DE1294170B - Device for replicating the swing-in or swing-out processes of natural organ pipes in an electronic musical instrument - Google Patents
Device for replicating the swing-in or swing-out processes of natural organ pipes in an electronic musical instrumentInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung Schalten der Signale Gatterschaltungen Anwendung, zur Nachbildung der Ein- oder Ausschwing-Vorgänge Bei einer Einrichtung nach der Erfindung kann ein natürlicher Orgelpfeifen bei einem elektronischen die Tonhöhe bestimmendes komplexes Signal dem Musikinstrument mit Generatoren, deren Formant- Formantfilter dauernd zugeführt werden; die Güte filter nachgeschaltet sein können. Unter einem ge- 5 und damit die Amplitude sind dabei im Ruhezustand sonderten Formantfilter ist ein solches zu verstehen, praktisch Null, und der Gütefaktor wird derart gedas sowohl zu einer bestimmten Taste wie zu einer ändert, daß das Ausgangssignal erst nach dem Einbestimmten Stimme gehört, gleichwie eine Pfeifen- drücken der Taste einen erkennbaren Wert annimmt, orgel pro Stimme und pro Taste mindestens eine So erfüllt das Formantfilter zugleich die Funktion bestimmte Pfeife enthalt. io eines Gatters. Bei großen Ausgangssignalen undThe invention relates to a device switching the signals gate circuits application, to simulate the swing-in or swing-out processes. In a device according to the invention, a natural organ pipes in the case of an electronic complex signal that determines the pitch Musical instrument with generators whose formant-formant filters are continuously fed; the goodness filter can be connected downstream. Below a ge 5 and thus the amplitude are at rest A separate formant filter is to be understood as such, practically zero, and the quality factor is that way both to a specific key and to a key, that the output signal changes only after a specific key Voice heard, just as a whistle-press of the button assumes a recognizable value, organ per voice and per key at least one. This is how the formant filter fulfills its function at the same time contains certain whistle. io of a gate. With large output signals and
Bei einem bekannten elektronischen Musikinstru- niedrigen Rausch- und Brummpegeln wäre es allerment kann die Harmonische enthaltende Spannung dings möglich, daß das Gatter das Signal bei nicht eines Generators einer· Anzahl von in Reihe ge- eingedrückter Taste nicht bis unter die Erkennbarschalteten Schwingungskreisen zugeführt werden, keitsschwelle abschwächt. Dies läßt sich vermeiden, von denen einer auf-'den Grundton und die übrigen 15 wenn nach einer anderen Ausbildungsform der Erauf je eine andere JJarmonische dieses Tones ab- findung das die Tonhöhe bestimmende zusammengestimmt sind, wober 'die Signale von den Schwin- gesetzte Signal erst beim Eindrücken einer Taste dem gungskreisen gesondert abgenommen und in einem Formantfilter zugeführt wird, einstellbaren Verhältnis zur Erzeugung eines be- Bei mit gesonderten Generatoren für jede TasteWith a known electronic music instru- ment, it would be low noise and hum levels the voltage containing harmonics may be possible that the gate does not receive the signal of a generator of a number of keys pressed in series not to below the recognizable ones Oscillation circles are fed, weakens the threshold. This can be avoided of which one on the root note and the remaining 15 if after another form of training the Erauf a different jarmonic of this tone compensation that which determines the pitch is tuned together are, wober 'the signals from the vibration set signal only when a button is pressed supply circuits are removed separately and fed into a formant filter, adjustable ratio for generating a load with separate generators for each key
stimmten Klanges wieder zusammengefügt werden. 20 und jede Stimme versehenen Musikinstrumenten ge-Der so erhaltene Ton hat schon beim Einschalten hört nach einer besonderen Ausführungsform der eine konstante Klangfarbe; um eine gewisse An- Erfindung das veränderbare Resonanzfilter zu dem näherung an die natürlichen Verhältnisse zu er- die Tonhöhe des Generators bestimmenden Teil, reichen, können Mittel vorhanden sein, durch die sich Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß das Überdie Amplitude des Klanges während des Nieder- 35 sprechen, das der Anzahl schwingender Generatoren drückens der Taste bei unverändertem Klang- direkt proportional ist, viel weniger störend ist als Charakter ändert. bei ununterbrochen arbeitenden Generatoren, ins-right sound can be put together again. 20 musical instruments provided with each voice sound obtained in this way has already heard when switching on according to a special embodiment of the a constant timbre; to a certain extent to the invention the changeable resonance filter approximation of the natural conditions to the part that determines the pitch of the generator, rich, means may exist by which this has the added benefit of being about Amplitude of the sound during speaking down, that of the number of vibrating generators pressing the button with the sound unchanged - is directly proportional, is much less annoying than Character changes. in the case of uninterrupted generators, especially
Bei natürlichen Orgelpfeifen ändert sich jedoch die besondere auch dadurch, daß die Frequenzen der mit Klangfarbe des Tones beim Eindrücken und Los- jeder Taste gleichzeitig eingeschalteten Generatoren lassen der Taste. Bei einer als »Spucken« bekannten 30 alle zueinander in harmonischer Beziehung stehen. Erscheinung setzt die_Orgelpfeife zunächst auf einer Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näherWith natural organ pipes, however, the special one also changes in that the frequencies of the with Tone color of the tone when pressing and releasing each key - generators switched on at the same time release the button. In one known as "spitting," all are in harmonious relationship with one another. Die_Orgelpfeife initially sets appearance on a The invention is explained in more detail on the basis of the drawing
Tonhöhe ein, deren Frequenz wenigstens annähernd erläutert. Es zeigtPitch a whose frequency is explained at least approximately. It shows
einer Harmonischen \oder Subharmonischen der Fig. 1 eine Schaltungsanordnung, in der ein diea harmonic \ or subharmonic of FIG. 1, a circuit arrangement in which a
Grundwelle des kufZ; danach auftretenden end- Tonhöhe bestimmendes komplexes Signal kontigültigen Tones entspricht; diese Grundwelle ist un- 35 nuierlich dem Formantfilter zugeführt wird, mittelbar nach dem Betätigen der Taste zunächst nur Fig. 2 eine Schaltungsanordnung, in der ein dieFundamental wave of kufZ; then occurring final pitch-determining complex signal contiguous Tones corresponds to; this fundamental wave is unnecessarily fed to the formant filter, indirectly after pressing the button initially only FIG. 2 shows a circuit arrangement in which a the
schwach ausgebildet oder fehlt ganz. Tonhöhe bestimmendes komplexes Signal erst durchpoorly developed or completely absent. Complex signal that determines the pitch only through
Bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art das Eindrücken der Taste dem Formantfilter zukönnen auch diese Erscheinungen bei einem elektro- geführt wird, nischen Musikinstrument nachgebildet werden, wenn 40 Fig. 3 und 4 Generatoren, die zur Nachbildung gemäß der Erfindung-das Amplitudenverhältnis der von Lippenpfeifen geeignet sind, und Grund- und Oberwellen eines Klanges entweder bei F i g. 5 einen Generator zur Nachbildung vonIn a device of the type mentioned at the outset, the formant filter can press the key These phenomena can also be simulated in an electric, niche musical instrument, if 40 Fig. 3 and 4 generators are used to simulate according to the invention-the amplitude ratio of those of lip pipes are suitable, and Fundamentals and harmonics of a sound either at F i g. 5 a generator to simulate
den Generatoren bzw. bei den Formantfiltern mittels Zungenpfeifen.the generators or formant filters by means of reed whistles.
eines mit dem Tastenanschlag betätigten Elementes Fig. 1 veranschaulicht eine vereinfachte Forma keystroke actuated element Fig. 1 illustrates a simplified form
dadurch verändert wird, daß diese Änderungen ent- 45 einer Schaltungsanordnung, bei der ein die Tonhöhe weder vom Tastenhubweg abhängig sind oder von bestimmendes komplexes Signal kontinuierlich dem diesem unabhängig durch Tastenanschlag zunächst Formantfilter zugeführt wird, das in diesem Falle eingeschaltet und über ein Zeitglied verzögert wirk- durch den aus einer Induktivität L6 und einem Konsam werden. ' densator C6 . bestehenden Resonanzkreis gebildet Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß es be- 50 wird. Der Gütefaktor wird dabei durch das Einkannt ist, die Einschwingvorgänge der Zunge nach- drücken einer Taste, die auf den Schleifer des einzubilden bei einem Generator, bei dem mehrere stellbaren Parallelwiderstandes Ra einwirkt und den hochfrequente Trägerschwingungen einem mecha- Kurzschluß~dieses Widerstandes beseitigt, derart genischen Resonanzelement zugeführt werden, das zu ändert, daß das. Ausgangssignal erst dann einen er-Schwingungen angeregt wird, und die Frequenz der 55 kennbaren Wert erhält. Die hier der Resonanzkurve Trägerschwingung moduliert; durch Demodulation des gedämpften Kreises L0, C6 entsprechende Amder Hüllkurve erhält man die tonfrequente Schwin- plituden-Frequenz-Kennlinie des Filters und der gung. Auch ist es bekannt, das Luftrauschen einer Gütefaktor ändern sich also beim Betätigen der Taste Orgelpfeife dadurch nachzubilden, daß einer solchen und stellen sich dann auf einen neuen stabilen Wert Anordnung Rauschspannungen zugeführt werden, 60 ein; nach dem Loslassen der Taste nehmen sie ihre wobei der Erregerkreis als zeitliches Filter wirkt und ursprüngliche Gestalt bzw. den ursprünglichen Wert so den »Anblaseeffekt« stark hervorhebt. Eine beim wieder an.is changed by changing these changes to a circuit arrangement in which a complex signal that determines the pitch is neither dependent on the key travel nor is continuously fed to the formant filter independently of the keystroke, which in this case is switched on and has a delayed effect - by which an inductance L 6 and a Konsam become. 'capacitor C 6 . existing resonance circuit. For the sake of completeness, it should be noted that it will be 50. The quality factor is known by the fact that the transient processes of the tongue are followed by pressing a button that is to be imaged on the wiper of a generator in which several adjustable parallel resistors R a act and the high-frequency carrier vibrations of a mechanical short circuit of this resistor are eliminated, such a genetic resonance element are supplied that changes that the output signal is only then excited an er oscillation, and the frequency receives the 55 recognizable value. The carrier oscillation modulates the resonance curve here; by demodulating the attenuated circuit L 0 , C 6 corresponding Amder envelope curve, one obtains the tone-frequency vibration amplitude-frequency characteristic of the filter and the movement. It is also known to simulate the air noise of a quality factor that changes when the organ pipe key is pressed in that noise voltages are supplied to such an arrangement and then set to a new stable value; after releasing the button they take their own, whereby the excitation circuit acts as a temporal filter and the original shape or the original value thus emphasizes the "blowing effect". One at the back on.
Niederdrücken der Taste auftretende Veränderung Es dürfte einleuchten, daß der Widerstand R0 Depression of the key changes occurring It should be evident that the resistance R 0
des Planschspektrums wird dabei nicht erstrebt. durch andere Teile ersetzt werden kann, z. B. durchthe splash spectrum is not aimed for. can be replaced by other parts, e.g. B. by
Bei elektronischen Musikinstrumenten, in denen 65 eine kontinuierlich belichtete CdS-ZeIIe, deren Bemindestens zwölf Tongeneratoren verwendet und die lichtung beim Eindrücken einer Taste verringert Oktavtöne durch Frequenzteilung oder Frequenz- oder beseitigt wird, oder durch einen leitenden Tranvervielfachung erhalten werden, finden häufig zum sistor, der beim Eindrücken der Taste völlig oderIn electronic musical instruments in which 65 a continuously exposed CdS cell, the minimum Twelve tone generators are used and the light is reduced when a key is pressed Octave tones by frequency division or frequency or is eliminated, or by a conductive tran multiplication are often found to the sistor, which when the button is fully pressed or
teilweise gesperrt wird. Das veränderbare Formantfilter, das hier als einfacher Resonanzkreis dargestellt ist, das aber erwünschtenfalls auch als Filter mit mehrfacher Resonanz ausgebildet sein kann, erfüllt gleichzeitig die Funktion eines Schalters.is partially blocked. The changeable formant filter, shown here as a simple resonance circuit is, which, however, can also be designed as a filter with multiple resonance, if desired at the same time the function of a switch.
In Fig. 2 wird das Signal erst nach dem Eindrücken der Taste dem aus dem Reihenresonanzkreis L7, C7 bestehenden Formantfilter zugeführt, indem die Taste derart auf den Läufer des Widerstandes R7 einwirkt, daß dieser Widerstand ausgeschaltet wird, so daß der Gütefaktor des Reihenresonanzkreises geändert wird. Auch bei dieser Ausführungsform kann der Widerstand A7 durch andere Teile ersetzt werden, z. B. durch eine durch das Eindrücken der Taste belichtete CdS-ZeIIe oder durch einen durch das Eindrücken der Taste teilweise oder völlig entsperrten Transistor.In Fig. 2, the signal is fed to the formant filter consisting of the series resonance circuit L 7 , C 7 only after the key has been pressed, in that the key acts on the runner of the resistor R 7 in such a way that this resistor is switched off, so that the quality factor of the Series resonant circuit is changed. In this embodiment, too, the resistor A 7 can be replaced by other parts, e.g. B. by a CdS cell exposed by pressing the key or by a transistor partially or completely unlocked by pressing the key.
In F i g. 3 besteht das die Frequenz bestimmende Formantfilter aus einem TT-Filter, das aus der den Längszweig des TT bildenden Induktivität L1 und zwei die Querzweige des TT bildenden Kondensatoren C1 und C2 besteht, wobei parallel zum Kondensator C2 ein Widerstand A3 geschaltet ist, während ein aus einem Kondensator C4 und einer Induktivität L4 bestehender Resonanzkreis vorgesehen ist; diese Induktivität L4 ist mit dem Verbindungspunkt der Kondensatoren C1, C2 und des Widerstandes R3 verbunden. Der Verbindungspunkt der Induktivität L1, der Kondensatoren C2 und C4 und des Widerstandes Rs ist mit dem Emitter eines Transistors Tr verbunden, dessen Basis einerseits über den Trennkondensator C5 mit dem Kondensator C4 und der Induktivität L4 und andererseits über die Vorspannung der Basis bestimmende Widerstände .R1 und R2 mit dem Kollektor des Transistors Tr bzw. mit dem Verbindungspunkt der Kondensatoren C1, C2 des Widerstandes R3 und der Induktivität L4 verbunden ist, wobei der letztere Verbindungspunkt an der positiven Klemme der Speisespannung liegt. Die andere Klemme der Speisespannung ist über einen Schalter^, der beim Eindrücken einer Taste geschlossen wird, mit dem Kollektor des Transistors Tr verbunden.In Fig. 3, the formant filter that determines the frequency consists of a TT filter consisting of the inductance L 1 forming the series branch of the TT and two capacitors C 1 and C 2 forming the shunt branches of the TT, with a resistor A 3 connected in parallel with the capacitor C 2 while a resonance circuit composed of a capacitor C 4 and an inductor L 4 is provided; this inductance L 4 is connected to the connection point of the capacitors C 1 , C 2 and the resistor R 3 . The connection point of the inductance L 1 , the capacitors C 2 and C 4 and the resistor R s is connected to the emitter of a transistor Tr , the base of which on the one hand via the isolating capacitor C 5 with the capacitor C 4 and the inductance L 4 and on the other hand via the Bias of the base determining resistors .R 1 and R 2 with the collector of the transistor Tr and with the junction of the capacitors C 1 , C 2 of the resistor R 3 and the inductance L 4 is connected, the latter connection point at the positive terminal of the Supply voltage is present. The other terminal of the supply voltage is connected to the collector of the transistor Tr via a switch ^ which is closed when a button is pressed.
In der Schaltungsanordnung nach F i g. 4 ist die Reihenschaltung von L1 und C1 nicht zum Kondensator C2, sondern zur Induktivität L4 parallel geschaltet". In the circuit arrangement according to FIG. 4, the series connection of L 1 and C 1 is not connected in parallel to the capacitor C 2 , but rather to the inductance L 4 ".
Diese Systeme haben zwei Resonanzfrequenzen, die derart bestimmt werden, daß das Verhältnis χ dieser Frequenzen wenigstens annähernd eine vorzugsweise kleine ganze Zahl, insbesondere 2 für eine offene Pfeife und 3 für eine gedeckte Pfeife, ist. Durch passende Wahl der Werte der Kapazitäten, Induktivitäten und Widerstände einschließlich der Verlustwiderstände können die Anschwing-Zeitkonstanten (Inkremente) der Schaltungsanordnung für die beiden Resonanzfrequenzen ein wenig unterschiedlich gewählt werden, derart, daß dann die Frequenz des Oszillators nach dem Eindrücken der Taste von der einen auf die andere Resonanzfrequenz übergeht. Die Wahl der Schaltelemente bestimmt so das Ansprechen der Pfeife und der Formanten unmittelbar beim Anschlagen der Taste und im anschließenden Dauerzustand. Wenn der Widerstand R3 einstellbar ist, kann das Verhältnis zwischen den Anschwing-Zeitkonstanten derart eingestellt werden, daß das Spucken in einem gewünschten Maße auftritt. These systems have two resonance frequencies which are determined in such a way that the ratio χ of these frequencies is at least approximately a preferably small whole number, in particular 2 for an open pipe and 3 for a covered pipe. By suitable choice of the values of the capacitances, inductances and resistances including the loss resistances, the starting time constants (increments) of the circuit arrangement for the two resonance frequencies can be selected to be slightly different, so that then the frequency of the oscillator after pressing the key of one passes to the other resonance frequency. The choice of switching elements determines the response of the whistle and the formants immediately when the key is pressed and in the subsequent permanent state. If the resistance R 3 is adjustable, the ratio between the build-up time constants can be adjusted so that spitting occurs to a desired extent.
Die Schaltungsanordnung nach Fig.5 ist insbesondere zur Nachbildung von Zungenpfeifen geeignet. In dieser Schaltungsanordnung wird die Speisespannung über einen von der Taste betätigten Schalters einem KondensatorC2 zugeführt, wobei der Verbindungspunkt dieses Kondensators einerseits mit dem Kollektor des Transistors Tr und andererseits mit der Induktivität L4 verbunden ist, deren anderes Ende über einen Trennkondensator C5 an der Basis des Transistors Tr liegt, die einerseits über einen Widerstand R1 mit dem Kollektor und andererseits über einen Widerstand R2 mit der anderen Klemme der Speisespannung verbunden ist. Der Verbindungspunkt der Induktivität L4 und des Trennkondensators C5 liegt über einen Kondensator C4 am Parallelresonanzkreis, der durch die Induktivität L1, den Kondensator C1 und den Emitter des Transistors Tr1 gebildet wird. Das andere Ende des Parallelresonanzkreises ist mit dem Widerstand R2 und dem Kondensator C2 verbunden. Der einfache Resonanzkreis, der durch die Induktivität L1 und den Kondensator C1 gebildet wird, kann naturgemäß auch mehrfach ausgebildet sein.The circuit arrangement according to FIG. 5 is particularly suitable for simulating reed whistles. In this circuit arrangement, the supply voltage is fed to a capacitor C 2 via a switch actuated by the button, the connection point of this capacitor being connected on the one hand to the collector of the transistor Tr and on the other hand to the inductance L 4 , the other end of which is connected via an isolating capacitor C 5 to the The base of the transistor Tr is connected, on the one hand, via a resistor R 1 to the collector and, on the other hand, via a resistor R 2 to the other terminal of the supply voltage. The connection point of the inductance L 4 and the isolating capacitor C 5 is connected to the parallel resonance circuit via a capacitor C 4 , which is formed by the inductance L 1 , the capacitor C 1 and the emitter of the transistor Tr 1 . The other end of the parallel resonance circuit is connected to the resistor R 2 and the capacitor C 2. The simple resonance circuit, which is formed by the inductance L 1 and the capacitor C 1 , can of course also be designed multiple times.
Beim Eindrücken einer Taste wird der Kondensator C2 über einen Widerstand R3 aufgeladen, wodurch die Gleichspannung des Generators allmählich zunimmt und sich somit die Steilheit des Transistors langsam ändert, so daß insbesondere beim Einsatz starke nichtlineare Effekte auftreten, die für eine Zungenpfeife kennzeichnend sind.When a key is pressed, the capacitor C 2 is charged via a resistor R 3 , whereby the DC voltage of the generator gradually increases and thus the slope of the transistor changes slowly, so that strong non-linear effects occur, which are characteristic of a reed whistle, especially when in use.
Da insbesondere bei Regalstimmen keine harmonische Beziehung zwischen den Resonanzfrequenzen der Becher und der Zungen zu bestehen braucht, sollen auch die Verhältnisse der Resonanzfrequenzen nicht immer genau kleine ganze Zahlen sein.Since there is no harmonic relationship between the resonance frequencies, especially with shelf voices the cup and the tongues need to exist, so should the ratios of the resonance frequencies not always be exactly small integers.
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