DE2213110B2 - Tastung fuer elektronische musikinstrumente - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Tastung für elektronische Musikinstrumente, bestehend aus Einrichtungen, die in Abhängigkeit vom Tastweg und/oder in Abhängigkeit von der Anschlagstärke pro Taste mindestens eine Steuerspannung erzeugen und aus jeweils einer Taste zugeordneten, elektronischen Tonventilen für die einzelnen Registertöne, die in Abhängigkeit von diesen Steuerspannungen die Tonsignale mit Hilfe von je einem jedem Tonventil zugeordneten Netzwerk kontinuierlich auf den Verstärker schalten.

Eine derartige Tastung ist aus der DT-AS 11 81 030 bekannt. Dort ist allerdings das als ÄC-Glied ausgebildete Netzwerk jeder Taste und damit sämtlichen von der betreffenden Taste gesteuerten Tonventilen gemeinsam zugeordnet, so daß alle zugehörigen Registertöne die gleiche Einschwingzeit besitzen.

Die Erzeugung tastweg- oder tastzeitabhängiger Steuerspannungen ist im übrigen bereits aus der DTOS 20 43 758 bekannt.

Grundsätzlich wäre es natürlich möglich, bei der bekannten Tastung zur Erzielung eines naturgetreueren Einschwingvorganges jedes einzelne Tonventil mit einem eigenen Netzwerk auszustatten. Dem steht jedoch die außerordentlich große Zahl von benötigten Bauteilen entgegen, wie an dem folgenden Beispiel deutlich wird:

Hat eine Orgel beispielsweise 30 Manualregister und 60 Tasten im Manual, so beträgt die Zahl der benötigten Ton ventile zwischen Tonerzeuger und Verstärker 1800. Sollen diese Tonventile zeitlich unterschiedlich öffnen, so muß die Anstiegskurve des Steuerstromes oder der Steuerspannung unterschiedlich sein, was bekanntlich durch ein Ä-C-Glied (bei großem C) oder einem Glied aus R, Cund Impedanzwandler (bei kleinem Q bewirkt werden kann. Unter Berücksichtigung der bereits genannten Zahl von 1800 Ventilen erkennt man den großen Piatzbedarf und Kostenaufwand für eine solche Tastung.

Auch unterschiedlich zeitabhängige Änderungen der Steuerspannungen in den einzelnen Tasten würden dieses Problem nur teilweise lösen, da beispielsweise eine Trompete im Verhältnis zu einem Prinzipalton gleicher Grundfrequenz eine wesentlich kürzere sogenannte Tonansprache (Anschwingzeit) hat.

Hierzu ist zu erläutern, daß jedes Musikinstrument mit mechanisch erzeugten Tönen eine ganz bestimmte individuelle Tonansprache besitzt, mit welchem Begriff das zeitliche und frequenzmäßige Verhalten während der Anschwingzeit des erzeugten Tones bezeichnet wird. Anders als bei einem Schwingkreis, der bei passender Erregung mit stetig von Null wachsender Amplitude (nahezu) auf seiner Frequenz zu schwingen beginnt, bis er den durch konstante Schwingungsamplitude charakterisierten eingeschwungenen Zustand erreicht hat, welches Verhalten bekanntlich auch durch die zugehörige Einschwingzeit beschrieben werden kann, setzt bei der Tonansprache eines Instrumentes der Ton nahezu sofort mit einer gewissen Amplitude, jedoch mit von dem Frequenzspektrum des stationären Zustandes zunächst verschiedenen Frequenzspektrum ein und geht dann bei wachsender Amplitude in diesen stationären Zustand mit dem endgültigen Frequenzspektrum über. Dieses Verhalten wird bei Blasinstrumenten, z. B. Flöten oder Orgeln auch mit »Spucken« bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tastung der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, die bei geringem schaltungstechnischen Aufwand eine individuelle, naturgetreue Einstellung des Anschwingens jedes einzelnen Registertones gestattet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Netzwerk jeweils die Anstiegszeit der Steuerspannung für jedes Tonventil verändert und ausschließlich aus Widerständen besteht.

Im einfachsten Fall besteht das Netzwerk aus einem einzigen Widerstand für jedes Tonventil.

Statt dessen kann das Netzwerk aber auch aus zwei einen Spannungsteiler bildenden Widerständen für jedes Tonventil bestehen.

In der Zeichnung ist die Tastung nach der Erfindung anhand von Schaltbildern beispielsweise gewählter Ausführungsformen und erläuternden Diagrammen schema tisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer ersten, besonders einfachen Ausführungsform der Tastung,

F i g. 2 den zeitabhängigen Verlauf der Steuerspannung und des Steuerstromes bei der Schaltung nach Fig. 1,

F i g. 3 bis 5 verschiedene Ausführungsformen einer kontaktlosen Tastung zur Erzeugung einer gegebenenfalls wegabhängigen Steuerspannung.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der Tastung nach der Erfindung in einem vereinfachten Schaltbild. Durch Drücken der Taste 11 wird der Kontakt 12 geschlossen, über den Widerstand 13 lädt sich der Kondensator 14 auf die Spannung U_A auf. Die am Kondensator 14 liegende Spannung erscheint, vermindert um die Emitter-Basisspannung des Transistors 15, niederohmig am Emitterwiderstand 16, von wo die zu dieser Taste zugehörigen Tonventile gesteuert werden, Diese sind stromabhängig schließende Schalter, weiche aus einem Transistor 19 mit dem Basiswiderütand 17 und einem der Entkopplung dienenden Emitter widerstand 18 bestehen. Die Tonfrequenz U, (mit Gleichstromteil) wird jeweils dem Kollektor des Transistors 19 zugeführt, während die getastete Spannung an einem gemeinsamen Widerstand 20 abgenommen wird. (A = Schaltung pro Taste, ß=Tonventil pro Registerton.)

In F i g. 2 ist im linken Diagramm der Verlauf der Steuerspannung Us, im rechten Diagramm der Verlauf

des Steuerstromes ; für verschiedene Kopplungswiderstände 17 in Abhängigkeit von der Zeit wiedergegeben. Die waagerechte Linie .> gibt denjenigen Ventilsteuerstrom an, der einen Ventilwiderstand bewirkt, welcher gegenüber dem Entkopplungswiderstand 18 vernachläs- s sigbar klein ist. Die Schnittpunkte der />Linie mit der /-Kurvenschar ergeben auf der /-Abszisse die den verschiedenen Kopplungswiderständen ^entsprechenden Anschwingzeiten t, bis /3.

Betrachtet man nochmals die Fig. 1 und das linke Diagramm von Fig.2, so ist ersichtlich, daß der asymptotische Endpunkt der Kurve im linken Diagramm abhängig ist von der Versorgungsspannung U_A. Andererseits bewirkt aber z. B. eine Erhöhung von U_A auch einen steileren Verlauf der Kurve im rechten Diagramm von Fig.2 una damit eine schnellere Änderung des Ventilwiderstandes. Somit ist es möglich, durch Änderung der Versorgungsspannung Ua in F i g. 1 oder der HF-Ausgangsspannung des Generators 25 in den Fig.4 und 5 zentral die Tonansprache des Instrumentes weicher oder härter zu gestalten, ohne die Unterschiede innerhalb des Instrumentes zu verwischen.

Betrachtet man das aus den Schaltungselementen 17, 18 und 19 bestehende Tonventil in Fig. 1, so ist ersichtlich, daß der über den Widerstand 17 fließende Steuerstrom auch am Widerstand 20 eine (ungewollte) Spannungsänderung hervorruft. Deshalb wird man bestrebt sein, diesen Strom nicht zu groß werden zu lassen. Andererseits werden alle Tonventile, welche den linken Tasten einer Klaviatur zugeordnet sind, grundsätzlich langsamer öffnen, als die am rechten Ende der Klaviatur. Dieser Unterschied — soweit er alle Töne des Instrumentes betrifft — kann bereits in den pro Taste vorhandenen Einrichtungen zur Erzeugung der Steuer-Spannungen dadurch berücksichtigt werden, daß der Widerstand 13 und/oder der Kondensator 14 pro Taste in ihren Werten unterschiedlich oder gegebenenfalls einstellbar ausgebildet werden.

Statt des stromgesteuerten Tonvcntils nach Fig. I kann auch ein spannungsgesteuertes Ventil benutzt werden; dann muß der Kopplungswidersland 17 durch einen weiteren Widerstand 17a zu einem Spannungsteiler ergänzt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 1 besteht darin, den Schalter 12 kontaktlos auszubilden. Damit erhall man einen weicheren und durch den Spieler interpretierbaren Toneinsatz. In den F i g. 3, 4 und 5 sind drei Einrichtungen wiedergegeben, welche in Abhängigkeit vom Tastweg eine Steuerspannung erzeugen.

In Fig.3 geschieht dies durch eine veränderliche Lichtschranke, bestehend aus einer Lampe 21, einer mit der Taste 11 verbundenen, in Abhängigkeit vom Tastenweg veränderlichen Blende 22 und einem Photowiderstand 23, der einerseits an der Spannung U_A, andererseits am Verbindungspunkt 14,15 in F i g. 1 liegt.

In Fig.4 ist eine magnetische Tastung gezeigt. Der mit der Taste 11 gekoppelte Permanentmagnet 24 mit den Polen N, S verändert mit dem Tastenweg die Permeabilität des von einem Hochfrequenzgenerator 25 gespeisten Übertragern 26 und damit auch die nach Gleichrichtung durch die Diode 27 am Kond lsator 28 liegende Spannung.

In Fig.5 ist die veränderliche Kopplung kapazitiv. Der HF-Generator 25 speist über einen Kondensator 29,30 dessen eine Platte 29 beweglich und mit der Taste 11 verbunden ist, einen Widerstand 31; die an diesem abfallende HF-Spannung lädt nach Gleichrichtung durch die Diode 27 wiederum den Kondensator 28 auf eine Spannung auf, deren Wert vorn Weg der Taste 11 abhängig ist.

Eine der Pfeifenorgel ähnliche Tonansprache ist durch Tonventile möglich, welche in Abhängigkeit von der Steuerspannung oder des Steuerstromes nicht nur die Amplitude der Tonspannung, sondern auch deren Kurvenform verändern; beispielsweise durch Amplitudenbegrenzung und/oder Phasenanschnitt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patenlansprüche;

1. Tastung für elektronische Musikinstrumente, bestehend aus Einrichtungen, die in Abhängigkeit ■> vom Tastweg und/oder in Abhängigkeit von der Anschlagstärke pro Taste mindestens eine Steuerspannung erzeugen und aus jeweils einer Taste zugeordneten, elektronischen Tonventilen für die einzelnen Registertöne, die in Abhängigkeit von ιυ diesen Steuerspannungen die Tonsignale mit Hilfe von je einem jedem Tonventil zugeordneten Netzwerk kontinuierlich auf den Verstärker schalten, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk jeweils die Anstiegszeit der Steuerspannun*? für jedes Ton ventil (B) verändert und ausschließlich aus Widerständen (17,17a,>besteht.

2. Tastung nach Anspruch ), dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk aus einem einzigen Widerstand (17) für jedes Tonventil ^besteht.

3. Tastung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk aus zwei einen Spannungsteiler bildenden Widerständen (17, i7a) für jedes Tonventil (7?^besteht.