DE2152861A1 - Elektronisches Tasten-Musikinstrument - Google Patents
Elektronisches Tasten-MusikinstrumentInfo
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Classifications
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- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H5/00—Instruments in which the tones are generated by means of electronic generators
- G10H5/02—Instruments in which the tones are generated by means of electronic generators using generation of basic tones
- G10H5/06—Instruments in which the tones are generated by means of electronic generators using generation of basic tones tones generated by frequency multiplication or division of a basic tone
- G10H5/07—Instruments in which the tones are generated by means of electronic generators using generation of basic tones tones generated by frequency multiplication or division of a basic tone resulting in complex waveforms
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Description
THE WURLITZER COMPANY, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Delaware, 105 West Adams Street,
Chicago, 111. 60603 (V. St. A.)
Elektronisches Tasten-Musikinstrument
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Tasten-Musikinstrument mit einer Anzahl von manuell bedienbaren Tasten
sowie einer Anzahl von jeweils durch dieselben betätigten Tastenschaltern und mit einer elektro-akustischen
Wandler-Einrichtung zur Umsetzung von elektrischen Potentialen in hörbare Musiktöne.
Diese Art von Musikinstrumenten wird auch als elektronische Orgel bezeichnet und hat allgemein eine weite Verbreitung
gefunden. Diese Orgeln unterscheiden sich im wesentlichen nur hinsichtlich gewisser Merkmale, beispielsweise
darin, ob die benutzten Tongeneratoren additiv oder subtraktiv verwendet werden. Ferner gibt es Unterschiede
unter den verwendeten Tongeneratoren, welche beispielsweise als transistorisierte oder mit Röhren bestimmte Oszillatoren,
angeblasene Zungen, rotierende Tonräder o. dgl. aufgebaut sein können. Alle handelsüblichen heutigen
elektronischen Orgeln weisen gewisse gemeinsame Merkmale
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auf. So hat insbesondere jede Orgel eine Anzahl von Tongeneratoren.
Üblicherweise ist für jede Taste auf den meist vorhandenen zwei Manualen ein Tongenerator vorgesehen,
und sofern es sich um eine aufwendigere Orgel handelt, auch noch je ein Tongenerator für jedes Pedal dieser
Orgel. Bei einfacher ausgeführten Orgeln werden die Pedal-Töne durch einen oder mehrere Teiler erzeugt, welche
die Frequenz der Tastatur teilen; in diesem Fall kann nur jeweils eine Pedalnote zu einem bestimmten Zeitpunkt
gespielt werden.
Offensichtlich besteht eine recht deutliche Überzahl von Tongeneratoren, weil man normalerweise höchstens zwölf
Noten gleichzeitig spielen kann, mit jedem Finger und mit jedem Fuß eine. Beim häuslichen Orgelspiel ist es
nicht üblich, mehr als einen Pedalton gleichzeitig zu spielen, und ferner kann man davon ausgehen, daß vielleicht
fünf .asten von den Fingern gleichzeitig bedient werden und nicht zehn. Man hat schon versucht, die Überzahl von
Tongeneratoren dadurch zu verringern, daß man abstimmbare Oszillatoren verwendet, wobei man je einem Oszillator
zwei oder drei benachbarte Noten zuteilt, wobei man voraussetzt, daß nur jeweils eine von diesen Noten gleichzeitig
gespielt wird. Diese Voraussetzung läßt sich leider nicht immer erfüllen; außerdem kann man diese Lösung
nur als Provisorium ansehen, da die Zahl der vorhandenen Generatoren immer noch größer ist als die Zahl, die man
jeweils gleichzeitig beim Spielen einsetzen kann.
In jedem Fall erzeugt jeder Oszillator bzw. jeder Tongenerator eine Tonfrequenz-Schwingung, welche im direkten
Zusammenhang mit der Frequenz der gespielten Note steht· Im Falle einer subtraktiven Orgel ist der erzeugte Ton
der Grundton der gespielten Note. Der Generator erzeugt
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ORKSfNAL tNSPECTED
?15?86Ί
eine große Zahl von Harmonischen (oftmals durch Erzeugung
von Rechteck-Wellen), und die unerwünschten Harmonischen werden herausgefiltert in Übereinstimmung mit dem gespielten
Orgel-Register. Bei additiven Orgeln ist es üblich, für jeden Ton einen mit der Grundfrequenz dieses Tones übereinstimmenden
Sinus-Generator vorzusehen; zur Erzeugung der Harmonischen ist außerdem eine große"Anzahl von zusätzlichen
abhängigen Generatoren vorgesehen. Obwohl die Anzahl der Harmonischen eng begrenzt ist, um keine anderen als
echte Orgeltöne zu erzeugen, so wird doch ersichtlich,daß
die Anzahl der Generatoren eher erhöht als reduziert wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, elektronische Orgeln oder andere elektronische Tasten-Musikinstrumente
so auszubilden, daß dieser Überschuß weitgehend reduziert oder völlig abgebaut wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch an die
Tastenschalter angeschlossene Impuls-Erzeugungseinrichtungen zur Erzeugung einer Reihe von Wiederholimpulsen, deren
Wiederholrate davon abhängig ist, welcher Ton angeschlagen wird; durch eine Integriereinrichtung, die an
die Impuls-Erzeugungseinrichtung angeschlossen ist, die Impulsreihe empfängt und integriert, um eine einem Musikton
entsprechende Tonfrequenzwelle zu erzeugen; und durch eine die Integriereinrichtung mit der elektro-akustischen
Wandlereinrichtung verbindende Einrichtung.
Dabei wird vorteilhafterweise der Generator jedes angeschlagenen
Tones mittels eines variablen Zeitgebers angesteuert und die Dichte der Zeitgeber-Impulse so beeinflußt,
daß eine gewünschte Tonfrequenz-Wellenform zusammengesetzt wird.
Insbesondere kann bei einer erfindungsgemäßen elektroni-209871/0574
ORIGINAL INSPECTED
-A-
schen Orgel der Ausgang einer oder mehrerer Zeitgeber in
einen oder mehrere entsprechende Schieberegister eingegeben werden, welche gesteuerte Rückkopplungspfade aufweisen,
um ganz bestimmte Impulse zu unterdrücken und auf diese Weise, gesteuert durch die Impulsdichte, eine synthetische
Tonfrequenz-Welle zu erzeugen.
Ferner kann man vorteilhafterweise bei einer erfindungsgemäßen
elektronischen Orgel Musiktöne dadurch erzeugen, daß man ein Schieberegister mit einer Matrix-Rückkopplung
aus einem Zeitgeber speist; die Matrix-Rückkopplung P kann zur Steuerung der Impulsdichte aus dem Schieberegister
mit einem variablen Matrix-Muster ausgestattet sein, und die so erzeugten Impulse werden anschließend in einen
Kasten-Integrator (boxcar integrator) eingespeist, um die gewünschte Tonfrequenz-Welle zu erzeugen.
Ferner ist erfindungsgemäß ein Schieberegister vorgesehen, welches so vieleStufen aufweist, wie Tastenschalter
zu einem Manual oder zu einer Pedalanordnung der Orgel vorhanden sind. (Andererseits wäre es auch möglich, daß
die Anzahl der Stufen des Schieberegisters der Gesamtzahl sämtlicher Tastenschalter an sämtlichen Manualen und
Pedalanordnungen entspricht; in diesem Fall umgeht man die Notwendigkeit, für jede Tastatur und für jede Pedalanordnung
ein separates Schieberegister anzuordnen.) Das Schieberegister ist über einen Zähler mit einem Verteiler
und schließlich mit einer Folge von Pufferspeichern verbunden. Sobald ein Tastenschalter geschlossen wird, gibt
die entsprechende Schieberegister-Stufe (das Schieberegister wird durch einen Zeitgeber angesteuert)-ein Ausgangssignal
an den Zähler ab, welcher daraufhin den Zählwert an die Pufferspeicher weitergibt. Jeder Pufferspeicher
steuert eine gleichartige Schaltung, welche einen an ein Schieberegister angeschlossenen variablen Zeitgeber enthält.
Jedes Schieberegister hat eine Matrilc-Rückkopplung,
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und zwar mit einer entsprechend der gewünschten Kurvenform einstellbaren Matrix. Der Ausgang dieses Schieberregisters
ist mit einem Impulsspitzen-Integrator (boxcar integrator) verbunden, und die Dichte der Impulse aus dem
Schieberregister bestimmt die Tonfrequenz-Welle aus dem Kasten-Integrator.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf eine Zeichnung entnommen werden. Es zeigen:
eine erfindungsgemäße elektronische Orgel
in perspektivischer Gesamtdarstellung;
ein schematisches Blockschaltbild eines
erfindungsgemäßen digitalen Orgelsystems;
ein eingehenderes schematisches Blockschaltbild
einer Einzelheit aus dem Blockschaltbild von Fig. 2;
eine graphische Gegenüberstellung von Impulsdichte und von Tonfrequenz-Kurvenform
für Sinuswellen;
eine Gegenüberstellung von Impulsdichten für beispielhafte Sägezahn-Kurven.
Fig. 5 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen
Tastenschalter-Anordnung;
Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild zur Anwendung
der Erfindung auf eine Orgel, welche für jeden Ton einen separaten Teiler besitzt; und
Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild für eine ähnliche Verbindung des Erfindungsgegenstandes
mit einer Orgel, deren Überzähligkeit jedoch geringer ist.
In Fig. 1 der Zeichnung ist eine elektronische Orgel 10 abgebildet,
die zu der sogenannten Spinett-Type gehört und zwei Tastaturen 12 und 14 in etwas gekürzter (das
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Fig. | 1 |
Fig. | 2 |
Fig. | 3 |
Fig. - Fig. |
4a
4c |
Fig. + Fig. |
4d 4e |
heißt 44 Tasten) und sich überlappender Ausführung und
eine Pedalanordnung 16 mit dreizehn Pedalen, das heißt eine Oktave plus 1, aufweist; außerdem weist die Orgel
IO eine Anzahl von Registergruppen 18 und ein Schwellpedal 20 zur Steuerung der eesamtlautstärke des Instrumentes
auf. Schließlich befindet sich innerhalb der Orgel 10 ein Verstärker in geeigneter Ausführung, der ein
Lautsprechersystem hinter einem Grill 22 speist.
Ein Schaltbild in Fig. 2 enthält eine Anzahl von Tasten-P
schaltern 24, und zwar je einen für jede Taste oder jedes Pedal der Orgel 10. Entsprechend der Tasten- und Pe-,
dalanzahl der Orgel 10 sind 101 Tastenschalter 24 vorhanden. Die geringste Überzähligkeit bei der Orgel ist vorhanden,
wenn alle Tastenschalter 24 gemäß Fig. 2 angeschlossen sind. Es ist jedoch häufig vorteilhaft, die
Schaltung gemäß Fig. 2 zu verdoppeln, und zwar je einmal für die obere Tastatur 12 und die untere Tastatur
14, und möglicherweise auch noch einmal für die Pedalanordnung 16, um die verschiedenen Tastaturen miteinander
verbinden zu können, und um außerdem verschiedene Register mit den einzelnen Tastaturen spielen zu können. Es
sei hiermit festgestellt, daß die Erfindung jede dieser Möglichkeiten in sich einschließt.
Jeder derTastenschalter 24 ist im Ruhezustand geöffnet und auf seiner Eingangs sei te an eine ^a**1 positive*1 Spannungführende
Sammelleitung 26 angeschlossen. Der Ausgang jedes Tastenschalters 24 liegt an der Anode einer
separaten Diode 28, deren Kathode zu einem Schaltungspunkt 30 führt. Jeder dieser zahlreichen Schaltungspunkte
30 ist über einen besonderen Widerstand 32 mit einer Stufe eines Schieberegisters 34 verbunden, welches so
viele Stufen besitzt, wie Tastenschalter 24 vorhanden sind; das Schieberegister wird von einem Haupt-Zeitgeber
36 versorgt.
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Jede Stufe des Schieberegisters 34 ist über eine Leitung
38 mit einer Sammelleitung 40 verbunden, welche ihrerseits über eine Leitung 44 zu einem Zähler 42 führt; außerdem
besteht über eine Leitung 45 eine weitere Verbindung zwischen Schieberegister 34 und Zähler 42. Da, wie aus der
Zeichnung ersichtlich, der Zähler 42 und das Schieberegister 34 durch denselben Zeitgeber 36 angesteuert werden,
laufen die Zählvorgänge des Zählers synchron zu den Schiebevorgängen des Schieberegisters ab. Sobald ein Tastenschalter
24 geschlossen wird und das Schieberegister 34 auf die Stufe weiterschiebt, an welche dieser geschlossene
Tastenschalter 24 angeschlossen ist, wird ein Ausgangssignal aus dieser Stufe des Schieberegisters abgegeben,
welche den Zähler 42 veranlaßt, sein Zählergebnis an eine Ausgangsleitung 46 abzugeben. Die in den Zähler 42
eingegebenen Zeitgeber-Impulse werden gegenüber einer
unmittelbar oberhalb des Zählers 42 befindlichen Zeitbasis dargestellt, und der auf Impuls 4 stehende Pfeil sagt
aus, daß in diesem Falle der vierte Tastenschalter 24 geschlossen ist, so daß der ZIhler 42 sein Zählergebnis bei
Impuls 4 auf die Ausgangsleitung 46 abgibt.
Die Ausgangsleitung 46 führt über einen Verteiler 48 zu
einer Folge von Pufferspeichern 50. Die Anzahl der Pufferspeicher 50 richtet sich nach dem Umfang der notwendigen
Überzähligkeit. Geht man beispielsweise davon aus,
daß die in Fig. 2 dargestellte Schaltung einer einzigen Tastatur zugeordnet ist, auf der nicht mehr als fünf Noten
gleichseitig gespielt werden, so wären fünf Pufferspeicher 50 vorhanden. Wenn andererseits die in Fig. 2
dargestellten Tastenschalter 24 für sämtliche.Tastaturen 12 und 14 und auch noch für die Pedalanordnung 16 verwendet
werden, dann ergibt sich eine Möglichkeit von maximal zwölf gleichzeitig gespielten Noten, und man müßte zwölf
Pufferspeicher 50 vorsehen. Zur Unterscheidung zwischen den verschiedenen Pufferspeichern 50 wird nachfolgend in-
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nerhalb der Beschreibung eine zusätzliche Unterscheidungsziffer angehängt, also beispielsweise Pufferspeicher 50-1,
Pufferspeicher 50-2 usw. In ähnlicher Weise erhalten die verschiedenen Tastenschalter 24 zu ihrer Unterscheidung
derartige Zusatz-Ziffern.
Jeder dieser verschiedenen Pufferspeicher ist an einen eigenen
veränderlichen Zeitgeber 52 angeschlossen, und sämtliche veränderlichen Zeitgeber 52 werden von einem Haupt-Zeitgeber
53 gesteuert. Dieser Haupt-Zeitgeber 53 ist entweder mit dem bereits erwähnten Haupt-Zeitgeber 36 syn-
P chronisiert, oder es kann sich auch in beiden Fällen um den gleichen Haupt-Zeitgeber handeln. Ausgangsseitiq ist
jeder veränderliche Zeitgeber 52 mit einem N-stelligen Schieberegister 54 verbunden, von denen wieder jedes an
eine Rückkopplungs-Matrix 56 angeschlossen ist, und zwar jede der verschiedenen Stufen individuell über je eine
Leitung 58. Das Rückkopplungs-Verhalten sämtlicher Matrizen 56 wird durch einen Satz Diodenschalter 60 (bzw.
durch einen Satz für jede Tastatur und einen Satz für die Pedalanordnung, wenn man in üblicher Weise verschiedene
Register mit verschiedenen Tastaturen bzw. der Pedalanordnung spielen will) gesteuert. Es besteht eine Mög-
^ Henkelt, bei der Ansteuerung der Diodenschalter 60 den
Klangcharakter zu berücksichtigen, beispielsweise Flöte o. dgl. So läßt sich beispielsweise das Rückkopplungs-Verhalten
der Rückkopplungs-Matrizen 56 mittels der Diodenschalter 60 in der Weise vorbestiMMn, dal) diese
ia Form einer Anordnung von lichtempfindlichen Dioden vorbanden
sind; dies« Anordnung von lichtempfindlichen Dioden
«ird dann mit einer Lochkarte abgedeckt, in ««eiche das
gewünschte Rückkopplungs-Verhalten in For« eines Husters eingestanzt ist. Eine Lichtquelle läßt dann Lichtstrahlen
auf die hinter den
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Löchern liegenden lichtempfindlichen Dioden fallen, so daß diese Dioden durchgeschaltet werden und damit das
gewünschte Rückkopplungsverhalten in den Matrizen 56 herstellen.
Auf Grund des eingegebenen Rückkopplungs-Verhaltens werden
bestimmte Impulse aus der vom jeweiligen veränderlichen Zeitgeber 52 in das Schieberegister 54 eingespeisten
Impulsreise im Ausgangssignal fehlen. Obwohl die fehlenden Impulse direkt vom Rückkopplungs-Verhalten der Rückkopplungs-Matrix
56 abhängig sind, besteht kein einfacher Zusammenhang zwischen diesem Verhalten und der Anwesenheit
und Abwesenheit von Ausgangsimpulsen.
Welche Ausgangsimpulse auch immer vorhanden sind, in jedem Fall gelangen sie über eine Leitung 62 in einen Impuls-Integrator
(boxcar integrator) 64. Am Ausgang dieses Impuls-Integrators 64 entsteht eine Tonfrequenz, deren Kurvenform
von der Dichte der Ausgangsimpulse aus dem Schieberegister 54 abhängig ist. Diese Impulsdichte wird bestimmt durch
die Anzahl der fehlenden Impulse. Die Frequenz wird teilweise durchs den veränderlichen Zeitgeber52 bestimmt,kann aber
auch zumindest teilweise von der Impulsdichte mit bestimmt werden, da sich das Rückkopplungs-Verhalten so einstellen
läßt, daß sich innerhalb jeder der von dem variablen Zeitqeber auf das Schieberegister gegebenen Schwingungen ein
Impulsdichte-Muster wiederholt. Die Ausgangssignale aus jedem Impuls -Integrator 64 werden einem Verstärker 66
zugeführt, dessen Ausgang durch das Schwellpedal 20 gesteuert wird, und der einen hinter dem Grill 22 angebrachten
Lautsprecher 68aussteuert. Es versteht sich von selbst, daß man unter der Bezeichnung Lautsprecher
(.8 entweder einen einzelnen Lautsprecher oder eine ganze
Lautsprecherqruppe verstehen kann.
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Einzelne unterscheidungskräftige Kurven formen, die jedoch nicht unbedingt repräsentativ sind für die in Wirklichkeit
vom Impuls -Integrator 64 abgegebenen Wellenformen, sind in einzelnen Unterfiguren der Fig. 4 dargestellt.
So läßt sich beispielsweise aus Fig. 4a entnehmen, daß an Stellen einer Häufung 72 von Impulsen 70 eine
abgegebene Welle 74 ein Maximum 76 erreicht. Erscheinen dagegen die Impulse 70 mit großen Abständen wie bei
einer mit 78 bezeichneten Stelle, dann erreicht die abgegebene Welle 74 ein Minimum 80. Die zwischen diesen
fe extremen Werten unterschiedliche Dichte der Impulse 7O erzeugt
den übrigen Amplitudenverlauf. Die gemäß Fig. 4a abgegebene Welle 74 ist eine Sinuswelle, insbesondere für
einen 4-Fuß-Grundton χ = 1,22m.
Die Erzeugung einer 8-Fuß-Sinuswelle ist in Fig. 4c dargestellt.
Auch hier wieder erzeugt eine Impulshäufung 72 ein iaximum.76 und eine Stelle 78 mit großen Impulsabständen
ein Minimum 80. In ähnlicher Weise ist in Fig. 4b die Erzeugung einer 16-Fuß-Sinuswelle dargestellt, wo sich
die Impulse 70 bei 72 häufen und ein Maximum de$ Ausgangsw*ile
74 erzeugen. Eine Stelle mit großen Impulsabständen fehlt in Fig. 4b, da aus Platzgründen nur eine HaIb-P
welle gezeichnet werden konnte.
Die Anzahl der Impulse 70 wird bestimmt durch die Frequenz des variablen Zeitgebers 52 (und damit des Hauptzeitgebers
53), und ferner durch die Anzahl der Stufen des Schieberegisters 54. Je höher die Stufenzahl des
Schieberegisters 54 und je höher die Frequenz des Zeitgebers 52, desto größer die Auflösung der vom Impuls-Integrator
64 abgegebenen Welle 74. Wie bereits zuvor erwähnt, läßt sich das Schedngungsverhalten innerhalb einer
Periode des veränderlichen Zeitgebers 52 durch das Rückkopplungs-Verhalten der Rückkopplungs-Matrix 56 beeinflussen,
so daß man für j ede Periode des Zeitgebers 209821/057A
eine oder mehrere sich wiederholende Schwingungen erhalten kann, so daß die Frequenz sowohl vom Rückkopplungsverhalten
als auch von der Stufenanzahl des Schieberegisters und der Zeitgeberfrequenz abhängig sein kann- An dieser Stelle
sei eingeflochten, daß die vom veränderlichen Zeitgeber
52 abgegebene Minimal-Frequenz in der Größenordnung von
7,5 kHz liegt. Bessere Ergebnisse im Hinblick auf die Feinheit im Detail kann man jedoch erzielen, wenn man mit
höheren Frequenzen arbeitet, beispielsweise in der Größenordnung zwischen 100 und 120 kHz.
Mit einem entsprechenden Rückkopplungs-Verhalten in der
Rückkopplungs-Matrix kann man eine Impulshäufung gemäß Fig. 4d erzielen, was zu einer Sägezahn-Kurve 82 führt,
die ihr Maximum 8ί> im Bereich der höchsten Impulsdichte 84, und ihr Minimum bzw. ihren negativen Sprung 88 im Bereich
der größten Impulsabstände besitzt. Die in fig. 4d dargestellte
Sägezahn-Welle 82 ist eine 8-Fuß-Sägezahnwel Ie-:, und
in Fig. 4e ist demgegenüber eine 4-Fuß-Sägezahnwelle 82
aufgetragen.
Einer der bereits in Fig. 2 enthaltenen Pufferspeicher 50
ist in Fig. 3 mehr detailliert dargestellt; er enthält eil.
Schieberegister 90, welches die Ausgangssignale des Zähler?. 42 (über Verteiler 48) mittels mehrerer paralleler Leitungen
92 zugeführt bekommt. Die Ausgänge der einzelnen Stufen des Schieberegisters 90 sind in einer Diodengruppe
94 zusammengeführt, deren Ausgang an mehreren, ausgangsseitig an einem Teiler 98 liegenden parallelen Dioden to re.n
96 angeschlossen ist. Der variable Zeitgeber ist ebenfallt
mit den einzelnen Diodentoren verbunden, um Eingangssignalt: auf den Teiler gelangen zu lassen. Der Ausgang des Teiler':
98 ist wiederum mit dem N-Zustand-Schieberegister 54 verbunden,
line Leitung 100 verbindet die Diodengruppe 94 mit dem Teiler 98, damit sich ver-
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8AD ORIGINAL
schiedene Teilerverhältnisse zwischen 1 und 5 herstellen lassen.
Einige der vorgenannten erfindungsgemäßen Merkmale lassen sich, wie in den Fig. 5 bis 7 dargestellt ist, etwas einfacher
anwenden. Grundsätzlich sind von jedem Tastenschalter 24 zwei Informationen erforderlich, die in Fig. 2
über das Schieberegister 34 gewonnen werden. Es ist notwendig zu wissen, in welcher Oktave sich der betreffende
Tastenschalter befindet, und außerdem muß man wissen, wel-
W eher Ton innerhalb dieser Oktave zu dem Tastenschalter gehört.
Eine einfache Schaltung zur Abgabe dieser Informationen ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. In dieser
Schaltung sind mehrere, normalerweise offene, Tastenschalter 102 einseitig mit einer Saaunelschiene 104 verbunden,
die eine positive Spannung führt. Der zweite Anschluß jedes dieser Tastenschalter 102 ist an einen eigenen Schaltungspunkt
105 angeschlossen, von denen die ersten zwölf über je eine Diode 106 an eine Oktav-Sammelleitung 108
angeschlossen sind. Diese Oktav-Sammelleitung 108 gibt die Nummer der Oktave (beispielsweise 1) für jeden der
daran angeschlossenen Tastenschalter 102 an. Die nächsten zwölf Schaltungspunkte 105 liegen in ähnlicher Weise über
Dioden 106 an einer weiteren Oktav-Sammelleitung 110, welche eine Aussage über die Nummer der zweiten Oktave macht.
Außerdem ist jeder Schaltungspunkt 105 noch an eine zweite Diode 112 angeschlossen. Je zwölf Dioden 112 sind gruppenweise
mit einer von wiederum zwölf Ton-Sammelleitungen 114 verbunden, so daß die Tastenschalter 102 mit der laufenden
Nummer 1, 13, 25 usw. an der Sammelleitung 114 für den Ton C liegen, während die Tastenschalter mit der laufenden
Nummer 2, 14, 26 usw. an der Sammelleitung 114 für den Ton Cis hängen, usw. bis zur Sammelschiene 114 für
den Ton H f welcher die Tastenschalter 102 mit der laufenden
Nummer 12, 24 usw. in sich vereinigt, so daß der ganze
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Tonumfang einer Oktave vervollständigt ist.
Die zuvor besprochene Schaltung von Fig. 5 wird innerhalb des schematisehen Schaltbildes von Fig. 6 verwendet,
worin eine Tastatur 116 sämtliche Tastenschalter 102 enthält.
Es ist ein Haupt-Zeitgeber 118 mit zwölf Ausgängen vorhanden, dessen Ausgangssignale über die 12. Wurzel
aus 2 zusammenhängen. Die zwölf Ausgangsanschlüsse dieses Haupt-Zeitgebers 118 sind an zwölf UND-Tore 120 angeschlossen,
und ferner sind die verschiedenen Ton-Sammelleitungen
114 jeweils an die zwölf UND-Tore 120 angeschlossen.
Sämtliche zwölf UND-Tore sind über eine entsprechende Anzahl von Drähten mit zwölf Teilergruppen innerhalb eines
Teilers 122 verbunden. Jede Teilergruppe besteht aus sechs Teilern, so daß eine Gesamtzahl von sechs Oktaven bzw.
72 Tönen vorhanden ist ; dieser Tönumfang kommt in elektronischen
Orgeln am häufigsten vor. Die sechs Oktav-Sammelleitungen 108, 110 usw. führen von der Tastaturll6
zu den einzelnen Teilern innerhalb des Teilers 122, damit dort eine Zahl zwischen 2 und 64 bestimmt wird, durch die
jeder Teiler in Abhängigkeit von der Oktave, in welcher der jeweils gespielte Ton liegt, teilen muß. Es gibt
mögliche Frequenzausgänge, und diese führen zu dem vorher beschriebenen N-stelligen Schieberegister 54 mit Rückkopplungs-Matrix
56, zum Impuls-Integrator 64 usw.
Die zuvor beschriebene Schaltung bzw. dieses Orgel-Generator-System
ist ein Überschuß-System, bei dem bis zu 72 Töne ( alle nach der Darstellung möglichen Töne)
gleichzeitig gespielt werden können. Dieser Überschuß läßt sich mit einer Schaltung gemäß Fig. 7 verringern, in der
nach wie vor der Haupt-Zeitgeber. 118 über zwölf Ausgangleitungen mit zwölf UND-Toren 120 verbunden ist. In ähnlicher
Weise sind zwölf Ton-Ausgänge von der Tastatur
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mit den UND-Toren 120 verbunden. Im Unterschied zur vorhergehenden Schaltung sind zwölf Ausgänge der UND-Tore
120 hier nicht direkt an einen Teiler angeschlossen, sondern auf dem Umweg über ein Teiler-NOR-Gatter mit Abtaster 124. Dieser Teiler-Abtaster 124 hat fünf Ausgänge,
die an einen Teiler 126 angeschlossen sind, welcher fünf Teilergruppen zu je sechs Stufen beinhaltet. Die sechs
Oktav-Sammelleitungen 108 usw. sind ebenfalls an den Teiler-Abtaster 124 angeschlossen.
Wird jetzt eine Taste auf der Tastatur 116 angeschlagen, so laufen einfach die Verbindungen von den UND-Gattern
und von sechs Oktav-Sammelleitungen zu den Teilergruppen 126 durch und erzeugen das notwendige Ausgangssignal· Wird
vor Beendigung des ersten Tones der zweite Ton angeschlagen, so wählt der Abtaster (ein Schieberegister) im Teiler-Abtaster 124 einfach die nächste Teilergruppe aus. Im vorliegenden Falle besteht insgesamt eine Möglichkeit von
fünf verschiedenen Ausgangsfrequenzen, was im allgemeinen ausreicht für sogenanntes "Pop"-Orgelspiel. Hierzu sei bemerkt, daß zumindest im Falle der Pedalanordnung anstelle
des Abtasters eine Vorzugsschaltung verwendet werden könnte, weil man beim "Pop"-Orgelspiel immer nur eine Pedalnote spielt.
Die Zahl S ist nur eine willkürlich gewählte Zahl; selbstverständlich können so viele Teilergruppen vorgesehen
sein, wie man gleichzeitig Noten spielen kann.
Das Ausgangssignal hat die Gestalt von Impulsen oder Rechteckwellen und wird dem zuvor genannten N-Zustand-Schieberegister 54 zugeführt.
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Die Frage,des gleichzeitigen Spielens von mehr als einer
Note in einem bestimmten Zeitpunkt erhebt sich bei der Schaltung von Fig. 2 in gleicher Weise wie bei der Schaltung von Fig. 7; der Verteiler 48 aus der Schaltung von
Fig. 2 leitet einfach die Information zur zweiten Note dem zweiten Pufferspeicher 50 zu, während in der Schaltung
gemäß Fig. 7 der Teiler-Abtaster 124 die nächste Teilergruppe auswählt. Werden zwei Töne gleichzeitig angeschlagen,
so erfolgt vielleicht bei der Durchschaltung des zweiten Tones eine Verzögerung um ein paar Mikrosekunden, was
jedoch völlig belanglos ist. Tatsächlich ist es für einen Orgelspieler aus physikalisch bedingten Gründen praktisch
unmöglich, zwei Töne exakt im gleichen Zeitpunkt anzuschlagen, so daß man vernünftigerweise nicht verlangen
sollte, daß der Einsatzpunkt der beiden Töne dichter als ein paar Millisekunden beisammenliegt.
Aus der vorhergehenden Beschreibung der Erfindung kann entnommen werden, daß die von der Tastatur abgegebene Information
nicht die Frequenz des gewählten Tones enthält, sondern die Position des gewählten Tones. Diese Information
wird zusammen mit einem geeigneten impulserzeugenden System ausgewertet, und ein N-Zustand-Schieberegister mit
einer vorwählbaren Rückkopplungs-Matrix zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen mit unterschiedlicher Dichte auf einer
Zeitbasis, welche da einem Kasten-Integrator zugeführt werden, erzeugen daraus die gewünschte Tonfrequenz und
Wellenform.
Zusammengefaßt, betrifft die Erfindung ein elektronisches Tasten-Musikinstrument, insbesondere eine Orgel, bei der
die Position von einer oder mehreren angeschlagenen Tasten durch eine oder mehrere zugeordnete binäre Zahlen
dargestellt wird, welche ihrerseits jeweils einen verän-
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derlichen Zeitgeber ansteuern. Die Ausgänge der veränderlichen Zeitgeber werden Schieberegistern zugeführt, deren
Ausgangssignale an Kasten-Integratoren weitergeleitet werden, welche tonfrequente Ausgangssignale erzeugen.
209821/057
Claims (13)
- ANSPRUCHEii.JElektronisches Tastenmusikinstrument mit mehreren manuell bedienbaren Tasten, mehreren durch die Tasten betätigten Tastenschaltern sowie mit einem elektroakustischen Wandler, dadurch gekennzeichnet, daß an die Tastenschalter (24; 102) mindestens ein Impulsgeber (36, 42, 50, 52, ...) angeschlossen ist, der eine sich wiederholende Reihe von Impulsen mit einer durch die betätigte Taste bestimmten Wiederholungsfrequenz erzeugt; daß mindestens ein Integrierer (64) an den Impulsgeber und an den Wandler (66, 68Angeschlossen ist und zur Erzeugung eines einem Musikton entsprechenden Tonfrequenten elektrischen Signals die Impulsreihe aufnimmt und integriert.
- 2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber einen auf mehreren Frequenzen betreibbaren Zeitgeber (52) aufweist, dessen Ausgang von den Tastenschaltern gesteuert wird.
- 3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impulsdichten-Steuerung<( 54, 56) an den Impulsgeber und den Integrierer angeschlossen ist.
- 4. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdichten-Steuerung ein Schieberegister (54) aufweist.
- 5. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine von Hand steuerbare Einrichtung zur Bestimmung des Ausgangs des Schxeberegisters (54).
- 6. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur von Hand steuerbaren Einrichtung mindestens eine an das Schieberegister (54) ange-209821/0574schlossene Rückkopplungs-Matrix (56) gehört.
- 7. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur von Hand steuerbaren Einrichtung eine Einrichtung zur Veränderung des RücJckopplungs-Verhaltens gehört.
- 8. Instrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einrichtung zur Veränderung des Rückkopplungs-Verhaltens mehrere Diodenschalter (60) gehören.
- 9. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ähnlich aufgebaute Impulsgeber, Integrierer, und Impulsdichten-Steuerungen sowie ein Verteiler (48) vorgesehen sind, der die Tastenschalter sequenziell mit den gleichartig aufgebauten Gruppen aus Impulsgeber, Integrierer und Impulsdichten-Steuerung verbindet.
- 10. Instrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Pufferspeicher (50) den Verteiler (48) mit einer Gruppe verbindet.
- 11. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß der Impulsgeber mehrere an die Tastenschalter angeschlossene Tore (96, ...) sowie an die Torausgänge angeschlossene Teiler (98, ..) aufweist»
- 12. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Signalgeber (108, 112, 114, ...) vorgesehen sind, die Digitale, die Stelle einer betätigten Taste identifizierende Signale erzeugen, auf die eine Auswertschaltung (120, 122; 120, 124, 126, ...) anspricht und die Wiederholungsfrequenz der Impulsreihe bestimmt.
- 13. Instrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichent, daß die Digitalsignale aus den Signalgebern eine die Zu-209821/0574gehörigkeit einer betätigten Taste zu einer Oktave und einem Ton innerhalb der Oktave bezeichnende Information enthalten.209821/057tι W··Leerseite
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