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Einrichtung zur graphischen Registrierung einer Folge von akustischen,
als elektrische Wechselstromgrößen verschiedener Frequenzen vorliegenden Schwingungen
und/oder Schwingungsgemischen in Form einer musikalischen Notenschrift Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur graphischen Registrierung einer Folge von akustischen,
als elektrische Wechselstromgrößen verschiedener Frequenzen vorliegenden, sich zeitlich
ändernden Schwingungen und/oder Schwingungsgemischen in Form einer musikalischen
Notenschrift auf einem laufenden Registrierstreifen.
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Zur Frequenzanalyse eines Geräusches oder Klanges sind Einrichtungen
bekannt, die eine Reihe von abgestimmten Bandfiltern für elektrische Schwingungen
aufweisen, welche Filter wahlweise zwischen die Quelle der zu untersuchenden, als
elektrische Wechselstromgrößen vorliegenden Schwingungen oder Schwingungsgemische
und eine Anzeigeapparatur in Kette eingeschaltet werden können. Es ist auch bekannt,
an Stelle mehrerer Filter ein einziges mit stufenweise veränderbarem Durchlaßbereich
zu verwenden (deutsches Patent 648 371). Zn beiden Fällen kann man die ausgefilterten
Schwingungen nur nacheinander, nicht aber gleichzeitig untersuchen, weshalb die
von der Quelle gelieferten Schwingungen oder Schwingungsgemische sich während der
Untersuchung zeitlich nicht verändern dürfen.
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Es ist auch ein Frequenzanalysator mit einer Reihe von abgestimmten
Bandfiltern bekannt, denen die zu untersuchenden elektrischen Schwingungen oder
Schwingungsgemische gemeinsam und gleichzeitig zugeführt werden (deutsches Patent
928 057). Am Ausgang jedes Filters ist ein Speicher angeordnet, der die von dem
zugeordneten Filter durchgelassenen Wechselspannungen gleichrichtet und in einem
Kondensator speichert. Mit einem umlaufenden Stufenschalter werden die einzelnen
Speicher nacheinander abgetastet und die jeweils abgetastete Gleichspannung über
einen Modulator wieder in eine Wechselspannung umgewandelt. Letztere wird verstärkt,
gegebenenfalls nach einer Expotentialfunktion in der Amplitude verändert und schließlich
den die vertikale Ablenkung hervorrufenden Platten einer Braunschen Röhre zugeführt.
Synchron mit dem erwähnten Stufenschalter läuft ein zweiter Stufenschalter, der
dem die horizontale Ablenkung bewirkenden Plattenpaar der Braunschen Röhre eine
der Durchlaßfrequenz der proportionalen Gleichspannung verschiedener Größe übermittelt.
Auf diese Weise erscheinen die von den Filtern abgegebenen Spannungsamplituden als
verschieden lange senkrechte Linien nebeneinander auf dem Schirm der Braunschen
Röhre. Diese Einrichtung gestattet hauptsächlich eine visuelle Beurteilung von akustischen
Schwingungsgemischen, insbesondere Geräuschen. Eine graphische Registrierung der
Ergebnisse ist nur über den Umweg der photographischen Aufnahme des Schirmbildes
der Braunschen Röhre möglich und demzufolge verhältnismäßig zeitraubend und kostspielig.
Zum Registrieren von sich zeitlich ändernden Schwingungen und Schwingungsgemischen
wäre eine Folge von photographischen Einzelaufnahmen oder eine kinematographische
Aufnahme erforderlich. Eine Aufzeichnung von Tönen in einer musikalischen Notenschrift
ist mit dem beschriebenen bekannten Frequenzanalysator weder vorgesehen noch praktisch
durchführbar.
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Die Erfindung bezweckt nicht in erster Linie eine Frequenzanalyse
von akustischen, als elektrische Wechselstromgrößen verschiedener Frequenz vorliegender
Schwingungen und/oder Schwingungsgemischen, sondern hat die Aufgabe, eine graphische
Registrierung einer Folge von sich zeitlich ändernden Schwingungen und/oder Schwingungsgemischen
auf einem laufenden Registrierstreifen zu ermöglichen, und zwar in einer Weise,
daß die Aufzeichnung wie eine musikalische Notenschrift interpretierbar ist und
mittels üblicher Musikinstrumente in hörbare Töne umgesetzt werden kann.
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Die zur Lösung dieser Aufgabe geschaffene Einrichtung weist eine Reihe
von abgestimmten Filtern
für elektrische Schwingungen auf, welchen
Filtern die Wechselstromgrößen gemeinsam zugeführt werden und je ein Registrierorgan
nachgeschaltet ist und zeichnet sich erfindungsgemäß zur Hauptsache dadurch aus,
daß die Durchlaßfrequenz der Filter im Verhältnis von
in Bezug aufeinander abgestuft sind, daß der Registrierstreifen auf den Durchgang
elektrischer Ströme durch eine unmittelbar sichtbare örtliche Veränderung reagiert
und die Registrierorgane gegen die eine Seite des Streifens anliegende Elektroden
sind, denen eine auf der anderen Seite des Streifens angeordnete Gegenelektrode
gegenüberliegt, daß alle an die Ausgänge der Filter angeschlossenen Registrierorgane
in einer zur Längs-und Bewegungsrichtung des Registrierstreifens rechtwinkligen
Linie quer über den Registrierstreifen in gleichen Abständen voneinander stationär
angeordnet sind, um je eine Registrierung in Form eines geradlinigen Striches in
Längsrichtung des Registrierstreifens herbeiführen zu können, welcher Strich den
Zeitpunkt des Beginns, die Dauer und gegebenenfalls die Stärke der Wechselstromgröße
der vom betreffenden Filter durchgelassenen Frequenz anzeigt, und daß dem Registrierstreifen
eine Schar von Bezugslinien beigeordnet ist, die parallel zur Längsrichtung des
Streifens verlaufen und je auf eines der Registrierorgane ausgerichtet sind.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung gestattet eine selbsttätige, sofort
sichtbare Registrierung einer Folge sich zeitlich ändernder akustischer Schwingungen
und/oder Schwingungsgemische, wobei die Schwingungen, z. B. die Grundwellen, von
mittels eines Mikrophons direkt aufgefangenen oder von einem Tonträger wiedergegebenen
musikalischen Tönen oder auch künstlich erzeugte oder aus der Natur gewonnene tonfrequente
Schwingungen in Form elektrischer Wechselstromgrößen sein können. Das angegebene
Verhältnis der Durchlaßfrequenzen der Filter erlaubt eine Registrierung der Schwingungen
in Halbtonschritten, wobei auf dem Registrierstreifen für jeden »Halbton« ein eigener
Platz und eine zugeordnete Bezugsliste vorgesehen ist. In jeder Tonoktave sind zwölf
solcher Bezugslinien vorhanden, die auch als Notenlinien betrachtet werden können.
Im Gegensatz zur konventionellen Notenschrift sind keine Erhöhungs- und Erniedrigungszeichen
erforderlich, da jeder »Halbton« seinen eigenen Platz hat. Da der Beginn und die
Dauer der einzelnen Aufzeichnungen, bezogen auf einen konstanten Zeitmaßstab, sofort
erkennbar sind, brauchen auch die in der konventionellen Notenschrift üblichen Symbole
für die Darstellung der Tonlängen und Pausen nicht beachtet zu werden. Somit lassen
sich die Aufzeichnungen auch von musikalisch wenig oder gar nicht geschulten Personen
ohne Schwierigkeiten lesen, interpretieren und sogar auf einem einstimmigen oder
mehrstimmigen Musikinstrument spielen. Man kann z. B. eine im entsprechenden Maßstab
erstellte Abbildung der Tastatur eines Klaviers quer über den Registrierstreifen
legen und so jede Bezugslinie einer Taste des Instrumentes zuordnen. Sogar das Transponieren
in andere Tonarten ist von jedem Laien ohne weiteres durchführbar. Hierfür kann
man beispielsweise die erwähnte Abbildung der Tastatur einfach in der Querrichtung
des Registrierstreifens um ein ganzzahliges Vielfaches eines Halbtonschrittes verschieben,
da für die Transponierung lediglich der Bezugspunkt der Schwingungsfrequenz geändert
werden muß, während sich das Bild der Registrierung sonst in keiner Weise ändert.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung erlaubt nicht nur das Registrieren von musikalischen
Darbietungen und Improvisationen in einer einfach lesbaren und interpretierbaren
Notenschrift, sondern auch das Registrieren einer Folge anderer akustischer Schwingungen
und Schwingungsgemische in der Art einer musikalischen Partitur, die einem Komponisten
oder einem Musikschüler gegebenenfalls wertvolle Anregungen vermitteln kann.
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Registrierstreifen, die auf den Durchgang elektrischer Ströme durch
eine unmittelbar sichtbare örtliche Veränderung reagieren, sind an sich bekannt
und auf dem Markt erhältlich. Ihre Verwendung in der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist besonders vorteilhaft, weil die Registrierung sofort sichtbar ist und die erforderlichen
Registrierorgane sehr einfach ausgebildet sein können und praktisch keiner Wartung
bedürfen.
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Mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den
Zeichnungen veranschaulicht und nachstehend erläutert.
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F i g. 1 stellt rein schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Einrichtung dar; F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem zugehörigen Registrierstreifen
mit einigen Aufzeichnungen; F i g. 3 veranschaulicht eine abgeänderte Linierung
des Registrierstreifens mit einigen Aufzeichnungen von Tönen; F i g. 4 stellt einen
analogen Registrierstreifen mit erweitertem Frequenzbereich dar; F i g. 5 zeigt
eine Halbtonleiter in herkömmlicher Notenschrift; F i g. 6 veranschaulicht die gleiche
Halbtonleiter zweimal mit der Einrichtung gemäß F i g. 1 geschrieben, bei unterschiedlicher
Linierung des Registrierstreifens; F i g. 7 stellt eine Tonfolge in der bisher üblichen
Notenschrift dar; F i g. 8 zeigt die gleiche Tonfolge zweimal mit der Einrichtung
gemäß F i g. 1 geschrieben, bei verschiedener Linierung des Registrierstreifens;
F i g. 9 zeigt eine Ausführungsvariante der Einrichtung gemäß F i g. 1; F i g. 10
stellt eine Einzelheit der Einrichtung gemäß F i g. 9 dar; F i g. 11 zeigt in perspektivischer
und schematischer Darstellung eine konkrete Ausbildungsform der Einrichtung nach
F i g. 9.
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Bei der Einrichtung gemäß F i g. 1 ist ein Mikrophon 10 an einen Eingangsverstärker
11 angeschlossen, der mehreren nachgeschalteten Filtern 12 für elektrische Schwingungen
gemeinsam ist. Die Eingänge der Filter 12 sind mit dem Ausgang des Verstärkers 7.1
verbunden. Jedes der Filter 12 ist auf eine andere im menschlichen Hörbereich liegende
Durchlaßfrequenz abgestimmt. Die Durchlaßfrequenzen bilden eine aufsteigende Reihe
und sind im Verhältnis
d. h. in Halbtonschritten, in Bezug aufeinander abgestimmt. Der Ausgang jedes Filters
12 steht mit einer zugehörigen Gleichrichterschaltung 13 in Verbindung, die gegebenenfalls
einen zusätzlichen Verstärker enthalten kann. Die Teile 11 bis 13 sind zu einer
baulichen Einheit 14 zusammengefaßt, welche ein Eingangsklemmenpaar 15 zum Anschluß
des Mikrophons 10 und mehrere Ausgangsklemmenpaare
16 aufweist,
die an die Gleichrichterschaltungen 13 angeschlossen sind.
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Mit den Klemrnenpaaren 1ö ist ein graphisches Registriergerät 18 verbunden,
das mehrere Registrierorgane 20 aufweist, die mit einem gemeinsamen Registrierstreifen
23 zusammenarbeiten, welcher auf den Durchgang elektrischer Ströme durch eine unmittelbar
sichtbare örtliche Veränderung, z. B. der Farbe, reagiert. Nicht dargestellte Mittel
erlauben, den Registrierstreifen 23 in seiner Längsrichtung gemäß dem Pfeil V mit
gleichmäßiger Geschwindigkeit zu bewegen. Die Registrierorgane 20 sind je durch
eine Elektrode gebildet, die eine Seite des Streifens 23 berühren. Eine gemeinsame
Gegenelektrode 21 liegt auf der anderen Seite des Streifens 23 den Elektroden
20 gegenüber. Die Elektroden 20 und die Gegenelektrode 21 stehen mit
den Klemmenpaaren 16 in Verbindung. Der Registrierstreifen läuft somit zwischen
den Elektroden 20 einerseits und der Gegenelektrode 21 andererseits hindurch und
ist mit den erwähnten Elektroden in Berührung. Die als Registrierorgane dienenden
Elektroden 20 sind alle in gleichmäßigen Abständen nebeneinander in einer geraden
Linie angeordnet, die rechtwinklig zur Längs-und Vorschubrichtung des Streifens
23 verläuft. Eine konkrete Ausbildungsform des Registriergerätes ist weiter unten
an Hand von F i g. 11. beschrieben.
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Der Registrierstreifen 23 ist z. B. ein mit chemischen Mitteln imprägniertes
Papier, das an denjenigen Stellen, wo zwischen den Elektroden 20 und 21 ein Stromdurchgang
stattfindet, eine Änderung der Farbe eintritt, wobei zweckmäßig darauf geachtet
ist, daß die Stärke des Stromdurchganges oder die Höhe der angelegten Spannung durch
eine unterschiedliche Intensität der Färbung zum Ausdruck kommt. Der Registrierstreifen
könnte aber auch eine metallisierte Papier- oder Kunststoffolie sein, auf welcher
die Aufzeichnung durch Herausbrennen des Metallbelages an den Stellen des Stromdurchganges
erfolgt.
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Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist
wie folgt: Treffen auf das Mikrophon 10 Schallwellen unterschiedlicher Frequenzen
auf, so entstehen zunächst entsprechende elektrische Schwingungen, die im Eingangsverstärker
11 verstärkt und dann den Filtern 12 zugeleitet werden. Je nach der Frequenz einer
Schwingung wird diese vom einen oder anderen Filter 12 durchgelassen und der nachfolgenden
Gleichrichterschaltung 13 zugeleitet. Der entstehende Gleichstrom wird mittels der
angeschlossenen Elektrode 20 und der Gegenelektrode 21 durch den Reyistrierstreifen
23 geleitet, wodurch an der betreffenden Stelle eine Veränderung z. B der Farbe
des Streifens entsteht. Da der Registrierstreifen 23 sich gemäß dem Pfeil V mit
gleichmäßiger Geschwindigkeit von z. B. 1 cm/sec bewegt, erfolgt die Aufzeichnung
der vom Filter durchgelassenen Frequenz in Form eines Striches 25. Aus der Lage
des Striches 25 kann die Frequenz der registrierten Schwingung ermittelt werden.
Die Länge des Striches 25 ist ein Maß für die Dauer des aufgezeichneten Tones. Die
Intensität der Strichfarbe gestattet einen Rückschluß auf die Amplitude der Schwingung
und somit auf die Lautstärke des aufgezeichneten Tones. Es entsteht somit eine exakte
musikalische Notenschrift.
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Der Registrierstreifen 23 weist gemäß F i g. 2 in der Längsrichtung
des Streifens verlaufende Bezugslinien 24 auf, die gleiche Abstände voneinander
haben und je einer der als Registrierorgane dienenden Elektroden 20 zugeordnet sind.
F i g. 2 zeigt auch einige Aufzeichnungen 25.
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Es ist zu bemerken, daß auf die beschriebene Weise in der Regel nur
die Grundschwingungen der Töne aufgezeichnet werden, nicht aber deren. Oberwellen,
da diese kleinere Amplitude haben, die nicht genügt, um eine Aufzeichnung hervorzubringen.
Gewünschtenfalls kann die beschriebene Einrichtung aber zur Frequenzanalyse eines
einzelnen Tones oder Geräusches benutzt werden, wenn man die Obertöne entsprechend
verstärkt und eventuell zusätzlich die Grundschwingung des zu untersuchenden Tones
herausfiltriert.
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Wenn die aufzuzeichnenden Schwingungen, wie oben angenommen, im Hörbereich
des Menschen liegen und musikalischen Tönen entsprechen, kann es vorteilhaft sein,
die Bezugslinien auf dem Registrierstreifen in der in F i g. 3 gezeigten Art anzuordnen
und diejenigen Bezugslinien 124, welche den konventionellen Notenlinien entsprechen,
auffälliger, z. B. fetter darzustellen als die übrigen Bezugslinien 224. Die Aufzeichnungen
125 liefern dann im Zusammenhang mit den Bezugslinien 124 und 224 eine Notenschrift,
welche der bisher gebräuchlichen Notenschrift ähnlich ist und daher von Musikern
ohne Schwierigkeiten interpretiert werden kann. Die dünneren Bezugslinien 224 zwischen
den Notenlinien 124 der bisherigen Art lassen die Bedeutung der zwischen den Notenlinien
124 liegenden Aufzeichnungen oder Noten klar erkennen. Da jeder Ton seinen eigenen
Platz auf einer der Bezugslinien 124 oder 224 hat, ist die Notenschrift völlig eindeutig
und sind keine Vorzeichen zur Erhöhung oder Erniedrigung der Tonhöhe erforderlich.
Die Dauer eines jeden Tones ergibt sich aus der Länge seiner Aufzeichnung 125. Ebenso
sind die Pausen ohne Hilfszeichen ersichtlich.
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Zum Transponieren einer Komposition von einer gegebenen Tonart, wie
z. B. D-Dur, in eine andere Tonart brauchen lediglich die Aufzeichnungen
125
gegenüber den Bezugslinien 124 und 224 in Richtung quer zu den Bezugslinien
im gewünschten Maß versetzt zu werden. Irgendwelche Änderungen in der gegenseitigen
Lage der Aufzeichnungen 125 zueinander sind dabei nicht erforderlich. Dies bedeutet
gegenüber der bisher üblichen Notenschrift eine ganz wesentliche Vereinfachung und
Erleichterung.
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Die beschriebene Einrichtung eignet sich auch zum graphischen Registrieren
von beliebig vielstimmiger Musik. Dabei ist es zweckmäßig, den Registrierstreifen
gemäß F i g. 4 zu linieren und die Anzahl der Filter 12 und der Registrierorgane
20 entsprechend zu vergrößern. Die Linierung gemäß F i g. 4 läßt den Zusammenhang
zwischen den klassischen Notenlinien mit g-Schlüssel und f-Schlüssel klar erkennen.
Der Sprung, der früher beim Übergang vom einen zum anderen System immer ein Problem
bildete, verschwindet, weil die klassischen Notenlinien 124 zusammen mit den Bezugslinien
224 und zusätzlichen Bezugslinien 324 und 424 ein einziges System
bilden, in welchem die Schlüssel eigentlich gar nicht mehr nötig wären; sie können
jedoch beibehalten werden, um den Musikern die gewohnten Orientierungspunkte zur
geben.
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Die Einrichtung gestattet aber auch, die Töne in ganz anderen Notenschreibsystemen
aufzuzeichnen, die z. B. den verschiedenen Musikinstrumenten besser angepaßt sind.
In diesem Falle werden nicht die
dem konventionellen Fünfliniensystem
entsprechenden Linien fetter gedruckt, sondern andere, die für ein bestimmtes Musikinstrument
besonders zweckmäßig sind. Zwei Beispiele hierfür sind in den F i g. 5 bis 8 gegeben.
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Eine Halbtonleiter über eine Oktave ist in F i g. 5 in konventioneller
Notenschrift wiedergegeben, während die gleiche Halbtonleiter in F i g. 6 zweimal
in Darstellungen gezeigt ist, wie sie die Einrichtung gemäß F i g. 1 liefert. In
der linken Hälfte von F i g. 6 ist den Tonaufzeichnungen 325 die gleiche Linierung
zugeordnet wie F i g. 3 oder 4, so daß immer noch die konventionellen Notenlinien
124 hervortreten. In der rechten Hälfte von F i g. 6 sind die gleichen Tonaufzeichnungen
325 in einer Schar von Linien 524, 624 und 724 angeordnet, welche den Tasten eines
Klaviers über eine Oktave entsprechen. Zur Erleichterung der Orientierung sind die
den Noten c zugeordneten Linien 524 fetter gedruckt und die den Noten g und f zugeordneten
Linien 724 punktiert dargestellt. Dieses Notensystem eignet sich daher besonders
für Pianisten, Sänger und Anfänger, weil die Verhältnisse der Orientierung in jedem
Oktavbereich die gleichen sind.
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Mit der Einrichtung nach F i g. 1 läßt sich die in F i g. 7 auf konventionelle
Art veranschaulichte Tonfolge so aufzeichnen, wie F i g. 8 zeigt. In der linken
Hälfte von F i g. 8 sind die Tonaufzeichnungen 425
in einem System von Linien
124, 324 und 424 angeordnet, das noch die konventionellen Notenlinien 124 deutlich
erkennen läßt. In der rechten Hälfte von F i g. 8 ist aber die Linierung des Registrierstreifens
speziell für das Spiel auf einer Gitarre mit sechs Saiten ausgebildet. Alle jene
Linien 824, welche den leeren Saiten entsprechen, sind fetter gedruckt als
die übrigen Linien 924. Dieses Notenschreibsystem ist so einfach, daß sogar ein
absoluter Anfänger die aufgezeichneten Noten sofort auf dem Instrument ausfindig
machen kann.
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Die Bezugslinien, wie sie auch gewählt sein mögen, können auf dem
Registrierstreifen aufgedruckt sein oder erst beim Durchlauf des Registrierstreifens
auf diesem angebracht werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Tonaufzeichnungen
zunächst auf einem unlinierten Streifen vorzunehmen und nachher für das Lesen oder
Spielen der aufgezeichneten Töne eine durchsichtige Folie darauf zu legen, auf welcher
die gewünschte Linierung aufgedruckt ist.
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Die Filter 12 und der Verstärker 11 können auch zum Durchlassen von
elektrischen Schwingungen im Ultraschall- oder im Infraschallgebiet konstruiert
sein, wobei die Durchlaßfrequenzen der Filter wieder im Verhältnis
aufeinanderfolgen. Eine Transponierung in den menschlichen Hörbereich ist ja nach
dem Registrieren in der obenerwähnten Weise möglich. Da es schwierig ist, Filter
für tiefe Töne und für das Infraschallgebiet mit der nötigen Selektivität zu bauen,
wird in den F i g. 9 und 10 eine andere Ausbildung der Einrichtung vorgeschlagen.
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Der Unterschied der in F i g. 9 gezeigten Einrichtung gegenüber jener
nach F i g. 1 besteht im wesentlichen darin, daß an Stelle des Mikrophons 10 jetzt
ein Elektrodenpaar 100 und an Stelle der Einheit 14
eine anders ausgebildete
Einheit 114 vorhanden sind. Das Elektrodenpaar 100 ist über Anschlußklemmen
115 mit dem Eingang eines Verstärkers 111 verbunden, der insbesondere zur Übertragung
von elektrischen Schwingungen im Infraschallgebiet, z. B. von 1 bis 32 Hz,
ausgebildet ist. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn der Verstärker 111 außerdem auch
die Schwingungen im hörbaren Tonbereich etwa bis 20 000 Hz zu übertragen vermag.
Am Ausgang des Verstärkers 111 ist ein Gerät 101 zur Frequenztransformation angeschlossen,
das im einzelnen weiter unten in bezug auf F i g. 10 beschrieben ist. Der Ausgang
des Gerätes 101 steht mit den Eingängen einer Reihe von Filtern 112 in Verbindung,
die gleich wie die Filter 12 in F i g. 1 ausgebildet sind und im hörbaren Tonbereich
liegende Durchlaßfrequenzen aufweisen, die im Verhältnis
in Bezug aufeinander abgestuft sind. Jedem Filter 112 ist eine Gleichrichterschaltung
113 nachgeschaltet. Die Ausgänge dieser Gleichrichterschaltungen 113 stehen über
Klemmenpaare 116 mit einem Registriergerät 18 in Verbindung, das mit demjenigen
gemäß F i g. 1 identisch ist.
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Das Gerät 101 zur Frequenztransformation ist beispielsweise
gemäß dem Schema in F i g. 10 ausgebildet. Ein Eingangsklemmenpaar 102 steht mit
einem Diskriminator 103 in Verbindung, welcher eine Gleichspannung liefert, deren
Stärke proportional zur Frequenz f1 der über die Klemmen ankommenden elektrischen
Schwingungen ist. Über einen einstellbaren Spannungsteiler 104 wird die Gleichspannung
einem Frequenzmodulator 105 mit linearem Hub zugeleitet. Ein Hochfrequenzoszillator
106 erzeugt eine Wechselspannung mit der Frequenz f2 von beispielsweise 100 kHz
und liefert diese Spannung ebenfalls an den Frequenzmodulator 105. Am Ausgang des
Frequenzmodulators 105 erscheint eine in der Frequenz f3 modulierte Hochfrequenzspannung,
die einem Converter 107 zugeleitet wird. Das Ausmaß des Frequenzhubes läßt
sich durch Einstellen des Spannungsteilers 104 verändern. Im Converter 107 wird
die in der Frequenz modulierte Hochfrequenzspannung mit einer vom Oszillator 106
gelieferten konstanten Hochfrequenzspannung überlagert, so daß eine Spannung mit
einer Frequenz f4 entsteht, welche gleich der Differenz der Frequenz f3 und f2 ist
und im hörbaren Tonbereich liegt. Die Frequenz f4 ist um einen konstanten, am Spannungsteiler
104 einstellbaren Faktor höher als die Frequenz f1. Über einen Regelverstärker
108 wird die Spannung mit der Frequenz f4 dem Ausgangsklemmenpaar 109 des
Gerätes 101 zugeleitet. Eine Gleichrichterschaltung 110 wird über die Eingangsklemmen
102 mit der infraschallfrequenten Wechselspannung gespeist und erzeugt eine Gleichspannung,
die der Amplitude der genannten Wechselspannung proportional ist und zur automatischen
Regelung des Verstärkungsgrades im Verstärker 108 dient. Auf diese Weise wird erreicht,
daß die Wechselspannung an den Ausgangsklemmen 109 die gleichen Amplitudenänderungen
zeigt wie die Wechselspannung an den Eingangsklemmen 102, d. h. daß die Dynamik
erhalten bleibt.
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Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der Einrichtung nach den F i g. 9
und 10 ist z. B. wie folgt: Das Elektrodenpaar 100 wird zum Abtasten von Gehirnströmen
am Kopf eines Menschen angebracht, wie das an sich bekannt ist. Gegebenenfalls kann
es von Vorteil sein, mehr als ein Elektrodenpaar zu verwenden und an die Klemmen
115 anzuschließen. Die Gehirnströme sind Wechselströme mit niedriger Frequenz f1
von beispielsweise 10 bis 30 Hz. Die mittels der Elektroden 100 abgetastete Spannung
wird
im Verstärker 111 verstärkt und anschließend im Gerät 101 verarbeitet. Gemäß dem
in bezug auf F ig. 1.0 Gesagten entsteht am Ausgang des Gerätes 101 eine
völlig analoge Wechselspannung, deren Frequenz f4 jedoch z. B. hundertmal größer
ist und in diesem Fall 1000 bis 3000 Hz beträgt. Der Multiplikationsfaktor wird
am Spannungsteiler 104 eingestellt. Durch die Filter 112 werden dann die
elektrischen Schwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen voneinander getrennt
und in den Schaltungen 1.13 gleichgerichtet, wonach die erhaltenen Gleichspannungen
den Registrierorganen des Registriergerätes 18 zugeleitet werden. Mit der beschriebenen
Einrichtung lassen sich somit Gehirnströme in Abhängigkeit von der Frequenz und
der Zeit in analoger Weise graphisch registrieren, wie das weiter oben mit Bezug
auf musikalische Töne erläutert wurde.
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Eine solche Registrierung ist einer musikalischen Partitur nach F
i g. 2 ähnlich und kann einem Komponisten oder Musikschüler gegebenenfalls wertvolle
Anregungen für das eigene Musikschaffen vermitteln.
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In F i g. 11 ist eine apparative Lösung der vorstehend beschriebenen
Einrichtung gezeigt. Der Registrierstreifen 23 wird von einer Vorratsrolle
40 abgewickelt und zwischen einer Befeuchtungswalze 41 und einer Andruckwalze
42 hindurchgeführt. Die Befeuchtungswalze 41 befindet sich in einem Behälter
43, welcher eine Reagenzflüssigkeit enthält, die bei einem Stromdurchgang eine spezifische
Färbung annimmt. Nachher ist der Registrierstreifen 23 über eine Umlenkwalze 44
und einen Führungstisch 45 zu einer Antriebswalze 46 geführt, die von einem Motor-
und Getriebekasten 47 aus z. B. mittels eines Riementriebes 48 gedreht wird. Der
Antriebswalze 46 ist eine Andruckwalze 49 zugeordnet; der Registrierstreifen
23 läuft zwischen den beiden zuletzt genannten Walzen 46 und 49 hindurch. Die Vorschubgeschwindigkeit
des Registrierstreifens ist mit Hilfe eines Knopfes 50 innert gewisser Grenzen einstellbar.
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Die Vorratsrolle 40, der Behälter 43 und die zugehörigen Rollen
41 und 42 befinden sich unterhalb des Führungstisches 45, ebenso die
bauliche Einheit 114 (vgl. F i g. 9) und ein elektrisches Speisegerät 51.
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Die als Registrierorgane dienenden Elektroden 20
sind durch
Lamellen gebildet, die zwischen Isolierstofflagen 52 eingebettet sind und mit diesem
zusammen eine bauliche Einheit bilden. Letztere kann mit Hilfe einer Schraubenspindel
53 und eines Drehknopfes 54 in der Breitenrichtung des Registrierstreifens
23 verschoben werden, um die Elektrodenlamellen auf die vorgedruckten Linien. des
Registrierstreifens 23 ausrichten zu können und um gewünschtenfalls eine Transposition
der Notenschrift in irgendeine beliebige Tonart vornehmen zu können. Die Gegenelektrode
21 ist durch eine Walze gebildet, die mittels einer Feder gegen den Registrierstreifen
in Richtung gegen die Elektrodenlamellen 20 gedrückt ist.
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In der erwähnten baulichen Einheit aus Elektrodenlamellen und Isolierstofflagen
sind noch zwei zusätzliche Lamellen 55 und 56 vorhanden, die ebenfalls mit der gemeinsamen
Gegenelektrode 21 zusammenarbeiten. Die eine zusätzliche Lamelle 55 dient zur automatischen
Aufzeichnung von Zeitmarkierungen 57, die impulsweise z. B. alle Sekunden gegeben
werden. Die andere zusätzliche Lamelle 56 ermöglicht das Aufzeichnen von Taktmarkierungen
58, die durch Drücken eines Hebels 59 von Hand gegeben werden. Dabei ist die Anordnung
so getroffen, daß die Spannung, welche bezüglich der Gegenelektrode 21 an die Elektrodenlamelle
56 gelangt, von der Stärke des Druckes auf den Hebel 59 abhängig ist. Auf
diese Weise ist es möglich, einzelne betonte Taktmarkierungen gegenüber den anderen
hervorzuheben.
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Die elektrischen Anschlüsse der Elektrodenlamellen 20, 55 und 56 sind
zweckmäßig in der Art einer gedruckten Schaltung auf einer Isolierplatte 60 ausgebildet,
die beispielsweise durch nicht dargestellte Schrauben mit der baulichen Einheit
aus Elektrodenlamellen und Isolierstofflagen verbunden wird.
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Die bereits erwähnten Drehknöpfe 50 und 54 sowie der Hebel 59 sind
an einer Frontplatte 61 angeordnet, die ferner einen Schalter 62 zum Ein- und Ausschalten
der Einrichtung, einen Drehknopf 63 zum Einstellen des Verstärkungsgrades im Verstärker
111 (vgl. F i g. 9) und einen Drehknopf 64 zum Einstellen des Multiplikationsfaktors
durch Verändern des Spannungsteilers 104 (F i g. 10) aufweist. Schließlich ist noch
ein mehrstufiger Umschalter 65 vorhanden, der gestattet, die Einrichtung
wahlweise für verschiedene Betriebsarten zu verwenden. In der einen Stellung des
Schalters 65 stimmt die Arbeitsweise der Einrichtung genau mit jener der Einrichtung
gemäß den F i g. 9 und 10 überein, d. h., es findet eine Frequenztransformation
der Schwingungen vor dem Eingang der Filter 112 statt. In einer zweiten Schalterstellung
ergibt sich die Arbeitsweise der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung; dann wird
das Gerät 101 zur Frequenztransformation umgangen und der Ausgang des Verstärkers
111 (F i g. 9) unmittelbar mit den Eingängen der Filter 112 verbunden. In einer
dritten Stellung des Schalters 65 ist die Verstärkung im Verstärker 111 derart erhöht,
daß nicht nur die Grundschwingungen von Tönen, sondern auch deren Oberwellen spektrummäßig
registriert werden können, so daß eine Klanganalyse möglich ist.