DE102014008104B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Steuersignalen in elektronischen oder elektromechanischen Tasteninstrumenten - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Ausgabe eines Signals in Abhängigkeit von einer Betätigung einer Taste eines elektrisch gesteuerten Tasteninstruments mit elektrischer oder elektrisch-mechanischer Spieltraktur, umfassend:Erfassen einer Position (U) der Taste, um eine Auslenkung (U) aus einer Ruhelage (U0) zu erfassen;sofern die erfasste Position der Taste einen Eintritt in eine Auslöse-Bedingung (U < U1) erfüllt, Ausgabe eines ersten Signals (320, „Note On“);wobei unter Erfüllt-Sein der Auslöse-Bedingung (U < U1) folgende Maßnahmen ausgeführt werden:sofern ein Austritt aus einer Tonhalte-Bedingung (U > U2, U < U1; 340, 350) erfüllt ist, Ausgabe eines zweiten Signals (350, „Note Off“);sofern danach ein Eintritt in eine Repetier-Bedingung (U < U5; 360, 400, 401; 360, 370, 371) erfüllt ist, erneute Ausgabe des ersten Signals (400, „Note ON“),wobei der Eintritt in die Auslöse-Bedingung (U < U1; 310, 320) erfüllt ist, wenn die Taste aus der Ruhelage um wenigstens eine erste Auslenkung (U1) betätigt wurde;wobei der Austritt aus der Tonhalte-Bedingung (U > U2, U < U1; 340, 350) erfüllt ist, wenn, nachdem die Taste um wenigstens eine zweite Auslenkung (U2), die größer ist als die erste Auslenkung (U1), betätigt wurde, die Taste in Richtung der Ruhelage (U0) losgelassen wird und die Taste um mehr als die erste Auslenkung (U1) ausgelenkt bleibt; undwobei der Eintritt in die Repetier-Bedingung (U < U5; 360, 400, 401; 360, 370, 371) erfüllt ist, wenn die Taste nach dem Austritt aus der Tonhalte-Bedingung (U > U2; U < U1) heraus, von der Ruhelage (U0) fort, wiederum bis zum Überschreiten einer dritten Auslenkung (U5), die größer ist als die zweite Auslenkung (U2), betätigt wird.

Description

• Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Toneinsatzes elektronisch gesteuerter Tasteninstrumente, insbesondere Orgeln mit elektrischer oder kombinierter elektrisch-mechanischer Spieltraktur.
• Stand der Technik
• Elektrisch oder elektronisch gesteuerte Tasteninstrumente verfügen über an der Taste angebrachte Sensoren, die beim Betätigen der Tasten Beginn und Ende der Tonerzeugung steuern. Im einfachsten Fall ist dies ein mechanischer Schalter, der in einer bestimmten Tastenposition einen Stromkreis schließt und damit ein Signal zum Auslösen eines Tons auslöst. Wird die Taste wieder losgelassen, wird die Tonerzeugung an derselben Position wieder beendet, wenn der Kontakt wieder öffnet.
• Da jedes technische Schaltglied eine mehr oder weniger große Hysterese aufweist, wird der Toneinsatz während der Abwärtsbewegung der Taste in der Regel an einer etwas tieferen Position ausgelöst als jene Tastenstellung, in der der Ton wieder aufhört, wenn sich die Taste aus gedrückter Position wieder nach oben bewegt.
• Das gilt neben einfachen mechanischen Kontakten auch für alle derzeit eingesetzten Sensoren, beispielsweise Lichtschranken, die durch an der Taste angebrachte Unterbrecher beeinflusst werden, magnetisch beeinflusste Schalter (Reed-Kontakte) oder optische Reflexionssensoren. Auch Sensoren, die zunächst ein kontinuierliches Signal in Abhängigkeit von der Tastenbewegung erzeugen, erhalten im Zuge der Signalverarbeitung eine ähnliche Charakteristik, wenn die angeschlossene Auswerteelektronik das Signal mit vordefinierten Schaltschwellen vergleicht und bei Über- oder Unterschreiten der entsprechenden Schwelle den Ton ein- oder ausschaltet.
• Dieses Verhalten elektrischer und elektronischer Spieltrakturen wird insbesondere im Orgelbau häufig kritisiert, weil es vom Spielverhalten traditioneller mechanischer Trakturen abweicht. In einer mechanischen Orgel wird die Bewegung der Taste über eine Kette verschiedener Betätigungsglieder („Traktur“) auf das Ventil übertragen, das den Luftstrom in die Pfeife freigibt. Nachdem sich die Taste eine gewisse Strecke nach unten bewegt hat, während der die Traktur gespannt wurde („Leerreise“), öffnet das Ventil, und der Ton spricht an. Wird die Taste wieder losgelassen, nähert sich die Ventilklappe wieder der geschlossenen Stellung. Je nach Bauart des Ventils, der Windlade und der Pfeife kann in diesem Prozess der Ton stoppen oder zumindest stark in der Lautstärke vermindert werden, bevor die Ventilklappe vollständig geschlossen ist. Als Resultat liegt der „Ausschaltpunkt“ der mechanischen Traktur daher oft tiefer als der Einschaltpunkt.
• Für Organisten erscheint im direkten Vergleich von mechanischer und elektrischer Traktur die mechanische schneller zu reagieren, weil schnell nacheinander gespielte Noten aufgrund der tieferen Tastenposition des Ton-Endes früher verklingen. Im Gegensatz dazu wird das Spiel auf der elektrischen Klaviatur oft als „teigig“ empfunden, weil schnell nacheinander gespielte Noten erst später in der Aufwärtsbewegung der Taste enden.
• Besonders störend ist dieser Effekt bei Orgeln mit kombinierter elektrischer und mechanischer Traktur. Solche Anordnungen werden häufig bei großen Instrumenten mit mehreren Manualen gebaut, bei denen jede Klaviatur mechanisch mit den Tonventilen eines „Werks“ verbunden ist, die sogenannten Koppeln, mit denen von der Klaviatur eines Werks auch die Pfeifen eines anderen Werks betätigt werden können, aber elektrisch ausgeführt sind. Hier wird das gleichzeitige Spiel von mechanisch und elektrisch traktierten Werken oft als unpräzise empfunden, weil beim schnellen Spiel die Töne nicht synchron an- und absprechen.
• Es hat in der Vergangenheit verschiedene Versuche gegeben, das Verhalten elektrischer Trakturen zu verbessern. Um das Verhalten mechanischer Trakturen nachzuahmen, wurden verschiedene Anordnungen entwickelt, mit denen der Schaltpunkt für das Ein- und Ausschalten von Tönen an unterschiedliche Tastenpositionen gelegt werden kann. So gibt es mechanische Hebelkonstruktionen, an denen in elektrischen Trakturen getrennte Schalter für das Ein- und Ausschalten mit separaten Stellgliedern justiert werden können. Elektronische Trakturen verwenden beispielsweise Hall-Sensoren, die durch an den Tasten befestigte Magnete beeinflusst werden. Durch den Vergleich des kontinuierlichen Sensorsignals mit zwei definierten Schaltschwellen kann dafür gesorgt werden, dass der Ton bei der Abwärtsbewegung der Taste an einer Position P1 einsetzt, bei der Aufwärtsbewegung der Taste jedoch an einer tiefer liegenden Position P2 endet.
• Auch diese Lösung ist nicht befriedigend. Zwar wird durch die auseinanderliegenden Ein- und Ausschaltpunkte die Absprache des Tons beschleunigt, ein weiteres Problem der elektrischen Traktur wird durch diesen Ansatz jedoch noch verstärkt: Das schnelle, wiederholte Spiel von Tönen, wie es beispielsweise bei sogenannten Trillern vorkommt, wird erschwert, weil der Ton zwar an einer tiefen Tastenposition ausgeschaltet wird, zum erneuten Einschalten des Tons aber eine Rückkehr der Taste in die Ruhelage nötig ist. Hier tritt die Diskrepanz zur mechanischen Traktur besonders zutage, weil im mechanischen Instrument das Spiel von Trillern in einer tieferen Tastenposition möglich ist, wenn das Ventil ohne vollständig zu schließen den Ton hinreichend stark in der Lautstärke moduliert. Dementsprechend wird das Vermögen elektrischer Trakturen zur Widergabe wiederholt angeschlagener Töne („Repetition“) im Allgemeinen als unbefriedigend bewertet.
• In DE 43 19 633 C1 ist eine Einrichtung zur Betätigung der Spielventile einer Pfeifenorgel offenbart.
• US 3 564 105 A offenbart eine Tastaturbaugruppe eines elektronischen Musikinstruments, aufweisend einen drucksensitiven Widerstand.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Steuerung eines elektrisch steuerbaren Tasteninstruments, insbesondere einer elektronisch steuerbaren Orgel, bereitzustellen, das eine mechanischen Instrumenten vergleichbare Repetition aufweist.
• Offenbarung der Erfindung
• Diese Aufgabe wird durch Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche.
• Eine Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Ausgabe eines Signals in Abhängigkeit von einer Betätigung einer Taste: Erfassen einer Position der Taste, um eine Auslenkung aus einer Ruhelage zu erfassen; sofern die erfasste Position der Taste einen Eintritt in eine Auslöse-Bedingung erfüllt, Ausgabe eines ersten Signals; wobei unter Erfüllt-Sein der Auslöse-Bedingung folgende Maßnahmen durchgeführt werden: sofern ein Austritt aus einer Tonhalte-Bedingung erfüllt ist, insbesondere, nachdem die Taste nochmals tiefer gedrückt wurde, Ausgabe des zweiten Signals; sofern danach ein Eintritt in eine Repetier-Bedingung erfüllt ist, erneute Ausgabe des ersten Signals. Bei dem Verfahren zur Ausgabe eines Signals kann es sich insbesondere um ein Verfahren zur Beeinflussung eines Toneinsatzes elektronisch gesteuerter Tasteninstrumente handeln, insbesondere Orgeln mit elektrischer oder kombinierter elektrisch-mechanischer Spieltraktur. Die Ausdrücke „Auslenkung“ und „Position“ sind als gleichwirkend zu verstehen, wobei die Position der durch einen Ortssensor erfassten Auslenkung entsprechen kann.
• Selbstverständlich kann in herkömmlicher Weise, sofern die erfasste Position einen Austritt aus der Auslöse-Bedingung erfüllt, ein zweites Signal ausgegeben werden.
• Beim ersten Signal kann es sich insbesondere um ein Signal, beispielsweise, zum Einschalten eines Tones handeln. Beim zweiten Signal kann es sich insbesondere um ein Signal, beispielsweise zum Ausschalten des Tones handeln.
• Mit „Eintritt in eine Auslöse-Bedingung“ ist hier insbesondere gemeint, dass die Taste zumindest soweit betätigt wurde, dass eine Leerreise überwunden wurde. Es kann ein Austritt aus einer Auslöse-Bedingung vorgesehen sein. Mit „Austritt aus der Auslöse-Bedingung“ ist hier insbesondere gemeint, dass die Taste soweit losgelassen wurde, dass die Auslenkung der Taste kleiner ist als die Leerreise. Durch diese Kombination einer unmittelbaren Abfolge von „Eintritt in die Auslöse-Bedingung“ und „Austritt aus der Auslöse-Bedingung“ wird eine herkömmliche Tastatur eines elektronischen Musikinstruments mit erster negativer Hysterese beschrieben. Der Eintritt in die Auslöse-Bedingung kann insbesondere bei einer größeren Auslenkung vorliegen als der Austritt aus der Auslösebedingung.
• Eine „Tonhalte-Bedingung“ liegt vor, wenn die Taste in Richtung einer weiteren Auslenkung betätigt wurde, oder, wie es ein Spieler sagen würde, „wenn die Taste tiefer gedrückt“ wurde, insbesondere, wenn die Taste weit tiefer gedrückt wurde, als es zum Überwinden der Leerreise erforderlich wäre. Mit dem Merkmal „Austritt aus der Tonhalte-Bedingung“ ist gemeint, dass die Taste aus dem Zustand des „Tief-Gedrückt-Seins“ losgelassen wird, so dass eine Verringerung der Auslenkung der Taste eintritt und ein Signal zum Ausschalten des Tones ausgegeben werden kann.
• Eine „Repetier-Bedingung“, wie sie hier beschrieben ist, liegt vor, wenn bei einer tief gedrückten Taste, unter geringfügigen Betätigungen von Auslenkungen, ohne dass der Bereich der ersten negativen Hysterese erreicht wird, ein Wechsel einer Erzeugung von Signalen zum Einschalten eines Tones und Signalen zum Ausschalten des Tones, also eines Spiels, erreicht werden kann.
• Im Ergebnis also ist in einer Ausführungsform der herkömmlichen, ersten Hysterese, die im Bereich der Leerreise liegt, eine zweite Hysterese, die erst bei einer Auslenkung, die deutlich größer als die Leerreise ist, hinzugefügt.
• Eine Idee des obigen Verfahrens ist es, ein Spiel an einer elektronischen Tastatur eines Musikinstruments zu ermöglichen, das außer dem herkömmlichen „Ton an“-Signal oder „Note ON“-Signal bei Betätigen der Taste mit einer die Leerreise überschreitenden Auslenkung und „Ton aus“-Signal oder „Note OFF“-Signal bei vollständigem Loslassen der Taste in einer zweiten Auslenkung, die größer ist als die Auslenkung zum erstmaligen Überwinden der Leerreise, um den Bereich der zweiten Auslenkung herum ein Spiel zwischen „Note ON“- und „Note OFF“-Signalen bei einem relativ kleinen Hub, um eine tief gedrückte Tastenposition herum, zu ermöglichen. Unter „relativ kleinem Hub“ wird hierbei insbesondere ein Hub verstanden, der in der Größenordnung einer Leerreise sein kann, beispielsweise einer halben Leerreise oder zwei Leerreisen entspricht. Wesentlich hierbei ist, dass bei deutlich tiefer gedrückter Taste, als es der initialen Leerreise entspricht, ein Spielen unter Erzeugung von „Note ON“- und „Note OFF“-Signalen ermöglicht ist, mit einem relativ geringen Hub zwischen der Auslösung jedes dieser beiden Signale. Auf diese Weise ist es einem Spieler des Musikinstruments ermöglicht, aufgrund des geringen Hubs, rasche Wechsel zwischen „Note ON“ und „Note OFF“ zu erzielen, so dass ein rasches Spiel, beispielsweise ein Triller, ermöglicht ist.
• In einer Ausführungsform ist ein Verfahren zur Beeinflussung des Toneinsatzes elektronisch gesteuerter Tasteninstrumente, insbesondere Orgeln mit elektrischer oder kombinierter elektrisch-mechanischer Spieltraktur, bereitgestellt. Während herkömmliche elektronische Trakturen den Ton an einer ersten Tastenposition, beispielsweise einer Tastenposition nahe der Leerreise, ein- und ausschalten, ermöglicht es die Anordnung gemäß der Ausführungsform, den Ton ebenso an einer zweiten, tiefer liegenden, Position, beispielsweise einer Tastenposition mit einer Auslenkung die über die Leerreise hinausgeht, ein- und auszuschalten, solange die Taste nicht in eine Ruhelage, insbesondere: Ruhelage minus Leerreise abzüglich Hysterese, zurückkehrt. Dadurch wird die Tastenbewegung zum wiederholten Anschlagen von Tönen verringert und somit eine Möglichkeit einer gesteigerten Repetitionsgeschwindigkeit bereitgestellt.
• Der Eintritt in die Auslöse-Bedingung ist erfüllt, wenn die Taste aus der Ruhelage um wenigstens eine erste Auslenkung betätigt wurde.
• Insbesondere kann die Auslöse-Bedingung erfüllt sein, wenn die Tastatur wenigstens um die erste Leerreise ausgelenkt wurde.
• Der Austritt aus der Tonhalte-Bedingung ist erfüllt, wenn, nachdem die Taste um wenigstens eine zweite Auslenkung, die größer ist als die erste Auslenkung, betätigt wurde, die Taste in Richtung der Ruhelage losgelassen wird und die Taste noch um mehr als die erste Auslenkung ausgelenkt verbleibt. Mit anderen Worten kann die Taste tief gedrückt und danach wieder losgelassen worden sein, wobei die Taste aber immer noch weiter ausgelenkt sein kann, als es der Leerreise entspricht, und zwar derart, dass die Auslenkung die zweite Hysterese verlassen hat, aber die erste Hysterese noch nicht wieder erreicht hat.
• Der Eintritt in die Repetier-Bedingung ist erfüllt, wenn die Taste nach dem zuvor beschriebenen Austritt aus der Tonhalte-Bedingung heraus, von der Ruhelage fort, wiederum bis zum Überschreiten einer dritten Auslenkung, die größer ist als die zweite Auslenkung, betätigt wird. Mit anderen Worten kann die Repetier-Bedingung die Situation darstellen, in der, nachdem der Spieler die Taste tief gedrückt und danach leicht losgelassen und anschließend wieder gedrückt hat, mit geringfügigem Wechsel von Drücken und Loslassen, im Rahmen eines kleinen Hubs, also Erzeugen von „Note ON“- und „Note OFF“-Signalen, ein musikalisches Spiel ermöglicht wird.
• Nach einer Ausführungsform wird die Position der Taste kontinuierlich erfasst. Es kann vorgesehen, dass die Position mit derart geringen Zeitabständen erfasst wird, dass diese für einen menschlichen Benutzer nicht wahrnehmbar sind, vorzugsweise unterhalb 0,1 Sekunden. In der vorliegenden Anmeldung wird, sobald auf die Auslenkung oder Position der Taste Bezug genommen wird, immer von einem derart kontinuierlich erfassten, momentanen Wert ausgegangen. Scheinbare Widersprüche, dass eine Auslenkung der Taste kleiner als ein vorgegebener Schwellwert und größer als dieser Schwellwert sei, lassen sich durch dieses Verständnis auflösen, dass zunächst die Taste geringfügig ausgelenkt gewesen und hernach weit ausgelenkt gewesen sein mag.
• Gemäß einer Ausführungsform kann die Ausgabe des ersten Signals dem Einschalten eines Tones dienen, und die Ausgabe des zweiten Signals kann dem Ausschalten des Tones dienen.
• In einer Ausführungsform wird die Bewegung einer Taste aus einer Ruhelage, die mit „R“ bezeichnet sein mag, in eine Endlage, die mit „E“ bezeichnet sein mag, durch eine Veränderung einer Sensorspannung U von U0 nach U4 detektiert, wobei hier U4 < U0 gewählt sein kann. Im Betätigungsweg befinden sich zwei definierte Schaltpunkte P1 und P2, denen die Sensorspannungen U1 und U2 entsprechen. Zur Detektion der Bewegungsrichtung der Taste dienen im Rahmen von zwei Hysteresen zwei Hysterese-Spannungs-Paare: U3 ist minimal höher als U1 bei der ersten Hysterese, U5 ist minimal tiefer als U2 bei der zweiten Hysterese. Insgesamt kann gelten: U0 > U3 > U1 > U2 > U5 > U4.
• Wird die Taste aus der Ruhelage R nach unten gedrückt und passiert sie den Schaltpunkt P1, wird der Ton eingeschaltet (U<U1). Sollte die Tastenbewegung zwischen P1 und P2 stoppen (U>U5), wird der Ton wieder ausgeschaltet, wenn sich die Taste wieder über den Schaltpunkt P1 nach oben bewegt (U>U3).
• Wird die Taste jedoch über P2 hinaus nach unten bewegt (U<U5), schaltet das System den Ton bereits aus, sobald sich die Taste in der Aufwärtsbewegung über P2 hinaus nach oben bewegt (U>U2).
• Wird die Taste über P1 hinaus nach oben zur Ruhelage bewegt (U>U3), schaltet das System den Ton erneut ein, sobald in der nächsten Abwärtsbewegung der Punkt P1 unterschritten wird (U<U1). Stoppt jedoch die Aufwärtsbewegung der Taste nach dem Abschalten des Tons an P2 zwischen P2 und P1 (U<U3), so schaltet eine erneute Abwärtsbewegung der Taste unter den Schaltpunkt P2 den Ton erneut ein (U<U5).
• Auf diese Weise können schnelle Tonfolgen, insbesondere Triller, mit einer kleineren Tastenbewegung, und dadurch höherer Geschwindigkeit, gespielt werden.
• Figurenliste
• Im Folgenden wird die Erfindung in Ausführungsformen unter Bezugnahmen auf Figuren einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
• 1 eine erfindungsgemäße Anordnung von Tasten und Sensoren zur Erfassung der Tastenbewegung;
• 2 ein Signal (U) eines an der Taste angebrachten Sensors als Funktion des Tastenwegs (s) am vorderen Tastenende mit verschiedenen für das Verfahren relevanten Bezugsspannungen;
• 3 Tastenpositionen einer Anordnung in den verschiedenen in einer Ausführungsform beschriebenen Zuständen;
• 4 Flussdiagramm der beschriebenen Signalverarbeitung in einer Ausführungsform;
• 5 Einsatz der beschriebenen Anordnung und des beschriebenen Verfahrens in einer Orgel mit kombinierter mechanischer und elektronischer Traktur.
• Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
• Ausführungsformen
• 1 zeigt eine typische Anordnung einer elektrischen Orgelklaviatur. Eine Taste 1 ist auf einer Kippauflage 51 gelagert und wird von einem Federglied 25 in der Ruhelage gehalten. Durch Betätigung der Taste bewegt sich die vordere Tastenspitze 3 aus der Ruhelage in die Endlage 3', in der die Taste auf dem Polster 19 aufliegt. Die Unterkante der Taste 15 bewegt sich durch diese Betätigung nach unten 15'. Die Bewegung der Taste wird durch einen Sensor überwacht, der ein kontinuierliches Signal in Abhängigkeit von der Stellung der Taste erzeugt. Das können beispielsweise über oder unter der Taste angebrachte magnetische Sensoren sein, die durch an der Taste angebrachte Magnete beeinflusst werden. Beispielsweise kann ein magnetischer Sensor 83 mithilfe einer Halterkomponente 77 an der Kippauflage angebracht sein. Ein an der Taste angebrachter Magnet, der seinen Abstand zum Sensor durch Veränderung der Position während der Betätigung ändert 81 - 81', erzeugt am Sensor ein Signal, wie es in 2 dargestellt ist. In diesem Fall sinkt das Signal mit dem Niederdrücken der Taste.
• Das beschriebene Verfahren ist von der konkreten Position und Art des verwendeten Sensors unabhängig, solange sich der Wert U des Sensorsignals eindeutig der Tastenposition s zuordnen lässt. Wird ein Sensor z.B. oberhalb der Taste positioniert, so dass sich der Abstand zur sensierenden Komponente bei Niederdrücken der Taste vergrößert, oder wird bei magnetischen Sensoren ein Magnet umgekehrter Polarität verwendet, kann sich das Signal beim Niederdrücken der Taste erhöhen. Die beschriebenen Vergleiche der Sensorspannung mit den definierten Schaltschwellen ändern dann ihr Vorzeichen. Denkbar ist auch die Verwendung von Drehsensoren, die den Winkel der Tastenauslenkung messen oder Piezosensoren, die durch die Tastenbewegung unterschiedlich stark verformt werden.
• Der Verlauf der Sensorspannung kann mit dem Tastengang linear sein. Im praktischen Einsatz magnetischer Sensoren wird das nur unter bestimmten Voraussetzungen annähernd der Fall sein. Auch optische Reflexionssensoren liefern in der Regel mehr oder weniger nichtlineare Spannungsverläufe. Die konkrete Übertragungsfunktion spielt für die Anwendung keine Rolle.
• Befindet sich die Taste in Ruhe, liefert der Sensor den Spannungswert U₀. Das in 4 dargestellte Verfahren überprüft zunächst, ob die Schwelle U₁ unterschritten wurde, 310. Die gemessene Sensor-Spannung entspricht dann der in 3 dargestellten Tastenposition P1, die bei mechanischen Trakturen dem Ende der Leerreise entspricht. Detektiert die Auswerte-Elektronik das Unterschreiten dieser Spannung, wird die Steuerinformation zum Einschalten des Tons erzeugt, 320.
• Nun wird überprüft, ob die Taste unter die Position P₂ bewegt wurde. Dies geschieht durch Vergleich der Sensorspannung mit der Schwelle U₅, 330, wobei U₅ um eine minimale, technisch notwendige Hysterese unterhalb von U₂ liegt. Solange die Taste diese Position nicht erreicht, besteht im Entscheidungszweig 331 die Möglichkeit, den Ton wieder auszuschalten, wenn die Spannung U₃ überschritten wird. Die Spannung U₃ liegt um eine minimale, technisch notwendige, Hysterese oberhalb von D₁. In diesem Entscheidungszweig entspricht das Verhalten der Traktur dem einer klassischen elektrischen Klaviatur.
• Wurde die Spannung U₅ unterschritten, untersucht das Verfahren, ob sich die Taste erneut nach oben bewegt. Dies geschieht durch den Vergleich der Sensorspannung mit der Schwelle U₂ , 340. Ist diese Bedingung erfüllt, wird die Steuerinformation zum Beenden des Tons ausgegeben, 350. Dieses Verhalten entspricht den in der Einleitung erwähnten Trakturen mit getrennten Ein- und Ausschaltpunkten. In Abweichung vom Stand der Technik wird nun jedoch überprüft, ob die Taste ohne Rückkehr in die Ruhelage erneut unter die Position P₂ gedrückt wird. Dies geschieht durch erneuten Vergleich der Sensorspannung U mit der Schwelle U₅, 360. Wird dies detektiert, wird die Steuerinformation zum erneuten Einschalten des Tons erzeugt, 400, und es folgt ein Rücksprung 401 zum Vergleich mit der Schwelle U₂.
• In dieser Schleife ist der zuvor angeschlagene Ton beliebig oft ohne Leerreise bei minimaler Tastenbewegung um die Position P₂ herum spielbar. Dadurch wird die wahrgenommene Reaktionsgeschwindigkeit der Traktur erheblich gesteigert. Insbesondere in Orgeln mit kombinierter mechanischer und elektrischer Traktur verschwindet so der Eindruck, die elektrische Traktur spreche im Vergleich zur mechanischen Traktur langsamer an. Durch diese Verbesserung wird ein gravierender Nachteil beseitigt, der die elektrische Traktur und die elektrische Koppel in mechanischen Orgeln in den Augen vieler Organisten als minderwertige Ausführung erscheinen lässt.
• Durch Vergleich mit der Schwelle U₃, 370, wird detektiert, ob die Taste in die Ruhelage, bzw. zumindest in den Bereich der Leerreise zurückgekehrt ist. In diesem Fall erfolgt ein Rücksprung in den Anfangszustand 372, so dass der Ton das nächste Mal wieder an der oberen Position P₁ ausgelöst wird.
• 5 zeigt den Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Orgel mit kombinierter mechanischer und elektrischer Traktur. Der Sensor 600 misst die Bewegung der Taste 501. Die angeschlossene Auswerte-Elektronik führt den beschriebenen Vergleich der Sensorspannung mit den Schaltschwellen durch. Über einen Datenbus 602 werden die Steuerinformation an eine Steuerelektronik 607 übermittelt. In ähnlicher Weise können die Steuerinformationen über eine Schnittstelle 602' auch an einen externen Klangerzeuger 603 übermittelt werden. Geeignet ist dazu beispielweise die Midi-Schnittstelle, über die als Werte-Tupel „Note-On“- und „Note-Off“-Befehle gesendet werden.
• Bei Betätigung dreht sich die Taste um den Drehpunkt 505, so dass der hintere Tastenarm 502 über geeignete mechanische Betätigungsglieder 503 auf ein Ventil 504 wirkt. Dieses Ventil steuert den Luftstrom in eine erste Orgelpfeife 506. Die Steuerelektronik 607 betätigt beim Empfang der Steuersignale das elektrische Stellglied 604, beispielsweise einen Hubmagneten, das das Ventil 604 betätigt, welches den Luftstrom in eine zweite Orgelpfeife 606 steuert.
• Durch Einstellung der Schaltschwellen U₁ und U₂ ist es nun möglich, die An- und Absprache der mechanisch traktierten Pfeife 506 und der elektrische traktierten Pfeife 606 sowohl im langsamen Spiel, wie auch beim kritischen schnellen Spiel repetierender Töne miteinander zu synchronisieren.
• Im praktischen Einsatz kann zunächst die Leerreise über die Schaltschwelle U₁ eingestellt werden, etwa durch das langsame Niederdrücken von Tasten bei akustischer Kontrolle des gleichzeitigen Toneinsatzes von mechanisch und elektrisch traktierten Pfeifen. Danach kann die Schaltschwelle U₂ eingestellt werden, indem durch einen einfachen Parameter die prozentuale Verschiebung der Position P₂ auf dem Tastenweg zwischen P₁ und E vorgegeben wird („Spreizung“). In dem beispielhaft in 2 skizzierten Fall liegt die Spreizung bei etwa 50 Prozent.
• Mit Hilfe der Parameter Leerreise und Spreizung ist es auf einfache Weise möglich, das Verhalten der elektronischen Traktur zu optimieren. Meist reicht eine globale Einstellung der Spreizung aus, um die Schaltschwellen aller Tasten eines Manuals zu berechnen. Die Vorrichtung kann weiterhin die Möglichkeit aufweisen, die Spreizung auch für einzelne Abschnitte einer Klaviatur oder einzelne Tasten einzustellen, um den unterschiedlichen Toneinsatz von Pfeifen in verschiedenen Tonlagen oder das Öffnungsverhalten von Ventilen unterschiedlicher Bauart zu optimieren.
• Mit anderen Worten kann eine Ausführungsform wie folgt umgesetzt werden:
• Das Verfahren zur Ausgabe eines Signals in Abhängigkeit von einer Betätigung einer Taste umfasst: Erfassen einer Position U der Taste, um eine Auslenkung U aus einer Ruhelage U0 zu erfassen; sofern die erfasste Position der Taste einen Eintritt in eine Auslöse-Bedingung, die durch U < U1 definiert ist, erfüllt, Ausgabe eines ersten Signals, Bezugszeichen 320, „Note On“; wobei unter Erfüllt-Sein der Auslöse-Bedingung: sofern ein Austritt aus einer Tonhalte-Bedingung U > U2 und U < U1, Bezugszeichen 340 und 350, erfüllt ist, Ausgabe des zweiten Signals, Bezugszeichen 350, „Note Off“; sofern danach ein Eintritt in eine Repetier-Bedingung, U < U5, Bezugszeichen-Sequenz 360, 400, 401, alternativ Bezugszeichen-Sequenz 360, 370, 371 erfüllt ist, erneute Ausgabe des ersten Signal, Bezugszeichen 400, „Note ON“.
• Selbstverständlich kann das Verfahren auch dem bei einer herkömmlichen Tastatur entsprechen, nämlich, sofern die erfasste Position einen Austritt aus der Auslöse-Bedingung erfüllt, Ausgabe eines zweiten Signals, Bezugszeichen 390, „Note Off“.
• Der Eintritt in die Auslöse-Bedingung, U < U1, Bezugszeichen 310 und 320, ist erfüllt, wenn die Taste aus der Ruhelage um wenigstens eine erste Auslenkung U1, also mindestens um die Leerreise, betätigt wurde.
• Der Austritt aus der Tonhalte-Bedingung mit U > U2 und U < U1 sowie Bezugszeichen 340 und 350 ist erfüllt, wenn, nachdem die Taste um wenigstens eine zweite Auslenkung U2, die größer ist als die erste Auslenkung U1, betätigt wurde, die Taste in Richtung der Ruhelage U0 losgelassen wird und die Taste um mehr als die erste Auslenkung U1 ausgelenkt bleibt.
• Der Eintritt in die Repetier-Bedingung mit U < U5, Bezugszeichen-Sequenz 360, 400, 401, alternative Bezugszeichen-Sequenz 360, 370, 371, ist erfüllt, wenn die Taste nach dem Austritt aus der Tonhalte-Bedingung mit U > U2 und U < U1, heraus, von der Ruhelage U0 fort, wiederum bis zum Überschreiten einer dritten Auslenkung U5, die größer ist als die zweite Auslenkung U2, betätigt wird.
• Die Position U der Taste wird kontinuierlich erfasst, wobei das Sensor-Signal U mit der diesem entsprechenden Position als gleichwertig anzusehen ist..
• Die Position U wird mit derart geringen Zeitabständen erfasst, dass diese für einen menschlichen Benutzer nicht wahrnehmbar sind, vorzugsweise unterhalb 0,1 Sekunden.
• Die Ausgabe des ersten Signals, Bezugszeichen 320 und 400, „Note On“, dient dem Einschalten eines Tones und die Ausgabe des zweiten Signals, Bezugszeichen 390 und 350, „Note Off“, dient dem Ausschalten des Tones.
• Die in der Einleitung beschriebene erste Hysterese ist in der 4 in der Bezugszeichen-Sequenz 310, 320, 330, 380 mit 390-391-310 alternativ zu 330 zu finden.
• Die in der Einleitung beschriebene zweite Hysterese ist in der 4 in der Bezugszeichen-Sequenz 340 mit 341 alternativ zu 350, 360 mit 370, 371 alternativ zu 400, 401, 340, ..., zu finden. Die zweite Hysterese wird verlassen, wenn U > U3, und wird über 370, 372 verlassen, um schließlich wieder beim Abprüfen anzugelangen, ob die Taste um zumindest um eine Leerreise (Abfrage auf U<U1) betätigt wurde.
• Der Kern der Repetier-Bedingung liegt in der Abfrage, ob U<U5 ist, Bezugszeichen 360: Hier wird nämlich festgestellt, ob an dieser Stelle im Ablaufdiagramm die Taste wieder soweit betätigt wurde, dass sie in der zweiten Hysterese das Einschalten des Tones auslöst.
• Es versteht sich, dass auch Kombinationen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen unter die Erfindung gemäß der anhängenden Ansprüche fallen.
• Bezugszeichenliste

1

Taste

3

vordere Tastenspitze in Ruhelage

3'

vordere Tastenspitze in Endlage

5

Lagerung der Taste, bereitgestellt durch einen in ein mit Filz ausgekleidetes Langloch der Taste hineinragenden Stift

15

Unterseite des Tastenkörpers in Ruhelage

15'

Unterseite des Tastenkörpers in maximal- betätigter Stellung (Endlage)

17

Führungsstift (elliptischer Stift, der in einen mit Filz ausgekleideten Schlitz der Taste fasst)

19

Polster

23

vorderer Steg des Klaviaturrahmens (im Querschnitt)

25

Federelement zur Rückstellung der Taste in die Ruhelage

77

Sensorelement-Halterungskomponente

81

Magnet in Ruhelage

81'

Magnet in Endlage

83

Magnetfeld-Sensor, insbesondere Hall-Sensor

100

Ruhelage der Taste

101

oberer Schaltpunkt der Taste

102

unterer Schaltpunkt der Taste

103

Endlage der Taste

200

Signal in Abhängigkeit vom Tastengang

300

Beginn

310

Vergleich des Messwertes U mit einem Schwellwert U1 zum Ermitteln einer Bedingung

311

Entscheidungszweig, wenn die Bedingung nicht eingetreten ist

320

Ausgabe von Steuerdaten zum Auslösen eines Tons

330

Vergleich des Messwertes U mit einem Schwellwert U5 zum Ermitteln einer Bedingung

331

Entscheidungszweig, wenn die Bedingung nicht eingetreten ist

340

Vergleich des Messwertes U mit einem Schwellwert U2 zum Ermitteln einer Bedingung

341

Entscheidungszweig, wenn die Bedingung nicht eingetreten ist

350

Ausgabe von Steuerdaten zum Beenden eines Tons

360

Vergleich des Messwertes U mit einem Schwellwert U5 zum Ermitteln einer Bedingung

370

Vergleich des Messwertes U mit einem Schwellwert U3 zum Ermitteln einer Bedingung

371

Entscheidungszweig, wenn die Bedingung nicht eingetreten ist

372

Entscheidungszweig zum Rücksprung in den Ausgangszustand

390

Ausgabe von Steuerdaten zum Beenden eines Tons

391

Rücksprung in den Ausgangszustand

400

Ausgabe von Steuerdaten zum Auslösen eines Tons

401

Rücksprung zum Vergleich mit Schaltschwelle U2

501

Taste

502

hinterer Tastenhebel für mechanische Traktur

503

mechanische Verbindungsglieder

504

erstes Ventil

505

Drehpunkt der Taste

506

erste Orgelpfeife

600

Sensor zur Erfassung der Tastenbewegung

601

Auswerte-Elektronik

602

Datenverbindung zur Übertragung von Steuerdaten

602'

Datenverbindung zur Übertragung von Steuerdaten

603

elektronischer Klangerzeuger

604

zweites Ventil

605

elektrisches Stellglied

606

zweite Orgelpfeife

607

Steuerelektronik

s

Tastenweg bei Betätigung aus der Ruhelage (R) in die Endlage (E)

U₀

Sensor-Spannung in Ruhelage (R) der Taste

U₁

Sensor-Spannung in Position P₁ der Taste

U₂

Sensor-Spannung in Position P₂ der Taste

U₃

Sensor-Spannungsschwelle zur Detektion des oberen Umkehrpunkts

U₄

Sensor-Spannung in Endlage (E) der Taste

U₅

Sensor-Spannungsschwelle zur Detektion des unteren Umkehrpunkts

Claims (6)

1. Verfahren zur Ausgabe eines Signals in Abhängigkeit von einer Betätigung einer Taste eines elektrisch gesteuerten Tasteninstruments mit elektrischer oder elektrisch-mechanischer Spieltraktur, umfassend: Erfassen einer Position (U) der Taste, um eine Auslenkung (U) aus einer Ruhelage (U0) zu erfassen; sofern die erfasste Position der Taste einen Eintritt in eine Auslöse-Bedingung (U < U1) erfüllt, Ausgabe eines ersten Signals (320, „Note On“); wobei unter Erfüllt-Sein der Auslöse-Bedingung (U < U1) folgende Maßnahmen ausgeführt werden: sofern ein Austritt aus einer Tonhalte-Bedingung (U > U2, U < U1; 340, 350) erfüllt ist, Ausgabe eines zweiten Signals (350, „Note Off“); sofern danach ein Eintritt in eine Repetier-Bedingung (U < U5; 360, 400, 401; 360, 370, 371) erfüllt ist, erneute Ausgabe des ersten Signals (400, „Note ON“), wobei der Eintritt in die Auslöse-Bedingung (U < U1; 310, 320) erfüllt ist, wenn die Taste aus der Ruhelage um wenigstens eine erste Auslenkung (U1) betätigt wurde; wobei der Austritt aus der Tonhalte-Bedingung (U > U2, U < U1; 340, 350) erfüllt ist, wenn, nachdem die Taste um wenigstens eine zweite Auslenkung (U2), die größer ist als die erste Auslenkung (U1), betätigt wurde, die Taste in Richtung der Ruhelage (U0) losgelassen wird und die Taste um mehr als die erste Auslenkung (U1) ausgelenkt bleibt; und wobei der Eintritt in die Repetier-Bedingung (U < U5; 360, 400, 401; 360, 370, 371) erfüllt ist, wenn die Taste nach dem Austritt aus der Tonhalte-Bedingung (U > U2; U < U1) heraus, von der Ruhelage (U0) fort, wiederum bis zum Überschreiten einer dritten Auslenkung (U5), die größer ist als die zweite Auslenkung (U2), betätigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei, sofern die erfasste Position einen Austritt aus der Auslöse-Bedingung (U < U1) erfüllt, ein zweites Signal (390, „Note Off“) ausgegeben wird.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Position (U) der Taste kontinuierlich erfasst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Position (U) mit derart geringen Zeitabständen erfasst wird, dass diese für einen menschlichen Benutzer nicht wahrnehmbar sind, vorzugsweise unterhalb 0,1 Sekunden.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Ausgabe des ersten Signals (320; 400; „Note On“) dem Einschalten eines Tones dient und die Ausgabe des zweiten Signals (390; 350; „Note Off“) dem Ausschalten des Tones dient.
6. Elektrisch gesteuertes Tasteninstrument, insbesondere eine Orgel, mit elektrischer oder elektrisch-mechanischer Spieltraktur, aufweisend einen Sensor (83; 600) zur Messung einer Bewegung einer Taste (1; 501) und eine Auswerteelektronik (601) zum kontinuierlichen Vergleichen der Sensorspannung mit den durch die voranstehenden Ansprüche definierten Schaltschwellen der Auslöse-Bedingung (U < U1), Tonhalte-Bedingung (U > U2, U < U1; 340, 350) und Repetier-Bedingung (U < U5; 360, 400, 401; 360, 370, 371), das mit einem Verfahren nach den voranstehenden Ansprüchen arbeitet.

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