DE2020873A1

DE2020873A1 - Anlage zum Erzeugen von Musiktoenen

Info

Publication number: DE2020873A1
Application number: DE19702020873
Authority: DE
Inventors: Rupert Robert E
Original assignee: RUPERT ROBERT E
Current assignee: RUPERT ROBERT E
Priority date: 1969-08-27
Filing date: 1970-04-29
Publication date: 1971-03-11
Also published as: US3634596A; CA926786A; FR2057645A5

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

1=395314 2000 HAMBURG 50, 27, V

mEGRAMME: KARPATENT KONIGSTRASSE 28

W, 24 021/69 12/Fl

Hobert B. Bupert
Wakefield, Maas. (V.3t.A.)

Anlage zum-Erzeugen von Musiktönen

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Anlagen zum Erzeugen von Musiktönen, und sie ist insbesondere auf eine Anlage zum Erzeugen von Musiktönen gerichtet, welche die Töne eines ausgewählten Musikinstrumentes im Ansprechen auf einen vokalen oder anderen Eingang genau simuliert.

In der UBA-Patentanraeldung 3er. No-.' 545 463 vom 26. April 1966 ist eine elektrooptische Anlage offenbart, die aus einem 3timmeneingang künstlich die Töne einea Musikinstrumentes erzeugt. Eine Filmtonspur eines Musikinstrumentes wird an eine Kathodenstrahlröhre angelegt, und gin Wandler, der auf das durch die Spur hindurchgeganjene und von dieser modulierte Licht anspricht, wird zum Betätigen eines- Lautsprechers verwendet. Der Abtaststrahl der Röhre wird durch einen Eingang, vor-■ z-ugaweide durch einen vokalen Eingang beispielsweise an einem Mikrophon, gesteuert.

Ein Zweck der Erfindung iat es, Verbesserungen an Anlagen der vorgenannten "rt vorzusehen.-*

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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, verschiedene Methoden zum Speichern und Rückgewinnen von vorher aufgezeichneten Musikinstrumenten en sowie wahlweise anwendbare Mittel zu schaffen, die feststellen, welcher Muaikton reproduziert werden soll. Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Erzeugen von Musiktönen im Ansprechen auf einen anregenden vokalen oder instrumentalen Eingang. Die Anlage enthält verschiedene Speichereinrichtungen, die zum Speichern und Rückgewinnen von vorher aufgezeichneten Musikinstrumenttönen dienen und eine drehbare Trommel aufweisen, auf der die Töne in Spuren aufgezeichnet sind, wobei der Ausgang über eine elektrooptische Einrichtung erhalten wird. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Töne auf einem Band magnetisch aufgezeichnet. Die Anlage gemäß der .Erfindung sieht verschiedene Techniken vor, nach welchen die Tonhöhe oder Frequenz des anregenden Tones festgestellt werden kann. Dieee Techniken umfassen eine Resonanzzungeneinrichtung, eine Kathodenstrahlröhre, die mit auf Licht ansprechen-den Elementen arbeitet, und einen Analog-in-Digital-Wandler, der eine logische Schaltung verwendet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Pig. 1 ist ein schematisch.es Diagramm einer gemäß

der Erfindung ausgebildeten Anlage zum künstlichen Erzeugen von Musiktönen. If¹Lg. 2 ist eine etwas sch emetische Vorderansicht einer zum Speichern und Rückgewinnen von Tönen dienenden elektrooptischen Einrichtung gemäß einer abgewandelten Ausführungaform der Erfindung.
FLg. 3 ist eine etwas schematlsohe Ansicht eines

Proquenzdetektors gemäß der Erfindung. Fig. 4 1st nLn a c-hemat laches Diagramm des in der

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Anlage angeordneten Frequenzdetektors gemäß Fig. 5.

. 5 ist ein schematischesDiagramm einer Abwandlung des Prequenzdetektors unter Verwendung einer Kathodenstrahlröhre.

Pig. 6 ist ein schematisches Diagramm einer Abwandlung des Prequenzdetektors, bei dem eine Technik zur Analog-in-Digital-Umwandlung und eine logische Technik verwendet werden. Pig. 7 ist ein Diagramm eines Torstromkreises gemäß der Erfindung, der in den beschriebenen Anlagen verwendet werden kann. Pig. 8 ist eine schematische Darstellung einer Anlage zum -Erzeugen von Musiktönen im Ansprechen auf einen vokalen -Eingang. Fig. 9 ist ein Schema einer Vorrichtung, die ein Musikinstrument darstellt, das.durch Anschlagen von Tasten ähnlich den Tasten eines Klaviers zu spielen ist.

.. Pig.10 ist eine schesatische Darstellung einer abgewandelten -^uaführungsform der Anlage gemäß der Erfindung.
Pig.H ist eine Vorderansicht einer Reihe von optisch aufgezeichneten Tonspuren variabler Pläehe, die an den Schirm einer Kathodenstrahlröhre angelegt sind.

In Pig. 1 ist eine Einrichtung zum Speichern und Wiedergeben von vorher aufgezeichneten Musiktönen dargestellt. Die Einrichtung umfaßt ein Mikrophon 10, über welches Hörfrequenzeingänge, beispielsweise Vokaltöne, aufeinanderfolgend einem Vorverstärker 12, einem Verstärker 14 und einem Frequenzdetektor 16 zugeführt werden. Der Prequenzdetektor 16 ist an Torstromkreise ^ageschlossen, die nachstehend im einzelnen beschrieben werden und die arbeitsmäßig mit einer Musiktonspeicher-

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einrichtung 20 verbunden sind und von dieser Eingänge empfangen. Die Einrichtung 20 enthält ein Magnetband 22, auf welchem Musiktöne vorher aufgezeichnet sind und welches eine Anzahl von Kanälen oder Spuren aufweisen kann. Sas Magnetband 22 ist vorzugsweise ein endloses Band, das über Rollen 24 und 26 läuft. Um an einem magnetischen Abtastkopf 28 vorbeizugehen, der gegenüber einem Anschnitt 30 des Bandes angeordnet ist, welcher die Strecke zwischen zwei Stützen 32 und 34 überspannt. Eine der Rollen 24 und 26 ist antriebsmäßig mit einem Motor 36 verbunden, der das Band 22 mit einer Geschwindigkeit vorbewegt, die so eingestellt ist, daß eine genaue Tonhöhe erzeugt wird. Wird angenommen, daß das Band eine Mehrzahl von Kanälen oder Spuren hat, dann ist für jeden Kanal bzw. jede Spur ein magnetischer Abtastkopf 2Θ vorgesehen.

Die vorheAufgezeichneten Musiktb'ne auf dem Magnetband 22 werden von dem Abtastkopf 28 in die Torstromkreise 18 übertragen, deren Ausgang einem Vorverstärker 38, einem Verstärker 40 und einem Lauteprether 42 zugeführt wird, der einen Hörfrequenzausgang liefert. Dieser Hörfrequenzausgang hat die Form von Instrumentalmusik irgendeiner Art, die zuvor auf dem Band 22 aufgezeichnet worden ist. So kann eine Person, die in das Mikrophon beispielsweise summt oder pfeift, bewirken, daß von dem Lautsprecher 42 Instrumentalmusik abgegeben wird, welche die in das Mikrophon eingegebene Melodie trägt.

In Fig. 2 ist eine Abwandlung der Musiktonspeichereinrichtung dargestellt, und bei dieser -Ausführungsfοrm ist ein elektrooptisches System zum Speichern und Wiedergewinnen von vorher aufgezeichneter Musik vorgesehen. In Fig. 2 ist ein Zylinder 44 dargestellt, der von einer Welle getragen ist, welche in Lagern 48 und 50 drehbar abgestützt ist. Die Welle 46 wird von einem Motor' 52 angetrieben, der beispielsweise mittels einer aus einen Riemen

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und Riemenscheiben bestehenden Anordnung 34 antriebs-'mäßig angeschlossen ist. Die Umfang sf la ehe des Zylinders 44 ist ao ausgeführt, daß sie sichtbare und/oder Infrarotstrahlen atark reflektiert. Auf der reflektierenden Zylinderfläche ist eine Mehrzahl von axial im Abstand voneinander liegenden ringförmigen optischen !Tonspuren 56 angeordnet.

Jede optische foaispur 56 1st typisch von der Art, wie sie .«ntl-ang- der Bänder von Tonfilmen verwendet wird, und sie wirkt dahingehend, einen Lichtstrahl, der durch aie sich bewegende Spur 56 hindurchgerlcht«t wird, zu modulieren, GremäiS-'fig* 2 wird eine Lichtquelle 58, die beispielsweise sichtbares Licht oder Infrarotlicht ausstrahlt, mit einer Linse 60 verwendet, um einen Lichtstrahl 62 gegen eine der Tonspuren 56 und die darunter liegende reflektierende Oberfläche des Zylinders 44 2u fokussieren. Wenn der Zylinder 44 mit der für die Tonhöhe richtigen drehzahl gedreht wird, wird die in dem Strahl 62 enthaltenereflektierte Lichtenergie von der sich bewegenden dpur 56 moduliert und durch ein Saminellinsensyatera 64 hindürchgeführt, um den modulierten Strahl auf einen Lichtfühler 66 zu fokussieren.Die Anordnung erzeugt einen Musikton für jede Tonspur 56, und in der Praxis ist jeder ringförmigen Tonspur 56 eine Lichtquelle 58 und ein Lichtfühler zugeordnet. Biese Gestaltung ist verhältnismäßigbillig und erfordert keine engen Toleranzen. Die in Fig. 2 dargestellten elektrooptiache Einrichtung kann mit der Vorrichtung geiffiio i^lig. 1 zwlachen den Torstromkreisen 1Θ und den 'Verstärkungsstufen- 58, 40 verbunden werden, wobei sie anstelle der in ^ig, 1 dargestellten Magetytbandeinrichtung 20 verwendet wird.

In-¹Mg-. 3alKd Einzelheiten eines ^requenzdetektors dargeaLellt, wie er in■ ^ig. 1 durch den ^lock 16 angedeutet tat, Ber ^requenzdetekfcor dient dazu, die 'tonhöhe

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oder Frequenz des anregenden Tones festzustellen.

Der Frequenzdetektor gemäß l*ig. 3 arbeitet nach dem Prinzip einer in Resonanz schwingenden oder vibrierenden Zunge. Der Frequenzdetektor weist einen Wandler 68 auf, der ein Permanentmagert lautsprecher oder ein elektrodynamischer Lautsprecher zum Erzeugen von Schallwellen sein kann. DerWandler 68 ist mit einem Lautsprecherkonus 70 versehen, der über eine Stange oder Welle 72 mit einer starren Platte 74 antriebsmäßig verbunden ist. An der Platte 74 sind eine oder mehrere überhängende Zungen 76 angebracht, die sich in die Nähe eines feststehenden leitenden Teils 78 erstrecken.

* Im Betrieb schwingt der Lautsprecherkonus 70 im Ansprechen auf die Töne, die an dem Mikrophon 10 gemäß Fig. 1 und in der Verstärkungseinrichtung, mit welcher das Mikrophon verbunden ist, erzeugt werden. Das Schwingen des Lautsprecherkonus 70 bewirkt, daß gleichzeitig die Platte 74 vibriert. Wenn der Lautsprecherkonus 70 '-m& die Platte 74 vibrieren, wird die Vibrationsbewegung auf die überhängende Zunge 76 übertragen, und wenn die Zunge 76 eine entsprechende Länge für die übertragene Vibrationsfrequenz hat, schwingt sie in Resonanz. Falls die Zunge 76 aus gezogenem ^las mit Durchmessern von 1 mm oder weniger hergestellt sind, fallen ihre

, Bigenreaonanzfrequenzen in einen ^ereich von 100 bis 1000 Hz, und ihre Längen sind kleiner als etwa 50 mm. Da dLe jeder Zunge zugeordnete Kesonanzfrequenz sehr scharf ist und eine Abweichung von lediglich plus oder minus einigen Hz vorhanden ist. bilden die Zungen 76 ein aisgezeichnetes Mittel zum Bestimmen von Hörfrequenztönen.

Jede Zunge76 ist elektrisch leitend gemacht, indem ihre gesamte Oberfläche mit einem elektrisch gut leitenden Metall, wie Gold oder »Silber, überzogen ist. Stattdessen können die Zungen 76 auch aua einem elektrisch

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leitenden Draht von Meinem Durchmesser gebildet werden. Der feststehende Teil 78 ist so angeordnet, daß ein körperlicher und elektrischer Kontakt mit der schwingenden Zunge 76 hergestellt werden kann, so daß ein Schalter geschaffen ist, der auf ein diskretes elektrisches Signal dieser Tonhöhe anspricht. Der von der Zunge 76 und dem feststehenden Teil 78 gebildete Schalter ist an den in Fig. 1 als Block 18 dargestellten Torstromkreis angeschlossen, und er dient dazu, einen Musikton in einer stimmenbetätigten Anlage anzuregen, wie sie in Fig. 4 sehematisch dargestellt ist. Ea sei bemerkt, daß, während bei dem Detektor gemäß Fig, 3 eine einzige Zunge 76 dargestellt ist, zusätzliche Zungen für andere Töne vorgesehen sein können, die typisch nebeneinander an der Platte angeordnet sind·

Die Anlage gemäß Fig. 4 umfaßt ein Mikrophon 10', einen Vorverstärker12', einen Verstärker 14!» einen Frequenzdetektor 16' und Torstromkreise 18'. Die Torstromkreise 18' ^liefern Steuersignale für Lichtquellen 58', die beispielsweise der Lampe 58 gemäß Fig. 2 ähnlich sind und deren Lichtstrahl von Tonspuren 56' moduliert wird, um einen Lichtfühler 66· zu betätigen. Der Lichtfühlerausgang wird einem Vorverstärker 38* unddann über einen Verstärker 40' einem Lautsprecher 42' zugeführt. Zwischen dem ersten Verstärker 14V und dem zweiten V_erstärker 40' ist eine Steuereinrichtung 80 für die Eingangs- und Ausgangslautstärke vorgesehen, die dazu dient, den Lautstärkepegel der Anlage aufrechtzuerhalten. Zwischen den Verstärker 14' und die Torstromkreise 18' ist ein die Signalbeendigung feststellender Stromkreis 82 geschaltet, der ein Steuersignal für die TorStromkreise 18' liefert und weiter unten im einzelnen beschrieben wird.

In Fig. 5 ist eine Abwandlung der Einrichtung zum Frequenzfestatellen undSchalten dargestellt, und bei dieser Aueführungaform wißd eine Kathodenstrahlröhre 84 ver-

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wendet, welche die gleiche Funktion ausübt wie die Besonanzzungeneinrichtung 74» 76 gemäß Fig, 3» Bei der Ausführungsform gemäß Pig. 5 ist ein Mikrophon W* ^f über einen Vorverstärker 12^rr und einen Verstäifeer 14** an einen Frequenz-Spannungs-Wandler 86 angeseiiloaseii» welcher einen Stromkreis BB for die horizontale Ablenkung steuert, der die Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 84 betätigt.

Die horizontale Ablenkspannung für die Katltoöea— Strahlrohre 84 wird von dem Frequenz-Spannungs—Wandler 86 abgeleitet, der sein&rseits durch den vokalen Bin-..^ gangston angeregt worden iat. Die Lage des Meiitfleeks 90 auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 84 mlrd d«rcli das Frequenzeingangssignal bestimmt, und er bewegt sick im Ansprechen auf Änderungen der Frequenz. Quer über dem Schirm der Bohre 84 ist eine Mehrzahl von lichtempfindlichen ^lementen 92, 94 usw. angeordnet» unä zwar an Stellen, die den Noten der Musikskala entsprechen. Diese lichtempfindlichen Elemente oder Liebt;-fühler 92, 94 usw. stellen das Vorhandensein des iiehtflecks 90 an diesen ^teilen fest, indem sie auf das Licht reagieren, das örtlich von dem Phosphoriiberzug ausgesandt wird. Bie von den aktivierten Lichtfuiileam 92, 94 usw. erhaltenen Impulse werden dann dazu verwendet,, Torstromkreise 18*' zu triggern, die bei der dargestellten Ausführungsfοrm dazu dienen, über die Komponenten 58*' und 56" Musiktöne wiederzugeben. Genäß Fig* 5 werden die Toratromkreise 18' · in Verbindung mit der ISagnetbaiiäspeichereinrichtung 20 gemäß Fig. 1 oder der elektrooptischen Einrichtung gemäß Flg. 2 verwendet» die beide einen ""uagang für den Lautsprecher liefern* Anstelle der Lichtfühler 92, 94usw. und der Sperrelement« der.Torstromkreise 18·· können mit Licht aktiviert« steuerbare Siliziümgleichrichter aif dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 84 für eine direkte Sperrwirkung (gating action)

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angeordnet wurden.

In Fig. € ist eine weitere abgewandelte Ausführungs-Sorm der Brfliadiaing wiedergegeben, und bei dieser Ausf ü&rungsfonn wird die ^Aktivierungsfrequenz durch eine Jnalog-ln-Digital-Umwandlungseinrichtung und eine logiache *>j^iaMung festgöateilt. Die Umwandlungseinrlehtung arbeitet nach einer Sampentechnik, und die bewirkte Umwandlung ist eine Umwandlung von Spannung ±n Zelt» wobei die Zeit diejenige Zeitdauer ist, die eineji Bampenspannung bekannter Steigung benötigt, um den Bereich zwischen einem Bezug3wert und einem unbekannten *ert zu durchlaufen« Die gemessene Zeitdauer ist demgemäß der Spannung des zu messenden Signals proportional. Die besondere Zeitdauer wird durch Zählen von Zeitgabeimpulsen bekannter Frequenz gemessen, νenn die Kampenspannung zwischen den. Bezugswerten; läuft. Zur Umwandlung von Analog-in-Digital-Werte zum Integrieren gibt es auch andere Methoden, die ebenfalls vorteilhaft angewendet werden können.

Bei der AuafUhrungsform gemäß Fig. 6 wird der Hörfrequenzeingang am Mikrophon 10 von dem Vorverstärker 12 unddem Verstärker 14 verstärkt und einem Frequenz-3pannungs-Wandler 96 zugeführt. Der Analogspannungsausgang des Wandlers 96 wird dann an einen Eingangsvergleicher 98 angelegt, der einen weiteren Eingang von eines ttanpengenerator 100 empfängt, welcher außerdem einen ßingang an einen geerdeten Vergleicher 102 anlegt. Beide Vergleicher 98, 102 liefern ihrerseits BingttRge an eine Toreteuerung 104,die mit einem Oszillator 106 verbunden ist, und einen Zähler 107 speist, der weiterhin Impulse von einem elektronischen Zeitgeber toe empfängt. Der Zeitgeber 108 und der Zähler 107 speisen eine log lache tfciiultung 109, die einen Ausgang fUr die TotatroBkreiife 16 lief ort. Di· Torstromkreiae 18 ihrerueita steuern das Arbeiten der Lichtquellen 58 für die

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Tonspuren 56 der elektrooptischen Einrichtung gemäß Fig. 2 oder des Fühlers der Magnetbandeinrichtung'20 gemäß Fig. 1. Die Ausführungsform gemäß £ig. 6 bildet demgemäß eine Abwandlung des Frequenzdetektors.

In Fig. 7 sind Einzelheiten der in Fig. 1 in Blockform dargestellten Torstromkreise 18 wiedergegeben, die in allen dargestellten Anlagen verwendet werden können. Die Torstromkreise enthalten eine Mehrzahl von steuerbaren Siliziumgleichrichtern 110, 112, 114 usw.. In typischer Weise befindet sich der Gleichrichter 110 gewöhnlich in nichtleitendem Zustand, und durch Anlegen eines, positiven Stromimpulses, beispielsweise des von dem Frequenzdetektor an der Stelle X₁ gemäß Fig. 3 gelieferten Impulses an seine Kathode 116 wird der Gleichrichter 110 leitend gemacht. Mit jedem der steuerbaren Siliziumgleichrichter 110, 112 und 114 ist eine Lampe 58 bzw. 58', 56*' usw. in Reihe geschaltet, wobei jede Lampe von dem zugeordneten leitend gemachten Gleichrichter wahlweise erregt wird. Wenn im Betrieb ein anderer Ton ohne Pause in die Anlage eingegeben wird, wird ein entsprechender anderer Torstromkreis getriggert.

Wenn beispielsweise im -Betrieb der steuerbare Siliziumgleichrichter 112 leitend gemacht wird, fällt die Spannung an dem Punkt 124 plötzlich ab. Zugeordnete Kommutierungskondensatoren 126, 128, 130 usw. in den betreffenden Anodenstromkreisen bewirken, daß ein starker negativer Stromimpuls den Gleichrichter 110 erreicht, wodurch dessen Strom unter den Haltewert verringert wird, so daß der Gleichrichter 110 abgeschaltet, d.h. nichtleitend wird. -Die ^ampe 58· wird nun erleuchtet, und die Lampe 58 wird gelöscht. Die Aufführung bewirkt ein augenblickliches Löschen irgendeiner leuchtenden Lampe durch Erleuchten irgendeiner anderen Lampe.

Der die Signalbeendigung feststellende Stromkreis 82,

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der in Fig, 4 in Blockform dargestellt ist, dient dazu, den Torstromkreisen 18 einen Impuls zuzuführen. Der Zweck dieses Impulses besteht darin, am Aide des Eingangssignals am Mikrophon, vo eine Zeitperiode zwischen den Tönen vorhanden ist, diejenige Lampe, die erleuchtet 1st, auszulöschen. Der Impuls wird den Gleichrichteranoden an dem in 3?ig. 7 mit X^ bezeichneten Punkt über einen Kopplungskondensator zugeführt. Das Auslöschen irgendeiner lampe, die leuchtet, wird aif die gleiche Weise erzielt. Sobald eine Lampe aufleuchtet, wird ein entsprechender Instrumententon von dem Lautsprecher ausgesendet. Anstelle der Lampen bei der lusführungsform gemäß Fig. 2 oder Fig. 7 können lichtaussendende Dioden in Verbindung mit Lichtfühlern verwendet werden„

In Fig. 8 sind mehrere übliche elektronische Stromkreise dargestellt, die an eine verhältnismäßig einfache elektrooptische Einrichtung angeschlossen sind, welche optisch aufgezeichnete Musikinstrumenttöne wiedergibt. Die wiederzugebenden Töne werden durch vokale Töne angeregt, die den Hörfrequenzeingangsstromkreisen durch ein Mikrophon der Kontaktart zugeführt werden. Da ein voller Bereich von Tönen der Tonleiter im Takt mit den angelegten vokalen Signalen wiedergegeben werden kann, stellt diese Vorrichtung ein spielbares Musikinstrument ähnlich einem üblichen Blechinstrument, Holzblasinstrument oder Saiteninstrument dar» jedoch ist sie viel einfacher su epieIeη, da hierfür nur die Stimmbänder und zugehörigen Muske^ln benötigt werden. .

Die riehtigeWiedergabe von Instrumenttönen wird weiterhin durch die Feststellung der Hlederfrequencmodulation und der eich ändernden Lautstärke jedes Tones, wenn dieeeit Stromkreisen zugeführt werden, und durch .Anlegen dieser Effekte an den abgegebenen aufgezeichneten Muaikt on verbessert. Die Funktion jedes ^ der Stromkreise derlnlage gemäß Fig. 8 ist folgende:

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Bin Mikrophon 212, daa vokale Schallwellen von dem Spieler empfängt, führt einen Signalstrom zu dem Hörfrequenz-Vorverstärkerstroinkreis 213. 33er Stromkreis 213 verstärkt die Mikrophonaignal3trö'me und führt aie zu einem Trsiber3tromkreia 214, wo das Signal genügend energieverstärkt' wijd, um einen Stromkreis 215 zu betätigen, der dia !Frequenz in einen Gleichstrom umwandelt. Der Wandleratromkreis 215 erzeugt eine Ausgangsapannung, die der angelegten G-rundfrequenz proportional ist« Da die G-rundfrequenz in den meisten komplexen Wellenformen die höchste Amplitude von allen ihren Komponenten hat, ist ein Teil des die frequenz in Gleichstrom umwandelnden Stromkreises 215 in der lage^i den Signalpegel konstant zu halten, und zwar ähnlich einem Stromkreis zur automatischen Volumensteuerung, so daß die Spitzen zum feststellen und Zählen verfügbar aind.

Die Ausgangsspannung dea Umwandlungsstromkreises wird dann an einen Ablenkstromkreis 216 angelegt, der den Elektronenstrahl 203 in einer elektrostatischen Kathodenstrahlröhre 201 horizontal ablenkt. Jeder Ton auf der chromatischen Skala kann durch eine horizontale Stelle auf dem Phosphorschrim 202 der Kathodenstrahlröhre 201 dargestellt werden. An jeder horizontalen Stelle auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 201 ist ein ■Abschnitt eines photographischen films angebracht, der eine Tonspur 204 ähnlich der Spur trägt, die bei der Projektion von lonfilmen verwendet wird, wobei die Tonspur 204 eine Aufzeichnung von Tönen des ausgewählten Musikinstrumentes ist. Der Elektronenstrahl 203 erzeugt somit einen Lichtfleck hinter jedem filmabschnitt.

Eine Abtastbewegung des Strahles 203 wird daudirch hervorgerufen, daß der Strahl durch entsprechende Spannungen an den vertikalen Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 201 vertikal abgelenkt wird. Diese Spannungen • werden in einem Tertikaloazillatorstromkraia 210 und in

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einem Stromkreis 211 für die.vertikal».Ablenkung ar- ■ zeugt. Die Ve.rtikaloszillatoifcequens iat a.o aingest'allä, daß die Abtastgeschwindigkeit das Lichts lacks auf dar ■Kathodenstrahlröhre 201 ein Signal für dia optiachs Einrichtung erzeugt,'"welches die richtige Musiktonhöhe.'"-ergibt, wobei der Lichtstrahl auf seinem Weg durch die Filmtonspur moduliert worden iat.

Die vertikale Ablenkspannung, dia in dem Stromkreis 21Γ für vertikale Ablenkung erzeugt iat, hat Sägezahn- oder Rampenwsllenform, was dazu führt, daß der Strahl sich gleichmäßig in vertikaler Sichtung mit einer Ge-schwindigkeit bewegt, die von der Neigung der Rampe abhängt, und schnell zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrt, wenn die Hinterkante der Wellenform vorbeigeht. Die Hinterkante der Wellenform erzeugt die Eüokkehrspurj dies kann durch Einfügen eines Austaststromkreises eliminiert werden.

Die hier beschriebenen Stromkreise sind solche, wie sie üblicherweise in modernen iernsehempfängern verwendet werden. Modulierte Lichtstrahlen 205, die von der Filmtonspur 204 ausgehen, werden von einem Lichtsammler 206, der von konkaver Spiegel sein kann, gesammelt, und auf einen Lichtfühler 208 fokussiert. Dieser Wandler spricht auf die Energie des sichtbaren Lichtes an, das von dem Phosphorschirm 202 ausgesendet und dann über einen Verstärkerkreis 209 zu einem Lautsprecher 219 geführt wird.

Die Niederfrequenzmodulation des erzeugten Musiktones erfolgt durch '^rennen dieser Frequenz von dem Eingangssignal in einem Stromkreis 217» dem Niederfrequenzmodulationsdetektor, und durch Anlegen des sich ergebenden Signals an die Kathode der Kathodenstrahlröhre und damit an den Elektronenstrahl. Lautstärke oder die Höhe dee Signalstromes wird in einem AbfUhlstromkreis 221 festgestellt und dem Kathodtnpotential des KathodenstrahlrÖhrenstromlcreisei überlagert, wo es die Strahlintensität und den

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gioh srgaljartdra licht fleck a. int er dar Jiimtonspur beeinflußt. Be ist angöiioannen, daß 'jadsm elektronischen Stroiakrsis gsraä-S^lg.. -3 s^ifia' eigene Energie zugeführt wird, für die iCsthod.siast^ahlrÖhrt ist ein getrennter Hochspsnnungaenergie zuführender Stromkreis 218 vorgesehen· DöiageinäB kann durch die Verwendung einer solchen Anlage eine vokale Melodie in eine Instrumentenme^lodia umgewandelt werden.

Bei der in Pig. 9 schemaiiseh^ wiedergegebenen Anlage wird eine Filmtonapur 204 in Verbindung mit einer Kathodenstrahlröhre 201 j einem Lichtfühler 208 und einem Lautsprecher 219 verwendet, Jedoch sind die Teile der Anlage, die zum Erregen der Bohre 201 verwendet werden, so angeordnet, daß aie wie ein Klavier mit einem Satis von Saaten gespielt werden können, wobei eine solche Taste 222 als Beispiel dargestellt ist. Wenn die Taste 222 niedergedrückt wird, wird ein ^chaltstromkreis 224 aktiviert und in dar'Kathodenstrahlröhre 201 eine Potentialänderung hervorgerufen, welche dan ^elektronenstrahl 203 anschaltet. Der Elektronenstrahl 203 erregt dan Phosphorbelag auf dem Schirm 202 dar Kathodenstrahlröhre 201, so daß er sichtbares Licht aussendet. Die so ausgesendete Lichtenergie wird veranlaßt, durch einen Abschnitt eines eine Tonspur 204 tragenden Pilms hindurchzugehen, der an der Vorderseite der Kathodenstrahlröhre 201 angebracht ist. Sie optisch aufgezeichnete Toninformation, die in der Pilmtonspur 204 enthalten ist, moduliert das durch sie hindurchtretende Licht zu einem Licht von sich»ändernder Intensität.

Der Schaltstromkreia 224 erregt weiterhin einen Stromkreis 216 für die horizontale Ablenkung, wodurch bewirkt wird, daß ein vorbestimmtas Ausmaß an Ablenkspannung an den horizontalen Ablenkplatten in der Röhre 201 erscheint, ao daß der Lichtfleck auf einen entsprechenden Filmtonapurabsohnitt aingaateilt wirda Sine Abtastung diesas Ab-

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schnittes der..3?ilmtonspur 204 wird dadurch hervorgerufen, daß der Strahl 203 in senkrechter Sichtung- über die Spur 204 bewegt wird, indem entsprechende Spannungen an die vertikalen Ablenkplatten dar Kathodenstrahlröhre 201 angelegt werden. Diese Spannungen werden in einem Stromkreis 211 für die vertikale ablenkung erzeugt und durch die Oszillationen, die in einem Tertikaloszillatorstromkreis 210 .erzeugt sind, frequenzgesteuert.

Die austretenden Lichtstrahlen 205 werden-" dann von einem LichtenergiesaiffiBier 206 gesammelt, -welcher die Lichtstrahlen reflektiert und auf den Lichtfühler 208 fokussiert, Dis fokussiertan Strahlen sind durch die Linien 207 angedeutet. Die auf den-Lichtfühler 208 fallenden Lichtstrahlen 207 induzieren in dem Lichtfühlerstromkreis elektrische Signaiströme zufolge der modulierenden Wirkung d<=r Filmtonspur, die s-wisehea dem Phosphorschir'm 202 und der optischen Sinrichtung angeordnet ist. Diese Ströme werden dann in eiaem Terstärkerstromkreis 209 weiter verstärkt, der an czn Lichtfllhler 208 angekoppelt ist. Die verstärkten Musikt^ne 'jjsr&sji dann an dsm ait dem Verstarkerstroaokreis 209 verbvu. s-s^e^ Lautaprseher hörbar gemacht.

Um die verschiedenen Töne einer Tonleiter su erzeugen, ist auf dem PiIm eine entsprechende Anzahl paralleler Torispuren 204 vorgesehen, und diese Spuren sind Photoauf Zeichnungen von Tönen verschiedener Tonhöhe, wie sie auf dem ausgewählten Instrument gespielt werden. Es ist auch eine entsprechende Anzahl von Tasten 222 vorhanden, und jede Taste ist mit der Bohre 201 über ihren eigenen Stromkreis 216 zur horizontalen Ablenkung verbunden, durch welchen die auf die Bohre übertragene Spannung so eingestellt wird, daß der Elektronenstrahl 203 auf die beaondera Filmtonspur 204, die der niedergedrückten Taste 222 entspricht, gerichtet und auf ihr gehalten wird.

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Bei den in 2?ig. 8 unt 9 dargestellten AusfÜhrungsformen wird eia Abschnitt der Iilmtonspur 204 für jeden zu erzeugenden Musikton verwendet. Demgemäß ist eine Anzahl fer®oki@äaia@r Spuren erforderlich, um eine Anzahl verschiedener Musiktöne- wiederzugeben» In Pig. 11 sind drei solcher verschiedener Spuren 4a, 4b und 4e dargestellt. Dies.©' Ausführung benötigt eine Einrichtung zum Ablenken des ^lektronenstrahles in verschiedene vorbestisiaite waagerecht® Stellungen» um Jede einen Ton darstellende Filsaspur abzutasten.

Eine andere verwendbare Anlage zum Erzeugen von Tönen verschiedener Tonhöhe unter Verwendung nur eines Filmtonspurstreifens ist bei der Abwandlung gemäß 2?ig. 10 dargestellt.

Bei dieser Ausführungsform gemäß Pig. 10 führt ein Mikrophon 212, das vokale Schallwellen von dem Benutzer empfängt, den Signalstrom einem Hörfrequenz-Vorverstärker-Stromkreis 213 zu. Der Stromkreis 213 verstärkt die Mikrophonsignalströme und führt sie einem Treiberstromkreis 214 zu, wo das Signal eine Verstärkungsröhre oder einen Verstärkungstransistor antreibt, um an dem Ausgang eine nahezu rechteckige Wellenform zu erzeugen. Die ßechteckwellenform wird dann an einen Differentiatorstromkreis 226 angelegt, wo die Vorderkante und die Hinterkante des Rechtecksignals Spitzen oder Impulse kurzer Dauer erzeugen. Diese Impulse werden dann an einen Triggerstromkreis 228 angelegt, der nur entweder auf die Vorderkante oder die Hinterkante der Impulse (positiv gehende Impulse bzw. negativ gehende Impulse) anspricht. Es ist ein Impuls dieser Art für jede elektrische Periode der Grundfrequenz in dem vokalen Eingangssignal vorhanden. Diese Impulse werden nunmehr dazu verwendet, die Sehwingungafrequenz -in einem Multivibratorstromkreis 230 eiaiuleiten und synchron zu steuern.

Die hier erzeugten Hechteckwellenspannungen. worden

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dann an einen Stromkreis 232 für die vertikale Ablenkung angelegt, in den ein Bampengenerator eingebaut ist, der eine Sägezahnapannungawellenform konstanter Spitzenamplitude erzeugt. Obwohl diese feilenformen konstante Amplitude haben, sind die durch Hampen gekennzeichnet, die sich im Neigungswinkel oder in der Aufbaugesehwindigkeit ändern, wobei die Geschwindigkeit durch die MuItivibratorfrequenz mittels eines Integrationanetzwerkea in dem Ramρengβnerator bestimmt und gesteuert wird. Diese Sägezahnwellenformen, deren Kampenwinkel sich mit der Frequenz im Takt mit dem vokalen Eingang ändern« werden dann dazu verwendet, den Elektronenstrahl mittels des Stromkreises 232 vertikal abzulenken, und dadurch zu bewirken, daß der Lichtfleck 203' den Filmstreifen mit sich ändernden Geschwindigkeiten abtastet und demgemäß Töne verschiedener Tonhöhe erzeugt. Die Filmtonspur enthält in diesem Fall mehrere vollständige optisch aufgezeichnete Perioden des Mueiktons geringster Tonhöhe, wobei die genaue Anzahl durch die Anzahl von Schwingungen bestimmt wird, die während der Integration zum Erzeugen der Spitzenrampenepannung erforderlioh sind.

Da diese Anordnung nur eine einzige Filmtonspur zum Wiedergeben des Tones eines Musikinstrumentes benötigt, ist auf dem Höhrenschirm zusätzlicher Raum für andere Tonapuratreifen verfügbar, wie es in Flg. 11 angedeutet ist, so daß in der gleichen Anlage mehrere Musikinstrumente wiedergegeben werden können, wobei jede Tonspur so gebildet let, daß sie die Obertöne dee Instrumentes wiedergibt, welches siedarstellt. Der Spieler wählt dann den Instrumentton aus, den er wiederzugeben wünaoht, und zwar mittels eines Inatrumentwähier-Stromkreises 234, der für jede Wähleratelle eine vorbeatimmte Ablenkspannung an die horizontalen Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre anlegt. Diese Abltnkapannung wird über den Stromkreis 216 für die horizontale Ablenkung zugeführt, um den Elektronenstrahl

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BAD ORIGINAL

_82ä jfilmsts-eif es- am ricMteis und auf ihm su tisUjaiij) i^oti©! die fesrfeiksia. Afetastfe®w®gung gemäß vor-BtehenÖQi¹ Besöh3?©il¥as§ fe®3?¥©s^>g©s³iaf©ii wird»- Bin Bieder— f rQgueniim©diilati©B©tsjt'sli."&3r 217 tmä ©in die Lautstärke feststellender Stromkreis 221 ^@j?d©n ¹^ospendet, wie es iß Vtsbindung mit äes¹ Jö&lag© g^siäß fig« .8 beschrieben ist·

Die Erfindung iat ¥O.-est©li©nd mit besonderem Besug " auf die dargestellten ^usführungsfozmen beschrieben worden, Jedoch ist zu verstehen, daß für den Fachmann zahlreiche Abwandlungen offensichtlich sind. Beispielsweise können die ffiöne zweier oder mehrerer Instrumente gleichseitig wiedergegeben werden,, indem eine Kathodenstrahlröhre mit m&t oder ©ahreren Strahlen und angeordneten Ablenkplatten nnü Schaltungen verwendet wird«, In einem solchen lall können die Abtastungen der zwei oder mehreren Strahlen auf getrennten Tonspuren erfolgen, deren jede einem anderes Initrament zugeordnet ist, so daß die beiden Töne von eißsm einzigen Eingang wiedergegeben werden können. Als andere Abwandlung kann der konkave Spiegel durch eine Lins© ersetzt werden, die zwischen der Röhr® 201 und dem Wandler 208 angeordnet ist. Ss können verschiedene Umwandlungseinrichtungen verwendet werden, beispielsweise Siliziumdetektoren, Lichtvervielfachungsröhren u. dgl.. Offensichtlich können die Tonspuren in einer Vielzahl von Stellungen auf der Fläche der Kathodenstrahlröhre angeordnet werden, beispielsweise horizontal oder vertikal, Seite an Seite oder Ende an ^nde der Abschnitte mit ent- ^ · sprechender Abwandlung der Steuerschaltung. Die Spur selbst kann eine solche von variabler Fläche oder variabler Dichte sein, je nachdem, wie es gewünscht wird.

Eine weitere mg\öliche Abänderung besteht darin, daß beispielsweise Irgendeine der Musiksρeiehereinrichtungen durch andere Mittel als durch einen Mikrophonverstärker

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und eisen !requenMetektor betätigt werden· Ton einer Klaviertastatur direkt betätigte Schalter können beispielsweise dazu verwendet werden, die verschiedenen magnetischen Wiedergabe&iSpfe oder Lichtquellen ale
Mittel sum ^rseugen von liusiktönen wahlweise zu "betätigen.

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Claims

P at entansprüohe

y Anlage zum Erzeugen von Musiktönen, gekennzeichnet durch

a) eine Speichereinrichtung, in der eine Mehrzahl "von vorher aufgezeichneten Tönen gespeichert sind,

b) eine mit der Speichereinrichtung in Arbeitsbeziehung stehende Ton.rückgewinng'ungseinrichtung,

c) eine mit der Tonrückgewinnungseinrichtung verbundene Schalteinrichtung,

d) eine Steuereinrichtung, die mit der Tonrückgewinnungseinrichtung zu deren ausgewähltem Arbeiten verbunden ist, und

e) eine mit der Tonrückgewinnungseinrichtung verbundene .Ausgangsvorrichtung.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Tastatur aufweist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung einen drefibaren Zylinder, eine Mehrzahl von um den Zylinder angeordneten Tonspuren und eine elektrooptische Einrichtung zum Erzeugen von Signalen aus den Tonspuren aufweist.

4. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung ein Magnetband und einen Abtastkopf aufweist.

5o Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung und die Tonrückgewinnungseinrichtung folgende Bestandteile umfassen: eine Kathodenstrahlröhre, die einen Phosphorschirm aufweist, eine Pilmtonspur, auf der in getrennten Zonen einzelne Töne eines Musikinstrumentes optisch aufgezeichnet sind, eine Einrichtung, welche die Kathodenstrahlröhre so erregt, daß ein Elektronenstrahl von der Kathode auf den Schirm gerichtet und ein Teil des Schirmes abgetastet

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wird, einen Lichtfühler, einen Lichtsammler, der ao angeordnet ist, daß er die von dem Schirm ausgesandten und durch den Film hindurehfallenden Lichtstrahlen auf den Lichtfühler fokussiert, einen Lautsprecher, eine Einrichtung zum Verstärken des von dem Lichtfühler zu dem Lautsprecher fließenden variablen »stromes und eine Einrichtung zum steuern der die Kathodenstrahlröhre erregenden Einrichtung, um die Abtastbewegungen des Elektronenstrahles auf vorbestimmte Teile der die aufgezeichneten Töne des Instrumentes enthaltenden getrennten Zonen zu beschränken.

6. Anlage nach Anspruch 5$ dadurch gekennzeichnet, daß der Film eine Reihe paralleler Tonspuren trägt, die mittels des Elektronenstrahles wahlweise abtastbar sind und einer Reihe von Tönen in einer Tonleiter entsprechen.

7. Anlage nach Anspruch 5, oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Mittel aufweist, die so betätigbar sind, daß sie die aufeinanderfolgenden Musiktone zur Wiedergabe durch den Lautsprecher auswählen.

8. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Horizontal-Ablenkstromkreis für jede der parallelen Tonspuren und eine Schaltertaate für jeden Satz von Stromkreisen für die horizontale und die vertikale -Ablenkung aufweist.

9. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die steuereinrichtung ein Mikrophon, in welches Töne verschiedener Tonhöhen aufeinanderfolgend eingegeben werden können, einen Horizontal-Ablenkstromkreia, der zwischen das Mikrophon und die Kathodenstrahlröhre geschaltet ist, einen Vertikal-Ablenkstromkrels, der mit der Bohre arbeitsmäßig verbunden ist, und eine elektriache Einrichtung aufweist, die zwischen das Mikrophon und die Köhre geschaltet 1st und auf die Grundton-

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höhe eines in das Mikrophon eingegebenen Tones anspricht, um die horizontalen ^btastbewegungen des Elektronenatrahles auf die dieser Tonhöhe entsprechende Tonspur zu beschränken.

10. Anlage nach -Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektronische Empfangseinrichtung, welche Musik einer Form empfängt und sie in elektrische Signale von sich ändernden Frequenzen umwandelt, einen mit der Empfangseinrichtung verbundenen Frequenzdetektor, der die einzelnen Frequenzen der Signale feststellt, eine Speichereinrichtung, in der eine Mehrzahl von vorher aufgezeichneten Tönen einer Musik anderer Form ge-

w speichert sind, elektronische Torstromkreise, die mit dem Frequenzdetektor und der Speichereinrichtung verbunden sind und auf von dem Detektor erhaltene Signale ansprechen, welche den verschiedenen festgestellten Frequenzen entsprechen, so daß ein Eingangssignal, welches eine besondere Frequenz in der einen Musikform darstellt, eine entsprechende frequenz in der anderen Musikform aus der Speichereinrichtung anregt.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung ein Mehrspuren-Magnetband (22), eine Antriebsvorrichtung (36) zum Bewegen des Magnetbandes und eine Mehrzahl von mit dem Magnetband zusammenarbeitende Abtastköpfe (2B) aufweist, die mit den Torstromkreisen (18) verbunden sind, so daß der Ausgang dieser Abtastköpfe wahlweise der Ausgangsvorrichtung zugeführt werden kann.

12. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß di© Sp©ichereinrichtung einen drehbaren Zylinder (44), eins Antriebsvorrichtung (52, 54) zum drehen des Zylinders, ein® auf dar Oberfläche d'ea Zylinders angeordnete reflektierende Schicht, eine Mehrzahl von um den Zylinder herum ringförmig angeordneten Tonspuren (56) der anderen. Musikform sowie Lichtquellen (58) und Liohtfühler (66) aufweist,

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die jeweils auf eine der Tonspuren fokussiert sind, wobei die Lichtquellen (58) mit den Toratromkreisen (18) und die Lichtfiihler (66) mit der Ausgangs vorrichtung verbunden sind.

13. -Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdetektor eine Tragplatte (74), eine Mehrzahl von sich von der Platte erstreckenden leitenden ^esonanzzungen (76), eine Mehrzahl von mit den Torstromkreisen (18) verbundenen und in dichter Fähe der Zungen (76) angeordneten Kontakten (7B), und eine Einrichtung (68, 70) aufweist, welche im Ansprechen auf die Eingangsfrequenz die Platte (74) und . · damit die Zungen (76) zum Schwingen bringt, so daß die Zungen (76), die mit den Kontakten (78) Schalter 'bilden, gemäß ihren Besonanzfrequenzen die Schalter öffnen und schließen.

14o Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Prequenzdetektor einen mit. der Empfangseinrichtung verbundenen ^requenz-Spannungs-Wandler (86), eine Kathodenstrahlröhre (84), deren Elektronenstrahl auf die von dem Wandler (86) gelieferte Spannung anspricht, und eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Elementen (92» 94) aufweist, die in Ausrichtung mit der Kathodenstrahlröhre (84) angeordnet und mit den Torstromkreisen (18) verbunden sind, so daß der Elektronenstrahl die lichtempfindlichen Elemente (92, 94) in Übereinstimmung ,mit Änderungen der Spannung erregt.

15· Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdetektor einen mit defl Empfangseinrichtung verbundenen Frequenz-Spannungs-Wandler (96), einen Eampengenerator (100), zwei Spannungsvergleicher (98, 102), von denen der eine mit dem Eampengenerator (100) und dem Wandler (96) und der andere mit dem Eampengenerator und Erde verbunden ist, einen Oszillator (106), eine mit dem Oszillator (106) und den beiden

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Spannungavergleichern (98, 102) verbundene Torsteuerung (104), einen mit der Torateuerung (104) verbundenen Zähler (1O7), eine mit den. Torstromkreisen (18) verbundene logische Schaltung (109) und einen mit dem Zähler (107) und der logischen Schaltung (t09) verbundenen Zeitgeber (108) aufweist.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Toratramkreise C18) eine Mehrzahl von steuerbaren Siliziumgleichrichtern enthalten, die in paralleler Folge zwischen den Frequenzdetektor und die Speichereinrichtung geschaltet sind und die sich gewöhnlich in nichtleitendem Zustand befinden, aber im Ansprechen auf den ^Äusgang des Detektore in den leitenden. Zustand gelangen, wodurch die Speichereinrichtung wahlweise angeregt wird«

17· Verfahren zum Umwandl^n von vokalen Tönen in instrumentale Töne, dadurch gekennzeichnet, daß die vokalen Töne in elektrische Signale umgewandelt werden, die Grrundfrequenzen dieser Signale festgestellt werden, die festgestellten Frequenzen dazu verwendet werden, die Aussendung von vorher aufgezeichneter Instrumentalmusik in Form anderer elektrischer Signale anzuregen, und diese anderen elektrischen Signale in Höherfrequenzsignale umgewandelt werden.

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