DE1145464B

DE1145464B - Device for electronic sound generation

Info

Publication number: DE1145464B
Application number: DES46599A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ludwig Heck
Original assignee: SUEDWESTFUNK ANSTALT DES OEFFE
Current assignee: SUEDWESTFUNK ANSTALT DES OEFFE
Priority date: 1955-12-05
Filing date: 1955-12-05
Publication date: 1963-03-14

Description

Einrichtung zur elektronischen Klangerzeugung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektronischen Klangerzeugung, bei der außerhalb der Kathodenstrahlröhre eine Klangschablone mit einer Darstellung einer Grundschwingung und der Oberwellen von dieser angeordnet ist, welche durch den Elektronenstrahl abgetastet werden und bei der die so gewonnenen Lichtströme in einer Integrationsschaltung addiert werden.Device for Electronic Sound Generation The invention relates to a device for electronic sound generation, in the case of the outside of the cathode ray tube a sound template with a representation of a fundamental and the harmonics is arranged by this, which are scanned by the electron beam and in which the luminous flux obtained in this way is added in an integration circuit.

Der Komponist kennt auf Grund seiner Erfahrung die Klangwirkung der durch die Notenschrift niedergelegten Klänge. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Aufzeichnung und sofortige Wiedergabe beliebiger Klänge, die sich nicht allein auf die Wiedergabe üblicher Orchesterinstrumente beschränkt, sondern alle Möglichkeiten einer Klangbildung einbezieht.The composer knows the sound effect of the sounds recorded by the musical notation. The object of the present invention is the recording and instant playback of any sounds that are not limited to playing common orchestral instruments, but all Includes possibilities of sound formation.

Vom physikalischen Standpunkt aus ist ein Klang festgelegt durch seinen Grundton (Frequenz der 1. Harmonischen). Es soll dabei jeder beliebige Grundton erzeugt werden können, ohne Festlegung auf die in der Musik üblichen Tonsysteme (reine Stimmung, temperierte Stimmung) 1/2-Ton-, 1/4-Ton-System.From a physical point of view, a sound is determined by its Fundamental tone (frequency of the 1st harmonic). Any keynote should be used can be generated without having to rely on the usual sound systems used in music (pure tuning, tempered tuning) 1/2 tone, 1/4 tone system.

Ferner durch seinen spektralen Aufbau, d. h. der Anzahl, Ordnung und Stärke (Amplitude) der auftretenden Obertöne. Dieser Oberwellenaufbau bestimmt in erster Linie die Klangfarbe.Furthermore, due to its spectral structure, i. H. the number, order and Strength (amplitude) of the occurring overtones. This harmonic structure determines in first and foremost the timbre.

Der Klang ist weiterhin durch die Dauer der Ein-und Ausschwingvorgänge der einzelnen Harmonischen charakterisiert. Bekanntlich bestimmen diese nichtstationären Schwingungsvorgänge das Klangbild der Instrumente in besonderem Maße, wie aus den Arbeiten von B a c k h a u s bekannt ist. Die Einschwingzeiten unserer Orchesterinstrumente betragen z. B. zwischen 20 und 300 msec. Sie sind für die einzelnen Harmonischen verschieden.The sound is still through the duration of the swing in and swing out of the individual harmonics. It is well known that these determine non-stationary Vibration processes the sound of the instruments in particular, as from the Work of B a c k h a u s is known. The settling times of our orchestral instruments amount to z. B. between 20 and 300 msec. They are for the individual harmonics different.

Die elektronischen Musikinstrumente besitzen in der Regel keinerlei weitgehende Veränderungsmöglichkeiten dieser Einschwingvorgänge. Sie werden nicht unwesentlich durch die elektrischen Daten der Schwingkreise, Filter, Verstärker usw. bestimmt. Lediglich bei dem Electronic-Music-Synthesizer von O 1 s o n besteht die Möglichkeit, die Ein- und Ausschwingvorgänge des Gesamtklanges, also nicht der einzelnen Harmonischen, durch ein besonderes Kontrollgerät zu verändern. Dieses Gerät besteht aus einem Gegentaktverstärker, dessen Gitterspannung durch die Anwendung besonderer Netzwerke entsprechend den gewünschten Einschwingvorgängen verändert wird.The electronic musical instruments usually do not have any extensive possibilities of changing these transient processes. You will not insignificant due to the electrical data of the oscillating circuits, filters, amplifiers etc. determined. Only exists in the electronic music synthesizer from O 1 s o n the possibility of the swing in and swing out processes of the overall sound, not the individual harmonics, to be changed by a special control device. This Device consists of a push-pull amplifier whose grid voltage is determined by the application special networks changed according to the desired transient processes will.

Es sind bereits mehrere Methoden zur synthetischen Klangerzeugung durch Abtastung von Bildschematas bekannt. So werden bei einem bekanntgewordenen Sprachgenerator, einem sogenannten Voder, die Grundschwingungen (Spektralfrequenzen) der Sprachlaute auf getrennten Tonkanälen übertragen und ihre Spannungspegel getrennt so auf lichtelektrischem Wege durch Tonspuren, die den einzelnen Tonkanälen zugeordnet und auf einem durchscheinenden Papier oder Filmband aufgezeichnet sind, gesteuert, daß jeweils ihre Mischung den gewünschten Sprachlaut erzeugt. Eine Weiterentwicklung dieses Voders ist der bekannte Lawrence-Sprachgenerator, bei dem die verschiedenen Sprachlaute aus einer Grundschwingung und mindestens drei der für die Verständlichkeit der Sprachlaute wichtigsten Formantschwingungen zusammengesetzt werden. Analog zum Voder werden die Spannungspegel der Grund- und Formantschwingungen ebenfalls durch Tonspuren gesteuert.There are already several methods of synthetic sound generation known by scanning image diagrams. So be with someone who has become known Speech generator, a so-called Voder, the basic vibrations (spectral frequencies) of speech sounds are transmitted on separate audio channels and their voltage levels are separated so in a photo-electric way through sound tracks that are assigned to the individual sound channels and recorded on a translucent paper or film tape, controlled, that their mixture produces the desired speech sound in each case. A further development this Voder is the well-known Lawrence speech generator, in which the various Speech sounds from a fundamental vibration and at least three of those for intelligibility the most important formant vibrations of speech sounds are composed. Analogous to the The voltage levels of the fundamental and formant oscillations also become vor Controlled audio tracks.

Im Gegensatz hierzu sind bei den bekannten elektronischen Musikgeräten in der Regel Klangschablonen vorgegeben, auf denen die Harmonischen (Grund-und Oberwellen) des zu erzeugenden Klanges in Zacken- oder Sprossenschrift phasenrichtig nebeneinanderliegend aufgezeichnet sind. Nach bekannten Verfahren werden diese Klangschablonen, d. h. ihre Amplitudenschriften entweder optisch-elektrisch durch eine strichförmige Lichtlinie oder durch den Elektronenstrahl (Leuchtfleck) einer Kathodenstrahlröhre oder durch den Abtaststrahl einer Fernsehaufnahmekamera abgetastet. Die Amplitudenschriften der Harmonischen sind auf der Klangschablone so angeordnet bzw. aufgezeichnet, daß die entsprechenden, d. h. phasenmäßig einander zugeordneten Augenblickswerte der Amplituden sämtlicher Harmonischen in jedem Augenblick entweder auf der mit konstanter Geschwindigkeit auf der Klangschablone periodisch wiederkehrend von oben nach unten und umgekehrt wandernden strichförmigen Lichtlinie oder auf einer Zeile des Abtastrasters des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre bzw. des Abtaststrahls der Fernsehkamera liegen.In contrast, the known electronic music devices Usually sound templates are given on which the harmonics (fundamental and harmonics) of the sound to be generated in jagged or rung writing next to each other in the correct phase are recorded. According to known methods, these sound templates, d. H. their amplitude writing either optically-electrically through a line of light or through the electron beam (light spot) of a cathode ray tube or through scanned the scanning beam of a television recording camera. The amplitude fonts of the harmonics are arranged or recorded on the sound template in such a way that the corresponding, d. H. instantaneous values of the phase-wise assigned to one another Amplitudes of all harmonics in every moment either periodically recurring on the sound template at constant speed from top to bottom and vice versa wandering line-shaped light line or up one line of the scanning grid of the electron beam of the cathode ray tube or of the scanning beam of the television camera.

Bei der lichtelektrischen Abtastung der Klangschablonen ist dann der von der strichförmigen Lichtlinie in jedem Augenblick abgetastete Fatozellenstrom gleich der Summe der Augenblickswerte sämtlicher Harmonischen. Die Frequenz, mit der die Lichtlinie hin und her wandert, bestimmt dabei die Grundfrequenz des so erzeugten Klanges. Bei den elektronischen Abtasteinrichtungen (Kathodenstrahlröhre, Fernsehkamera) erfolgt die Summation der in einer Zeile abgetasteten Stromimpulse nicht automatisch. Es ist vielmehr eine Integrationsschaltung (Integrator) erforderlich, die der Wandlerzelle (Fotozelle) nachgeschaltet ist und die die in jeder Zeile abgetasteten Stromimpulse summiert. Der so erzeugte Klang erhält dann zu jedem Zeitpunkt die Summe der Augenblickswerte sämtlicher auf der Klangschablone aufgezeichneten Harmonischen, wobei die Grundfrequenz dieses Klanges durch die Bildwechselfrequenz des Abtastrasters der Kathodenstrahlröhre bzw. der Fernsehkamera bestimmt wird.In the case of the photoelectric scanning of the sound templates, this is the case Fato cell current scanned by the line of light at every moment equal to the sum of the instantaneous values of all harmonics. The frequency with which moves the line of light back and forth, determines the basic frequency of the so generated sound. With the electronic scanning devices (cathode ray tube, TV camera) the summation of the current pulses scanned in a line takes place not automatically. Rather, an integration circuit (integrator) is required, which is connected downstream of the converter cell (photocell) and which is scanned in each line Current pulses summed up. The sound generated in this way then receives the at any point in time Sum of the instantaneous values of all harmonics recorded on the sound template, where the fundamental frequency of this sound is given by the frame rate of the scanning raster the cathode ray tube or the television camera is determined.

Die Art der Klangschablonen hängt von der Form der Abtastung ab. Bei der lichtelektrischen Abtastung werden bevorzugt durchscheinende Klangschablonen mit Schwarz-Weiß-Zeichnungen der Harmonischen verwendet, während bei der Abtastung mit einer Fernsehkamera lichtundurchlässige Klangschablonen mit Schwarz-Weiß-Zeichnungen der Harmonischen verwendet werden können. Bei den bekannten Musikgeräten mit einer Kathodenstrahlröhre als Abtasteinrichtung werden für die einzelnen Harmonischen Metallschablonen verwendet, die elektrisch voneinander isoliert sind und die in die Kathodenstrahlröhre eingebaut sind. Die einzelnen Metallschablonen sind gegebenenfalls über Potentiometer miteinander verbunden. Diese ermöglichen, daß die Amplituden der einzelnen Harmonischen, d. h. der in jeder Zeile abgetasteten Stromimpulse so geregelt werden können und da.ß ein beliebiges Amplitudenspektrum der Harmonischen eines Klanges erzielt werden kann. Der Nachteil dieser Metallschablonen ist, daß sie in die Kathodenstrahlröhre eingebaut werden müssen und ein Auswechseln der Schablonen mit großem Arbeits-und Zeitaufwand verbunden ist. Diese Nachteile treten nicht bei der Abtastung der Klangschablonen durch eine Fernsehkamera oder durch eine Fernsehpunktlichtabtasteinrichtung auf. Bei diesen kann die Klangschablone außerhalb derAbtaströhre angebracht sein und deshalb beliebig und ohne Zeitaufwand ausgewechselt werden.The type of sound template depends on the shape of the sample. at In the case of photoelectric scanning, preference is given to translucent sound templates with black and white drawings of the harmonics used while in sampling with a television camera opaque sound templates with black and white drawings the harmonics can be used. In the known music devices with a Cathode ray tubes are used as a scanning device for the individual harmonics Uses metal stencils that are electrically isolated from each other and that are in the cathode ray tube is built in. The individual metal templates are optional connected to each other via potentiometer. These allow the amplitudes of the individual harmonics, d. H. of the current pulses sampled in each line as follows can be regulated and that any desired amplitude spectrum of the harmonics of a sound can be achieved. The disadvantage of these metal stencils is that they have to be built into the cathode ray tube and the stencils have to be changed is associated with a great deal of work and time. These disadvantages do not occur the scanning of the sound templates by a television camera or by a television spot light scanner on. In these, the sound template can be attached outside of the scanning tube and can therefore be exchanged at will and without expenditure of time.

Die Nachteile der bekannten elektronischen Musikgeräte und der bei ihnen verwendeten Klangschablonen bestehen darin, da.ß die Einschwingvorgänge der Harmonischen eines Klanges nicht berücksichtigt werden.The disadvantages of the known electronic music devices and the at The sound templates they use consist in that the transient processes of the Harmonics of a sound are not taken into account.

Sie ermöglichen auch keine Regelung der Gesamtamplitude nach einem vorgegebenen Schema. Erfindungsgemäß wird gleichzeitig mit der Klangschablone eine Steuerkurve für den Amplitudenverlauf der Oberwellen durch einen zweiten Elektronenstrahl und eine Steuerkurve für die Amplituden des Klanges durch einen dritten Elektronenstrahl abgetastet. Die Elektronenstrahlen sind in horizontaler Richtung synchronisiert, während sie in vertikaler Richtung unterschiedlich einstellbare Abtastgeschwindigkeiten haben.They also do not allow the total amplitude to be regulated after one given scheme. According to the invention, a simultaneously with the sound template Control curve for the amplitude curve of the harmonics by a second electron beam and a control curve for the amplitudes of the sound by a third electron beam scanned. The electron beams are synchronized in the horizontal direction, while they have different adjustable scanning speeds in the vertical direction to have.

Dem Physiker bzw. dem Komponisten ist es auf diese Weise möglich, den aufgezeichneten Klang durch die technische Apparatur sofort abzuhören. Durch die gleichzeitige Auslösung von besonderen Steuerimpulsen für die Ablenkgeräte erfolgt bei der elektronischen Abtastung eine genaue Zuordnung der einzelnen Bildteile der Kennkarte. Der Ton selbst kann mit bekannten Mitteln, z. B. mittels eines Magnettongerätes gespeichert und weiterverarbeitet werden. Das beschriebene Gerät liefert lediglich einzelne Klangelemente für die spätere Komposition.In this way it is possible for the physicist or the composer to Immediately listen to the recorded sound through the technical equipment. By the simultaneous triggering of special control pulses for the deflection devices takes place an exact assignment of the individual image parts of the electronic scanning Identification card. The sound itself can be made by known means, e.g. B. by means of a magnetic recorder stored and processed further. The device described only delivers individual sound elements for later composition.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel erläutert, es bedeuten Fig. 1 a bis 1 c eine Klangschablone mit den dazugehörigen Steuerschablonen für den Amplitudenverlauf der Oberwellen und Gesamt-Amplitudenverlauf, Fig. 2 ein Blockschaltbild der Abtasteinrichtung. Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Fig.1 a zeigt in Schwarz-Weiß-Zeichnung die 1. bis 6. Harmonischen. Die 1. Harmonische (Grundschwingung) hat in der Fig. 1 a die Wellenlänge 2, cm. Ein Lichtstrich AA wandert nun mit gleichmäßiger Geschwindigkeit v1 über die Klangschablone Fig. 1 a von oben nach unten und wieder zurück. Die Frequenz, dieser Hin- und Herbewegung bestimmt die Klanghöhe. Sie kann durch geeignete Schaltungen im vertikalen Ablenkgerät beliebig verändert werden. Dieser Lichtstrich AA wird durch einen einzigen Lichtpunkt erzeugt, der mit großer Geschwindigkeit von links nach rechts gleitet. Die Geschwindigkeit der horizontalen Ablenkung des Lichtpunktes ist dabei viel größer als die Geschwindigkeit v1, mit der sich der von dem Lichtpunkt gebildete Lichtstrich AA in vertikaler Richtung auf- und abwärts bewegt. Die Frequenz des horizontalen Hin- und Rücklaufes soll weit über der oberen Hörgrenze liegen.The invention is explained on the basis of the drawings using an exemplary embodiment, FIGS. 1 a to 1 c represent a sound template with the associated control templates for the amplitude curve of the harmonics and overall amplitude curve, FIG. 2 a block diagram of the scanning device. The mode of operation of the system is as follows: Fig.1 a shows the 1st to 6th harmonics in black and white. The 1st harmonic (fundamental oscillation) in FIG. 1 a has the wavelength 2. cm. A line of light AA now travels at a constant speed v1 over the sound template Fig. 1a from top to bottom and back again. The frequency of this back and forth movement determines the pitch of the sound. It can be changed as required by suitable circuits in the vertical deflection device. This line of light AA is generated by a single point of light that glides at great speed from left to right. The speed of the horizontal deflection of the point of light is much greater than the speed v1 at which the light line AA formed by the point of light moves up and down in the vertical direction. The frequency of the horizontal back and forth should be well above the upper hearing limit.

In Fig. 1 d sind für die horizontale Abtastung längs des Lichtstriches die Stromimpulse hinter der Photozelle über der Zeitachse t aufgetragen. Addiert man elektrisch diese Impulse über eine Photozelle P1 (Fig. 2) durch einen Integrator h (Fig. 2), dessen Zeitkonstante t groß ist, gegenüber den Zeitelementen A t1, A t2 usw., so ist der Strom hinter dem Integrator Il proportional der Summe A t1 +A t2+ usw., d. h. proportional der Summe der Amplituden aller einzelnen Harmonischen. Die vertikale konstante Geschwindigkeit v1 und die Wellenlänge), der Grundwelle bestimmen den Grundton des Klanges, der von einem Lautsprecher L (Fig. 2) wiedergegeben wird.In Fig. 1 d, the current pulses behind the photocell are plotted against the time axis t for horizontal scanning along the light line. If these pulses are added electrically via a photocell P1 (FIG. 2) through an integrator h (FIG. 2), the time constant t of which is large, compared to the time elements A t1, A t2 etc., the current behind the integrator II is proportional the sum A t1 + A t2 + etc., ie proportional to the sum of the amplitudes of all individual harmonics. The vertical constant velocity v1 and the wavelength) of the fundamental wave determine the fundamental tone of the sound which is reproduced by a loudspeaker L (Fig. 2).

Fig.2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Gesamtabtasteinrichtung. Sie besteht aus drei elektronischen Abtasteinrichtungen für die Klangschablonen A, B, C (Fig. 1 a, 1 b und 1 c), den Klanggeneratoren I, II und III. Die Klanggeneratoren I, 1I und III selbst bestehen aus je einer Bildröhre K1, K2, K3, je einem optischen Abbildungssystem (Linsensystem) für den Abtaststrahl der Bildröhre, je einer Photozelle P1, P2, P3 sowie je einem Integrator J1, J2, J3. Die in den Wehneltzyhnder W1, W2, W3 angeordneten Horizontalablenkplatten h der Bildröhren K1, K2, K3 werden von einem gemeinsamen Horizontalablenkgerät Hl so gesteuert, daß die die Klangschablonen A, B und C abtastenden Abtaststrahlen der Bildröhren K1, K2 und K3 synchron horizontal abgelenkt werden und so die Lichtstriche AA, BB und CC (Fig. 1a, 1b und 1c) erzeugen. Die Vertikalablenkgeschwindigkeit v1 des Abtaststrahles der Bildröhre K1 (Lichtstrich AA der Fig. 1 a) wird von dem mit den Vertikalablenkplatten s1 der Bildröhre K1 gekoppelten Vertikalablenkgerät G1 gesteuert. Das mit den Vertikalablenkplatten s2 und s3 der Bildröhren K2 und K3 gekoppelte Vertikalablenkgerät G2 steuert synchron die Vertikalablenkung der Abtaststrahlen der Bildröhren K2 und K3, d. h., die Bildröhren K2 und K3 und damit die Lichtstriche BB und CC (Fig. 1 b und 1 c) haben die gleiche Vertikalablenkgeschwindigkeit V2, deren Größe unabhängig von der Größe der Vertikalablenkgeschwindigkeit V1 der Bildröhre K1 eingestellt werden kann.Fig. 2 schematically shows an embodiment of the overall scanning device. It consists of three electronic scanning devices for the sound templates A, B, C (Fig. 1 a, 1 b and 1 c), the sound generators I, II and III. The sound generators I, 1I and III themselves consist of a picture tube K1, K2, K3, an optical imaging system (lens system) for the scanning beam of the picture tube, a photocell P1, P2, P3 and an integrator J1, J2, J3. The horizontal deflection plates h of the picture tubes K1, K2, K3 arranged in the Wehneltzyhnder W1, W2, W3 are controlled by a common horizontal deflection device Hl so that the scanning beams of the picture tubes K1, K2 and K3 scanning the sound templates A, B and C are horizontally deflected synchronously and so generate the light lines AA, BB and CC (Fig. 1a, 1b and 1c). The vertical deflection speed v1 of the scanning beam of the picture tube K1 (light line AA in FIG. 1 a) is controlled by the vertical deflection device G1 coupled to the vertical deflection plates s1 of the picture tube K1. The vertical deflection device G2 coupled to the vertical deflection plates s2 and s3 of the picture tubes K2 and K3 synchronously controls the vertical deflection of the scanning beams of the picture tubes K2 and K3, ie the picture tubes K2 and K3 and thus the light lines BB and CC (Fig. 1 b and 1 c) have the same vertical deflection speed V2, the size of which can be set independently of the size of the vertical deflection speed V1 of the picture tube K1.

Die von den Klanggeneratoren I und III aus den Klangschablonen A und C abgetasteten Spannungen werden dem Regelpotentiometer R und von diesem dem Lautsprecher L zugeführt. Die Ausgangsspannung des Klanggenerators 1I wird dagegen dem Wehneltzylinder W1 zugeführt und steuert die Helligkeit der Bildröhre K1 des Klanggenerators I und damit die Amplitude des vom Klanggenerator I von der Klangschablone A (Fig. 1 a) abgetasteten Klanges. Der Differentiator D dient zur Impulssteuerung des Integrators 1, des Klanggenerators II.The sound generators I and III from the sound templates A and C sampled voltages are the control potentiometer R and from this the loudspeaker L supplied. The output voltage of the sound generator 1I, on the other hand, is the Wehnelt cylinder W1 supplied and controls the brightness of the picture tube K1 of the sound generator I and so that the amplitude of the sound generated by the sound generator I from the sound template A (Fig. 1 a) sampled sound. The differentiator D is used for pulse control of the integrator 1, of the sound generator II.

Durch den Klanggenerator 1I kann nun die Spannung am Wehneltzylinder W1 verändert werden, d. h., die Spannung am Wehneltzylinder W1 der Bildröhre K1 wird durch die Amplitudenschrift der Klangschablone Fig. 1 b gesteuert. Der Vergleich Amplitudenschriften Fig. 1 a und 1 b zeigt, daß die Amplitude der 1. Harmonischen der Fig. 1 b vor dem Zeichenbild der 1. Harmonischen in Fig. 1 a liegt, ebenso die Amplitude der 2. Harmonischen in Fig. 1 b vor dem Zeichenbild der 2. Harmonischen in Fig. 1 a. Diese Amphtudenkurven Fig. 1 b bestimmen den zeitlichen Auf- und Abbau sowie den stationären Schwingungszustand der einzelnen Harmonischen der Fig. 1 a. Zwischen den einzelnen Harmonischen in Fig. 1 a und den zugehörigen Amplituden in Fig. 1 b sind gleichmäßig breite schwarze Trennstreifen eingefügt. Die Abtastung der Klangschablone (Amplitudenschrift) Fig. 1 b geschieht nun in ähnlicher Weise wie diejenige der Klangschablone Fig. 1 a. Die horizontale Ablenkung erfolgt synchron mit dem Klanggenerator I. Die vertikale Ablenkgeschwindigkeit v2, mit der der Elektronenstrich BB, d. h. der Abtaststrahl der Bildröhre K2 von oben nach unten läuft, ist aber wesentlich geringer als die Vertikalablenkgeschwindigkeit v1 des Abtaststrahles AA der Bildröhre K1 (Fig. 1 a). Es gilt wobei t, die Gesamtdauer des Klanges und 1 die Länge der Amplitudenschrift Fig. 1 b sind. Der Elektronenstrich BB bewegt sich für einen bestimmten Klang der Zeitdauer t, nur einmal von oben nach unten, während der Elektronenstrahl AA der Bildröhre Kl in derselben Zeit tg entsprechend der Klanghöhe eine dauernde Auf- und Abwärtsbewegung durchführt.The voltage at the Wehnelt cylinder W1 can now be changed by the sound generator 1I, ie the voltage at the Wehnelt cylinder W1 of the picture tube K1 is controlled by the amplitude writing of the sound template Fig. 1b. The comparison of amplitude writings in FIGS. 1 a and 1 b shows that the amplitude of the 1st harmonic in FIG. 1 b is in front of the symbol image of the 1st harmonic in FIG. 1 a, as is the amplitude of the 2nd harmonic in FIG. 1 b in front of the symbol image of the 2nd harmonic in Fig. 1 a. These amphetude curves Fig. 1 b determine the temporal build-up and breakdown as well as the steady state of oscillation of the individual harmonics of Fig. 1 a. Uniformly wide black dividing strips are inserted between the individual harmonics in FIG. 1 a and the associated amplitudes in FIG. 1 b. The scanning of the sound template (amplitude writing) FIG. 1 b now takes place in a manner similar to that of the sound template FIG. 1 a. The horizontal deflection takes place synchronously with the sound generator I. The vertical deflection speed v2 with which the electron line BB, i.e. the scanning beam of the picture tube K2 runs from top to bottom, is, however, significantly lower than the vertical deflection speed v1 of the scanning beam AA of the picture tube K1 (Fig. 1 a). It applies where t is the total duration of the sound and 1 is the length of the amplitude writing Fig. 1b. The electron line BB moves only once from top to bottom for a specific sound of time t, while electron beam AA of picture tube Kl carries out a continuous upward and downward movement in the same time tg according to the pitch of the sound.

Wie bereits erwähnt, entstehen die Elektronenstriche AA und BB durch eine synchrone horizontale Bewegung zweier Elektronenstrahlen d. h. der Abtaststrahlen der Bildröhren K1 und K2. Während aber in Fig. 1 a der Elektronenstrahl die Stromimpulse über die ganze Länge des Bildes, d. h. des Elektronenstriches AA integriert, muß der Elektronenstrahl der Bildröhre K2 auf der Linie BB die Impulswerte jeweils längs der einzelnen kurzen Zeitelemente A t1', A t2, A t3 (s. Fig. 1 e) summieren. Zu diesem Zweck ist ein Integrator J, vorgesehen, dessen Zeitkonstante -c groß ist gegenüber den Zeitelementen A t,, A t2', .J t3 usf. Weiterhin muß dafür gesorgt werden, daß in allen Punkten 1 (Fig. 1 b) die Integration wieder von vorn beginnt, denn es soll die in der Zeit Atl' erfolgte Summierung nur für das Zeitelement A t1 gelten. Mit anderen Worten: Das Zeitelement A t1' bestimmt die Spannung am Wehneltzylinder W1 der Bildröhre K1 (Fig. 2) und damit die Lichtstärke des Elektronenstrahles, der die 1. Harmonische der Klangschablone A (Fig. l a) während des Zeitelementes A t1 abtastet. Diese Forderung kann durch einen elektrischen Differentiator D bekannter Bauart erfüllt werden. Differenziert man nämlich durch ein entsprechendes Gerät die Impulse der Fig. 1 e, so erhält man den in Fig. 1 f gezeichneten Spannungsverlauf. An allen Punkten 1 entstehen positive Spannungsspitzen, die zur Rückführung des Integrators J2 auf den Nullpunkt verwendet werden können. Dann erfolgt die Summierung über das Zeitelement A t2', die den Helligkeitswert und damit die Amplitude für den Augenblickswert Jt" der 2. Harmonischen bestimmt. Der Differentiator 15 führt am folgenden Punkt 1 den Integrator J2 wieder auf den Nullpunkt der Summierung zurück. Der Vorgang wiederholt sich ebenso für die anderen Harmonischen.As already mentioned, the electron lines AA and BB are created by a synchronous horizontal movement of two electron beams, ie the scanning beams of the picture tubes K1 and K2. However, while in Fig. 1 a the electron beam integrates the current pulses over the entire length of the image, ie the electron line AA , the electron beam of the picture tube K2 on the line BB must the pulse values in each case along the individual short time elements A t1 ', A t2, A Sum t3 (see Fig. 1e). For this purpose, an integrator J is provided, the time constant -c of which is large compared to the time elements A t ,, A t2 ', .J t3 etc. Furthermore, it must be ensured that in all points 1 (Fig. 1 b) the Integration starts all over again, because the summation carried out in time Atl 'should only apply to time element A t1. In other words, the time element A t1 'determines the voltage on the Wehnelt cylinder W1 of the picture tube K1 (Fig. 2) and thus the light intensity of the electron beam which scans the first harmonics of the sound template A (Figure l a.) During the time element A t1 . This requirement can be met by an electrical differentiator D of known design. If one differentiates the impulses of FIG. 1 e by means of a corresponding device, the voltage curve shown in FIG. 1 f is obtained. At all points 1 there are positive voltage peaks that can be used to return the integrator J2 to the zero point. Then the summation takes place via the time element A t2 ', which determines the brightness value and thus the amplitude for the instantaneous value Jt "of the 2nd harmonic. The differentiator 15 leads the integrator J2 back to the zero point of the summation at the following point 1. The process is repeated for the other harmonics as well.

Die Rückführung des Elektronenstrahles von rechts nach links geschieht ähnlich wie beim Fernsehen in Dunkeltastung, denn es muß die Reihenfolge - zuerst Abtastung des Amplitudenwertes A t1' (Fig. 1 b), dann Abtastung des Augenblickswertes A t1 (Fig.1 a) -erhalten bleiben.The return of the electron beam from right to left takes place similarly to television in blanking mode, because the sequence must be maintained - first sampling the amplitude value A t1 '(FIG. 1 b), then sampling the instantaneous value A t1 (FIG. 1 a) stay.

Schaltungsmäßig wird die beschriebene Helligkeits-und damit Amplitudensteuerung des Klanggenerators I durch die Amplitudenschrift Fig. 1 b dadurch erreicht, daß - wie im Ausführungsbeispiel Fig. 2 dargestellt ist - die vom Klanggenerator II von der Klangschablone B, d. h. von der Amplitudenschrift Fig. 1 b abgetastete und durch den Integrator J2 in Verbindung mit dem Differentiator 5 entsprechend Fig. 1 e summierte Spannung dem Wehneltzylinder W1 der Bildröhre R1 des Klanggenerators I zugeführt wird.In terms of circuitry, the described brightness and thus amplitude control is used of the sound generator I achieved by the amplitude writing Fig. 1 b in that - as shown in the embodiment of Fig. 2 - the sound generator II from the sound template B, d. H. from the amplitude writing Fig. 1b scanned and by the integrator J2 in connection with the differentiator 5 according to Fig. 1 e summed voltage of the Wehnelt cylinder W1 of the picture tube R1 of the sound generator I is fed.

Die automatische Steuerung der Gesamtintensität des Klanges kann durch eine Schwarz-Weiß-Zeichnung, wie sie Fig. 1 c darstellt, erfolgen. Die Dauer des Gesamtklanges und damit die Länge 1 des Bildes 1 c entspricht im allgemeinen der Klangdauer der einzelnen Harmonischen. Die horizontalen Ablenkplatten des Klanggenerators III liegen parallel zu denen des Klanggenerators I. Die horizontale Ablenkbewegung des Elektronenstrahles CC der Bildröhre K3 erfolgt also synchron zu den Horizontalablenkbewegungen des Abtaststrahles der Bildröhren K1 und K2, d. h. der Klanggeneratoren I und II. Die vertikale Abtastgeschwindigkeit v2 der Elektronenlinie CC ist identisch mit derjenigen im Klanggenerator II. Die Elektronenlinie CC führt also nur eine einzige Bewegung von oben nach unten aus. Die vom Klanggenerator III von der Klangschablone C (Fig. 1 c) abgetasteten Impulswerte werden mit einem Integrator J3 summiert und einem Amplitudenregler R bekannter Bauart zugeführt, der im Ausführungsbeispiel Fig, 2 zwischen Integrator J1 und Lautsprecher L eingeschaltet ist. Die horizontale Abtastung der Fig, 1 c kann auch ohne Dunkeltastung bei der rückläufigen Bewegung des Elektronenstrahles von rechts nach links erfolgen.The automatic control of the overall intensity of the sound can through a black-and-white drawing, as shown in FIG. 1c, take place. The duration of the Overall sound and thus the length 1 of the picture 1c generally corresponds to the Duration of the sound of the individual harmonics. The horizontal baffles of the sound generator III are parallel to those of the tone generator I. The horizontal deflection movement of the electron beam CC of the picture tube K3 thus takes place synchronously with the horizontal deflection movements of the scanning beam of the picture tubes K1 and K2, d. H. of the tone generators I and II. The vertical scanning speed v2 of the electron line CC is identical to the one in the sound generator II. The electron line CC therefore only carries a single one Movement from top to bottom. The one from the sound generator III from the sound template C (Fig. 1 c) sampled pulse values are summed with an integrator J3 and an amplitude regulator R known design supplied in the exemplary embodiment Fig, 2 between integrator J1 and loudspeaker L is switched on. The horizontal Scanning of FIG. 1 c can also be performed without blanking during the retrograde movement of the electron beam take place from right to left.

Der Amplitudenmaßstab der Fig. 1 b und 1 c muß berücksichtigt werden. Beim Abhören des Lautsprechers L sind die Lautstärkegesetze maßgebend. Es muß daher der Amplitudenregler R eine Entzerrungsvorrichtung besitzen, die den. Maßstab Klangschablonen B und C Fig, 1 b und 1 c berücksichtigt.The amplitude scale of FIGS. 1 b and 1 c must be taken into account. When listening to the loudspeaker L, the volume laws are decisive. It must therefore the amplitude regulator R have an equalization device that the. Scale sound templates B and C Fig, 1b and 1c taken into account.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß mit der beschriebenen neuen Einrichtung vorteilhafterweise zur elektronischen Klangerzeugung an Stelle der metallischen Klangschablonen entweder Klangschablonen mit Schwarz-Weiß-Zeichnungen der Amplitudenschriften, wie sie beispielsweise in den Fig. 1 a, 1 b und 1 c dargestellt sind, oder Diabilder der genannten Amplitudenschriften verwendet werden können. Als Abtastgeräte kommen im Prinzip Fernsehaufnahmegeräte einfacher Art, z. B. das Vidicon in Frage. Versuche mit einem Super-Ikonoskop haben bewiesen, daß durch Abtastung des Klangbildes gemäß Fig. 1 a der gewünschte Klang entsteht. Bei Klangschablonen in Form von Diabildern ist ein entsprechender Diabildabtaster (Fernsehbildabtaster) zu verwenden. Versuche haben ergeben, daß es möglich ist, mit einem Diabildabtaster und einem Diabild der Amplitudenschrift Fig. 1 a Klänge zu erzeugen. Das Steuergerät für die vertikale Ablenkung war dabei so geschaltet, daß die Bildwechselfrequenz der Abtasteinrichtung und damit die Grundfrequenz der erzielten Klänge geändert werden konnte.In summary, it can be said that with the described new Device advantageously for electronic sound generation instead of metallic Sound templates either sound templates with black and white drawings of the amplitude writings, as shown, for example, in FIGS. 1 a, 1 b and 1 c, or slide images of the amplitude fonts mentioned can be used. Come as scanning devices in principle television recording devices of a simple type, e.g. B. the vidicon in question. try with a super iconoscope have proven that by scanning the sound image according to Fig. 1 a the desired sound is created. With sound templates in the form of slide images an appropriate slide scanner (television image scanner) must be used. try have shown that it is possible to use a slide scanner and slide image of the Amplitude writing Fig. 1 a to generate sounds. The control unit for the vertical The deflection was switched so that the frame rate of the scanning device and thus the fundamental frequency of the sounds achieved could be changed.

Es ist aber in beiden Fällen notwendig, die horizontalen und vertikalen Ablenkgeräte den besonderen technischen Gegebenheiten anzupassen. Es muß die vertikale Abtastgeschwindigkeit v1 im Klanggenerator I veränderlich sein, um Klänge verschiedener Tonhöhe erzeugen zu können.But it is necessary in both cases, the horizontal and vertical Adapt deflection devices to the special technical conditions. It has to be the vertical one Sampling speed v1 in the sound generator I can be varied to produce different sounds To be able to generate pitch.

Die vertikale Abtastgeschwindigkeit v2 der Klanggeneratoren 1I und III muß ebenfalls veränderlich sein, um die Klangdauer variieren zu können. Es ist auch denkbar, Bilder gemäß Fig. 1 b und 1 c von unten nach oben abzutasten, also Klänge zu erzeugen, bei denen Ein- und Ausschwingvorgänge vertauscht sind. Weiterhin kann durch periodische Abtastung der Klangschablonen B und C (Fig. 1 b und 1 c) - ähnlich wie in der Fernsehtechnik - ein Klang bestimmter Dauer mehrfach aneinandergereiht werden. Die Rückführung des Elektronenstrahles von der unteren rechten Bildecke zum Anfangspunkt links oben muß ebenfalls in Dunkelschaltung erfolgen. Die Amplitudenkennkarte der einzelnen Harmonischen kann auch in vereinfachter Gestalt ausgeführt werden. Es ist im Prinzip möglich, den Amplitudenverlauf der 1. Harmonischen z. B. für die folgende 2. und 3. Harmonische gelten zu lassen. Es ist nur notwendig, die zugehörigen Amplitudenfelder vollkommen zu schwärzen.The vertical scanning speed v2 of the sound generators 1I and III must also be variable in order to be able to vary the duration of the sound. It is also conceivable to scan images according to FIGS. 1 b and 1 c from bottom to top, that is To create sounds in which the swing in and swing out processes are reversed. Farther can by periodically scanning the sound templates B and C (Fig. 1 b and 1 c) - similar to television technology - a sound of a certain duration strung together several times will. The return of the electron beam from the lower right corner of the picture to the starting point at the top left must also take place in blackout. The amplitude map the individual harmonics can also be implemented in a simplified form. In principle, it is possible to use the amplitude curve of the 1st harmonic z. B. for the to allow the following 2nd and 3rd harmonics to apply. It is only necessary to have the associated To blacken out amplitude fields completely.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for electronic sound generation, at the outside of a cathode ray tube a sound template with a representation the fundamental and the harmonics of this is arranged, which by the Electron beam are scanned and in which the luminous flux thus obtained in an integration circuit are added, characterized in that simultaneously with this sound template a control curve (BR) for the amphetude course of the harmonics by a second electron beam and a control curve (CC) for the amplitudes of the sound are scanned by a third electron beam and that the three Electron beams are synchronized in the horizontal direction while they are in have different adjustable scanning speeds in the vertical direction.

2. Device according to claim 1, characterized in that the multi-part sound template is a slide and three slide scanners are used for scanning.

3. Set up after Claim 1, characterized in that the multi-part sound template is a drawing image and for scanning three electron beams, for example the television camera similar bodies, serve.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized characterized in that contain numerous fixed features within the identification card that are assigned to the individual sound components and those of the electronic Triggering special control impulses. Considered publications: German Patent Nos. 601613, 1062 534; U.S. Patent No. 1369,764; Dr. Werner Mayer Eppler: The electronic sound generation, Ferd. Dümmlers Verlag, Bonn, 1949, pp. 80 ff., Fig. 73; also p. 116 ff., p. 121, fig. 103; S a rn o f f: "New Developments in Electronics", Electrical Engineering, March 1955, p.181 and Fig. 4; VDI Zeitung: Vol. 96, 1954, No. 1 from January 1st, p. 16, Fig. 6.