zur Oberfläche der Gitarre 1. Diese Bewegungsrichtung induziert in beiden Spulen 68 und 69 ein Signal, das als "Störsignal" zu den Signalen hinsichtlich der Richtungen 43 und 44 der beiden Spulen 68 und 69 behandelt werden muss. Das Störsignal ist betragsmäßig in beiden Spulen 68 und 69 exakt gleich, jedoch von entgegengesetztem Vorzeichen. Da die Spulen 68 und 69 in Reihe geschaltet sind, heben sich die beiden Beiträge dieser Störung in der Summenspannung der Reihenschaltung dieser Spulen von selbst auf. The strung string 20 vibrates not only in the directions of movement of the impact 43 or the stroke 44 , but also in the direction of movement 45 perpendicular to the surface of the guitar 1 . This direction of movement induced in both coils 68 and 69 a signal that will be treated as "noise" to the signals with respect to the directions 43 and 44 of the two coils 68 and 69 must be. The magnitude of the interference signal in both coils 68 and 69 is exactly the same, but of the opposite sign. Since the coils 68 and 69 are connected in series, the two contributions of this disturbance in the sum voltage of the series connection of these coils cancel themselves out.

Erweitert man die Sonderbauform aus Fig. 6c auf eine Gitarre mit 6 Saiten (nicht dargestellt), so werden pro Saite jeweils zwei Spulen 68 und 69 benötigt. Dabei sollte der Spulendurchmesser nur halb so groß sei, wie der Seitenabstand von zwei benachbarten Saiten 20. Es reicht aus, einen gemeinsamen Magneten 62 unter alle 6 Saiten zu legen. If the special design from FIG. 6 c is extended to a guitar with 6 strings (not shown), then two coils 68 and 69 are required per string. The coil diameter should be only half as large as the side spacing of two adjacent strings 20 . It is sufficient to place a common magnet 62 under all 6 strings.

Die beschriebene Ausführung der Sonderbauform eines elektromagnetischen Tonabnehmers nach Fig. 6c, die die Saitenbewegung parallel zur Oberfläche der Gitarre in ein elektrisches Signal umwandelt, ist nur ein Beispiel unter vielen weiteren Möglichkeiten von Kombinationen aus einer Spule (bzw. mehreren Spulen) und einem Magnet (bzw. mehreren Magneten) und verschiedenen Formen der Anordnung der Spulen und Magnete unter oder seitlich versetzt unter den Saiten sowie der Auswerteelektronik zur Richtungserkennung der Bewegung der Saite. The described design of the special design of an electromagnetic pickup according to FIG. 6c, which converts the string movement into an electrical signal parallel to the surface of the guitar, is only one example among many other possibilities of combinations of a coil (or several coils) and a magnet ( or several magnets) and various forms of arrangement of the coils and magnets under or laterally offset under the strings and the evaluation electronics for detecting the direction of the movement of the string.

Gemäß einer vierten Ausführungsform der Vorrichtung zur Erkennung der Anschlagsrichtung des Plektrons wird der Einsatz eines Ultraschallbauelements, der auf die Hand des Musikers oder auf das Plektron selbst gerichtet ist, gemäß Fig. 7 vorgesehen. According to a fourth embodiment of the device for recognizing the direction of the plectron, the use of an ultrasound component, which is directed at the hand of the musician or at the plectron itself, is provided, as shown in FIG. 7.

Zunächst wird das Ultraschall-Bauelement 70 Sensor bestehend aus Sender 71 und Empfänger 72 z. B. auf einer Linie montiert, die rechtwinklig auf allen 6 Saiten 20 liegt und etwa durch den Berührungspunkt 46 des Plektrons 10 mit der Saite 20 im Moment des Anschlags verläuft. In Fig. 7 ist zur Vereinfachung nur eine Saite 20 eingezeichnet, die anderen Gitarrensaiten laufen parallel zu dieser Saite. First, the ultrasonic component 70 sensor consisting of transmitter 71 and receiver 72 z. B. mounted on a line that is at right angles on all 6 strings 20 and runs approximately through the point of contact 46 of the plectrum 10 with the string 20 at the moment of the attack. For simplicity, only one string 20 is shown in FIG. 7, the other guitar strings run parallel to this string.

Die vom Ultraschallsender 71 ausgesendeten Ultraschallwellen werden von der Hand (nicht dargestellt) oder vom Plektron 10 reflektiert und anschließend wieder vom Empfänger 72 des Bauelements 70 empfangen. The ultrasound waves emitted by the ultrasound transmitter 71 are reflected by the hand (not shown) or by the plectron 10 and then received again by the receiver 72 of the component 70 .

Die Bewegungsrichtung der Hand, die gleichzeitig die Anschlagsrichtung des Plektrons 10 und der Saite 20 zum Zeitpunkt des Saitenanschlags ist, wird dabei durch Messung des Dopplereffekts erkannt:
Bewegt sich die Hand oder das Plektron 10 in Abschlagrichtung 44 (in Fig. 7 die Richtung auf das Bauelement 70 zu), so hat in diesem Falle die empfangene, von der Hand oder vom Plektron 10 reflektierte Ultraschallwelle eine höhere Frequenz, als die vom Ultraschallgeber (Sender) 71 ausgesendete Welle. Bewegen sich Hand oder Plektron 10 in Aufschlagrichtung 43, kehrt sich der Effekt um, und die empfangene, reflektierte Welle hat eine niedrigere Frequenz als die ausgesendete Welle.
The direction of movement of the hand, which is at the same time the direction of the plectrum 10 and the string 20 at the time the string is struck, is recognized by measuring the Doppler effect:
If the hand or the plectron 10 moves in the tapping direction 44 (in FIG. 7 the direction towards the component 70 ), the received ultrasound wave reflected by the hand or the plectron 10 has a higher frequency than that from the ultrasound transmitter (Transmitter) 71 broadcast wave. If the hand or plectron 10 move in the direction of impact 43 , the effect is reversed and the received, reflected wave has a lower frequency than the transmitted wave.

Wandelt man die ausgesendeten und die empfangenen Ultraschallwellen in Glaichspannungen um, die proportional zur empfangenen Frequenz sind und legt diese beiden Gleichspannungen an die Eingänge eines Komparators oder Schmitt-Triggers (nicht dargestellt in Fig. 7), so erhält man am Ausgang des Komparators oder Schmitt-Triggers eine digitale Information, ob sich die Hand und das Plektron für diesen Anschlag in Aufschlag- oder Abschlagrichtung bewegen. If the transmitted and the received ultrasonic waves are converted into equal voltages which are proportional to the received frequency and these two direct voltages are applied to the inputs of a comparator or Schmitt trigger (not shown in FIG. 7), the result is obtained at the output of the comparator or Schmitt -Triggers digital information on whether the hand and the plectron move in the direction of impact or strike for this stop.

Eine Variante dieser Vorrichtung, die Anschlagsrichtung zu bestimmen, besteht darin, statt Ultraschallwellen eine Messung mittels Mikrowellen-Radar vorzunehmen, die sich ebenfalls des Dopplereffekts bedient. Hierzu muss die Ultraschall- Messvorrichtung (Sender und Empfänger) durch entsprechende Mikrowellen-Sender und -Empfänger ersetzt werden. A variant of this device, the stop direction too determine is a measurement instead of ultrasonic waves using microwave radar, which is also the Doppler effect served. To do this, the ultrasound Measuring device (transmitter and receiver) by appropriate Microwave transmitters and receivers can be replaced.

Dass man unter Nutzung des Dopplereffekts sehr exakt und auch mit sehr kleinen Distanzen (im Millimeterbereich) messen kann, ist aus Literaturstellen ersichtlich, welche z. B. die Messung der Flussrichtung des Blutes und seine Fließgeschwindigkeit beschreiben (ELV Journal "Fachmagazin für angewandte Elektronik" Ausgabe 1/2001, Seite 16). Sensoren mit getrennter Sende- und Empfangsmembran erlauben es, Messwerte im Nahbereich ab ca. 20 mm aufzunehmen (ELV Journal 1/2001, Seite 17). Literature shows that one can measure very precisely using the Doppler effect and also with very small distances (in the millimeter range). B. measuring the flow direction of the blood and its flow rate describe (ELV Journal "magazine for applied electronics" Issue 1/2001, p 16). Sensors with separate transmit and receive membrane allow to take measurements at close range from about 20 mm (ELV Journal 1/2001, page 17).

Weiter könnte man eine zusätzliche Anschlag-Richtungs- Erkennung in das System integrieren, indem man das Plektron aus zwei elektrisch leitenden Schichten ausbildet, die voneinander durch einen Isolator getrennt sind. Wenn die Schichten unterschiedliche elektrische Widerstände aufweisen, führt dies zu unterschiedlichen Spannungsabfällen über die Leiterkette Kabelanschluss/Plektron/Saite. Diese können zusätzlich für die Steuerung von Effekten genutzt werden. You could also add an additional stop direction Integrate detection into the system by using the plectrum formed from two electrically conductive layers that are separated from each other by an isolator. If the layers have different electrical resistances, this leads to different voltage drops across the conductor chain Cable / plectrum / string. These can also be used for Control of effects can be used.

In einer weiteren ausführbaren Ausbildung werden die Hand- oder Plektronbewegungen durch den Einsatz von Reflexions- Lichtschranken erkannt, die sich unter der Saite befinden und das von der Hand oder vom Plektron oder von der Saite reflektierte Licht und somit die aktuelle Saitenposition und hiermit die Hand- oder Plektronbewegungen messen. Auch können Lichtschranken parallel zu den Saiten angebracht werden: beispielsweise werden die Sender auf dem Sattel und die Empfänger auf dem Steg der Gitarre befestigt, um die aktuelle Position des Plektrons und seine Bewegung zu erkennen. In a further executable training, the hand or plectron movements through the use of reflection Detected light barriers, which are under the string and by hand or by plectrum or by string reflected light and thus the current string position and hereby measure hand or plectron movements. Can too Photoelectric sensors can be installed parallel to the strings: for example, the transmitter on the saddle and the receiver on the bridge of the guitar attached to the current position of the Recognizing plectrons and their movement.

Schließlich können in einer weiteren Ausführungsform Dehnungsmessstreifen auf ein biegsames Plektron geklebt werden, um die Anschlagzeitpunkts- und Richtungserkennung vorzunehmen. Dabei führt ein Aufschlag z. B. zu einer Streckung und einer Widerstandsvergrößerung während ein Abschlag z. B. zur Stauchung und somit zur Widerstandsverkleinerung des Dehnungsmessstreifens führt. Daher kann man anhand der Widerstandsänderung einen Aufschlag von einem Abschlag unterscheiden. Weiter kann mit Dehnungsmessstreifen auf dem Plektron auch der Zeitpunkt des Anschlags selbst erkannt werden. In diesem Fall können die Saiten und das Plektron auch aus elektrisch nichtleitendem Material gefertigt werden. Finally, in another embodiment Strain gauges to be glued to a flexible plectron Detection of the point of time and direction. there leads a surcharge z. B. to stretch and one Resistance increase during a discount e.g. B. for upsetting and thus to reduce the resistance of the Strain gauge leads. Therefore, one can use the change in resistance distinguish a premium from a premium. Can continue with strain gauges on the plectrum also the time of the attack itself. In this case, the Strings and the plectrum also made of electrically non-conductive Material are made.

Alle die genannten Ausführungsformen zur Anschlagszeitpunkts- und Richtungserkennung erlauben es, nicht nur den Zeitpunkt des Anschlags auf eine Saite und deren Bewegungsrichtung zu bestimmen, sondern es können auch die Anzahl und Individualität aller gleichzeitig oder nacheinander angeschlagenen Saiten und deren Anschlagszeitpunkte und Bewegungsformen ermittelt werden, um z. B. einen Akkord mit einem anderen Effekt zu versehen als einzeln gespielte Töne oder Tonfolgen. All of the above-mentioned embodiments at the time of the attack and direction detection allow not just the time of striking a string and its direction of movement determine, but also the number and Individuality of all strings struck simultaneously or one after the other and their times of attack and forms of movement be to z. B. a chord with a different effect provided as individually played tones or tone sequences.

Dazugehörige digitale Schaltung für SteuerungsaufgabenAssociated digital circuit for control tasks

Die digitale Schaltung für Steueraufgaben kombiniert die Anschlagzeitpunkts-Erkennung, die z. B. mittels eines elektrisch leitenden Plektrons vorgenommen wird, mit der Richtungserkennung z. B. nach dem elektrodynamischen (Induktions-)Prinzip aus Fig. 1 bis 5, der seitlich versetzten Anordnung des herkömmlichen Tonabnehmers unter der Saite (Fig. 6b) oder der Sonderbauform eines elektromagnetischen Tonabnehmers aus Fig. 6c oder einer der anderen oben beschriebenen, vorteilhaften Ausführungsformen zur Richtungserkennung. The digital circuit for control tasks combines the detection of the time of the attack, which, for. B. is made by means of an electrically conductive plectrum, with the direction detection z. B. according to the electrodynamic (induction) principle of Fig. 1 to 5, the laterally offset arrangement of the conventional pickup under the string ( Fig. 6b) or the special design of an electromagnetic pickup from Fig. 6c or one of the other described above, advantageous Embodiments for direction detection.

Zur Erläuterung zeigt Fig. 8 die zusammenhängende digitale Schaltung 80. Hierin ist beispielsweise Ue, t(t) das digitale (Anschlags-)Signal der tiefen e-Saite, das mittels der Anschlagzeitpunkts-Erkennung 30 aus den Fig. 2 und 3 verarbeitet wird. UP0(t) ist das elektrische (Bewegungsrichtungs-)Signal aus der Anschlagrichtungs-Erkennung 50 aus Fig. 5, welches beim Induktionsprinzip an beiden Enden der tiefen e-Saite der E-Gitarre nach Fig. 4 und Fig. 5 abgegriffen bzw. erkannt wird. UG(t) ist das E-Gitarren-Signal eines herkömmlichen elektromagnetischen Tonabnehmers. To illustrate, FIG. 8, the contiguous digital circuit 80. Herein, for example, Ue, t (t) is the digital (touch) signal of the deep e-string, which is processed by means of the touch point detection 30 from FIGS. 2 and 3. UP0 (t) is the electrical (moving direction) signal from the stop direction detection 50 of FIG. 5, which recognized tapped during the induction principle, at both ends of the low E string of the guitar of Fig. 4 and Fig. 5 and becomes. UG (t) is the electric guitar signal of a conventional electromagnetic pickup.

Wird die tiefe e-Saite mit einem Aufschlag angeschlagen, so soll z. B. der Verzerrer-Effekt 84 aktiviert werden. Bei einem Abschlag werde der Chorus-Effekt 83 aktiviert. If the deep e-string is struck with a surcharge, z. B. the distortion effect 84 can be activated. The chorus effect 83 is activated in the event of a discount.

Nach jeder Anschlagzeitpunkts- und Richtungs-Erkennung in den Schaltelementen 30 und 50 erfolgt eine Übernahme des Richtungssignals in das Flip-Flop 81 mit der Ausgabe eines Signals an den Ausgang Q. Schließlich steuert der Schalter 82 die Anwahl der Effektgeräte 83 und 84, deren Signale nachgeschalteten Verstärkern (nicht dargestellt) zugeführt werden. After each stop time and direction detection in the switching elements 30 and 50 , the direction signal is transferred to the flip-flop 81 with the output of a signal to the output Q. Finally, the switch 82 controls the selection of the effect devices 83 and 84 , their signals downstream amplifiers (not shown) are supplied.

Während die digitale Schaltung in Fig. 8 nur mit der Anschlagzeitpunkts- und Richtungs-Erkennung einer einzigen Saite arbeitet, stellt Fig. 9 die entsprechende ausführbare Schaltung für zwei Saiten dar. Sie besteht aus Monoflops 30 und 31 zur Normierung und Zeitverzögerung nach Fig. 3 und aus Komparatoren 50 und 51 nach Fig. 5 sowie aus logischen Schaltern 91 und 92, einem Multiplexer 93 und einem Flip-Flop 81 nach Fig. 8. Zum Beispiel ist UP0(t) das elektrische Richtungssignal der tiefen e-Saite und UP1(t) das elektrische Richtungssignal der a-Saite der E-Gitarre. Die Schalter 91 (logisches UND) und 92 (logisches ODER) erlauben es, Klangbearbeitung an gleichzeitig oder nacheinander angeschlagenen Saiten vorzunehmen. Der Multiplexer 93 steuert den Flip-Flop 81, der wie in Fig. 8 ein Effektgerät (nicht dargestellt) anspricht, welches die akustische Umsetzung des ausgewählten Gitarren-Klangeffekts veranlasst. Die in Fig. 9 eingetragene Tabelle veranschaulicht die Funktion des Multiplexers 93. Sie gibt an, welcher Eingang (d0 oder d1) des Multiplexers 93 in Abhängigkeit vom Pegel auf der Steuerleitung S vom Multiplexer 93 durchgeschaltet wird. While the digital circuit in FIG. 8 only works with the detection of the timing and direction of a single string, FIG. 9 shows the corresponding executable circuit for two strings. It consists of monoflops 30 and 31 for normalization and time delay according to FIG. 3 and from comparators 50 and 51 according to FIG. 5 and from logic switches 91 and 92 , a multiplexer 93 and a flip-flop 81 according to FIG. 8. For example UP0 (t) is the electrical direction signal of the deep e-string and UP1 ( t) the electrical direction signal of the a string of the electric guitar. Switches 91 (logical AND) and 92 (logical OR) allow sound processing to be carried out on strings struck simultaneously or in succession. The multiplexer 93 controls the flip-flop 81 , which, as in FIG. 8, responds to an effects device (not shown) which causes the acoustic implementation of the selected guitar sound effect. The table entered in FIG. 9 illustrates the function of the multiplexer 93 . It indicates which input (d0 or d1) of the multiplexer 93 is switched through by the multiplexer 93 as a function of the level on the control line S.

Wenn die e-Saite (nicht dargestellt in Fig. 9) allein angeschlagen wird, so ist der Ausgang 30 HIGH und der Ausgang 31 LOW. Das UND-Gatter 91 liefert dann LOW auf der Leitung S. Damit schaltet der Multiplexer, wie in der Tabelle angegeben, die Richtungsinformation d0 der e-Saite auf die Leitung Z. Da zusätzlich das ODER-Gatter 92 den Flip-Flop freigibt, schaltet dieser die Leitung Z auf den Ausgang Q und damit d0 auf Q. Der Sound-Effekt wird dann durch die Richtungsinformation d0 der e-Saite bestimmt. If the e-string (not shown in FIG. 9) is struck alone, the output 30 is HIGH and the output 31 is LOW. The AND gate 91 then supplies LOW on the line S. Thus, the multiplexer, as indicated in the table, switches the direction information d0 of the e-string to the line Z. Since the OR gate 92 also enables the flip-flop, it switches the line Z to the output Q and thus d0 to Q. The sound effect is then determined by the directional information d0 of the e-string.

Wenn die a-Saiten (nicht dargestellt in Fig. 9) allein angeschlagen wird, so ist der Ausgang 31 HIGH und der Ausgang 30LOW. Am Eingang des UND-Gatters 91 wird dieses LOW zu einem HIGH invertiert. Das UND-Gatter 91 liefert dann HIGH auf der Leitung 5. Damit schaltet der Multiplexer, wie in der Tabelle angegeben, die Richtungsinformation d1 der a-Saite auf die Leitung Z. Da zusätzlich das ODER-Gatter 92 den Flip-Flop freigibt, schaltet dieser die Leitung Z auf den Ausgang Q und damit d1 auf Q. Der Sound-Effekt wird dann durch die Richtungsinformation der a-Saite bestimmt. If the a strings (not shown in FIG. 9) are struck alone, the output 31 is HIGH and the output 30 is LOW. At the input of the AND gate 91 , this LOW is inverted to a HIGH. The AND gate 91 then supplies HIGH on line 5 . The multiplexer thus switches the direction information d1 of the a string to line Z, as indicated in the table. Since OR gate 92 additionally enables the flip-flop, it switches line Z to output Q and thus d1 to Q. The sound effect is then determined by the direction information of the a string.

Wenn beide Saiten (nicht dargestellt in Fig. 9) gleichzeitig angeschlagen werden, so sind die Ausgänge 30 und 31 HIGH. Das UND-Gatter 91 liefert dann LOW auf der Leitung S. Damit schaltet der Multiplexer, wie in der Tabelle angegeben, die Richtungsinformation d0 der e-Saite auf die Leitung Z. Da zusätzlich das ODER-Gatter 92 den Flip-Flop freigibt, schaltet dieser die Leitung Z auf den Ausgang Q und damit d0 auf Q. Der Sound-Effekt wird dann durch die Richtungsinformation der e- Saite bestimmt. Die e-Saite hat also Vorrang. If both strings (not shown in FIG. 9) are struck simultaneously, the outputs 30 and 31 are HIGH. The AND gate 91 then supplies LOW on the line S. Thus, the multiplexer, as indicated in the table, switches the direction information d0 of the e-string to the line Z. Since the OR gate 92 also enables the flip-flop, it switches the line Z to the output Q and thus d0 to Q. The sound effect is then determined by the direction information of the e-string. So the e-string has priority.

Für die Erweiterung auf mehr als zwei Saiten kann das Grundprinzip dieser Schaltung beibehalten werden. Lediglich die O- DER-Funktion und der Multiplexer müssen über weitere Eingänge verfügen, und die Steuerlogik an den Steuereingängen des Multiplexers wird umfangreicher. For expanding to more than two strings, this can be done The basic principle of this circuit can be retained. Only the O- DER function and the multiplexer must have additional inputs have, and the control logic at the control inputs of the Multiplexers are becoming more extensive.

Fig. 10 zeigt die Schaltung zur Ermittlung eines Steuersignals Q zur Steuerung eines Effektgeräts für vier Saiten (e, a, d, g). Die Funktionsweise und die Bezeichnung der Objekte ist ganz analog zu Fig. 9. Fig. 10 shows the circuit for determining a control signal for controlling a Q-effect device for four strings (e, a, d, g). The mode of operation and the designation of the objects is quite analogous to FIG. 9.

Stets ist es natürlich möglich, für jede Saite eine eigene, unabhängige Schaltung gemäß Fig. 8 zu verwenden. Eine Möglichkeit besteht darin, jeweils Paare von Saiten mit der Schaltung gemäss Fig. 9 zusammenzufassen. It is of course always possible to use a separate, independent circuit according to FIG. 8 for each string. One possibility is to combine pairs of strings with the circuit according to FIG. 9.

Neben der Anschlagserkennung mittels eines leitenden Plektrons kann die beschriebene Schaltung mit geringfügigen Änderungen auch in Kombination mit anderen, bekannten Verfahren zur Anschlagserkennung verwendet werden. In addition to the stop detection using a conductive plectrum can the circuit described with minor changes also in combination with other known methods for Stop detection can be used.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Kombinationen der Anschlagszeitpunkt- und der Anschlagsrichtungserkennung aus den verschiedenen beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich. Various combinations of are within the scope of the invention Attack time and the direction detection the various described embodiments possible.

Claims (31)

1. Verfahren zum Betreiben eines Saiteninstruments (1), dadurch gekennzeichnet, dass festgestellt wird,
welche der Saiten (20) des Saiteninstruments zu welchem Zeitpunkt angeschlagen oder gestrichen wird (Anschlagszeitpunkt) und
ob es sich bei dem Anschlag bzw. Streichen um einen Auf- oder Abschlag handelt (Anschlagsrichtung).
1. A method of operating a string instrument ( 1 ), characterized in that it is determined
which of the strings ( 20 ) of the stringed instrument is struck or deleted at which time (striking time) and
whether the stroke or strike is a markup or markdown (direction of stroke).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Anschlagszeitpunkts festgestellt wird, wann ein elektrischer Kontakt zwischen den Saiten (20) und einem mindestens teilweise elektrisch leitenden Plektron (10) geschlossen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that to determine the time of striking it is determined when an electrical contact between the strings ( 20 ) and an at least partially electrically conductive plectrum ( 10 ) is closed. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagszeitpunkt mittels Dehnungsmessstreifen im Plektron (10) festgestellt wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the stop time is determined by means of strain gauges in the plectrum ( 10 ). 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagszeitpunkt mittels Piezo-Drucksensoren in der Brücke oder dem Sattel des Saiteninstruments (1) oder im Plektron (10) festgestellt wird. 4. The method according to claim 1, characterized in that the time of attack is determined by means of piezo pressure sensors in the bridge or the saddle of the string instrument ( 1 ) or in the plectrum ( 10 ). 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass zum Anschlagen der Saiten ein Plektron verwendet wird, dessen zwei Seiten elektrisch voneinander isoliert sind, wobei jede Seite des Plektrons bei Berührung der Saiten des Saiteninstruments jeweils einen Schalter schließen kann, wodurch der Anschlagszeitpunkt erkannt werden kann; und
dass zur Ermittlung der Anschlagsrichtung festgestellt wird, welcher der beiden Schalter geschlossen wurde.
5. The method according to claim 1, characterized in
that a plectron is used to strike the strings, the two sides of which are electrically insulated from one another, each side of the plectron being able to close a switch when the strings of the stringed instrument are touched, as a result of which the time of striking can be recognized; and
to determine which of the two switches was closed to determine the direction of the stop.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Anschlagsrichtung die Polarität der in den ausgelenkten Saiten (20) in einem Magnetfeld induzierten Spannung festgestellt wird. 6. The method according to claim 1, characterized in that the polarity of the voltage induced in the deflected strings ( 20 ) in a magnetic field is determined to determine the stop direction. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ermittlung der Anschlagsrichtung einer Saite ein Tonabnehmer (60) mit mindestens einer Spule (61) und mindestens einem Magneten (62) verwendet wird,
dass die mindestens eine Spule (61) und der mindestens eine Magnet (62) des Tonabnehmers seitlich versetzt unter der Saite (20) angeordnet werden, und
dass die mindestens eine Spule (61) und der mindestens eine Magnet (62) derart angeordnet und orientiert werden, dass sie die Bewegung einer Saite (20) des Saiteninstruments (1) parallel zur Oberfläche des Saiteninstruments (1) in ein elektrisches Signal umwandeln.
7. The method according to claim 1, characterized in
that a pickup ( 60 ) with at least one coil ( 61 ) and at least one magnet ( 62 ) is used to determine the direction of attack of a string,
that the at least one coil ( 61 ) and the at least one magnet ( 62 ) of the pickup are laterally offset under the string ( 20 ), and
that the at least one coil ( 61 ) and the at least one magnet ( 62 ) are arranged and oriented in such a way that they convert the movement of a string ( 20 ) of the string instrument ( 1 ) parallel to the surface of the string instrument ( 1 ) into an electrical signal.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ermittlung der Anschlagsrichtung ein Tonabnehmer (60) mit zwei im Gegensinn gewickelten Spulen (68, 69) verwendet wird, oder
dass ein Tonabnehmer (60) mit zwei gleichsinnig gewickelten Spulen (68, 69) verwendet wird, bei denen die Polarität der Anschlüsse vertauscht wird,
dass die Spulen (68, 69) in Reihe geschaltet werden, und
dass die Polarität der in den Spulen (68, 69) induzierten Spannung festgestellt wird.
8. The method according to claim 1, characterized in
that a pickup ( 60 ) with two coils ( 68 , 69 ) wound in opposite directions is used to determine the stop direction, or
that a pickup ( 60 ) with two coils ( 68 , 69 ) wound in the same direction is used, in which the polarity of the connections is interchanged,
that the coils ( 68 , 69 ) are connected in series, and
that the polarity of the voltage induced in the coils ( 68 , 69 ) is determined.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsrichtung durch eine Ultraschall-Dopplereffekt- Messung an einem die Saiten anschlagenden Plektron (10) oder an einer die Saiten anschlagenden Hand gemessen wird. 9. The method according to claim 1, characterized in that the stop direction is measured by an ultrasonic Doppler effect measurement on a plectrum striking the strings ( 10 ) or on a hand striking the strings. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsrichtung mittels vom Plektron (10) oder der Hand reflektierter Mikrowellen-Intensität mit dem Doppler-Effekt gemessen wird. 10. The method according to claim 1, characterized in that the stop direction is measured by means of the plectron ( 10 ) or the hand reflected microwave intensity with the Doppler effect. 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsrichtung mittels Aufnahme der Bewegung des Plektrons (10) oder der Hand mittels mindestens einer Videokamera gemessen wird. 11. The method according to claim 1, characterized in that the stop direction is measured by recording the movement of the plectrum ( 10 ) or the hand by means of at least one video camera. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsrichtung mittels Aufnahme der Bewegung der Hand oder des Plektrons (10) oder der Saiten (20) mittels Lichtschranken gemessen wird. 12. The method according to claim 1, characterized in that the stop direction is measured by recording the movement of the hand or the plectrum ( 10 ) or the strings ( 20 ) by means of light barriers. 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsrichtung mittels Dehnungsmessstreifen im Plektron (10) gemessen wird. 13. The method according to claim 1, characterized in that the stop direction is measured by means of strain gauges in the plectrum ( 10 ). 14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsrichtung mittels Piezo-Drucksensoren in der Brücke oder dem Sattel des Saiteninstruments (1) oder im Plektron (10) ermittelt wird. 14. The method according to claim 1, characterized in that the stop direction is determined by means of piezo pressure sensors in the bridge or the saddle of the stringed instrument ( 1 ) or in the plectrum ( 10 ). 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die festegestellte Anschlagsrichtung zur Steuerung eines Synthesizers verwendet wird. 16. Vorrichtung zur Messung des Zeitpunkts eines Saitenanschlags,
mit einer elektrisch leitenden Saite (20) eines Saiteninstruments (1),
mit einem elektrisch leitenden Plektron (10) zum Anschlagen der elektrisch leitenden Saite (20), und
mit Mitteln zum Festellen eines elektrischen Kontaktes zwischen der elektrisch leitenden Saite (20) und dem elektrisch leitenden Plektron (10).
15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fixed stop direction is used to control a synthesizer. 16. Device for measuring the timing of a string touch,
with an electrically conductive string ( 20 ) of a string instrument ( 1 ),
with an electrically conductive plectron ( 10 ) for striking the electrically conductive string ( 20 ), and
with means for establishing an electrical contact between the electrically conductive string ( 20 ) and the electrically conductive plectrum ( 10 ).
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Plektron (10) zwei durch eine elektrische Isolierung voneinander getrennten elektrisch leitende Schichten aufweist. 17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the plectrum ( 10 ) has two electrically conductive layers separated from one another by electrical insulation. 18. Plektron (10), in das mindestens ein Dehnungsmessstreifen integriert ist. 18. Plectrum ( 10 ), in which at least one strain gauge is integrated. 19. Plektron (10), in das mindestens ein Piezo-Druckelement integriert ist. 19. Plectrum ( 10 ), in which at least one piezo pressure element is integrated. 20. Vorrichtung zum Betreiben eines Saiteninstruments (1)
mit einem Tonabnehmer (60) mit mindestens einer Spule (61) und mindestens einem Magnet (62),
wobei die mindestens eine Spule (61) und der mindestens eine Magnet (62) derart angeordnet sind, dass sie die Bewegung einer Saite (20) des Saiteninstruments (1) parallel zur Oberfläche des Saiteninstruments (1) in ein elektrisches Signal umwandeln.
20. Device for operating a string instrument ( 1 )
with a pickup ( 60 ) with at least one coil ( 61 ) and at least one magnet ( 62 ),
wherein the at least one coil ( 61 ) and the at least one magnet ( 62 ) are arranged such that they convert the movement of a string ( 20 ) of the string instrument ( 1 ) parallel to the surface of the string instrument ( 1 ) into an electrical signal.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
dass der Tonabnehmer (60) seitlich versetzt unter der Saite (20) auf dem Körper des Saiteninstruments (1) positionierbar ist und
dass die Richtung der Achsen (66) der mindestens einen Spule (61) und des mindestens einen Magneten (62) so orientiert sind, dass entweder die Spulenachse (66) und die Achse vom Nord- zum Südpol des Magneten (62) parallel zur Oberfläche des Saiteninstruments (1) und senkrecht zu der Saite (20) orientiert sind, oder dass die Achse vom Nord- zum Südpol des Magneten (62) senkrecht zur Oberfläche des Saiteninstruments (1) und zur Richtung der Saite (20) und die Spulenachse (61) parallel zur Oberfläche des Saiteninstruments (1) und senkrecht zu der Saite (20) orientiert sind.
21. The apparatus according to claim 20, characterized in
that the pickup ( 60 ) is laterally offset under the string ( 20 ) on the body of the stringed instrument ( 1 ) and
that the direction of the axes ( 66 ) of the at least one coil ( 61 ) and the at least one magnet ( 62 ) are oriented such that either the coil axis ( 66 ) and the axis from the north to the south pole of the magnet ( 62 ) are parallel to the surface of the string instrument ( 1 ) and perpendicular to the string ( 20 ), or that the axis from the north to the south pole of the magnet ( 62 ) perpendicular to the surface of the string instrument ( 1 ) and to the direction of the string ( 20 ) and the coil axis ( 61 ) are oriented parallel to the surface of the string instrument ( 1 ) and perpendicular to the string ( 20 ).
22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
dass der Tonabnehmer (60) unter der Saite (20) auf dem Körper des Saiteninstruments (1) positionierbar ist,
dass ein Magnet (62) vorgesehen ist, wobei die Achse vom Nord- zum Südpol des Magneten senkrecht auf der Oberfläche des Saiteninstruments orientiert ist,
dass zwei links und rechts der Saite (20) angeordnete Spulen (68, 69) vorgesehen sind, deren Achsen senkrecht zur Saite (20) und zur Oberfläche des Saiteninstruments (1) und parallel zueinander orientiert sind,
dass die Spulen elektrisch in Reihe geschaltet sind,
dass die Spule (68) zur Spule (69) im Gegensinn gewickelt ist oder die Polarität der Anschlüsse der beiden Spulen (68, 69) vertauscht ist.
22. The apparatus according to claim 20, characterized in
that the pickup ( 60 ) can be positioned under the string ( 20 ) on the body of the string instrument ( 1 ),
that a magnet ( 62 ) is provided, the axis from the north to the south pole of the magnet being oriented perpendicular to the surface of the stringed instrument,
that two coils ( 68 , 69 ) arranged on the left and right of the string ( 20 ) are provided, the axes of which are oriented perpendicular to the string ( 20 ) and to the surface of the string instrument ( 1 ) and parallel to one another,
that the coils are electrically connected in series,
that the coil ( 68 ) is wound in the opposite direction to the coil ( 69 ) or the polarity of the connections of the two coils ( 68 , 69 ) is interchanged.
23. Saiteninstrument (1)
mit mindestens zwei Lichtschranken, welche die Bewegung des Plektrons (10) oder der Saiten (20) detektieren,
wobei die Sender und Empfänger der Lichtschranken entweder auf dem Körper des Saiteninstruments (1) unter den Saiten (20) außerhalb des Bereichs (46) montiert werden, in dem der Saitenanschlag erfolgt, oder
wobei die Lichtschranken parallel zu den Saiten angebracht werden und die Sender auf dem Sattel und die Empfänger auf dem Steg des Saiteninstruments befestigt sind.
23.string instrument ( 1 )
with at least two light barriers which detect the movement of the plectron ( 10 ) or the strings ( 20 ),
the transmitters and receivers of the light barriers either being mounted on the body of the stringed instrument ( 1 ) under the strings ( 20 ) outside the area ( 46 ) in which the string stop occurs, or
the light barriers are mounted parallel to the strings and the transmitters are attached to the saddle and the receivers are attached to the bridge of the string instrument.
24. Saiteninstrument (1)
mit mindestens zwei Lichtschranken, welche die Bewegung einer Hand eines Spielers des Saiteninstruments detektieren,
wobei die Sender und Empfänger der Lichtschranken auf dem Körper des Saiteninstruments (1) im Bereich des Saitenanschlags montiert sind.
24.string instrument ( 1 )
with at least two light barriers, which detect the movement of a hand of a player of the string instrument,
the transmitters and receivers of the light barriers being mounted on the body of the stringed instrument ( 1 ) in the area of the string stop.
25. Saiteninstrument (1) mit einer Saite (20), gekennzeichnet durch Mittel zur Messung (a) des Anschlagszeitpunkts und (b) der Anschlagsrichtung der Saite (20). 25. String instrument ( 1 ) with a string ( 20 ), characterized by means for measuring (a) the time of striking and (b) the striking direction of the string ( 20 ). 26. Saiteninstrument nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Messung des Anschlagszeitpunkts eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19 ist. 26. String instrument according to claim 25, characterized, that the means of measuring the time of the attack is a Device according to one of claims 16 to 19. 27. Saiteninstrument nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
dass die Saiten (20) elektrisch leitend und gegeneinander elektrisch isoliert sind, und
dass der Steg des Saiteninstruments (1) aus elektrisch isolierendem Material hergestellt ist.
27. String instrument according to claim 26, characterized in that
that the strings ( 20 ) are electrically conductive and electrically insulated from one another, and
that the bridge of the string instrument ( 1 ) is made of electrically insulating material.
28. Saiteninstrument nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Messung der Anschlagsrichtung eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22 ist. 28. String instrument according to one of claims 25 to 27, characterized, that the means for measuring the direction of attack a Device according to one of claims 20 to 22. 29. Saiteninstrument nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel zur Messung der Anschlagsrichtung ein Ultraschall- oder Mikrowellen-Bauelement (70) mit Sender (71) und Empfänger (72) zur Doppler-Geschwindigkeitsmessung ist,
dass das Bauelement (70) auf dem Saiteninstrument (1) so positioniert ist, dass der Sender (71) in Richtung auf das Plektron (10) oder die Hand zeigt und die vom Plektron (10) oder von der Hand reflektierte Ultraschall- oder Mikrowellen- Intensität auf den Empfänger (72) des Bauelements (70) trifft.
29. String instrument according to one of claims 25 to 27, characterized in
that the means for measuring the direction of the stop is an ultrasound or microwave component ( 70 ) with transmitter ( 71 ) and receiver ( 72 ) for Doppler speed measurement,
that the component ( 70 ) is positioned on the stringed instrument ( 1 ) such that the transmitter ( 71 ) points in the direction of the plectrum ( 10 ) or the hand and the ultrasound or microwaves reflected by the plectron ( 10 ) or by the hand - Intensity hits the receiver ( 72 ) of the component ( 70 ).
30. Saiteninstrument nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Messung der Anschlagsrichtung eine Videokamera ist, die auf das Plektron (10) oder die Hand gerichtet ist. 30. String instrument according to one of claims 25 to 27, characterized in that the means for measuring the direction of attack is a video camera which is directed at the plectrum ( 10 ) or the hand. 31. Saiteninstrument nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Messung der Anschlagsrichtung mindestens ein Piezo-Drucksensor ist, der in der Brücke, im Steg oder im Sattel des Saiteninstruments (1) oder im Plektron (10) angeordnet ist. 31. String instrument according to one of claims 25 to 27, characterized in that the means for measuring the stop direction is at least one piezo pressure sensor which is arranged in the bridge, in the bridge or in the saddle of the string instrument ( 1 ) or in the plectrum ( 10 ) is. 32. Anordnung
mit dem Saiteninstrumenten (1) nach einem der Ansprüche 25 bis 31 und
mit einem Synthesizer, der durch die festgestellte Anschlagsrichtung steuerbar ist.
32nd arrangement
with the stringed instrument ( 1 ) according to any one of claims 25 to 31 and
with a synthesizer that can be controlled by the determined direction of attack.
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