DE19508099A1 - Elektronische Stimmhilfe (Stimmgerät) für Streichinstrumente - Google Patents

Description

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein elektronisches Stimmgerät (Stimmhilfe) für Streichinstrumente, also vorzugsweise für Geigen, Bratschen, Celli und Kontrabässe, insbesondere auch zur Anwendung im Orchester.

Das Stimmen der Instrumente in einem Orchester bildet ein weit aus größeres Problem, als allgemein angenommen wird.

Dafür gibt es folgende Gründe:

• 1. Es ist sehr schwierig, sein eigenes Instrument richtig zu hören, wenn nebenan der Nachbar gleichzeitig stimmt, da der Ton des Nachbarinstrumentes wesentlich lauter zu hören ist als der eigene, insbesondere des linken Nachbarn bei Geigen und Bratschen. Schwierigkeiten kann man sich vorstellen, wenn man an das Tongewirr vor einem Konzert denkt.
• 2. Es ist erstaunlich, daß auch ohne diese Beeinflussung selbst Berufsmusiker nicht alle sau­ ber stimmen können, insbesondere gilt dieses für ältere Musiker, deren Hörvermögen bereits nachläßt.
• 3. Durch die moderne Aufnahmetechnik hört man Unsauberheiten wesentlich stärker als bei einer Aufführung im Konzertsaal.

Aus dieser Situation ergibt sich, daß vor allem bei Studio-Aufnahmen die Musiker oft mehr als 50%! der Arbeitszeit mit Stimmen bzw. mit Wiederholungen verbringen, weil dem Tonmeister das Orchester unsauber erscheint. Das wiederum hat zur Folge, daß die Musiker im Laufe der Zeit frustriert sind und von daher schon nicht mehr Optimales leisten. Aus diesem Teufelskreis kann ein solches Stimmgerät heraus helfen, das so konstruiert ist, daß es nur auf das zu stimmende Instrument aufgeklemmt wird und sich nicht durch Nachbarin­ strumente stören läßt. Dadurch lassen sich erhebliche Einsparungen im Orchesterbetrieb erzielen und es bringt eine Entlastung der Musiker. Daß ein solches Gerät auch die Qualität der vielen Laienorchester wesentlich verbessern kann, versteht sich von selbst, da diese Or­ chester ungleich mehr an der oft sehr unsauberen Stimmung leiden.

In der Vergangenheit hat es nicht an Versuchen gefehlt, Stimmhilfen für Saiteninstrumente zu schaffen, jedoch entweder nur allgemein zum Stimmen von Musikinstrumenten, wie in den Schriften DE 25 59 092 B2 oder P 27 16 910.4.51, P 29 04 912, P 27 50 121, oder man beschränkte sich von vorn herein auf die Anwendungen bei Gitarren, wie in der Schrift EP 0436604 A1 910717. Im Wesentlichen werden dabei verschiedene Verfahren beschrieben, um die gezählten Schwingungen mit den Solltönen zu vergleichen und entspre­ chend zur Anzeige zu bringen. Dabei handelt es sich ausschließlich um Analoganzeigen, die z. T. auch in Cent geeicht sind (100 Cents = 1 Halbton). Diese Verfahren sind aus der elek­ tronischen Meßtechnik allgemein bekannt und nur hier speziell angewendet, ein Konzept für ein Stimmgerät für Streichinstrumente ist daraus nicht abzuleiten, gleichwohl auch in dieser Erfindung die gleichen Baugruppen wie Verstärker, Filter usw. verwendet werden. Neben einigen Geräten für Gitarren ist z.Zt. nur ein Gerät aus Korea auf dem Markt be­ kannt, das für Schüler geeignet ist und mit seiner Analoganzeige und seiner äußeren Kon­ zeption nicht den Erfordernisses eines Orchester entspricht, z. B. schon dadurch, daß ein Mikrofon an den "Steg" 6) (s. Abb. 1) des Instrumentes geklemmt wird und mit einem "Anzeigekästchen" über ein Kabel verbunden ist. Das Gerät zeigt lediglich die Frequenz der angespielten Saite an, bzw. die Abweichung in Cent. Dabei ist eine manuelle Umschaltung auf die einzelne Saite erforderlich. Für Kontrabässe ist es überhaupt nicht vorgesehen. Es ist dabei schwierig, im Orchester dieses "Anzeigekästchen" abzustellen. Eine feinstufige Einstellung verschiedener Sollwerte für den Kammerton "A" ist nicht vorgesehen und macht dann einen genauen Abgleich sehr schwierig.

Das neue Gerät gem. vorliegender Erfindung soll hier Abhilfe schaffen und speziell auf die Belange im Orchesterbetrieb Rücksicht nehmen, indem es nur auf das Instrument aufge­ klemmt wird und nach dem Stimmen wieder entfernt wird, um den Klang des Instrumentes nicht zu verändern und den Spieler ggf. auch nicht zu behindern. Es ist mit einer speziellen digitalen Anzeige versehen, bei dem das Meßergebnis nach Verklingen des Tones noch eine Weile zur besseren Kontrolle ansteht.

Wegen der Gefahr, abgerissen oder nur beschädigt zu werden, was eine latente Störquelle darstellt, soll sich zwischen Mikrofon und Elektronik kein loses Kabel befinden, das die Handhabbarkeit des Gerätes beeinträchtigt, sondern das gesamte Gerät besteht aus einer kompakten Einheit. Daraus ergab sich andererseits die Schwierigkeit, wo der Ton abzugrei­ fen ist. In der normalen Studio-Aufnahmetechnik wird meistens ein Mikrofon an den Steg 6) geklemmt, wie bei dem Gerät aus Korea (Begriffe der Teile eines Streichinstrumentes s. Abb. 1). Da aber kein Kabel zwischen Mikrofon und Gerät bestehen sollte, fällt diese Stelle aus, denn der Steg 6) selbst ist so schmal und empfindlich, daß er ein solches Gerät nicht tragen kann. Ein Aufsetzen auf den Boden oder Deckel des Instrumentes verbietet sich aus folgenden Gründen:

• 1. Streichinstrumente sind hochkomplizierte Schwingungsgebilde, die ein sehr individuelles exemplarabhängiges Schwingungsverhalten zeigen. Zwar gibt es je nach Geigenbauer ge­ wisse Charakteristika, trotzdem sind die Instrumente so unterschiedlich, daß es unmöglich ist, eine bestimmte Stelle auf dem Boden 3) oder dem Deckel 2) anzugeben, an dem mit Si­ cherheit ein Ton mit guter Amplitude abgegriffen werden kann.
• 2. Neben diesem technischen Problem gibt es noch ein weiteres, das auch psychischer Natur ist:
  Es ist bekannt, daß der gute Klang eines Instrumentes wesentlich von der Güte des Lackes abhängt. Die Mischung dieses Lackes ist das Geheimnis eines jeden Geigenbauers. Daher ist es verständlich, daß die Musiker sehr sorgsam mit ihren teuren Instrumenten umgehen, da­ mit sie keine Kratzer auf die Oberfläche bekommen. Sie würden nie ein Gerät akzeptieren, das nur mit der Oberfläche in Berührung kommt.

Nach diversen Versuchen vor allem im Bereich des Zapfens 8) (s. Abb. 1) wurde herausge­ funden, daß am vorderen freien Teil des Griffbrettes 7) seitlich eine brauchbare Amplitude bei allen zur Verfügung stehenden Instrumenten zu messen ist, sowohl bei Geigen, Brat­ schen, Celli wie auch Kontrabässen. Diese Stelle hat nebenbei den Vorteil, daß das Griff­ brett 7) relativ unempfindlich ist, da es vom Spieler sowieso immer angefaßt werden muß (unbehandeltes Ebenholz), und sich hier auch ein Gerät leicht anklemmen läßt.

Um ein Streichinstrument mit einer elektronischen Hilfe zu stimmen, erscheint es zunächst sinnvoll, die Grundwelle der einzelnen Saiten 13) zu erfassen. Hier ergab sich eine neue Schwierigkeit: Aus der Literatur über das Schwingungsverhalten und die Klanganalyse der Streichinstrumente war bekannt, daß die Grundwellen der einzelnen Saiten gerade bei den tieferen Tönen nur ca. 3 bis 6% der Gesamtamplitude beträgt. Eigene Messungen haben dieses voll bestätigt. Die Grundwellen waren oftmals so schwach, daß sie mit vernünftigem Filteraufwand nicht mehr herauszufinden waren. (s. Abb. 3a).

Eine wesentliche Verbesserung brachte hier der Umbau (Abb. 2) eines normalen kleinen käuflichen Elektret-Mikrofons 15), dem nach Entfernen der Schutzfolie vor dem Schalloch 18) eine Art Druckkammer vorgebaut wurde, bestehend aus einem weichen Ring (z. B. Schaumstoff) und einem härteren Abschlußplättchen 17), das nur leicht an das Griffbrett angedruckt werden darf. Dadurch entsteht mit den Schallwellen ein höherer Druck in dieser Kammer mit dem Effekt, daß die Grundwelle sehr viel stärker durchkommt als die Oberwel­ len und so ein sehr brauchbares Signal entsteht. Ein Vergleich der Messungen macht das sehr deutlich. (Abb. 3a: ohne Schaumstoffkammer, Abb. 3b: mit Schaumstoffkammer.) Es lassen sich jedoch auch mit gutem Erfolg Kontaktmikrofone mit Piezofolien aufbauen und einsetzen, jedoch ist der Gesamtaufwand hier größer als bei dem umgebauten käuflichen Mikrofon.

Die hier geschilderten Schwierigkeiten erklären vielleicht, warum es noch kein solches Gerät am Markt gibt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Gerät zu entwickeln, das sehr bediener­ freundlich ist, d. h. das alle Funktionen möglichst automatisch ausführt und dem Spieler ein eindeutiges leicht ablesbares Ergebnis liefert. Das bedingt eine größere Anzahl von elektro­ nischen Funktionen, die in einem modernen Gerät entweder mit einem Mikroprozessor oder in einem ASIC realisiert werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, diese Funktionen mit konventionellen elektronischen Bausteinen aufzubauen, jedoch läßt sich dann kaum noch ein preisgünstiges Gerät in den erforderlichen Abmessungen realisieren.

Elektronisch ist das vorliegende Gerät mit Mikroprozessor gem. Blockschaltbild (Abb. 4) konzipiert. Die Abb. 5 gibt als Blockschaltbild die entsprechenden digitalen Funktionen an, wie sie beispielsweise in einem ASIC realisiert werden könnte. Dabei hat die Erstellung eines ASICs den Vorteil, daß digitale und analoge Baugruppen in einem einzigen Baustein realisiert werden können, jedoch den Nachteil, daß neben den hohen Maskenkosten eine Änderung oder Ergänzung von Funktionen nur durch Änderung der Masken möglich ist und damit sehr aufwendig wird. Daneben gibt es noch die Möglichkeit, die digitalen Funktionen in verschiedenen programmierbaren Logikarrays zu realisieren. Dieses alles ist Stand der Technik und kein eigener Erfindungsgedanke.

Der Kammerton "A" ist eigentlich auf 440 Hz festgelegt. In der Praxis wird bei modernen Orchestern allerdings oftmals mit höheren Frequenzen gespielt, um dem Orchester einen besonders brillanten Klang zu geben. Die Obergrenze sind dabei 445 Hz, darüber besteht die Gefahr, daß das Instrument durch den enormen Zug der Saiten 13) zerstört wird. Alte Mu­ sik wird meistens tiefer gespielt, normal ab 435 Hz, Barockmusik auf alten Instrumenten sogar nur bei 415 Hz. Dadurch ergibt sich für die einzelnen Filter eine ziemlich große Band­ breite. Bedenkt man, daß die Quinte zwischen zwei Saiten nur den Faktor 1,5 beträgt, also zwischen der "A"-Saite = 440 Hz und der "D"-Saite = 293,333 Hz, so wird der Abstand zwischen den Quinten unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Stimmungen und Be­ rücksichtigung eines größeren Stimmbereiches (Abweichung der zu stimmenden Saite von der Sollfrequenz um mehrere Hz) schon relativ eng (s. Abb. 6). Hinzu kommt, daß für jede Saite des Instrumentes ein Filter vorgesehen werden muß, die alle parallel arbeiten (s. Abb. 5). Dieses bedeutet bei der späteren Fertigung einen erheblichen Bestückungsaufwand. Außerdem sind für die unterschiedlichen Instrumente die Filter dem jeweiligen Tonbereich des Instrumentes entsprechend anzupassen, was zusätzlichen Aufwand bedeutet und ein Austausch der Leiterplatten zwischen den einzelnen Intrumentenarten ohne Umbauten unmöglich macht. Aus diesen Gründen werden alle Filter durch ein einziges SCF (switched- capacity-filter) ersetzt und die Resonanzfrequenz über einen Prozessor an den jeweiligen Ton angepaßt. Damit hat man den Vorteil, nur eine einzige Leiterplatte für alle 4 Instru­ mente zu verwenden, ein Austausch ist problemlos gegeben. Desweiteren kann dadurch, daß die vorgegebene Sollfrequenz gleichzeitig auf alle Quinten umgerechnet wird, die Bandbreite des Filters für die einzelnen Quinten enger dimensioniert werden, was die Wirk­ samkeit der Filter erhöht. Der dritte Vorteil liegt in der einfacheren und billigeren Bestüc­ kung der Leiterplatte.

Die Umschaltung des Filters entsprechend den jeweiligen Anforderungen macht die Ver­ wendung eines Prozessors sinnvoll, obwohl eine Steuerung, wie bereits erwähnt, mit einer digitalen Logik ebenso wie die Verwendung eines ASICs möglich ist (Abb. 4, Blockbild mit SC-Filter und Prozessor). Dabei hat der Prozessor verschiedene Aufgaben: Zuerst muß festgestellt werden, um welches Instrument es sich handelt (Geige/Bratsche, Cello oder Baß). Wegen der Überlappung verschiedener Töne bei den unterschiedlichen Instrumenten ist es nicht sinnvoll, das Anstimmen einer bestimmten Saite als Kriterium zu benutzen (s. Abb. 7.), es wird dafür der Kammerton "A" gewählt und dem Benutzer vorgeschrieben. Zusätzlich ist damit eine Frequenzmessung für den Kammerton "A" möglich. Da die Ermitt­ lung des jeweiligen Instrumentes nur bei der ersten Inbetriebnahme bzw. nach einem Batte­ riewechsel vorzunehmen ist, können beide Funktionen über die gleichzeitige Betätigung der Plus- und Minus-Tasten gesteuert werden. (Es wäre auch möglich, bei der ersten werksseitigen Inbetriebnahme die Instrumentenauswahl für immer zu speichern, hat jedoch den Nachteil, daß ein zusätzliches nullspannungssicheres RAM (PROM o. ä.) verwendet werden müßte, was den Aufwand unnötig erhöht, da jetzt die Information im einfachen, im Prozessor enthaltenen RAM-Bereich abgelegt werden kann und kein zusätzliches Bauele­ ment bedeutet.)

Ist die Information, um welches Instrument es sich handelt, ermittelt und abgelegt, schaltet das Gerät ohne weiteres auf Frequenzmessung um. Diese Funktion ist sinnvoll, wenn nach einem vorgegebenen Kammerton gestimmt werden soll, z. B. nach dem "A" des Konzert­ meisters. Dadurch lassen sich Tasten einsparen, ebenso, wie das Einschalten des Gerätes durch kurzes Betätigen der Plus- oder Minus-Taste 56) erfolgt und erst dann die Sollfre­ quenz für den Kammerton "A" herauf- oder hinuntergeschaltet wird.

Das Erkennen, welche Saite 13) bei einem anstehenden Ton gerade angespielt wird, erfolgt über Abscannen der Quintensprünge. Es ist jedoch damit zu rechnen, daß auch einmal ein Instrument über den normal üblichen Rahmen hinaus verstimmt ist. Dieser Fall kann eintre­ ten, wenn sich einmal ein Wirbel 12), mit dem normal die Saiten 13) gespannt werden, gelöst hat oder eine Saite 13) ersetzt worden ist, die sich anfänglich sehr stark unter dem Zug dehnt. Deshalb wird, wenn trotz anstehenden Tones keine Saite ermittelt werden kann, noch einmal zwischen den Quinten abgefragt (Faktor 1,225 = Wurzel 1,5 statt nur Faktor 1,5 für den Quintenabstand). Ist eine Saite ermittelt worden, wird sie auf einem speziell hierfür angefertigtes Flüssigkristall-Display (Abb. 10) angezeigt, ebenso wie die Abwei­ chung und die Sollfrequenz für die Anzeige. Dabei wird die Abweichung in insgesamt 7 Stufen durch ein pfeilartiges Symbol dargestellt.

"viel zu hoch" (vzh)
"mäßig zu hoch" (mzh)
"etwas zu hoch" (ezh)
"gut" (gut)
"etwas zu tief" (ezt)
"mäßig zu tief" (mzt)
"viel zu tief" (vzt)

Diese Abweichungsanzeige ließe sich natürlich auch leicht durch ein analoges Meßinstrument ersetzen, jedoch wäre dann ein gleichzeitiges Anzeigen der Sollfrequenz und der gerade ermittelten Saite zusätzlich notwendig, außerdem versucht man aus Zuverlässigkeitsgründen bewegliche Teile (Drehspul-Instrument) zu vermeiden. Die Darstellung der Abweichung ist natürlich auch eine Geschmacksfrage und kann selbstverständlich auch anders ausgeführt sein, ohne den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung zu ändern.

Viele Spieler, die schon lange auf ihrem Instrument spielen, werden bei ihrem Stimmen auch mit diesem neuen Stimmgerät nicht auf ihre alte Gewohnheit verzichten, beim Stimmen die jeweils benachbarten Saiten gleichzeitig anzuspielen, um so die Quinte (beim Kontrabaß die Quarte) zu hören. Dabei wird im allgemeinen so vorgegangen, daß zunächst das "A" gestimmt wird (nach Vorgabe), dann die nächst tiefere Quinte (bei der Geige und der Brat­ sche also das "D"), dann die noch tieferen Saiten und schließlich die höchste Saite (bei der Geige das "E"). Das Gerät berücksichtigt diese Gewohnheit, in dem es beim Erkennen von zwei gleichzeitig angespielten Saiten immer die vom "A" am weitesten entfernte auswertet und so zu einer eindeutigen Aussage kommt.

Die Form des Gehäuses ergab sich aus der Forderung, ein Gerät zu schaffen, das nur aufge­ klemmt werden muß und aufgrund der Untersuchungsergebnisse, daß das Mikrofon am vorderen Teil des Griffbrettes 7) anzubringen ist, bei der Geige und Bratsche wegen ihrer Baugröße als eine Art Brückenaufbau (Abb. 9 und 10). Diese Bauform verbietet sich jedoch beim Cello und erst recht beim Kontrabaß wegen der Größe der Instrumente, da sich da­ durch eine enorm große "Brücke" ergeben würde, so daß hier mit einer seitlichen Zange zum Anklemmen gearbeitet wird (Abb. 11 und 12). Diese Zange 46) ist so gestaltet, daß sie aus zwei Teilen und zusätzlich aus zwei auswechselbaren Klemmbacken 52) besteht, die auch noch zusätzlich in ihrer Weite der Griffbrettdicke der einzelnen Instrumente angepaßt werden können. Gleichzeitig ist durch die Zweiteilung des Schiebers dieser Zange eine gute Anpassung an unterschiedliche Winkel beim konischen Zusammenlaufen der Griffbretter zum Wirbelkasten hin gegeben (Anpassung an unterschiedliche Winkel durch Federn). Der zweite Teil des Schiebers für Cello und Kontrabaß ist außerdem so konstruiert, daß er sich, wenn das Gerät weggelegt werden soll, unter dem Gerät zusammenschieben läßt. Dadurch läßt sich das Verpackungsmaß bei den ziemlich breiten Griffbrettern 7) von Celli und Kon­ trabässen bedeutend reduzieren. Die Länge des Schiebers II-48) läßt sich den verschiede­ nen Breiten der Griffbretter anpassen, indem vormarkierte Winkel mit einem Taschenmesser o. ä. herausgeschnitten werden können, in die der erste Teil des Schiebers I-47) einrastet und die überschüssige Länge des Schiebers II-48) abgeschnitten wird (Abb. 13). Dadurch ergeben sich für die Herstellung der Vorteil, daß nur 2 Ausführungen der Zangen gebaut werden müssen: Für Geige/Bratsche und Cello/Kontrabaß, bei komplett identischer Elektro­ nik.

Da der Prozessor nicht nur 4, sondern 5 Saiten abfragt, sind die Geräte für Geige und Brat­ sche völlig identisch, für Cello und Kontrabaß unterscheiden sie sich lediglich durch die unterschiedlichen Klemmbacken, die leicht vom Anwender selbst ausgetauscht werden kön­ nen und somit im Lieferumfang für beide Instrumente enthalten sind. Die Abfrage von 5 Saiten war notwendig, weil es einige Kontrabässe mit 5 Saiten, dem zusätzlichen "H" als tiefsten Ton, gibt.

Die Gehäusegröße ist dabei weitgehend durch die Batteriegröße und die Größe der Anzeige bestimmt. Auch hier waren verschiedene Forderungen zu berücksichtigen:
Die Batterien sollten weltweit leicht zu erhalten sein, d. h. es kamen nur Norm-Batterien in Frage,wobei die Batterien bei einer abschätzbaren Benutzungsdauer mindestens 1 Jahr hal­ ten sollten.

Wegen des nicht zu vermeidenden höheren Stromverbrauchs im Analogteil gegenüber rei­ nen Digitalschaltungen ist dadurch die Wahl auf 2 Mignon-Zellen gefallen, die gleichzeitig den Vorteil haben, daß sie auch als Akku zur Verfügung stehen und vom Anwender bei Bedarf ausgetauscht werden können. Die etwas niedrigere Spannung des Akkus mit 1,23 V gegenüber einer Primärbatterie von 1,5 V wird beim Stromversorgungsteil entsprechend ausgeregelt.

Das Gehäuse ist dabei weitgehend "handfreundlich" gestaltet, damit es sich angenehm anfaßt. (s. Abb. 14)

In einer Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Mikrofon und Anzeigegerät wieder zu trennen, jedoch nicht über ein Kabel, sondern über eine Licht- oder Ultraschallstrecke, evt. auch Funkverbindung geringer Leitung, wie z. B. Sender für die Funk-Zentralverriegelung im Kfz, zu verbinden. Dabei könnte das Anzeigegerät fest am Notenpult befestigt sein (und evt. auch alternativ netzbetrieben oder sogar in der Pultbe­ leuchtung integriert), während Mikrofon und Sender eine wesentlich kleinere Einheit als jetzt bilden und unter dem Griffbrett oder ggf. auch am Steg des Instrumentes zu befestigen sind und u. U. während des Spiels nicht abgenommen werden müssen. Allerdings wäre auch hier eine Batterie vorzusehen, die für den Analogteil relativ aufwendig ist. Weiterer Nachteil ist, daß der Sender codiert sein muß, um die Stimmgeräte den einzelnen Spielern richtig zu­ zuordnen. Ein zusätzlicher kleiner Prozessor im Sender mit unterschiedlichen Codenum­ mern für alle das Herstellerwerk verlassenden Geräte wäre notwendig. Allerdings sind dann auch beide Teile fest einander zugeordnet, ein problemloses Austauschen ist nicht möglich. Ferner ist eine bidirectionale Strecke erforderlich, um das Mikrofon aus Stromersparnis­ gründen abschalten zu können.

Ferner wäre es denkbar, in Zusammenarbeit mit Geigenbauern, Streichinstrumente zu ent­ wickeln, die den Abgleich selbst vornehmen, z. B. dadurch, daß die Wirbel, um die jetzt die Saiten aufgewickelt werden, mit einem Schneckenantrieb (wie beim Kontrabaß) und einem Servomotor (z. B. einem kleinen Schrittmotor an jedem Wirbel) versehen werden. Die not­ wendige Elektronik könnte dann in den entsprechend umgestalteten Wirbelkasten mit untergebracht werden, ggf. ließe sich zusätzlich die Anzeige, die dann eigentlich nicht mehr erforderlich ist, in die Schnecke einbauen. Der heutige Stand der Batterietechnik läßt die Ausführung dieses Gedankens noch nicht zu, da die notwendige Baugröße und damit das geringe Gewicht noch nicht erreicht werden kann. (Geige und Bratsche werden mit dem Kinn gehalten, können daher kein zusätzliches Gewicht vertragen!)

Die Abb. 1) zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Streichinstrumentes mit seinen in der vorliegenden Schrift erwähnten Teile, bestehend im wesentlichen aus dem Körper 1) mit dem anschließenden Hals 9), dem Wirbelkasten 10) und der abschließenden Schnecke 11), wobei über alles die 4 Saiten 13) (Beim Kontrabaß manchmal 5) gespannt sind. Dabei besteht der Körper aus Deckel 2) und Boden 3), dabei von der Zarge 4), einem Rah­ men aus senkrecht zu Boden und Deckel stehendem rundum geschlossenen Hölzern, auf Abstand gehalten wird. Der Deckel 2) enthält zwei Schallöcher 14), wegen ihrer Form auch f-Löcher genannt. Der dem Körper sich anschließende Hals 9) ist am Körper selbst durch einen dem eigentlichen Hals senkrecht stehenden Teil verstärkt, dem Zapfen 8), der Boden 3), Deckel 2) und Zarge 4) miteinander verbindet. Die andere Seite des Halses 9) geht dann in den Wirbelkasten 10) über, der wiederum in der Schnecke 11) endet. Dabei hat die Schnecke 11) keine eigentliche Aufgabe und dient mehr der Verzierung, sie ist daher manchmal auch als Löwenkopf o. ä. ausgebildet. Zapfen 8), Hals 9), Wirbelkasten 10) und Schnecke 11) sind im allgemeinen aus einem Stück gefertigt. Der Hals ist mit einem länge­ ren weit über den Instrumentendeckel ragenden meist aus schwarzem Ebenholz gefertigten Brettchen abgedeckt, dem Griffbrett 7), auf das die Saiten beim Spielen mit den Fingern gedruckt werden und so durch die Verkürzung der wirksamen Saitenlänge die Erhöhung der Töne bewirkt. Der Wirbelkasten ist eigentlich eine kastenförmige Aushöhlung, durch deren Seitenwandungen Löcher für die Wirbel 12) gebohrt sind. Diese Wirbel 12) bestehen aus einem leicht konisch zulaufenden Zapfen mit einem abgeflachten Kopf, an dem man den Zapfen in den Löchern des Wirbelkastens 10) drehen und damit die Saiten 13) aufwickeln kann. Sie sind ebenfalls aus Holz und halten die Saiten 13) auf Zug durch die hohe Reibkraft zwischen den Hölzern. Auf der anderen Seite des Instrumentes werden die Saiten 13) vom Saitenhalter 5) aufgenommen, einem kleinen Holz mit 4 bzw. 5 kleinen Löchern, in denen die Saiten 13) verknotet sind. Der Saitenhalter 5) selber wird von einem kurzen Stück Saite über einen Knopf in der Zarge 4) befestigt. Die gespannten Saiten 13) werden dabei auf Abstand zum Griffbrett 7) durch den Steg 6) gehalten, einem senkrecht stehenden nur auf­ gesetzten und kunstvoll ausgesägten Holzplättchen, über den die Schwingungen von den Saiten 13) auf den Deckel 2) übertragen werden. Durch diese Aussägungen in dem Steg 6) ist dieser zu einem höchst komplexen Schwingungssystem geworden und trägt wesentlich zum guten Klang des Instrumentes bei, was seine hohe Empfindlichkeit gerade unter der hohen Belastung durch den Saitenzug erklärt.

Die Abb. 2) zeigt ein Schnittbild durch das verwendete Mikrofon mit dem Gehäuse 15) nach dem Umbau zu einer Kammer gebildet durch das Loch in dem Schaumstoffring 16) und dem Volumen innerhalb des Mikrofongehäuses 15) und abgedeckt durch das Abdeckplättchen 17), das das Griffbrett 7) seitlich an der senkrechten Kante zum Instru­ mentendeckel 2) berührt. Das Schalloch 18) des Mikrofons war ursprünglich gegen Staub durch ein dünnes Gewebe geschützt, das vor dem Aufkleben des Schaumstoffringes 16) ent­ fernt wurde.

Die Abb. 3a und 3b zeigen sehr eindrucksvoll den Unterschied der Tonaufnahme zwischen dem Original-Mikrofon (Abb. 3a) und dem Umbau (Abb. 3b) an der gleichen Stelle an dem Griffbrett 7), wobei allerdings der unterschiedliche Skalierungsfaktor (Faktor 2, jeweils CH1) der beiden Aufnahmen zu beachten ist.

Die Abb. 4 gibt das Blockschaltbild des ausgeführten Gerätes wieder: Dem Mikrofon 19) am Eingang der Schaltung folgt ein Verstärker 20), der das Mikrofonsignal auf den für die nachfolgende Schaltung notwendigen Pegel verstärkt. In gerader Linie folgt hinter dem Verstärker das Filter 21), das in dem vorliegenden Fall als SC-Filter ausgeführt ist, um nur ein Filter für alle Instrumente und Saiten verwenden zu müssen. Diesem eigentlichen Filter folgt ein kleiner passiver Tiefpaß 22), der lediglich dazu dient, die hohen Taktfrequenzen, die für die richtige Einstellung des Filters 21) auf die jeweilige Resonanzfrequenz notwendig sind, wieder herauszufiltern, damit sie bei dem nun nachfolgendem Nulldurchgangsschalter 23) nicht zu Störungen der Messung führen können. Der Nulldurchgangsschalter 23) steuert die Anzahl der Taktsignale im Prozessor 24), deren Frequenz wiederum durch den Sollwert für den Kammerton "A" vorgegeben ist und zwischen 415 und 445 Hz liegt. Aus der ermit­ telten Zahl wird im Prozessor dann die Abweichung errechnet und direkt auf dem Display angezeigt. Die Auswertung des Nulldurchgangsschalters erfolgt aber erst, wenn das Signal hinter dem Filter eine bestimmte Mindestamplitude erreicht hat, die durch den Grenzwert­ schalter 25) "Saite gefunden" ermittelt wird. Gleichzeitig zeigt der Prozessor auf dem An­ zeigedisplay die vorgegebene Sollfrequenz für den Kammerton und die gerade ermittelte Saite an.

Das hinter dem Verstärker 20) vorhandene Wechselspannungssignal wird parallel zum Filter 21) abgegriffen und in 26) gleichgerichtet. Dieser Gleichrichter muß als aktiver Vollweg­ gleichrichter ausgeführt sein, da sich herausgestellt hat, daß "Aufstrich" und "Abstrich" mit dem Bogen auf einer Saite zu unterschiedlichen Schwingungsformen führt, die nicht symme­ trisch zur Nullinie liegen. Dieser Gleichrichter steuert seinerseits auf der einen Seite einen Grenzwertschalter 27) "Ton vorhanden", zum anderen die Regelung 28) für den Verstärker 20), so daß über einen weiten Bereich die Amplitude am Ausgang des Verstärkers 20) kon­ stant bleibt, damit das aktive Filter 21) nicht übersteuert wird, auf der anderen Seite richtig ausgenutzt wird und die nachfolgenden Grenzwertschalter richtig arbeiten können. Wird die Amplitude hinter dem Filter 21) zu groß, übernimmt dieses Signal die Regelung, indem die­ ses Ausgangssignal über eine Entkopplungsdiode 30) und einen Schalter 31) auf den Rege­ lungseingang 28) geführt wird. Um Rückwirkungen auf den aktiven Gleichrichter 26) zu vermeiden, ist auch hier eine Entkopplungsdiode 26) vorgesehen. Der Schalter 31) wird beim Suchlauf des Prozessors 24) abgeschaltet, um die Amplitudenschwankungen hinter dem Filter 21) bzw. 22) besser erfassen zu können.

Für den Ablauf im Prozessor 24) gibt es zwei prinzipielle Möglichkeiten: Entweder der Pro­ zessor 24) findet automatisch heraus, welche der vorhandenen Saiten gerade angestrichen wird oder er gibt nach dem Stimmen der ersten Saite auf der Anzeige vor, welche Saite als nächstes gestimmt werden soll. Beide Verfahren haben Vor- und Nachteile: Beim automati­ schen Suchen der Saite muß der Prozessor alle Saiten nacheinander abscannen, um heraus­ zufinden, welche der Saiten gerade angestrichen ist. Da, um sicher zu gehen, mehrere Perio­ den der Grundwelle abgewartet werden müssen, dauert dieses Verfahren erheblich länger, wie, wenn vom Prozessor 24) auf dem Display angezeigt wird, welche Saite als nächste zu stimmen ist. Die Umschaltung auf die nächste Saite darf in diesem Fall selbstverständlich nur dann erfolgen, wenn der Prozessor 24) beim Stimmen der vorhergehenden Saite "Gut" erkannt hat. Es sind beide Ausführungen vorgesehen.

Die Abb. 5 zeigt alternativ die im Prinzip gleiche Schaltung, wie sie beispielsweise in konventioneller oder programmierbarer Logik ausgeführt sein könnte. Allerdings sind hier 5 Einzelfilter 21) vorgesehen, die parallel arbeiten und denen je ein Nulldurchgangsschalter 23) nachgeschaltet ist. Ihnen folgt eine Instrumentenauswahlschaltung 32), die lediglich dafür sorgt, daß die Meßzeiten für alle Instrumente ungefähr gleich ist, indem die Signale der Nulldurchgangsschalter von Geige, Bratsche und Cello so weit heruntergeteilt werden, daß sie etwa gleich lang sind wie die des Kontrabasses. Die eigentliche Instrumentenaus­ wahl muß bei dieser Schaltung selbstverständlich durch die instrumentenspezifische Dimen­ sionierung der Filter erfolgen. Dieser Instrumentenauswahl 32) folgt die Zwei-Saiten-Aus­ wahl 33), mit der entschieden wird, welche Saite zu berücksichtigen ist, wenn 2 Saiten gleichzeitig angestrichen werden. Der Taktgenerator 34) muß mit einer Frequenz arbeiten, durch die es möglich ist, den Zähler 35) mit der Teilerlogik 36) und der Umschaltlogik 37) so zu steuern, daß die Eingangsfrequenz für die Start/Stop-Logik 38) jeweils um 1 Hz (ggf. auch um Bruchteile) verändert werden kann und damit die Sollfrequenzveränderung für den Kammerton "A" bewirkt.

Diese Schaltungsmöglichkeit mit dem Zähler 35), der Teilerlogik 36) und der Umschaltlogik 37) steht nur beispielhaft, da es auch noch andere ähnliche Schaltungen in der Literatur gibt, die eine Frequenzveränderung bewirken, ohne daß die Quarzfrequenz des Taktgenerators 34) verändert werden müßte (was beim Quarz auch nicht möglich ist). Die Taktfrequenz des Kammertons "A" wird so lange in den Zähler 39) gezählt wie der jeweilige Nulldurch­ gangsschalter (entsprechend heruntergeteilt durch die Instrumentenauswahlschaltung 32) die Start/Stop-Logik freigibt. Der Zählerstand ist dann ein Maß für die Abweichung, die dann in einer relativ aufwendigen Logik im Abweichungsdekoder 40) in Verbindung mit der Saitenauswahl 41) die Abweichung der jeweiligen Saite feststellt. Spätestens an dieser Stelle bemerkt man, daß eine Lösung mit Logikbausteinen gleich welcher Art sehr aufwendig wird und keine sehr vorteilhafte Lösung darstellt, im Gegensatz zum Aufwand einer Prozessor­ lösung. Das Ergebnis muß noch in einem Latch 42) zwischengespeicher werden, bevor es über eine ebenfalls ziemlich aufwendige Anzeigelogik 43) wegen der ständigen Umpolung der Steuerspannung für die LCD auf dem Display 44) erscheint.

Die Abb. 6 zeigt die Filterkurven für den Kontrabaß, beginnend mit der tiefsten Saite "H", dann folgen aufsteigend "E", "A", "D" und "G", und zwar einmal mit der Güte 10 (ausgezogene Linien) und der Güte 1 (gestrichelte Linien). Sowohl die Frequenz in der x- Achse wie auch die Amplitude in der y-Achse sind linear dargestellt und machen deutlich, wie sehr sich die Filterkurven überlappen und eine Güte von 10 erforderlich ist, um eine saubere Unterscheidung zu ermöglichen, wenn man berücksichtigt, daß auch noch die Amplitude trotz weitgehender Regelung durch unterschiedliches Streichens mit dem Bogen und wegen der geringen Grundtonanteile bei den tiefen Saiten eines jeden Instrumentes stark verändern kann. Bei einer Güte von 10 überlappen sich benachbarte Filter erst bei weniger als 50%, während bei Güte 1 die Überlappung schon bei 90% erfolgt. Für den Prozessor ist es dann schwierig, beim automatischen Suchen, die Saite richtig zu erkennen, wodurch die Zuverlässigkeit des Gerätes erheblich eingeschränkt wird.

Die Abb. 7 stellt noch einmal die Frequenzverteilung der einzelnen Instrumente untereinander dar, wieder im linearen Maßstab. Hier sieht man die Überlappung der Töne der einzelnen Saite bei den verschiedenen Instrumenten. Diese Abbildung dient mehr der Übersicht und ist nicht für die Erfindung relevant.

Wie die Abweichungen von den Sollwerten definiert ist, ist aus Abb. 8 zu entnehmen. Die den einzelnen Tönen zugeordneten Frequenzen beziehen sich allerdings auf eine Aus­ führung gem. Abb. 5, gelten aber sinngemäß auch bei der Prozessorlösung gem. Abb. 4.

Die Abb. 9 und 10 (s. auch Abb. 14 ) zeigen, wie das Stimmgerät 45) auf der Geige oder Bratsche befestigt ist. Die Abb. 10 macht deutlich, wie die Zange 46) um das Griffbrett 7) faßt, das im Querschnitt mit den darüber liegenden Saiten 13) gezeichnet ist. Die Zange 46) selbst besteht aus einem feststehenden Teil 49) mit einer Abdeckhaube 50) für den Tonaufnehmer und einem verschiebbaren Teil 48), der mit dem Betätiger 47) fest verbunden ist und über den der verschiebbare Teil 48) in Pfeilrichtung zu bewegen ist, um die Umklammerung des Griffbrettes 7) zu lösen, so daß das Gerät 45) dann abgenommen werden kann. Die beiden Teile 48) und 49) der Zange 46) sind jeweils mit Nuten 51) verse­ hen, die um das Griffbrett 7) greifen, um es vor Abrutschen zu bewahren. Dabei ist die obere "Nase" der Nut 51) so auszubilden gem. Zeichnung, daß sie sich einerseits der Run­ dung des Griffbrettes 7) anpaßt und andererseits so schmal ist, daß die durch das Anstrei­ chen schwingende Saite 13) diese "Nase" nicht berühren kann, da dadurch Tonverfälschun­ gen entstehen können. Die Verbindungsleitung zwischen dem Gerät 45) und dem Tonauf­ nehmer in der Abdeckhaube 50) wird in dem feststehenden Teil 49) der Zange 46) nach oben geführt und ist so optimal gegen Beschädigung geschützt, da sie auch nicht beim Betätigen der Zange bewegt wird. Der verschiebbare Teil 48) mit dem fest verbundenen Betätiger 47) wird mit Federn intern und in der Zeichnung nicht näher dargestellt gegen das Griffbrett 7) gepreßt und bewirkt so ein Halten des Gerätes auf dem Griffbrett 7).

Entsprechend stellen die Abb. 11) und 12) die Anbauverhältnisse bei Cello und Kontrabaß dar. Wegen der anderen Größenverhältnisse ist in Abb. 11 das Gerät 45 mit dem Betätiger 47) und dem verschiebbaren Teil 48) der Zange 46) nur sehr klein angedeutet, während man die Einzelheiten der Abb. 12 entnehmen kann, in der das Griffbrett 7) wieder­ um im Querschnitt zu sehen ist. Hier wird deutlich, wie in der Ausführung für Cello und Kontrabaß der verschiebbare Teil 48) der geänderten Zange 46) unter dem Griffbrett 7) hergreift, so daß die Bauhöhe gering ist. Ferner erkennt man, daß die "Nuten" 51) der Zan­ genteile 48) und 49) aus 2 Teilen besteht, wobei die oberen Backen 52) aufgeschraubt sind (angedeutet durch gestrichelte Linien für die Schrauben). Zusätzlich enthalten, wegen der Übersichtlichkeit hier aber nicht gezeichnet, die beiden Backen 52) jeweils 2 Spiralfedern, die die Backen nach oben drucken, so daß der Spalt der Nut 51) beim Betätigen der Schrauben größer oder kleiner wird. Dadurch ist eine Anpassung an die oftmals stark unter­ schiedlich dicken Griffbretter 7) der einzelnen Instrumente möglich. Außerdem ist es im Lieferumfang vorgesehen, ein zweites Paar Backen 52) mitzuliefern, die insgesamt höher sind und speziell für Kontrabässe vorgesehen sind. Da die Übergänge bei der Dicke der Griffbretter 7) zwischen den einzelnen Instrumenten fließend ist, kann so der Anwender die Anklemmvorrichtung optimal an sein Instrument anpassen.

Die Abb. 13 ergänzt die Abb. 12 und stellt den verschiebbaren Teil 48) mit dem Betätiger 47) dar, die für Cello und Kontrabaß aus 2 Teilen besteht und durch Rasthaken 53) in die Nuten 54) greifen. Diese Rasthaken sind in sich federnd, so daß man, wenn das Gerät nicht benötigt wird, den verschiebbaren Teil 48) nach rechts über den Betätiger 47) schieben kann, um so ein kleineres Packmaß zu erhalten. Der verschiebbare Teil ist so aus­ gelegt, daß er in der gezeichneten Position mit dem Betätiger 47) für die größten Kontra­ bässe von der Spannweite ausreicht; für kleinere Instrumente, wie Celli oder Viola da Gamba kann man entsprechend der Einkerbung eine engere Nut 54) wählen, indem man die vormarkierten Dreiecke mit einem scharfen Messer o. ä. ausschneidet und die überschüssige Länge entsprechend der Markierung 55) entfernt.

Die Abb. 14 (s. auch Abb. 10) zeigt die eigentliche Form des Gerätes im natürlichen Maßstab in der Ausführung für Geige und Bratsche. Da das Gerät im allgemeinen von hin­ ten angefaßt wird, kann man sich vorstellen, wie es sich der Form der Hand gut anschmiegt. Mit dem Daumen läßt sich dann leicht der Betätiger 47) schieben, so daß die Zange sich öffnet. Die +/- Tasten zur Veränderung der Sollfrequenz des Kammertons "A" befinden sich oben auf dem Gerät und sind ebenfalls leicht zugänglich. Sie dienen auch zum Einschalten des Gerätes und bei gleichzeitigem Betätigen beider Tasten zur Erkennung des Gerätes und der Frequenzmessung. Außerdem läßt sich von oben der Deckel 57) mit dem Schieber 58) leicht zum Batteriewechsel entfernen. Dabei ist der Deckel so konstruiert, daß er mit zu­ sätzlichen Haken von innen versehen ist, damit der Deckel nicht bei einem Sturz auf den Boden abfallen kann und die Batterien sich aus ihren Kontakten lösen. Dabei nimmt die Form der Abdeckhaube 50 des Tonaufnehmers die Form des Betätigers 47) auf und bildet mit ihm eine harmonische Linienführung.

Die Abb. 15 gibt das Anzeigedisplay noch einmal im Detail wieder. Auf der linken Saite befinden sich die einzelnen Buchstaben für die angestrichene Saite, wobei die Saiten "A" und "D" als komplettes Symbol vorgesehen sind, die Saiten "E", "G","C" und "H" jeweils aus z. T. gemeinsamen Segmenten zusammengesetzt sind, um die Buchstaben auf der vorgegebenen Fläche größer und deutlicher anzeigen zu können. Auf der rechten Seite wird die Sollfrequenz für das "A" angezeigt, wobei die Anzeige so ausgebildet ist, daß "A = 4 . . Hz" als ein Segment geschaltet ist, während die beiden niederwertigen Dekaden der Zahl als normale Siebensegmentanzeige arbeitet, so daß sich theoretisch alle Ziffern zwi­ schen 400 und 499 anzeigen lassen.

Bei der Abweichungsanzeige leuchten die 3 oberen pfeilartigen Balken auf, wenn die gemessene Frequenz viel zu hoch ist, der oberste Balken verschwindet, wenn die Abwei­ chung nur mäßig zu hoch ist, so daß die beiden unteren Balken noch zu sehen sind, bei nur geringer Abweichung leuchtet schließlich nur noch der kleine unterste der 3 Balken. Ist endlich "Gut" erreicht, erscheint der breite Mittelstrich.

Entsprechend spiegelbildlich verhält sich die Anzeige, wenn der gemessene Ton zu tief ist. (s. Beschreibung Seite 4)

Claims (42)

1. Elektronisches Stimmgerät (Stimmhilfe) für Saiteninstrumente, insbesondere Streichinstrumente wie Geigen, Bratschen, Violen, Celli und Kontrabässe zur Verwendung auch in Orchestern, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gerät zur Vermeidung von Beeinflussung durch Nachbar-Instrumente beim Stimmen und gegen Störanfälligkeit durch lose Kabelverbindungen als eine kompakte Einheit ausgeführt ist, das an das jeweilige Instrument geklemmt wird und der zu messende Ton über einen Tonaufnehmer (Mikrofon), der vorwiegend auf direkten körperlichen Kontakt mit dem Instrument anspricht, aufgenommen wird, wodurch die Beeinflussung durch die gleichzeitig gestimmt werdenden Nachbarinstrumente in einem Orchester vermieden wird.

2. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät am vorderen Teil des freien Endes des Griffbrettes mit einer an dem Gerät (45) befind­ lichen Zange (46) angeklemmt wird (s. Abb. 9 und 11) und der Tonabgriff hier seitlich an der geraden Kante des Griffbrettes erfolgt.

3. Elektronisches Stimmgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gerät für Geigen und Bratschen mit einer speziellen Zange (46) oben über das Griffbrett und die Saiten geklemmt wird (s. Abb. 11) und für Celli, Viola da Gamba und Kontrabässe seitlich am Griffbrett mit einem ebenfalls hierfür speziellen Zange (46) unter dem Griffbrett her angeklemmt wird (s. Abb. 12).

4. Elektronisches Stimmgerät nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zange (46) jeweils aus einem verschiebbaren Teil (48) und einem zum eigentlichen Gerät (45) feststehenden Teil (49) besteht.

5. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonaufnehmer so in der Befestigungszange integriert wird, daß das Verbindungskabel zur Elektronik in dem feststehenden Teil (49) der Zange verlaufen kann und somit gegen Abreißen geschützt ist, wodurch die Zuverlässigkeit des Gerätes langfristig wesentlich erhöht wird.

6. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seit­ liche Anklemmvorrichtung für die großen Instrumente wie Celli oder Kontrabässe mit einer Rastvorrichtung versehen ist, so daß diese Anklemmvorrichtung (Befestigungszange (46)) bei Nichtgebrauch des Gerätes zum Verpacken zusammengeschoben werden kann. (s. Abb. 11, 12 und 13).

7. Elektronisches Stimmgerät nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rastvorrichtung mit verschiedenen "Nasen" versehen ist, die man entsprechend kürzen kann (z. B. mit einem Messer), um die Länge der seitlichen Anklemmvorrichtung den sehr unterschiedlichen Maßen der einzelnen Instrumente anzupassen. (s. Abb. 13).

8. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken dieser Anklemmvorrichtungen, mit denen ein Abrutschen der Anklemm­ vorrichtung von dem Griffbrett verhindert werden soll, zweiteilig ausgeführt werden und der Abstand zwischen dem Ober- und Unterteil mittels Schraube oder einer anderen dafür geeigneten Vorrichtung der jeweiligen Dicke des Griffbretts des Instrumentes angepaßt werden kann. (s. Abb. 12).

9. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Gerätes "handschmeichelnd" abgerundet gem. Abb. 14 ausgeführt ist, um dem benutzenden Künstler ein angenehmes Gefühl zu vermitteln und er gerne mit diesem Gerät arbeitet.

10. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Elektronik folgende Funktionen erfüllt:
Geregelte Verstärkung des ankommenden Mikrofonsignals auf einen vorgegebenen Span­ nungspegel,
Befreiung des Meßsignals von den Oberwellen durch Filter, so daß die Grundwelle als Sinussignal zur Verfügung steht,
Umwandlung des Sinussignals in entsprechende Rechtecke, damit die Periodenlänge ent­ sprechend digital weiterverarbeitet werden kann,
Instrumentenauswahlschaltung, die feststellt, um welches Instrument es sich handelt,
einer 2-Saitenauswahlschaltung, die die richtige Saite ermittelt, wenn 2 Saiten gleichzeitig angestrichen werden,
einer Vergleichsschaltung in Abhängigkeit von der Sollfrequenz des Kammertons "A",
einer Saiten-Auswahlschaltung, die die gerade gespielte Saite ermittelt,
mit einem Abweichungsdekoder, der den Abstand zwischen Soll- und Istfrequenz feststellt zur Ansteuerung der Abweichungsanzeige,
einem anschließenden Zwischenspeicher (Latch), von dem aus die Anzeigelogik und damit letztlich die Anzeige angesteuert wird,
einer Zeitschaltung, die die Anzeige nach einer definierten Zeit wieder erlöschen läßt, nach­ dem der angestrichene Ton weggeblieben ist bzw. ein bestimmter Pegel unterschritten wurde (zu leise).

11. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) Filter zum Herausfiltern der Grundwelle der Saiten bei Geige, Bratsche und Cello beim Kontrabaß im Gegensatz zu den anderen Instrumenten wegen des geringen Anteils der Grundwelle auf die erste Oberwelle abgestimmt wird.

12. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 10 aufgeführten notwendigen Funktionen mit konventionellen elek­ tronischen Bauteilen aufgebaut werden.

13. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 10 aufgeführten notwendigen Funktionen mit modernen program­ mierbaren Logikbausteinen ausgeführt werden.

14. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 10.) angeführten notwendigen Funktionen in speziell dafür hergestell­ ten integrierten Schaltungen (ASICs) realisiert werden.

15. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 10 angeführten notwendigen Funktionen durch einen Mikroprozessor realisiert werden.

16. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das geregelte Ausgangssignal des Verstärkers des ankommenden Mikrofonsignals durch einen FET und einem integrierenden Regelverstärker, der die Ausgangsspannung mit einer Referenzspannung vergleicht, durchgeführt wird.

17. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1, 10 und 16, dadurch gekennzeich­ net, daß der in Anspruch 16 vorgesehene FET durch einen Opto-FET ersetzt wird, der wie ein rein veränderlicher Widerstand reagiert und somit eine höhere Eingangsspannung verzerrungsfreier verarbeiten kann als ein normaler FET.

18. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1, 10, 16 und 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der FET oder Opto-FET durch eine Kombination von A/D-Wandler und D/A-Wandler ersetzt wird, da D/A-Wandler sich ebenfalls wie reine veränderliche Wider­ stände verhalten, jedoch einen für Batteriebetrieb günstigeren geringen eigenen Stromver­ brauch besitzen.

19. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befreiung des Meßsignals von Oberwellen in dem Gerät 5 Filter verwendet werden, abgestimmt jeweils für eine Saite, wegen der manchmal vorhandenen 5. Saite, der "H"- Saite, beim Kontrabaß.

20. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1, 10 und 19, dadurch gekennzeich­ net, daß dieses 5. Filter bei Verwendung bei Geige und Bratsche für die tiefe Saite, der "C"-Saite, der Bratsche verwendet wird, so daß die Geräte für Geige und Bratsche völlig identisch sind und damit einer für die Produktion hinderlichen Typenvielfalt entgegen wirkt.

21. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Filter für jede der vorhandenen 5 Saiten durch ein einziges sog. SC-Filter (switched capacity-Filter) ersetzt wird, dessen Resonanzfrequenz durch eine äußere Takt­ frequenz eingestellt werden kann und von der gerade angestrichenen oder anzustreichenden Saite bestimmt und von der Elektronik gesteuert wird, so daß die Elektronik für alle Instrumente völlig identisch ist.

22. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung eines Ansprechens des Gerätes auf versehentliches Anzupfen oder Berühren einer Saite zunächst eine gewisse Zeit vergehen muß, bevor die Auswertung beginnt.

23. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Instrumentenauswahlschaltung vorgesehen ist, die zu Beginn bzw. nach einem Batteriewechsel festlegt, für welches der Instrumente das Gerät in der Folgezeit verwendet werden soll, in dem zu Beginn der Kammerton "A" angespielt werden muß und die Elek­ tronik an der jeweiligen Oktave das Instrument erkennt.

24. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die 2-Saitenauswahlschaltung so arbeitet, daß, wenn vom Spieler 2 Saiten gleichzeitig angestrichen werden, immer diejenige ausgewählt wird, die vom Kammerton "A" am weite­ sten entfernt liegt.

25. Elektronische Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollfrequenz für den Kammerton "A" durch unterschiedliche Teilung des quarzgesteuer­ ten Taktgenerators zwischen 415 und 445 Hz verändert werden kann.

26. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß für die Veränderung der Sollfrequenz für den Kammerton "A" nur 2 Tasten verwendet wer­ den, mit denen 1. der Sollton höher oder niedriger gestellt werden kann und 2. das Gerät eingeschaltet wird, in dem es nach dem Selbstabschalten bei längerer Nichtbenutzung beim 1. Tastendruck sich nur einschaltet und erst ab 2. Tastendruck die Frequenz herauf oder hinun­ ter setzt.

27. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1, 10 und 26, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Tasten, wenn sie gleichzeitig betätigt werden, zunächst die Instrumen­ tenerkennung und anschließend eine Frequenzmessung des "A" durchführt und das Ergebnis zur Anzeige leitet.

28. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1, 10, 26 und 27, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gerät zwei automatische, zeitabhängige Standby-Schaltungen besitzt: Standby I, bei dem das Mikrofon und die Erkennung "Ton vorhanden" eingeschaltet bleibt, während das Filter abgeschaltet und der Prozessor in den "Schlafmodus" gesetzt werden, und Standby II, bei dem auch in längeren Stimmpausen (nach ca. 3 min.) das Mikrofon und die Erkennung "Ton vorhanden" noch abgeschaltet werden und nur noch der Prozessor im "Schlafmodus" bleibt, aus dem er durch Betätigen einer der beiden Tasten "geweckt" wird und alle anderen Baugruppen wieder einschaltet, um während dieser Zeit die Batterien zu entlasten.

29. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Tonaufnahme vorzugsweise ein einfaches Elektretmikrofon, meist bestehend aus einer piezoelektrischen Folie auf einer Halterung, verwendet wird.

30. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß vor­ zugsweise ein Umbau eines sehr preiswerten Elektretmikrofons gem. Abb. 2 verwendet wird, bei dem die Abdeckfolie vor dem Schalloch entfernt und durch einen selbstklebenden Schaumstoffring ersetzt wird, der durch ein festeres Plättchen abgedeckt ist, das den Kon­ takt zu dem seitlichen Griffbrett herstellt, wodurch eine Art geschlossene Kammer entsteht.

31. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät mit einer speziellen, vorzugsweise Flüssigkristall-Anzeige versehen ist, die die Abweichung der Tonhöhe der jeweiligen Saite jeweils in mehreren, vorzugsweise 3 Stufen als "viel zu hoch", "mäßig zu hoch", "etwas zu hoch" und "gut" bzw. entsprechend "zu tief", insgesamt also mindestens 7 Stufen in Form von symbolischen Pfeilen nach oben oder unten anzeigt (s. Abb. 10 und Seite 4).

32. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1, 10 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung in der Elektronik in den, hier vorzugsweise 3, Stufen von dem "Gut" folgendermaßen definiert ist: 1/32. Ton bis 1/8.-Ton als "etwas zu hoch" oder "zu tief", 1/8. bis 1/4. Ton als "mäßig zu hoch/tief" und mehr als 1/4. Ton als "viel zu hoch/tief".

33. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß diese spezielle Anzeige außerdem den jeweils vorgegebenen Soll-Kammerton "A" darstellen kann, der in dem Bereich von 415 bis 445 Hz liegt und dessen letzten beiden Ziffern folglich als 7-Segmentziffern durch unterschiedliche Ansteuerung veränderbar sind.

34. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 31 und 32, dadurch gekennzeichnet, daß diese spezielle Anzeige weiterhin eine zusätzliche Darstellungsmöglichkeit für den jeweils gespielten bzw. zu spielenden Ton einer "leeren Saite" aufweist, wobei diese Sym­ bole wiederum durch unterschiedliches Ansteuern der einzelnen Segmente die verschiede­ nen Buchstaben für die Saiten darstellen können (s. Abb. 10).

35. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erlangung von ungefähr gleichen Meßzeiten für die verschiedenen Instrumente, die aufgrund ihres Tonhöhenverhältnisses zwischen Kontrabaß und Geige von 1 : 22 normaler­ weise stark unterschiedlich sind, die gemessene Frequenz je nach verwendetem Meßprinzip hinter dem Filter vorher herauf oder heruntergesetzt wird, so daß die Meßzeiten für alle Instrumente ungefähr gleich sind, wobei ein Herabsetzen durch einfache Teilung auf die Tonhöhe des Kontrabasses einfacher und damit sinnvoller ist, als ein Heraufsetzen mit z. B. PLL-Schaltungen o. ä.

36. Elektronisches Stimmgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mikrofon und Anzeigegerät getrennt werden und eine Verbindung zwischen beiden Teilen durch einen Sender am Mikrofon und einem Empfänger am Anzeigegerät hergestellt wird, so daß die Mikrofon-/Sendeeinheit so klein werden kann, daß sie beim Spiel nicht mehr stört und folglich nicht abgenommen werden muß.

37. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und Empfänger jeweils codiert wird, um Sendungen auf oder von Nachbargeräten zu verhindern.

38. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 36 und 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangs- und Anzeigegerät mit einer speziellen Klammer zum Befestigen an dem Notenpult versehen ist.

39. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät in dem Notenpult unter der Notenauflage integriert ist.

40. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät in der Notenpultbeleuchtung integriert ist.

41. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 1 und 10 bis 35, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dieses in Zusammenarbeit mit Geigenbauern in der "Schnecke" der Geige oder Bratsche oder im "Saitenhalter" bei Cello oder Kontrabaß untergebracht wird und somit eine Einheit mit dem Instrument bildet. (Nur für Neu-Instrumente!)

42. Elektronisches Stimmgerät nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbel mit einem Stellantrieb versehen werden, wodurch ein automatischer Abgleich möglich wird.