DE10309000B4

DE10309000B4 - Method for a program-controlled variable tuning for musical instruments

Info

Publication number: DE10309000B4
Application number: DE2003109000
Authority: DE
Inventors: Werner Mohrlok
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-01
Filing date: 2003-03-01
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2023-03-02
Also published as: DE10309000A1

Abstract

Verfahren für eine programmgesteuerte variable Stimmung für Musikinstrumente, dadurch gekennzeichnet, dass die programmgesteuerte variable Stimmung als Resultat einer Analyse von Note-an und Note-aus Signalen einer auf einem Instrument gespielten oder in einer Datei abgespeicherten Musik errechnet wird und aus der Addition dreier verschiedener Komponenten resultiert, wobei
– die Komponente 1 aus Stimmungsdaten aus einer sich verändernden Basisstimmung für alle 12 Noten der Oktave besteht,
– die Komponente 2 aus Stimmungsdaten besteht, die vordefinierten Akkordstrukturen spezifisch zugeordnet sind,
– die Komponente 3 aus Stimmungsdaten als Korrekturwerte besteht, damit gleichnamige Noten in verschiedenen aufeinanderfolgenden Akkordstrukturen vordefinierte Grenzwerte der Umstimmungen nicht überschreiten,
– die Stimmungsdaten der Komponente 1 aufgrund der Analyse der in den Note-an und Note-aus Signalen erkennbaren harmonischen Strukturen, welche über einen bestimmten Zeitraum hinweg auftreten, erstellt werden,
– die Stimmungsdaten von Komponente 2 und 3 aufgrund der Information, welche Noten im Augenblick ”an” sind, errechnet...Method for a program-controlled variable tuning for musical instruments, characterized in that the program-controlled variable tuning is calculated as the result of an analysis of note-on and note-out signals of a music played on an instrument or stored in a file and of the addition of three different components results, where
The component 1 consists of mood data from a changing basic tuning for all 12 notes of the octave,
The component 2 consists of mood data which are specifically associated with predefined chord structures,
The component 3 consists of mood data as correction values so that identically named notes in different successive chord structures do not exceed predefined limits of the adjustments,
The component 1 sentiment data are generated on the basis of the analysis of the harmonic structures discernible in the note-on and note-off signals which occur over a certain period of time,
- the mood data of components 2 and 3 based on the information which notes are currently "on" is calculated ...

Description

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren für eine programmgesteuerter variable Stimmung dar. Programmgesteuerte variable Stimmungen dienen dazu, die Stimmung von Musikinstrumenten, insbesondere elektronischer Tasteninstrumente zu insgesamt reiner gestimmten Terz- und Quintintervallen zu steuern, als dies mit fest vorgegebenen Stimmungsmodellen möglich ist. Ms rein gestimmte Intervalle versteht man in diesem Zusammenhang vor allem die reine Quinte mit einem Frequenzverhältnis von 3:2, entsprechend 702 Cents, und die große Terz mit einem Frequenzverhältnis von 5:4, entsprechend 386 Cents. Feste Stimmungsmodelle weisen für die genannten Intervalle Fehler auf. Bei der gleichstufigen Stimmung weist die Quinte 700 Cents, also 2 Cents Differenz zum Idealwert und die große Terz 400 Cents, also 16 Cents Differenz zum Idealwert auf.The The present invention provides a method for a program-controlled Variable mood serve. Programmed variable moods serve in addition, the mood of musical instruments, especially electronic Keyboard instruments for purely tuned third and fifth intervals to control, as is possible with fixed predetermined mood models. Ms purely tuned intervals are understood in this context especially the pure fifth with a frequency ratio of 3: 2, corresponding to 702 cents, and the major third with a frequency ratio of 5: 4, equivalent to 386 cents. Fixed mood models point to the aforementioned Intervals errors on. In the equal-stage mood, the Fifth 700 cents, so 2 cents difference to the ideal value and the major third 400 cents, ie 16 cents difference to the ideal value.

Programmgesteuerte variable Stimmungen müssen sich mit mehreren Forderungen auseinandersetzen, welche miteinander in Konflikt stehen. Diese Forderungen sind: Erstens die Korrekturen zu besserer oder optimaler Reinheit möglichst in Echtzeit vorzunehmen. Zweitens die Umstimmwerte so gering zu halten, dass die Umstimmungen liegenbleibender Noten, auch in wechselnden Funktionen innerhalb des harmonischen Geschehens, unterhalb der Hörgrenze bleiben. Drittens zu vermeiden, dass die Stimmungshöhe einzelner Noten oder der Gesamtheit aller Noten zu weit vom ursprünglich gewählten Niveau abdriftet.Programmatic must have variable moods to deal with several demands, which together conflict. These demands are: First, the corrections To make better or optimal purity possible in real time. Secondly, to keep the readjustment levels so low that the adjustments remaining notes, even in changing functions within of harmonic events, stay below the audible limit. Third, too avoid the mood level individual notes or the totality of all notes too far from the originally selected level drifts.

Der vorliegenden Erfindung kommen laut Stand der Technik am nächsten DE 3545986 A1 und DE 38 78 895 T2 Außerdem zeigt PCT WO 95/22140 A1 ein Verfahren programmgesteuerter Stimmung auf.The present invention is closest in the art DE 3545986 A1 and DE 38 78 895 T2 In addition, PCT shows WO 95/22140 A1 a process of programmatic tuning.

DE 3545986 A1 stellt ein Verfahren dar, bei dem aufgrund der über einen bestimmten Zeitraum gemeldeter Note-an-Signalen analysiert wird, ob die Menge dieser Noten sich einer bestimmten diatonischen Tonleiter (beispielsweise der C-Dur-Tonleiter) zuordnen lässt. Sofern dies der Fall ist, werden die spezifischen Noten der betreffenden Tonart nach vorbestimmter Terzen- und Quintenreinheit eingestimmt. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass innerhalb der betreffenden Tonart immer eine der Quinten sehr unrein gestimmt ist. in C-Dur mit quinten- und terzenrein gestimmten Intervallen F-A-C-E-G-H-D ist dies die Quinte D-A, welche dadurch zu einem unreinen Frequenzverhältnis von 40/27 gleich 680 Cents gestimmt wird. Die Differenz zur angestrebten optimalen Reinheit beträgt 22 Cents, das sogenannte ”Syntonische Komma”. Damit wird das angestrebte Ideal reiner Stimmung nur eingeschränkt erreicht. Dieses Verfahren stimmt außerdem nicht in Echtzeit ein und benötigt bei dem Verlassen einer Tonart eine bestimmte Zeit, bis eine neu justiertes Stimmungsmodell bereit steht. DE 3545986 A1 is a method of analyzing, based on the note-on signals reported over a period of time, whether the quantity of these notes can be assigned to a particular diatonic scale (for example, the C major scale). If this is the case, the specific notes of the key in question are tuned to a predetermined third and fifth purity. The disadvantage of this method is that within the respective key one of the fifths is always very impure. in C major with FACEGHD, which is tuned in quintet and tense, this is the fifth DA, which is thus tuned to an impure frequency ratio of 40/27 equal to 680 cents. The difference to the desired optimal purity is 22 cents, the so-called "syntonic comma". Thus, the desired ideal of pure mood is achieved only limited. In addition, this method does not tune in real time and requires a certain amount of time to exit a key until a newly adjusted mood model is ready.

DE 38 78 895 T2 stellt ein Verfahren für eine tonartunabhängige variable Stimmung dar. Dieses Verfahren stimmt die Noten, welche an sind, in Echtzeit ein, auf Grund der Analyse von Akkord- und Intervallstrukturen. Dabei sind die den Akkorden und Intervallen zugeordneten Stimmungsdaten so gewählt, dass eine möglichst geringe Abweichung vom vorgewählten Stimmungsniveau einer gleichstufig temperierten Stimmung gegeben ist. Dieses Verfahren stimmt in Echtzeit ein, korrigierte Stimmungsdaten werden für die Noten bereit gehalten, welche zur zuletzt erkannten Akkordstruktur gehören und solange, bis eine neue Akkordstruktur erkannt wird. DE 38 78 895 T2 illustrates a method for a tone-type independent variable tuning. This method tunes the notes that are on in real-time based on the analysis of chord and interval structures. In this case, the mood data associated with the chords and intervals are chosen so that the smallest possible deviation from the preselected mood level of a tempered equal temperament is given. This process will tune in real time, corrected mood data will be kept ready for the notes that belong to the last recognized chord structure, and until a new chord structure is detected.

PCT WO 95/22140 A1 stellt eine variable Stimmung dar, bei dem der Benutzer manuell einen Startpunkt als harmonischen Mittelpunkt für ein Stimmungsmodell setzen muss, wobei dadurch zu eben diesem Startpunkt alle 12 Noten der Oktave in bestimmter Quinten- oder Terzenreinheit eingestimmt werden. Dieser 12-tönige Pulk wird entsprechend der musikalischen Modulationen und Rückungen verändert. Dieses Verfahren benötigt teilweise manuelle Eingaben, außerdem führt es zu starken Umstimmungen, wenn zwei oder mehr Noten in aufeinanderfolgenden komplexeren Akkorden gegenläufig umgestimmt werden müssen. Darüber hinaus driftet das Stimmungsniveau relativ schnell vom vorgewählten Niveau ab.PCT WO 95/22140 A1 represents a variable mood in which the user must manually set a starting point as a harmonic center for a mood model, thereby attuning to this starting point all 12 notes of the octave in a particular fifth or third purity. This 12-tone pulp is altered according to the musical modulations and reversals. This method requires partial manual input, and it also causes strong re-tuning when two or more notes in consecutive more complex chords have to be re-tuned. In addition, the mood level drifts relatively quickly from the preselected level.

Im Zusammenhang mit dieser Erfindung sind auch die vielen historisch überlieferten ungleichstufigen feste Stimmungsmodelle erwähnenswert. Typisch für alle ist, dass die Quintenkette von C bis E enger als gleichstufig temperiert gestimmt ist, damit mindestens die Terzintervalle F-A, C-E und G-H näher beim Idealwert 386 Cents liegen, als bei gleichstufiger Stimmung. Notgedrungen werden dadurch die Terzen entfernter Tonarten wie Ab-Dur oder E-Dur deutlich schlechter gestimmt. Eines dieser Stimmungsmodelle ist bekannt aus DE 2558716 .In connection with this invention, the many historically transmitted non-leveled fixed mood models are worth mentioning. Typical for all is that the fifth chain from C to E is tuned more closely than equally tempered, so that at least the third intervals FA, CE and GH are closer to the ideal value of 386 cents, than with equal-pitched tuning. Inevitably, the thirds of distant keys, such as Ab major or E major, are tuned much worse. One of these mood models is known from DE 2558716 ,

Die Notwendigkeit, die Umstimmwerte gleichnamiger Noten klein zu halten, ist bei allen bekannt gewordenen und auch denkbaren Verfahren zu einer programmgesteuerten terzen- und quintenreinen Stimmung vor allem dadurch begrenzt, dass bei bestimmten Akkordfolgen zwei oder mehr Noten in gegenläufiger Richtung umgestimmt werden müssen. Ein typisches Beispiel bildet die Akkordfolge D-F-A-C zu G-H-D-F in C – Dur, wobei man das ”D” für optimale Terzen- und Quintenreinheit vom ersten zum zweiten Akkord entweder um 22 Cents, dem schon oben erwähnten ”Syntonischen Komma” umstimmen muss, oder, sofern man die notwendige Umstimmung auf die in beiden Akkorden vertretenen Noten ”D” und ”F” gleichmäßig verteilt, beide Noten gegenläufig um 11 Cents umstimmen muss. Eine Umstimmung um 11 Cents ist jedoch deutlich zu hören, die Grenze der Hörbarkeit liegt bei glatten Klängen und bei Frequenzen höher als 500 Hz, bei 3–4 Cents. Deswegen sollte man Umstimmungen durch Ausgleichsmaßnahmen möglichst auf ca. 4 Cents begrenzen, was in solchen Fällen notgedrungen für den Folgeakkord eine starke Abweichung von der angestrebten Reinheit mit sich bringt. Das bedeutet, dass bei programmgesteuerten variablen Stimmungen nach den bisher bekannt gewordenen Verfahren man entweder teilweise starke Umstimmungen in Kauf nehmen muss oder harte Wechsel zwischen reinen, gleich ruhig gestimmten und unreinen, gleich stark schwebenden Akkorden. Beides ist ästhetisch unbefriedigend.The need to keep the Umstimmwerte same notes small, is limited in all known and also conceivable method to a program-controlled terzen- and Quintenreinen mood above all by the fact that in certain chord progressions two or more notes in opposite Rich need to be retuned. A typical example is the chord progression DFAC to GHDF in C major, where the "D" for optimum third and fifth purity from the first to the second chord must either be retuned by 22 cents, the "syntonic comma" already mentioned above, or, if so evenly distributing the necessary adjustment to the notes "D" and "F" represented in both chords, the two notes have to be changed in opposite directions by 11 cents. However, a change of 11 cents is clearly heard, the limit of audibility is smooth sounds and at frequencies higher than 500 Hz, at 3-4 cents. Therefore, one should limit adjustments by compensatory measures as possible to about 4 cents, which inevitably brings in such cases for the follow-up chord a strong deviation from the desired purity with it. This means that in program-controlled variable moods according to the previously known methods you have to accept either partial strong Umstimmungen or hard changes between pure, equally calm and impure, equally strong floating chords. Both are aesthetically unsatisfactory.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine selbsttätig ablaufende programmgesteuerte variable Stimmung zu bieten, bei der die Intervalle und Akkorde zwar nicht mit optimalem, aber doch sehr hohem Reinheitsgrad dargeboten werden und insbesondere bei tonaler Musik die Umstimmungskonflikte minimiert werden. Außerdem hat sich die vorliegende Erfindung zum Ziel gesetzt, den Charakter der variablen Stimmung jeweils dem Charakter der dargebotenen Musik anzupassen, je nachdem, ob diese einen deutlich oder weniger deutlich hervortretenden harmonischen Mittelpunkt aufweist.The The present invention aims to provide a self-running programmatic to provide variable mood at which the intervals and chords Although not presented with optimal, but very high degree of purity and, especially in the case of tonal music, the reconciliation conflicts be minimized. Furthermore The aim of the present invention is to set the character the variable mood in each case the character of the music presented adapt, depending on whether this is a clear or less clear has emergent harmonious center.

Zu diesem Zweck wird vorgesehen, die programmgesteuerte variable Stimmung als Summe von drei verschiedenen Komponenten zu errechnen.To this purpose is provided, the program-controlled variable mood to calculate as the sum of three different components.

Die Komponente 1 dieser variablen Stimmung stellt die Basisstimmung dar, die zwar bei Beginn des Programmablaufes bevorzugt der gleichstufigen Stimmung entspricht, sich aber durch eine Analyse der innerhalb eines bestimmten Zeitraumes auftretenden Note-an und Note-aus Signalen zu einer ungleichstufigen Stimmung verändert und zwar zu einer solchen, welche für sich alleine betrachtet ungefähr einem traditionellen ungleichstufigen Stimmungsmodell entspricht. Nur, dass dieses Stimmungsmodell nicht unbedingt zur Note C als harmonischen Mittelpunkt ausgerichtet ist, sondern zu der Note, welche im Augenblick im Mittelpunkt des harmonischen Geschehens steht. Eine für das hier vorgestellte Verfahren bevorzugte Ausbildungen dieser Basistemperatur zeigt 1. Die auf die Note C ausgerichtete Variante zeigt 1.1, die auf die Note G ausgerichtete zeigt. 1.2, die auf die Note Ab ausgerichtete zeigt 1.3.The component 1 of this variable mood represents the basic mood, which at the beginning of the program sequence preferably corresponds to the equal-stage mood, but changes by an analysis of occurring within a certain period note-on and note-off signals to an unequal-level mood and indeed one that by itself approximates a traditional disparate mood model. Only that this mood model is not necessarily aligned to the note C as the harmonic center, but to the note, which stands at the moment in the center of the harmonic event. A preferred embodiment of this basic temperature for the method presented here shows 1 , The variant aimed at the C grade shows 1.1 that points to the grade G. 1.2 pointing to the grade Ab 1.3 ,

Die Komponente 2 dieser variablen Stimmung sind Stimmungsdaten, welche der jeweils im Augenblick existierenden Intervall- und Akkordstruktur zugeordnet sind und die solange gelten, bis eine neue Akkordstruktur erkannt ist. Diese Komponente entspricht dem Stand der Technik. Beide der vorgenannten Komponenten würden bei einer Ausbildung von 100% je für sich alleine betrachtet eine optimierte Stimmung ausgeben, wobei Komponente 1 ohne hörbare Umstimmungen arbeitet, dafür dem harmonischen Geschehen nur allmählich und nur unter Berücksichtigung der zuletzt erkannten Intervall- und Akkordstrukturen folgt. Komponente 2 reagiert dagegen unmittelbar auf die augenblicklich existierenden Intervall- und Akkordstrukturen, birgt dafür aber höheres Konfliktpotential in Bezug auf Umstimmungen in sich. Durch die Mischung der beiden Komponenten werden die jeweiligen spezifischen Nachteile dieser beiden Komponenten minimiert.The Component 2 of this variable mood is mood data which the currently existing interval and chord structure are assigned and apply until a new chord structure is recognized. This component corresponds to the prior art. Both of the aforementioned components would in an education of 100% each for considered alone spend an optimized mood, with Component 1 without audible Umstimmungen works for it the harmonic event only gradually and only with consideration the last detected interval and chord structures follows. component 2 reacts directly to the existing ones Interval and chord structures, but it holds greater potential for conflict in Regarding changes in mood. By mixing the two components be the specific specific disadvantages of these two components minimized.

Die Komponente 3 der programmgesteuerten Stimmung stellen pragmatische Ausgleichsmaßnahmen dar, welche bei auftretenden Umstimmungskonflikten, das heißt Umstimmungen, welche einen vordefinierten Wert von ca. 4 Cents überschreiten oder bei zu bei starkem Abdriften vom vorgewählten Stimmungsniveau die aus der Addition von Komponente 1 und Komponente 2 errechneten Stimmungsdaten zusätzlich korrigieren. Alle ausgegebenen Stimmungsdaten verstehen sich als Abweichung zur vorgegebenen gleichstufigen Temperatur, vorzugsweise in Cents ausgegeben.The Component 3 of the program-controlled mood make pragmatic Compensation measures, which in the event of a conflict of reconciliation, that is, which exceed a predefined value of approx. 4 cents or at too much drift off the preselected mood level that off the addition of component 1 and component 2 calculated sentiment data additionally correct. All sent mood data are understood as Deviation to the predetermined equal-stage temperature, preferably spent in cents.

Zur Ausbildung der Komponente 1 gleich Basisstimmung werden die in Komponente 2 nacheinanderfolgend erkannten und entsprechend eingestimmten Intervall- und Akkordstrukturen sowie deren Stimmungsdaten über einen bestimmten Zeitraum hinweg ausgewertet. Dazu wird die Eigenschaft genutzt, dass in den von Komponente 2 erkannten Akkordstrukturen die höchsten positiven Werte typisch sind für die Position des Grundtones oder der Quinte eines Dur-Akkordes oder der Terz eines Mollakkordes. Die Summe der positiven Werte der Stimmungsdaten einer bestimmten Menge aufeinanderfolgender Akkorde gibt somit einen Hinweis darauf, wo sich das harmonische Zentrum dieser Menge befindet. Wenn beispielsweise nur Akkorde der Tonart C-Dur oder a-Moll gespielt werden, bildet sich der höchste Wert in der Summe, im Folgenden Maxwert genannt, beim Ton C oder G aus. Das erlaubt, nach dem Auftreten eines oder mehrerer erkannter Akkord- und Intervallstrukturen die Komponente 1 gleich Basisstimmung aufzurufen und zwar innerhalb der 12 verschiedenen Möglichkeiten (entsprechend der 12 verschiedenen Noten der Oktave), diejenige, welche auf den in der Summe dieser Strukturen erkannten harmonischen Mittelpunkt ausgerichtet ist. Diese Basisstimmung wird jedoch vorzugsweise nicht im Sprung aufgerufen, sondern gleitend aufgebaut und verändert. Das geht so vor sich, dass die Stimmungsdaten vorzugsweise der letzten 8 erkannten Akkorde aus Komponente 2 in einen Stapelspeicher übernommen werden. Zum besseren Verständnis ist in 2 ein Musikbeispiel dargestellt, darunter die Stimmungsdaten von Komponente 2. Die nachstehende Tabelle zeigt auf, wie Komponente 1 errechnet wird. Im oberen Teil, mit „Stapelspeicher” gekennzeichnet werden in den 12 Spalten unterhalb der Kopfzeile „Centwerte von Komponente 2” die Stimmungsdaten von Komponente 2 aus 2 übernommen, so wie sie jeder der Akkordstrukturen a–g zugeordnet sind. In den jeweiligen Zeilen rechts davon wird die Summe der Centwerte nach jeder neu hinzutretenden Akkordstruktur angezeigt. Der in der jeweiligen Zeile höchste positive Wert bildet den augenblicklichen Maxwert. In Zeile a ist dies der Wert 6 und der Note G zugeordnet. In den folgenden Zeilen bleibt der Maxwert bei G und erhöht sich allmählich auf 16, 22 und 32. Die absolute Höhe des Maxwertes zeigt an, wie stark der harmonische Mittelpunkt ausgebildet ist. Davon hängt die Gewichtung dieses harmonischen Mittelpunktes ab, welches im unteren Teil der Tabelle, unterhalb „Errechnen von Komponente 1” dargestellt ist. Nach Akkord a ist der Maxwert mit 6 Cents noch niedrig. Da dieser Maxwert noch kleiner als 13 Cents ist, wird die Komponente 1 nur mit 10% gewichtet und ausgegeben, vorzugsweise auf 1 Cent gerundet. In der letzten Zeile der Tabelle ist zum besseren Verständnis aufgezeigt, welches die dem Wert von 100% entsprechenden Stimmungsdaten der auf den Ton G ausgerichteten Basisstimmung wären. Nach Akkord b beträgt der Maxwert über 12, aber weniger als 24 Cents, wodurch Komponente 1 mit 20% gewichtet und ausgegeben wird, nach Akkord f beträgt der Maxwert über 23 Cents, wodurch Komponente 1 mit 30% gewichtet und ausgegeben wird. Da vorzugsweise nur die letzten 8 Akkorde gespeichert werden, werden ab dem 9. erkannten Akkord die Werte des 1. erkannten Akkordes gelöscht, nach dem 10. erkannten Akkord die Werte des 2. erkannten Akkordes und so weiter. Nach jedem neu erkannten Akkord wird aus der Summe der Centwerte der Maxwert neu ermittelt und auf Grund dessen die Basisstimmung gegebenenfalls korrigiert, das heißt: Entweder wieder auf die bisherige Note oder eine neue Note als harmonischen Mittelpunkt ausgerichtet und entsprechend ihres Maxwertes gewichtet. Der Tabelle ist außerdem zu entnehmen, dass die Gewichtung von Komponente 2 von der Gewichtung von Komponente 1 abhängt. Es gilt vorzugsweise: Gewichtung von Komponente 1 + Gewichtung von Komponente 2 = 100%. TABELLE Stapelspeicher

Errechnen von Komponente 1

Durch das hier beschriebene Verfahren zur Ausbildung von Komponente 1 gleich Basisstimmung bildet sich deren Stimmungsdaten gleitend aus. Außerdem wird dadurch bewirkt, dass, sofern sich der harmonische Mittelpunkt zu im Quintenzirkel benachbarten Noten verschiebt (beispielsweise von F zu C, zu G, zu D etc.), sich die Stimmungsdaten von Komponente 1 für jede spezifische Note nur in kleinen Schritten verändert. Die programmgesteuerte variable Stimmung hat dadurch folgende Charakteristik: Bei tonal gebundener Musik und Modulationen zu verwandten Tonarten bleibt der Maxwert relativ hoch, entsprechend der Anteil von Komponente 1 an der Summe der Stimmungsdaten hoch, so dass für jede spezifische Note in unterschiedlich aufeinanderfolgenden Akkordstrukturen von vornherein nur geringe Umstimmungswerte ausgegeben werden. Die Akkorde der vorherrschenden Tonart oder dazu eng verwandte, werden nicht mit absoluter, jedoch mit sehr hoher Reinheit dargeboten, tonartfremde dagegen mit reduzierter Reinheit. Es ergibt sich dadurch eine sogenannte Tonartcharakteristik, welche die im Augenblick vorherrschende Tonart begünstigt. Wenn dagegen infolge der Wiedergabe von tonal wenig oder nicht gebundener Musik der Maxwert niedrig wird, davon abhängig auch der Prozentsatz von Komponente 1 relativ niedrig wird und der von Komponente 2 relativ hoch, unterliegen die Tonhöhen tendenziell stärkeren Veränderungen. Infolgedessen müssen eventuelle Ausgleichsmaßnahmen durch die im folgenden noch beschriebene Komponente 3 öfters erfolgen. Dadurch treten gegebenenfalls stärkere Schwankungen im Reinheitsgrad auf, was bei harmonisch indifferenter Musik eher akzeptiert wird. Das Stimmungsgeschehen passt sich somit dem Charakter der dargebotenen Musik an.For the formation of the component 1 equal to the basic tuning, the interval and chord structures that have been recognized successively in component 2 and correspondingly tuned, as well as their mood data, are evaluated over a specific period of time. For this purpose, the property is used that in the chord structures recognized by component 2, the highest positive values are typical for the position of the fundamental tone or the fifth of a major chord or the third of a minor chord. The sum of the positive values of the mood data of a particular set of consecutive chords thus gives an indication of where the harmonic center of that set is. For example, when playing only C major or A minor chords, the highest value in the sum, called Max value below, is formed at the C or G pitch. This allows, after the occurrence of one or more recognized chord and interval structures, the component 1 to be called equal to the basic tuning and indeed within the 12 different ones possibilities (corresponding to the 12 different notes of the octave), that which is aligned on the harmonic center recognized in the sum of these structures. However, this basic mood is preferably not called in the jump, but built up and changed sliding. This is done in such a way that the mood data, preferably of the last 8 recognized chords from component 2, are transferred to a stack memory. For better understanding is in 2 a musical example, including the mood data of component 2. The table below shows how component 1 is calculated. In the upper part, marked "stack memory", the mood data of component 2 is indicated in the 12 columns below the header "Centwerte von Komponen 2" 2 taken as they are assigned to each of the chord structures a-g. In the respective lines to the right of this, the sum of the cent values is displayed after each new chord structure. The highest positive value in the respective line forms the current maximum value. In line a, this is the value 6 and the grade G assigned. In the following lines, the maximum value remains at G and gradually increases to 16, 22 and 32. The absolute height of the maximum value indicates how strongly the harmonic center is formed. The weighting of this harmonic center depends on this, which is shown in the lower part of the table below "Calculation of component 1". After chord a, the maximum value of 6 cents is still low. Since this maximum value is still less than 13 cents, component 1 is only weighted with 10% and output, preferably rounded to 1 cent. In the last line of the table it is shown, for a better understanding, what the mood data corresponding to the value of 100% would be for the basic mood tuned to the tone G. After chord b, the maximum value is over 12 but less than 24 cents, weighting and outputting component 1 at 20%, and after chord f, the maximum is above 23 cents, weighting and outputting component 1 at 30%. Since preferably only the last 8 chords are stored, the values of the 1st detected chord are deleted from the 9th chord detected, the values of the 2nd recognized chord are deleted after the 10th chord recognized, and so on. After each newly recognized chord, the maximum value is recalculated from the sum of the centvalues and, as a result, the basic tuning is corrected, that is: either aligned again to the previous note or a new note as a harmonic center and weighted according to its maximum value. The table also shows that the weighting of component 2 depends on the weighting of component 1. The following applies preferably: weighting of component 1 + weighting of component 2 = 100%. TABLE stack memory

Calculate component 1

By the method described here for the formation of component 1 equal to basic mood, their mood data is formed in a sliding manner. In addition, it causes that as the harmonic center shifts to notes adjacent to the circle of fifths (for example, from F to C, to G, to D, etc.), the mood data of component 1 for each specific note changes only in small steps. The program-controlled variable mood thus has the following characteristics: With tonal bound music and modulations to related keys, the maximum value remains relatively high, corresponding to the proportion of component 1 in the sum of the sentiment data high, so that for each specific note in different successive chord structures from the outset only low recut values are output. The chords of the predominant key, or closely related ones, are not presented with absolute purity, but with a very high degree of purity, whereas non-pitched ones have reduced purity. This results in a so-called Tonartcharakteristik, which favors the prevailing key at the moment. On the other hand, when the maximum value becomes low due to the reproduction of tonally little or unbound music, and depending thereon also the percentage of component 1 becomes relatively low and that of component 2 becomes relatively high, the pitches tend to be more subject to change. As a result, any compensation measures must be carried out by the component 3 described below more often. As a result, possibly occur stronger fluctuations in the degree of purity, which is more acceptable in harmoniously indifferent music. The mood thus adapts to the character of the music presented.

Im Zusammenhang mit der Analyse von Akkorden und Harmoniefolgen ist es außerdem notwendig, dass die variable programmgesteuerte Stimmung bei der Identifizierung von Akkorden prüft, wie lange eine bestimmte Tonhöhe für jede Note existiert. Während eines mehr oder weniger unregelmäßigen Anschlages von Tasten auf einem Tasteninstrument treten ja oft Einzelnoten oder flüchtige Tonkombinationen als Vorbote zu einem vollständigen Akkord auf. Wollte man jede dieser Einzelnoten oder flüchtigen Tonkombinationen als endgültige Struktur werten, würde man sowohl bei der Programmlogik, als auch bei notwendigen Ausgleichsmaßnahmen in die Irre gehen. Hier berücksichtigt die variable Stimmung, dass die Tonverarbeitung durch das menschliche Ohr die Höhe eines Note oder mehrerer Noten erst nach ca. 1/30 Sekunden identifiziert hat. Es ist deswegen vorgesehen, zwar grundsätzlich jede Kombination von Noten von der Programmlogik her sofort so einzustimmen, als bedeute diese einen selbständigen Akkord, notwendige Ausgleichsmaßnahmen für die als maximal zulässig definierten Umstimmungen zur jeweils nächsten Kombination von Noten jedoch davon abhängig zu machen, ob die Tonhöhe der vorherigen Kombination von Noten schon langer als ca. 1/30 Sekunde besteht. Das bedeutet: Hat eine bestimmte Note über eine längere Zeit als ca. 1/30 Sekunde eine bestimmte Frequenzhöhe, so wird bei einem eventuell nachfolgenden Umstimmen dieser Note die Frequenzverschiebung auf vorzugsweise 4 Cents begrenzt, im anderen Falle sind auch stärkere Frequenzverschiebungen erlaubt (siehe 8). Außerdem werden nur Akkordstrukturen, welche länger als vorzugsweise 1/30 Sekunde existieren zur Errechnung der Ausbildung de Maxwertes berücksichtigt.In addition, in the context of the analysis of chords and harmonic sequences, it is necessary that the variable program tune in the identification of chords examine how long a particular pitch exists for each note. During a more or less irregular attack of keys on a keyboard instrument, single notes or transient sound combinations often appear as a harbinger to a complete chord. If one wanted to evaluate each of these single notes or transient sound combinations as the final structure, one would go astray both in the logic of the program and in the necessary compensatory measures. Here, the variable tuning takes into account that the sound processing by the human ear has identified the height of a note or several notes only after about 1/30 seconds. It is therefore intended, although basically any combination of notes from the program logic ago to tune as if this meant an independent chord, necessary compensatory measures for the maximum allowable defined to the next combination of notes, however, depending on whether the pitch the previous combination of notes is longer than about 1/30 second. This means: If a certain note has a certain frequency level for a longer time than approx. 1/30 second, the frequency shift will be limited to preferably 4 cents in case of a subsequent retuning of this note, in the other case also stronger frequency shifts are allowed (see 8th ). In addition, only chord structures which exist longer than preferably 1/30 second are taken into account for calculating the training of the maximum value.

Bei Musik, die von Sequenzerprogrammen dargeboten wird, kann durch eine vorab erfolgende Analyse nach dem Erstellen der Sequenz so vorgegangen werden, dass nicht nur gleichzeitig auftretende, sondern auch nacheinander auftretende Noten auf ihren harmonischen Zusammenhang hin überprüft werden. Soweit sich von einem bestimmten Punkt des musikalischen Ablaufes an über mehrere Noten hinweg eine vordefinierte harmonische Struktur ergibt, können die Stimmungsdaten für alle Noten dieser harmonische Struktur schon ab der ersten Note ausgegeben werden und bis zur letzten betreffenden Note unverändert bleiben (siehe 10). Die Stimmungsdaten können gespeichert und beim Abspielen der Sequenz an passender Stelle ausgegeben werden. Alternativ kann bei einer Sequenz auch während des Abspielens eine vorauseilende Analyse über mehrere Takte erfolgen, so dass eine geringere Menge von Stimmungsdaten gespeichert werden muss.For music presented by sequencer programs, an in-depth analysis after the sequence has been created can be used to check for not only concurrent but also consecutive notes for their harmonic relationship. Insofar as a predefined harmonic structure results from a certain point in the musical process over several notes, the mood data for all notes of this harmonic structure can be output from the first note and remain unchanged until the last note in question (see 10 ). The mood data can be stored and output at the appropriate location when playing the sequence. Alternatively, in the case of a sequence, an anticipatory analysis can also take place over several cycles during playback, so that a smaller amount of mood data has to be stored.

Die programmgesteuerte variable Stimmung erlaubt es auch, beim Auftreten der kleinen Septime in Dur-Sept- oder Nonenakkorden (beispielsweise den Notenkombinationen F-A-C-Eb, F-A-Eb, F-A-C-Eb-G) die betreffende Note (hier das Eb) als Naturseptime einzustimmen. Allerdings weicht die Naturseptime mit ihrem Frequenzverhältnis von 7:4 entsprechend 969 Cents so stark vom temperierten Wert 1000 Cents ab, dass für die betreffenden Noten keine sinnvollen Ausgleichsmaßnahmen durch Komponente 3 möglich sind, diese Noten also immer starken Stimmungsänderungen unterliegen.The Programmatic variable tuning also allows it to occur the minor seventh in major-seventh or ninth-chords (for example the note combinations F-A-C-Eb, F-A-Eb, F-A-C-Eb-G) Note (here the Eb) to tune as a natural epitome. However, it gives way the Naturseptime with their frequency ratio of 7: 4 accordingly 969 cents so much from the tempered value 1000 cents off that for those concerned Notes no meaningful compensatory measures by component 3 possible are, so these notes are always subject to strong mood changes.

Für den Fall, dass der Benutzer des Programms selbst eine ihm passende Variante der variablen Stimmung anwählen will, kann vorgesehen werden, dass dem Benutzer durch entsprechende Hilfsmittel, beispielsweise auf der Oberfläche eines Musikinstrumentes oder auf der Oberfläche eines Computerprogramms die Anwahl verschiedener Programmvarianten mit den Anteilen von Komponentel, Komponente 1 und Komponente 3 ermöglicht wird.In the case, that the user of the program itself a suitable variant select the variable mood wants, can be provided to the user by appropriate Aids, for example on the surface of a musical instrument or on the surface of a computer program the selection of different program variants with the proportions of component, component 1 and component 3 allows becomes.

Des weiteren wird vorgeschlagen, dem Benutzer des Stimmungsprogramms darüber hinaus die Möglichkeit zu geben, die als Resultat der Addition der 3 Komponenten ausgegebenen Stimmungsdaten durch einen Multiplikator auf beliebige Prozentwerte zwischen voller Ausgabe (100%) und gleichstufiger Stimmung (0%) anzusteuern. Beispielsweise auf 70% oder 50% (siehe 10).Furthermore, it is proposed to give the user of the mood program, moreover, the opportunity to control the mood data output as a result of the addition of the 3 components by a multiplier to any percentage between full output (100%) and equal-pitch (0%). For example, to 70% or 50% (see 10 ).

Die beigefügten Zeichnungen und Tabellen dienen zur Verdeutlichung der Erfindung.The attached Drawings and tables serve to illustrate the invention.

1 zeigt 3 Beispiele für die Komponente 1 = Basisstimmung, wobei das Stimmungsmodell 1.1 auf die Note C, das Stimmungsmodell 1.2 auf die Note G und das Stimmungsmodell 1.3 auf die Note Ab als harmonischen Mittelpunkt ausgerichtet ist. Die waagrechte Linie zeigt das Niveau der gleichstufigen Stimmung an, die Zahlen neben den Notennamen zeigen die Stimmungsdaten als Abweichung zur gleichstufigen Stimmung in Cents. 1 shows 3 examples of the component 1 = basic mood, where the mood model 1.1 on the note C, the mood model 1.2 on the grade G and the mood model 1.3 is aligned to the note Ab as the harmonic center. The horizontal line indicates the level of the equal-level tuning, the numbers beside the note names show the mood data as a deviation from the equal-pitched cents.

2 zeigt mit Teilfigur 2.1 ein Musikbeispiel anhand dessen die Arbeitsweise des Programms im Folgenden erläutert wird. Teilfigur 2.2 zeigt die Ausbildung der Stimmungsdaten von Komponente 2 zu den unter a bis g gezeigten Akkordkonfigurationen. 2 shows with part figure 2.1 a musical example by means of which the operation of the program will be explained below. subfigure 2.2 shows the formation of the mood data of component 2 to the chord configurations shown under a to g.

3 zeigt dasselbe Musikbeispiel samt der Ausbildung von Komponente 1 und zwar zu Beginn bei Teilfig. 3.1 noch als gleichstufige Temperatur, bei Teilfig. 3.2 in der Ausbildung nach Akkord a, bei Teilfig. 3.3 wie nach Akkord b ausgebildet und bei Teilfig. 3.4, wie nach Akkord f ausgebildet. Die Stimmungsdaten von Teilfig. 3.1 bis 3.4 stellen bestimmte Prozentwerte aus der Basisstimmung von Teilfig. 1.2 dar. 3 shows the same example of music including the training of component 1 and that at the beginning with Teilfig. 3.1 still as gleichstufige temperature, at Teilfig. 3.2 in training after chord a, at Teilfig. 3.3 as formed by chord b and in Teilfig. 3.4 as formed by chord f. The mood data of Teilfig. 3.1 to 3.4 set certain percentages from the base sentiment of subfig. 1.2 represents.

4 zeigt den Ablauf des Stimmungsprogramms für das in 2 und 3 dargestellten musikalischen Beispiel samt den ausgegebenen Stimmungsdaten. 4 shows the course of the mood program for the in 2 and 3 presented musical example including the output mood data.

Beim ersten Akkord auf Position a ist die Komponente 1 noch mit 0% gewichtet, entsprechend die Stimmungsdaten von Komponente 2 mit 100% gewichtet und in voller Höhe ausgegeben, Ausgleichsmaßnahmen durch Komponente 3 werden nicht benötigt, deren Werte sind also 0. Beim nächsten Akkord auf Position b ist Komponente 1 mit 10% gewichtet, ihre Werte laut Tabelle 1 ausgegeben, entsprechend die Stimmungsdaten von Komponente 2 mit 90% gewichtet ausgegeben. Da sich beim Note E eine Verschiebung um 5 Cents gegenüber Akkord a ergeben würde, korrigiert Komponente 3 diesen Wert um –1, auf unauffällige 4 Cents. Beim nächsten Akkord auf Position c ist Komponente 1 bereits mit 20% gewichtet, Komponente 2 also mit 80%. Diese Gewichtung bleibt den Akkorden auf Position d und e unverändert, Ausgleichsmaßnahmen von Komponente 3 sind auch nicht notwendig. Beim Akkord auf Position f sind dagegen Ausgleichsmaßnahmen von Komponente 3 erforderlich. Diese werden mit zwei unterschiedlichen Maßnahmen vorgenommen, zum einen werden die Noten D und F individuell korrigiert, außerdem wird das Stimmungsniveau dieses Akkordes abgesenkt, damit die Umstimmungsschritte von D und F zum vorhergehenden Akkord ungefähr gleich hoch sind.At the first chord at position a, component 1 is still weighted at 0%, according to the sentiment data of component 2 weighted with 100% and in full spent compensatory measures by component 3 are not needed, so their values are 0. next time Chord at position b, component 1 is weighted at 10%, their values according to Table 1, according to the mood data of component 2 issued with 90% weighted. Since the note E is a shift about 5 cents over Chord a would result component 3 corrects this value by -1, to inconspicuous 4 Cents. At the next Chord at position c, component 1 is already weighted at 20%, Component 2 with 80%. This weighting remains with the chords unchanged at position d and e, countervailing measures of component 3 are also not necessary. When chord on position f are compensatory measures required by component 3. These will come with two different ones activities on the one hand the notes D and F are individually corrected, Furthermore the mood level of this chord is lowered so that the re-tuning steps from D and F to the previous chord are approximately equal.

Beim Akkord auf Position g ist Komponente 1 bereits mit 30% gewichtet, entsprechend wird der Anteil von Komponente 2 auf 70% reduziert. Komponente 3 hält das Stimmungsniveau dieses Akkordes nochmals auf –2 Cents, so dass die Umstimmungsschritte zu vorher im unhörbaren Bereich verbleiben.At the Chord at position g, component 1 is already weighted at 30%, Accordingly, the proportion of component 2 is reduced to 70%. Component 3 stops the mood level of this chord again to -2 cents, so that the re-tuning steps to remain in the inaudible area before.

5 zeigt zusammengefasst nochmals die Stimmungsdaten der kritischen Akkordfolge von Akkord e zu Akkord f, wobei sichtbar wird, dass hier ein wesentlich sanfteres Umstimmen erfolgt, als wenn nur Komponente 2, wie bei 2 dargestellt, wirksam wäre. Dazu trägt bei, dass der Akkord bei Position e in seinen Stimmungsdaten bereits vermittelte, also von absoluter Reinheit leicht abweichende Werte aufweist. Dadurch weist der Akkord e leichte Schwebungen auf, so dass der ebenfalls nicht ganz ideal gestimmte Akkord f in der Folge keinen harten Klanggegensatz ausbildet. 5 summarized shows again the mood data of the critical chord progression from chord e to chord f, where it becomes apparent that a much smoother tuning takes place here than if only component 2 were as in 2 would be effective. This is helped by the fact that the chord at position e has already conveyed in its mood data, that is to say it has slightly different absolute purity values. As a result, the chord e has slight beats, so that the also not quite ideally tuned chord f in the sequence does not form a hard sound opposition.

6 zeigt Akkordfolgen, welche tendenziell die Stimmung tiefer treiben würden. Hier bremst Komponente 3 (im Detail nicht dargestellt) das Abdriften, indem es die zulässigen Umstimmschritte gleichnamiger Noten erhöht, je weiter sich das Stimmungsgeschehen vom Ausgangspunkt entfernt. In diesem Beispiel ist zwecks vereinfachter Darstellung der Anteil von Komponente 1 an den Stimmungsdaten nicht berücksichtigt. 6 shows chord progressions, which would tend to drive the mood deeper. Here, component 3 (not shown in detail) slows drifting by increasing the allowable tuning steps of notes of the same name the farther away the mood from the starting point. In this example, for the sake of simplicity, the proportion of component 1 is not taken into account in the sentiment data.

7 zeigt ebenfalls Akkordfolgen, welche tendenziell die Stimmung tiefer treiben würden. Hier begrenzt Komponente 3 (im Detail nicht dargestellt) das Abdriften zusätzlich durch eine Verflachung der Stimmungsdaten, also eine Annäherung an die gleichstufige Stimmung. In diesem Beispiel ist zwecks vereinfachter Darstellung der Anteil von Komponente 1 an den Stimmungsdaten nicht berücksichtigt. 7 also shows chord progressions, which would tend to drive the mood deeper. Here, component 3 (not shown in detail) limits drifting additionally by flattening the mood data, thus approximating the equal-pitched mood. In this example, for the sake of simplicity, the proportion of component 1 is not taken into account in the sentiment data.

8 zeigt einen arpeggiert angeschlagenes Intervall C-E. Da von der neutralen Position des alleinigen C zum zweistimmigen C-E das C gemäß den Werten von Komponente 2 einen Umstimmungsschritt von 7 Cents aufweisen würde, wird das C-E in der Grundstimmung durch Einwirkung von Komponente 3 um 3 Cents abgesenkt, damit das Umstimmen nicht hörbar wird. Das zeigt 8.1. Dies gilt jedoch nur für den Fall, dass das C länger als ungefähr 30 ms erklingt, bevor das E hinzutritt. Ist diese Zeit kürzer, so hat das Ohr die Tonhöhe der ersten Note noch nicht verarbeitet, in diesem Fall wird der höhere Umstimmschritt vom Stimmungsprogramm zugelassen. Den letzteren Fall zeigt 8.2. 8th shows an arpeggiated struck interval CE. Because of the neutral position of the alleini For example, if C for two-part CE has the C according to the values of component 2 a step of 7 cents, the CE in the basic tuning is lowered by 3 cents by the action of component 3 so that the retuning becomes inaudible. This shows 8.1 , However, this only applies in the event that the C sounds longer than about 30 ms before the E is added. If this time is shorter, the ear has not yet processed the pitch of the first note, in which case the higher tuning step will be allowed by the tuning program. The latter case shows 8.2 ,

9 stellt eine Notenfolge dar, wie sie in einer Sequenz, also einer elektronisch gespeicherten Musikdatei, vorkommen könnte. Hier wird dargestellt, wie das Stimmungsprogramm durch eine vorauslaufende Analyse dieser Notenfolge zu einem einzigen, während dieser Notenfolge unveränderbar bleibenden Stimmungsmodell zusammenfassen kann. 9 represents a sequence of notes, as they could occur in a sequence, so an electronically stored music file. Here is shown how the mood program can be summarized by a preliminary analysis of this sequence of notes into a single, during this note sequence immutable permanent mood model.

10 stellt dar, wie die Stimmungsdaten des in der rechten Spalte von 4 dargestellten Stimmungsmodells durch einen Eingriff des Bedieners mittels eines Multiplikator von 0,5 auf ungefähr 50% reduziert werden kann. Solche in den Ausgabewerten reduzierten Stimmungsmodelle können vorteilhaft sein beim Zusammenspiel mit gleichstufig gestimmten Instrumenten. 10 shows how the mood data in the right column of 4 can be reduced by intervention of the operator by means of a multiplier of 0.5 to about 50%. Such reduced in the output values mood models may be advantageous in interaction with instruments tuned gleichstufig.

Claims

Method for a program-controlled variable tuning for musical instruments, characterized in that the program-controlled variable tuning is calculated as the result of an analysis of note-on and note-out signals of a music played on an instrument or stored in a file and of the addition of three different components results, wherein - the component 1 consists of mood data from a changing basic tuning for all 12 notes of the octave, - the component 2 consists of mood data that are specifically assigned to predefined chord structures, - the component 3 consists of mood data as correction values, thus notes of the same name in certain successive chord structures, do not exceed predefined limits of the adjustments, - the mood data of component 1 on the basis of the analysis of the harmonic structures recognizable in the note-on and note-off signals, which over a certain period of time - the mood data of components 2 and 3 are calculated on the basis of the information which notes are currently "on", - the mood data of these three components are not directly but only indirectly dependent on each other, - the mood data of these three components are added and - the mood data of component 2 and 3 in real time, those of component 1, however, are issued at each new note-on message.

The method of claim 1, wherein the percentage Proportions of component 2 and component 1 programmatically change unequally.

The method of claim 2, wherein the percentage Proportions of component 2 and component 1 programmatically opposite change.

The method of claim 1 to 3, wherein the program controls whether the added sentiment data of component 1 and Component 2 for each note having the status "on" predetermined Limits of reconciliation to a previously output pitch exceeds and if so, by means of component 3, the reconciliation to the predetermined Limits limited.

The method of claim 1 to 4, wherein the program controls how far the added sentiment data from component 1 and component 2 differ from those of the equal-ranking mood, and the passing optionally limited by means of component 3.

Method according to claims 1 to 5, wherein for each note, if tuned one after the other in two different pitches, analyzed whether the duration of the first pitch was so long that the listener the pitch could register acoustically, only in the case of an affirmation the second pitch is limited to a predetermined maximum deviation from the first.

The method of claim 1 to 6, wherein when the piece of music in question stored in a sequencer program, the mood data calculated the program-controlled tuning before playing, stored and spent at the appropriate moment.

The method of claim 1 to 6, wherein when the piece of music in question stored in a sequencer program whose mood data while the sequence of playing the sequence calculated in advance and in the appropriate Moment to be spent.

The method of claim 1 to 8, wherein the user has a appropriately designed surface different variants of programmatic variable mood can call.