DE2142315A1

DE2142315A1 - Elektronische Orgel

Info

Publication number: DE2142315A1
Application number: DE19712142315
Authority: DE
Inventors: Kenneth Sheldon Birmingham Freeman (Großbritannien). D05b 1-10
Original assignee: AUDIO SYNTHESISERS Ltd
Current assignee: AUDIO SYNTHESISERS Ltd
Priority date: 1970-08-26
Filing date: 1971-08-24
Publication date: 1972-03-02
Also published as: US3847050A; GB1359132A; NL7111749A; BE771746A

Description

23. Aug. 1971 Wa.

Dr. A. Menteel Dipl.-lng.W.Dahlke

Pafentanwälfe
Refrath bei Köln

Frankenbrst 137

AUDIO SYNTHESISERS LIMITED a

North Harrow, Middlesex, England

Elektronische Orgel

Die Erfindung betrifft eine elektronisch© Orgel und insbesondere elektronische Orgeln mit Einrichtungen otjb Sr^i©3L@a sia@s Tremolo- oder Yibratoeffekts iait den Töasn, di® voa das? «tegal erzeugt werden.

Bekannte elektronische Orgeln halbes ®iais@lne Haiaptosgillatoren "bzw· Tonerzeuger mit stabilisierter Pr&q®.®nz smr Erzs-agmng verschiedener Töne bei Fiederdrücken der jeweiligen fasten. Beispielsweise können zwölf solcher Toners ©lager vorhanden @@in₉ um die zwäölf Töne einer chromatischen Skala der oberen Oktave des Instrumentes zu erzeugen^ wobei man di© Tön® der uateren Oktaven durch geeignete Frequenzteilung erhält_o

Der Tramoloeffekt in solchen elektroaisehen Orgeln wird dadurch

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erreicht, daß an die erzeugten Schwingungen eine kleine Frequenzmodulation bei niedriger Frequenz angelegt wird, üblicherweise in der Größenordnung von sechs Hertz. Biese Modulation wird als eine "Vibrato^H-Schwingung bezeichnet.

Bei solchen bekannten elektronischen Orgeln ist die Nennfrequenz jeder bestimmten Uote jedoch konstant, zumindest hat sie eine konstante Beziehung zu anschließenden Tönen an der Tastatur der Borgel, wobei jeder Ton von einem gemeinsamen Hauptoszillator abgeleitet wird. Daß führt zu einem Fehlen einer musikalischen "Farbe" in den erzeugten Tönen im Vergleich zu Tönen, die von gewöhnlichen Zungenoder Saiteninstrumenten stammen.

Erfindungsgemäß ist eine elektronische Orgel vorgesehen, die eine Anzahl von Tasten hat, um verschiedene Töne zu erzeugen, wobei jede der Tasten die Funktion eines Netzwerks steuert, das aus mindestens zwei Oszillatoren besteht, wobei die Frequenz des jeweiligen Oszillators jeweils durch Vibrato-Oszillatoren mit gegenseitig nicht in Seziehung stehender Frequenz und/oder Phase modifiziert wird und die Ausgänge der beiden Oszillatoren in dem elektrischen Ausgangssignal vom Hetzwerk kombiniert werden, derart, daß ein Ton erzeugt wird, der eine wahllose Variation zeigt. 3)» die wahllose Variation von zwei unabhängigen modulierenden Quellen stammt, ist die entstehende Tosvariation »nicht monochromatisch und erreicht dia Wahllosigkeit eines normalen Zungen- oder Saiteninstruments.

Vorzugsweise sind die Frequenzen dsr jeweiligen Ossil"i «©n im wa-

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ßentlichen die gleichen und stellen die musikalische Rote dar, die von dem Netzwerk zu erzeugen ist. Die gegenseitig nicht in Beziehung stehende Modulation der Tonoszillatoren durch die Vibrato-Oszillatoren bewirkt eine Änderung der Frequenzen der Tonschwingungen über kleine Bereiche um ihre Nennfrequenzen unabhängig voneinander und in einer nicht in Beziehung stehenden bzw. inkohärenten Weise. Das Ergebnis ist, daß die Oszillatoren dazu neigen, in wahlloser Weise in und außer Phase miteinander zu driften.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind drei Tonoszillatoren und zwei jeweilige Vibrato-Oszillatoren vorgesehen, wobei die Yibrato-Oszillatoren mit zweien der Tonossillatorea arbeiten, während der weitere Oszillator eis Ausgangssignal Mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz bei d©2? JSatm£s®qn®nz der beiden genannten Oszillatoren erzeugt. Der entstehend© Ton stellt taan den einer Yielzahl von Saiteninstrumenten oder den eiaes Chors dar, und zwar mit einer subtilen wahllosen Variation um eine mittlere Frequenz herum.

Die Vibrato-Oszillatoren sind vorzugsweise freilaufend, um sicherzustellen, daß sie inkeiner Phasenbeziehung zueinander stehen.

Die elektronische Orgel gemäß der Erfindung kann in bekannter Weise mit anderen Schaltkreisen versehen sein, um beispielsweise den Angriff und das Ausklingen einzelner Töne su steuern und um besondere Echoeffekte zu erzeugen.

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Typischerweise geht die Frequenzmodulation des jeweiligen Tonoszillators über eine Bandbreite von einigen Hertz bei einer Mddulationsfrequenz in der Größenordnung von drei bis sechs Hertz.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei den Oszillatoren um Trägerfrequenzoszillatoren, und der Ausgang von den Oszillatoren wird ebenfalls durch mindestens ein Seitenband eines modulierten Signals moduliert, das durch den Ausgang von weiteren jeweiligen Trägerfrequenzoszillatoren gebildet ist, der durch ein elektrisches Signal moduliert wird, welches den Ton darstellt, der erzeugt werden soll.

Torzugsweise bewirkt die Modulation der Trägerfrequenzoszillatoren durch die Yibrato-Oszillatoren die Einführung einer sinusförmigen Variation in deren Frequenz, obgleich auch die verschiedensten anderen Wellenformen vorgesehen sein köennen.

Torzugsweise umfaßt die Schaltung auch eine Einrichtung zum Unterdrücken mindestens der Trägerfrequenz des modulierten Signals; alternativ kann die Einrichtung wirksam sein, um die Trägerfrequenz und ein Seitenband des modulierten Signals zu unterdrücken.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Modulation der Trägerfrequenzoszillatoren durch die Tibrato-Oszillatoren in Bezug auf die weiteren Trägerfrequenzoszillatoren derart bewirkt, daß die Yibrato-Oszillatoren die Differenz zwischen den

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Frequenzen der Trägerfrequönzoszillatoren und den weiteren Trägerfrequenzoszillatoren steuern. Es ist diese Differenz, die die Verlagerung in der Frequenz der Komponenten des ursprünglichen elektrischen Signals bewirkt, das den zu erzeugenden Ton darstellt, folglich auch die Vibratoeffekte, die bei der Intermodulation mit nicht in Beziehung stehenden Vibratoschwingungen mit einem entsprechenden Signal die subtilen wahllosen Variationen erzeugen, um das Ergebnis zu erreichen, das man haben will_o

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindimg ist eine elektronische Orgel vorgesehen, die eine Anzahl von Tasten zur Erzeugung verschie dener Töne hat, webei die jeweilige der Tasten die Funktion eines Netzwerks steuert, das aus mindestens einem Oszillator aus Erzeugung eines elektrischen Tonsignals besteht, welches des zu erzets/fsaden Ton darstellt, ferner aus einer Einrichtung %xim Modul£@:£@& eines ersten Trägersignals mit dem elektrischen Tonsignal zur Erzeugung eines modulierten Signals, einer Einrichtung 212m tfater&rükken der Trägerfrequenz des modulierte» Signals und gum Modulieren eines zweiten Trägersignals mit mindestens einem Seitenband des modulierten Signals und einer Einrichtung zum Variieren der Differenz zwischen den Frequenzen des ersten und des zweiten Trägersignals mit kontrollierter Eate, derart, daß dl© Frequenzen der Komponenten des elektrischen Tonsignals variiert werden.

Vorzugsweise ist die Einrichtung zum Variieren der Differenz zwi-Bchen den Frequenzen des ersten und des aweiten Trggersignals so

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wirksam, daß die Differenz periodisch mit einer bestimmten geringen Frequenz variiert wird, derart, daß ein Vibratoeffekt beim erzeugten Ton erzeugt wird. Bin bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Einrichtung zum Variieren der Differenz zwischen den Frequenzen des ersten und des zweiten Trägersignals so wirksam ist, daß die Differenz sinusförmig variiert wird. In dieser V/eise variiert der erreichte Yibratoeffekt sinusförmig in einer Weise, die bekannten Vibratoeffekten ähnlich ist; erfindungsgemäfi ist es jedoch möglich, mit verschiedenen anderen Yibratosignal-Wellenformen zu arbeiten.

Vie bereits erwähnt, kann das erste Trägersignal allein unterdrückt werden, oder alternativ kann die Einrichtung zum Unterdrücken der ersten Trägerfrequenz des modulierten Signals so wirken, daß auch ein Seitenband des modulierten Signals unterdrückt wird·

Entsprechend kann die Differenz zwischen den Frequenzen des ersten und des zweiten Trägersignals durch Variation der Frequenz des ersten Trägersignals variiert werden, während die Frequenz des zweiten Trägersignals im wesentlichen konstant gehalten wird, oder sie kann alternativ dadurch variiert werden, daß die Frequenz des zweiten Trägersignals variiert wird, während die Frequenz des ersten Trägersignals im wesentlichen konstant gehalten wird.

Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläufe-w'-x-U In den Zeichungen sindζ

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Fig. 1 ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel der Schaltkreise zur Erzeugung eines Tons über einen Bereich von sechs Oktaven zeigt, und

Pig. 2 ein Blocksehaltbild, das ein zweites Ausführungsbeispiel der Schaltkreise zur Erzeugung eines einzigen Tons über einen Frequenzbereich von sechs Oktaven zeigt.

In Fig. 1 sind drei Hauptoszillatoren 11a, 11b und 11c gezeigt. Die Hauptoszillatoren 11 sind identisch und werden jeweils stabilisiert, um ein elektrisches Ausgangssignal mit einer bestimmten Frequenz zu erzeugen, das den Ton repräsentiert, der erzeugt werden soll. Die beiden Hauptoszillatoren 11b und11c sie mit den Ausgängen zweier Yibrato-Oszillatoren 12 bzw. 13 gekoppelt. Die Ausgänge von den jeweiligen Hauptoszillatoren 11 werden jeweiligen Frequenzteilern 14 zugeleitet; der Ausgang vom Hauptoszillator 11a ist d&Töei mit einem Frequenzteiler 14a gekoppelt, der vom Hauptoszillator 11b mit einem Frequenzteiler 14b und der von Hauptoszillator 11c mit einem Frequenzteiler 14c Der jeweilige Frequenzteiler 14 hat sechs Ausgänge, ^ an denen jeweils ein elektrisches Auegangesignal, das einen bestimmten Ton repräsentiert, jedoch bei sechs verschiedenen Oktaven, über eine» Wellenform-Formgebungseinrichtung 15 in der jeweiligen Leitung zu einer jeweiligen gemeinsamen .Oktavenleitung 16, 17, 18, 19, 20 oder 21 transferiert wird. Beispielsweise werden die elektrischen Signale, die einen Ton zum Beispiel in der oberen Oktave des Instrumentes darstellen, jeweils zur gemeinsamen Leitung 16 geleitet, mittels der sie zu einer Tastatur und zu einer Schalt steuereinrichtung 22 geführt werden. Entsprechend werden die Signale, die jeweils eine

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der fünf unteren Oktaven repräsentieren, über gemeinsame Leitungen zur Tastatur und zu den SchaltSteuereinrichtungen geleitet, die ihnen zugeordnet sind.

Beim Spielen des Instruments arbeiten die Oszillatoren kontinuierlich: wenn einer der sechs Töne, die von den Oszillatoren 11 erzeugt werden, erzeugt werden soll, wird die entsprechende Taste, beispielsweise die Taste, die dem Schalt- und Steuerkreis 24 zugeordnet ist, niedergedrückt, um damit die Ausgänge der Frequenzteiler 14 über die gemeinsame Leitung 18 mit einem Tonwandler (nicht dargestellt) des Instrumentes zu verbinden. Die Ausgänge von den Hauptoszillatoren 11b und 11c werden natürlich von den Ausgängen von den Tibrato-Oszillatoren 12 und 13 jeweils moduliert, und demgemäß ändern sie sich unabhängig voneinander um ihre Kennfrequena herum. Der Ausgang vom Hauptoszillator 11a wird bei der ITennfrequenz der Oszillatoren 11 im wesentlichen konstant gehalten. Die drei Oszillatoren erzeugen damit durch den Frequenzteiler 14 einen Ton, der unabhängig variierende Komponenten hat, die in und außer Phase miteinander driften, um einen akustischen Effekt entstehen zu lassen, der einem Effekt näherkommt, wie er durch ein normales Saiten- oder Zungeninstrument oder durch einen Chor entsteht.

In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel mit einer Schaltung zum Erreichen des Vibratoeffektes gezeigt, mit deren Hilfe die subtilen wahllosen Variationen um eine mittlere Frequenz des elektrischen Ausgangssignals herum erreicht werden können, das irgend-

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einen Ton repräsentiert. In Pig. 2 stellen gleiche Bezugszahlen entsprechende Komponenten der in Pig. 1 gezeigten Schaltung dar. In dem in Pig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein einziger Hauptoszillator bzw. Tonerzeuger 11 vorgesehen, der ein Ausgangssignal liefert, das den Ton repräsentiert, der erzeugt werden soll. Das Ausgangssignal vom Hauptoszillator 11 ist an drei Leitungen 29 vorgesehen, und jede ist so eingerichtet, daß das Ausgangssignal von einem von drei Trägerfrequenzoszillatoren 28 moduliert wird. Im einzelnen moduliert das Ausgangssignal vom Hauptoszillator 11, das durch die Leitung 29a geht, das Trägerfrequenzsignal vom Oszillator 28a, das Ausgangssignal vom Hauptoaszillator, das durch die Leitung 29b geht, moduliert das Trägerfrequenzsignal vom Oszillator 28b, und das Ausgangssignal vom Hauptoszillator, das durch di© Leitung 29e geht₉ moduliert das Trägerfrequenzsignal vom Oszillator 28c.

Die modulierten Signale gehen durch Leitungea JO jeweils zu TTnterdrückungsschaltkreisen 511 wo entweder die Trägerfrequenz oder die Trägerfrequenz und ein Seitenband unterdrückt werden, und das Seitenband oder die Seitenbänder des modulierten Signals, das bzw. die den Ausgang von den Unterdriickungsschaltkreisen 51 bilden, werden verwendet, um zweite Trägerfrequenzsignale von zweiten Trägerfrequenzoszillatoren 52 zu modulieren. Die Frequenzen der Trägeroszillatoren 28 und 52 sind mit Hilfe eines Signalgenerators 55 gekoppelt. Der jeweilige Signalgenerator 55 arbeitet derart, daß die Differenz zwischen den Ausgangsfrequenzen der Trägersignaloszillatoren 28 und 52 variiert wird, entweder indem eine'konstant und die andere variiert wird oder indem beide zusammen variiert werden, so daß di© Komponen-

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ten des ursprünglichen Tonsignals im modulierten Signalausgang von den Schaltkreisen 32 in Abhängigkeit von der Sp aanung der Generatoren 33 phasenversetzt sind. In dieser Yieise wird das jeweilige Ausgangs signal in Abhängigkeit von der Spannung der Generatoren 33 frequenzmoduliert.

Die Generatoren 33 sind so eingerichtet, daß sie vollkommen unabhängig voneinander sind, so daß die Ausgänge an den Leitungen 34a, 34b und 34c in Phase oder Frequenz nicht gekoppelt sind und damit die Eingänge zu den drei Frequenzteilern 14 sich im gleichen Zustand wie die Eingänge zu den Frequenzteilern 14 in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel befinden, d.h. jeder Eingang erfährt kleine unabhängige Variationen um eine mittlere Frequenz herum, und die Variationen sind effektiv wahllos, so daß die kombinierten Töne bei der Wiedergabe durch einen Tonwandler (nicht dargestellt) ein normales Zungen- oder Saiteninstrument oder einen Chor darstellen, indem subtile wahllose Variationen um die mittlere Frequenz herum vorliegen.

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Claims

Patentansprüche

Elektronische Orgel mit einer Anzahl von Tasten zur Erzeugung verschiedener Töne, wobei jede der Tasten die Funktion eines Netzwerks steuert,dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Netzwerk mindestens zwei Oszillatoren gehören, deren Frequenz durch jeweilige Vibrato-Oszillatoren mit einer gegenseitig nicht in Beziehung stehenden Frequenz und/oder Phase moduliert wird, wobei die Ausgänge der beiden Oszillatoren im elektrischen Ausgangssignal vom Netzwerk zusammen- ™ gefaßt sind, derart, daß ein Ton erzeugt wird, der eine wahllose Variation zeigt.
2. Elektronische Orgel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

beide Oszillatoren elektrische Ausgangssignale erzeugen, die im wesentlichen den Ton repräsentieren, der von dem Netzwerk erzeugt werden soll.
3. Elektronische Orgel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeioh- gt net, daß das Neztwerk mindestens einen weiteren Oszillator zur Erzeugung eines Ausgangssignals mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz bei der Nennfrequenz der beiden Oszillatoren umfaßt.
4. Elektronische Orgel nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei den Vibrato-Oszillatoren um freilaufende Oszillatoren handelt.
5» Elektronische Orgel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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es sich bei den Oszillatoren tun Trägerfrequenzoszillatoren handelt und der Ausgang von den Oszillatoren auch durch mindestens ein Seitenband eines modulierten Signals moduliert ist, das durch den Ausgang von weiteren jeweiligen Trägerfrequenzoszillatoren gebildet ist, die jeweils mit einem elektrischen Signal moduliert sind, welches den Ton repräsentiert, der erzeugt werden soll.
6. Elektronische Orgel nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation der Trägerfrequenzoszillatoren durch die Vibrato-Oszillatoren so wirksam ist, daß eine Sinsuformvariation in deren Frequenz eingeführt wird.
7. Elektronische Orgel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Unterdrücken mindestens der Trägerfrequenz des modulierten Signals vorhanden ist.
8. Elektronische Orgel nach Anspruch 71 dadurch gekennzei-chnet. daß eine Einrichtung'zum Unterdrücken der Trägerfrequenz und eines Seitenbandes des modulierten Signals vorhanden ist.
9. Elektronische Orgel nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Mdoulation der ffirägerfrequenzoszillatoren durch die Tibrato-Oszillatoren in Bezug auf die weiteren Trägerfrequenzoszillatoren derart bewirkt wird, daß die Tibrato-Oszillatoren die Differenz zwischen den Frequenzen der Trägerfrequenzoszillatoren und den weiteren Trägerfrequenzossiilatoren steuern.

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10. Elektronische Orgel mit einer Anzahl von Tasten zur Erzeugung verschiedener Töne, wobei jede der Tasten die Funktion eines Netzwerks steuert, dadurch gekennzeichnet , daß zu dem Netzwerk mindestens ein Oszillator zur Erzeugung eines elektrischen Tonsignals gehört, das den zu erzeugenden Ton repräsentiert, ferner eine Einrichtung zum Modulieren eines ersten Trägersignals mit dem elektrischen Tonsignal zur Erzeugung eines modulierten Signals, eine Einrichtung zum Unterdrücken der Trägerfrequenz des modulierten Signals und zum Modulieren eines zweiten Trägersignals mit mindestens einem Seitenband des modulierten Signals und eine Einrichtung zum Yariieren der Differenz zwischen den Frequenzen des ersten und des zweiten Trägersignals in kontrollierter Rate, derart, daß die Frequenzen der Komponenten des elektrischen Tonsignals variiert werden.
11. Elektronische Orgel nach Anspruch 1O₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Yariieren der Differenz zwischen den Frequenzen des ersten und des zweiten Trägersignals so wirksam ist, daß die Differenz periodisch mit einer bestimmten geringen Frequenz variiert wird und dadurch ein Yibratoeffekt bei dem Ton entsteht, der erzeugt wird.
12. Elektronische Orgel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Yariieren der Differenz zwischen den Frequenzen des ersten und des zweiten Trägersignals so wirksam ist, daß die Differenz sinusförmig variiert wird,,

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13· Elektronische Orgel nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Unterdrücken der ersten Trägerfrequenz des modulierten Signals so wirksam ist, daß auch ein Seitenband des modulierten Signals unterdrückt wird.

14· Elektronische Orgel nach einem der Ansprüche 10 "bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen den Frequenzen des ersten und des zweiten Trägersignals dadurch variiert ist, daß die Frequenz des ersten Trägersignals variiert wird, während die Frequenz des zweiten Trägereignals im wesentlichen konstant gehalten wird.

15· Elektronische Orgel nach einem der Ansprüche 10 bis I4» dadurch gekennzeichnet» daß die Differenz zwischen den Frequenzen des ersten und des zweiten Trägersignals dadurch variiert ist, daß die Frequenz des zweiten Trägersignals variiert wird, während die Frequenz des ersten Trägersignals im -,iesentlichen konstant gehalten wird.

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