DE2306527B2

DE2306527B2 - Abtastmodulationsschaltung für ein elektronisches Musikinstrument

Info

Publication number: DE2306527B2
Application number: DE2306527A
Authority: DE
Inventors: Kinji Kyoto Kawamoto (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1972-02-10
Filing date: 1973-02-07
Publication date: 1980-04-30
Also published as: FR2171393B1; GB1376093A; DE2306527A1; AU459101B2; DE2306527C3; IT977252B; CA959313A; FR2171393A1; US3895553A; AU5172773A

Description

Die Erfindung betrifft eine Abtasimodulationsschallung für ein elektronisches Musikinstrument, bei der mit einer Hörfreauenzsienalquelle eine Abtasteinrichtung

zum Abtasten des Hörfrequenzsignals verbunden ist, wobei die Abtasteinrichtung entsprechend einem durch eine Steuereinrichtung erzeugten Abtasfpuls Abtastsignale erzeugt, von denen jeweils eines einem Augenblickswert des Hörfrequenzsignals entspricht, bei der eine Verzögerungseinrichtung mit einer Speichereinrichtung vorgesehen ist, und bei der eine Ausgangseinrichtung zum schrittweisen Auslesen der in der Speichereinrichtung gespeicherten Abtastsignale mit der Speichereinrichtung verbunden ist.

Ein herkömmlicher Frequenz- oder Phasenmodulator, wie er beispielsweise in der US-PS 30 07 361 beschrieben ist, besteht aus zwei Amplitudenmodulatoren, einem konstanten jr/2-PhasenteiIer und einer Modulationssignalquelle, die zwei Modulationssignale mit zueinander entgegengesetzter Phase erzeugen. Er hat eine Modulationscharakteristik, bei der der Modulationsgrad unabhängig von dem zu modulierenden Eingangssignal konstant und bei der der maximale Modulationsgrad auf einen Bereich von ±π/4 begrenzt ist. Deshalb ist dieser herkömmliche Frequenz- oder Phasenmodulator nur in einem beschränkten Maße dazu geeignet, Modulationseffekte wie Vibrato und Chor-Effekte für ein elektronisches Musikinstrument zu erzielen.

Die deutsche Offenlegungsschrift 15 47 017 offenbart eine Vorrichtung, mit der man die Geschv. ndigkeit eines NF-Signals — wie beispielsweise auf Band aufgenommene Sprache — ändern kann. Dabei besteht ein Nachteil darin, daß eine Verzögerungslei.ung verwendet werden muß, die ein Eingangssignal stetig überträgt. Derartige Übertragungsleitungen haben schlechte Charakteristiken. Weiterhin ist es nachteilig, daß bei einer langsamen Sprachwiedergabc das Eingangssignal teilweise unterdrückt werden muß und es daher mengenmäßig zu gering wird. Bei der Anwendung dieser Vorrichtung zur Modulation von NF-Signalen, wie beispielsweise Musik, muß die Musik teilweise unterdrückt werden.

Die US-PS 36 21 150 offenbart eine Sprachaufbreitungsanordnung zur Änderung der Tonhöhe von Sprachsignalen. Hierbei laßt sich ein Sprachsignal mit hoher Tonhöhe absenken, indem man es abtastet und die Abtastsignale mit niedriger Geschwindigkeit wiedergibt. Die Wiedergabegeschwindigkeit ist geringer als die Abtastgeschwindigkeit. Folglich wird die Anzahl der Abtastsignale zu groß, weshalb ein Teil von ihnen unterdrückt werden muß. Damit wird bei der Anwendung dieser Anordnung bei einem Musikinstrument zwangsläufig auch ein Teil der Musik unterdrückt,

In der DE-OS 19 25 946 ist eine Einrichtung zur elektronischen Erzeugung tremolo- und vibratoartiger Signale beschrieben. Dabei werden diese Signale dadurch bewirkt, daß ein tonfrequentes Eingangssignal zunächst zu mehreren, beispielsweise zu zwei, Kanälen geleitet wird. In wenigstens einem dieser Kanäle ist ein Modulator zur Modulation des tonfrequenten Signals vorgesehen. Dieser Modulator ist so beschaffen, daß sein Modulationsgrad und/oder seine Modulationsfrequenz mit zunehmender Frequenz des tonfrequenten Eingangssignals ansteigt. Wie insbesondere aus der Fig. 10 dieser Patentschrift hervorgeht, kann in einem Kanal zusätzlich ein Verzögerungsnetzwerk zur zusätzlichen Phasenverschiebung vorgesehen werden, bei dem es sich beispielsweise um eine Verzögerungsleitung handeln kann. Die einzelnen Signale der Kanäle werden schließlich elektrisch oder akustisch miteinander ver-Demgegenüber betrifft die vorliegende Erfindung ein Abtastmodulationssysiem für ein elektronisches Musikinstrument, bei dem aus einem tonfrequenten Eingangssignal zeitlich gegeneinander versetzte Abtastsignal? erzeugt werden, die jeweils eine Information über den jeweiligen Augenblickswert des tonfrequenten Eingangssignals besitzen. Die einzelnen Abtastsignale werden in nur einem Kanal verzögert

In der US-PS 3196 406 ist eine elektronische iü Verzögerungsleitung mit einer veränderlichen Verzögerungszeit beschrieben. Dabei wird ein Signal durch eine Abtasteinrichtung abgetastet, durch eine Verzögerungseinrichtung um eine einstellbare Verzögerungszeit verzögert und dann durch eine Ausgangseinrichtung autgelesen. Sowohl beim Abtasten als auch beim Auslesen ist der zeitliche Abstand der aufeinanderfolgenden Abtastsignale der gleiche. Auf diese Weise wird am Ausgang ein Signal erzeugt, das dem Eingangssignal gegenüber verzögert, aber nicht moduliert ist.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Schaltung für elektronische Musikinstrumente anzugeben, bei der ein klangvollerer Vibrato-Effekt auf der Grundlage der Abtastung der Hörfrequenzsignaie erzielt wird. Dabei soll das von der 2^r) Schaltung erzeugte Ausgangssignal, wie aus der DE-OS 19 25 946 bekannt, Charakteristiken mit einem Modulationsgrad aufweisen, der proportional zur Frequenz des zu modulierenden Eingangssignals ist.

Diese Augabe wird durch eine wie eingangs bereits in erwähnte Abiastmodulationsschaltung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Speichereinrichtung mit einer Vielzahl von Speicherzellen zum Speichern der an die Speichereinrichtung aufeinanderfolgend angelegten Abtastsignale vorgesehen ist. daß die r. Abtastsignale dabei entlang der Speicherzellen verschoben werden, daß eine Modulationssignalquelle zur Erzeugung eines Modulationssignals mit einer Frequenz, die unterhalb des Hörbereichs liegt, vorgesehen ist, daß das Modulationssignal kontinuierlich die Frequenz des Abtastpulses moduliert, und daß der Abtastpuls an der Abtasteinrichtung, der Speichereinrichtung und der Ausgangseinrichtung zum Abtasten, Verschieben und Auslesen anliegt.

Anhand der Zeichnungen werden das Arbeitsprinzip r> der Abtastmodulation und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 ein schematisches Blockschaltbild und Signalverläufe zur Erläuterung des grundlegenden Arbeitsprinzips der Abtastmodulation,
-,<> F i g. 3 bis F i g. 6 Blockschaltbilder von Ausführungsformen erfindungsgemäßer Abtastmodulationsschaltungen und

Fig. 7 bis Fig. 9 Blockschaltbilder elektronischer Musikinstrumente mit Ausführungsformen erfindungs- -,-> gemäßer Abtastmodulationsschaltungen.

Nachfolgend wird zunächst das der Abtastmodulationsschaltung nach der Erfindung zugrunde liegende Arbeitsprinzip im Zusammenhang mit den Fig. I und 2 erläutert.

,o Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Abtastmodulationsschaltung eine Hörfrequenzsignalquelle 10, die die Musik erzeugt, wie z. B. ein elektronisches Musikinstrument, ein Platten- oder ein Bandgerät, einen Eingangstiefpaß 11, der mit der Hörfrequenzsignalquelle 10 verbunden ,-, ist, eine Abtastvorrichtung 12, die mit einer Ausgangsklemme des Eingangstiefpasses 11 verbunden ist. eine Speichereinrichtung 13, die mit der Abtasteinrichtung

*Nr\oifhf

inrii-ht

gekoppelte Ausgangseinrichtung 14, eine Steuereinrichtung 15, die mit der Abtasteinrichtung 12 und mit der Ausgangseinrichtung 14 gekoppelt ist, und eine Modulationssignalquelle 18, die mit der Steuereinrichtung 15 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 15 besitzt ^r> Impulsgeneratoren 16 und 17, die einen Abtastpuls (b) und einen Lesepuls ^erzeugen.

Der Abtastpuls (b) wird an die Abtasteinrichtung 12 zum Abtasten eines Ausgangssignals (a) vom Eingangstiefpaß 11 angelegt. Die Abtastsignale (c) von der Abtasteinrichtung 12 besitzen Informationen über den jeweiligen Augenblickswert des Hörfrequenzsignals, und werden in einer bestimmten Reihenfolge, d. h.-in der Folge des Abtastpuises, in Speicherzellen in der Speichereinrichtung 13 gespeichert. Die Abtastsignale (c), die in der Speichereinrichtung 13 gespeichert werden, werden von der Ausgangseinrichtung 14 aufgrund des Lesepulses (e) ausgelesen, der von der Steuereinrichtung 15 angelegt wird. Das Auslesen der Abtastsignale (c) geschieht in einer bestimmten 2« Reihenfolge, in der die Abtastsignale (c) gespeichert worden sind. Die ausgelesenen Abtastsignale (d) sind somit in bezug auf ihre Augenblickswerte Duplikate der Abtastsignale (c)\on der Abtasteinrichtung 12.

Zwischen dem Abtasten und dem Auslesen besteht eine Zeitverzögerung. Diese ist durch den Abtastpuls (b) und/oder den Lesepuls (e) steuerbar. Wenn die Augenblicksfrequenz des Lesepulses (e) höher als die Augenblicksfrequenz des Abtastpulsas (b) in diesem Augenblick, wird die Zeitverzögerung zwischen Abta- so sten und Auslesen kürzer. D. h., daß eine Phasenverzögerung des Hörfrequenzsignals verringert wird oder daß das Hörfrequenzsignal zu einer hohen Frequenz hin frequenzmoduliert wird. Wenn die Augenblicksfrequenz des Lesepulses (e) niedriger ist als die Augenblicksfre- r, quenz des Abtastpulses (b), dann wird die Zeitverzögerung langer. D.h., daß die Phasenverzögerung des Hörfrequenzsignals vergrößert oder daß das Hörfrequenzsignal zu einer niedrigeren Frequenz hin frequenzmoduliert wird.

Die minimale Verzögerungszeit muß ein positiver Wert einschließlich Null sein, da das Abspeichern dem Auslesen vorangehen muß. Die maximale Verzögerungszeit ist durch die Größe der Speichereinrichtung 13 begrenzt, weil die Abtastsignale in allen Speicherzellen der Speichereinrichtung 13 aufeinanderfolgend gespeichert werden müssen. Dabei wird durch das Modulationssignal (g) moduliert, das unter der Hörfrequenz z.B. bei 0,5 bis 10 Hz liegt, und das von der Modulationssignalquelle 18 erzeugt wird. Z. B. wird die Frequenz des Lesepulses (e) von dem in F i g. 1 mit Modulationssignal moduliert.

Fig.2 zeigt zur Erklärung der Arbeitsweise der Modulation eine Gruppe von Signalverläufen. Das Ausgangssignal (a)vom Eingangstiefpaß 11 wird in dem Moment abgetastet, in dem der Abtastpuls (b) geliefert wird. Die Abtastsignale (c) werden in der Speichereinrichtung 13 gespeichert und von dem Lesepuls (e) in dem Augenblick ausgelesen, in dem der Lesepuls angelegt wird Der Impulsabstand in dem Lesepuls (e) wird durch das Modulationssignal (g) moduliert Deshalb haben auch die ausgelesenen Abtastsignale (d) eine modulierte Periode. Die ausgelesenen Abtastsignale (d) werden in der Ausgangseinrichrung 14 gefiltert um in den ausgelesenen Abtastsignalen (d) enthaltene Frequenzkomponenten des Lesepulses auszuschließen. Ein endgültiges Ausgangssignal (f) an der Ausgangsklemme 19 ist ein phasenmoduliertes Signal des ursprünglichen Ausgangssignals (a).

Der Eingangstiefpaß 11 soll in dem Hörfrequenzsignal enthaltene Frequenzkomponenten ausschließen, die höher sind als die halbe Frequenz des Abtaslpulses (b). Dies ist zur Fehlervermeidung nach dem Nyquist-Abtasttheorem erforderlich. Wenn der Abtastpuls eine Frequenz aufweist, die höher ist als das Doppelte der höchsten Frequenzkomponente in dem Hörfrequenzsignal, oder wenn das Hörfrequenzsignal keine hochfrequenten Komponenten aufweist und die obige Bedingung erfüllt, dann können der Tiefpaß 11 zwischen der Hörfrequenzsignalquelle 10 und der Abtasteinrichtung

12 weggelassen werden. Das Hörfrequenzsignal kann

dti-oUt \rs\n Aar Λ ktartainpUKtunn IO qknalnrinl tiroivlan Il WlXL lUilUbl f IUtUJlVIIII IV-IItUIIg IAUUgLlIMlVI VTV.IV1V.II.

Das Filtern der Frequenzkomponenten des Lesepulses (e) aus den ausgelesenen Abtastsignalen (d) wird durch eine Abtast- und Halteschaltung erzielt, die die entsprechende Amplitude der ausgelesenen Abtastsignale hält, bis die nächste neue Abtastung ausgelesen wird, um eine Treppenspannung (h)zu erzeugen, wie sie in der F i g. 2 gezeigt ist. Die Frequenzkomponenten des Lesepulses (e) werden durch die Abtast- und Halteschaltung praktisch ausgeschlossen.

Der Abtastpuls (b) kann auch anstelle des Lesepulses (e) durch das Modulationssignal (g) frequenzmoduliert sein, um die gewünschte Phasenmodulation zu erzielen. Diese Phasenmodulation wird in jedem Falle durch einen periodischen Unterschied zwischen der Periode des Auslesens der Abtastsignale (c)aus der Speichereinrichtung 13 und der Periode des Abtastens dieser Abtastsignale (c) beim Einspeichern erreicht.

Die Abtast- und die Leseimpulsfolge müssen in einer Periode des Modulationssignals (g) die gleiche Durchschnittsfrequenz zueinander haben. Anderenfalls wird die Verzögerungszeit unerwünschterweise negativ oder nimmt einen sehr großen positiven Wert an.

Die Fig. 1 und 2 dienen im Zusammenhang mit den vorstehend angegebenen Erläuterungen zur Erklärung des der Erfindung zugrundeliegenden Arbeitsprinzips der Abtastmodulation. Um das Abtastmodulationssystem sowohl einfach als auch für den praktischen Gebrauch geeignet zu machen, sind der Abtastpuls (b) und der Lesepuls (e)bezüglich ihrer Frequenz identisch. Mit dieser Frequenz erfolgt auch die Verschiebung. Alle drei Pulse werden durch dasselbe Modulationssignal moduliert.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Abtastmodulationsschaltung nach der vorliegenden Erfindung, die einen Schieberegisterspeicher als Speichereinrichtung

13 verwendet. Der Eingangstiefpaß 11 ist mit einer Klemme 30 verbunden. In dem Schieberegister 13 sind eine Vielzahl von Speicherzellen Mi, Mi, ...M_n in Kaskade geschaltet Die von der Abtasteinrichtung 12 angelegten Abtastsignale werden seriell in einer Zeile von Speicherzellen verschoben und von der Ausgangseinrichtung 14 ausgelesen. Das Verschieben der Abtastsignale geschieht durch den Abtastpuls und den Lesepuls, die die identische Augenblicksfrequenz zueinander haben und von der Steuereinrichtung 15 erzeugt werden. Die Verzögerungszeit D zwischen dem Abtasten und dem Lesen wird durch die Zahl der Speicherzellen N und die Frequenz f_c des Abtastpulses bestimmt und durch die Gleichung D= n/f_c ausgedrückt Die Verzögerungszeit D wird dadurch moduliert, daß entweder die Zahl der Speicherzellen π oder die Frequenz f_c des Abtastpulses moduliert wird. In der Fig.3 moduliert die Modulationssignalquelle 18 die Frequenz des Abtastpulses sowie die Frequenz des

Lesepulses, die beide von der Steuereinrichtung 15 erzeugt werden.

Die Modulation der Verzögerungszeit Derzeugt eine Phasenmodulation. Wenn das Hörfrequenzsignal x(t) durch die Gleichung

.v(M = A sin 2 η ft

II)

dargestellt wird, wobei A und f Amplitude bzw. Frequenz des Hörfrequenzsignals bedeuten, wird das verzögerte Signal jf/,/dargestellt durch

y(t) = A sin (2.τ/(ί - D)).

(2)

D = D₀- D_msin2nf_mt

(3)

wobei D die Verzögerungszeit ist. Wenn die Verzögerungszeit durch das Modulationssignal moduliert wird, wie das durch die Gleichung

ausgedrückt wird, wobei Da eine durchschnittliche Verzögerungszeit und D_n, die maximale Abweichung der Verzögerungszeit ist, dann ist y(t) folgendermaßen auszudrücken:

yU) = A sin (2 r, ft-2 η /D₀+ 2 .-7 /D_n, sin 2 r, f_m t).

(4)

Die Gleichung (4) zeigt, daß das Signal x(t) im Durchschnitt um die Verzögerungszeit D₀ verzögert wird und weiterhin in der Phase durch das Modulationssignal moduliert wird.

Die Abtastmodulationsschaltung nach der vorliegenden Erfindung besitzt Modulationskennlinien, bei denen der Modulationsgrad 2 7cfD_m proportional der Frequenz des Hörfrequenzsignals /ist und der Modulationsgrad 2 TcfDm den Wert π überschreiten und größer werden kann. Solch eine Kennlinie ist für die Modulationseffekte in einem elektronischen Musikinstrument sehr gut geeignet. Zum Beispiel ist der Vibratoeffekt eine Frequenzmodulation mit einem konstanten Prozentsatz des Modulationsgrades. Die Gleichung (4) zeigt, daß der konstante Prozentsatz des Modulationsgrades der Frequenzmodulation durch die vorliegende Erfindung erreicht wird.

Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Abtastmodulationsschaltung der vorliegenden Erfindung, die eine Klemme 30, eine Ausgangsklemme 19, Schalter Si, S₂, ...S;,,, Kapazitäten G. C₂, ...C_2n,

Pufferverstärker Ai, A2 A_2n, die Steuereinrichtung 15

und die Modulationssignalquelle 18 umfaßt. Die Pufferverstärker A₁, A2. ...A_2n haben eine hohe Etngangsimpedanz und die Verstärkung Eins. Die Kapazitäten Ci, C2, ... C2/1 liegen zwischen den Eingangsklemmen der Pufferverstärker und Masse. Der Schalter S\ verbindet die Klemme 30 und die Eingangsklemme des Pufferverstärkers A\. Die Schalter &. - - - Sm verbinden die Pufferverstärker A\, /42,... A_2n in Kaskade. Die Schaltergruppe Si, S3,... S_2n-1 und 52, S₄, ...S2n werden von den Pulsen 31 bzw. 32 abwechselnd geschlossen und geöffnet, die von der Steuereinrichtung 15 geliefert werden. Die Pulse 31 und 32 entsprechen dem Abtast- bzw. dem Leseimpuls. Beispiele für die Pulse 31 und 32 werden in der Fig.4 gezeigt

Der Schalter Si tastet die Augenblicksamplitude des Ausgangssignals des Eingangstiefpasses 11, die an die Klemme 30 angelegt wird, ab. Das Abtastsignal wird in

der Kapazität G als eine Spannung Vi über der Kapazität Ci gespeichert. Wenn der Schalter Si geöffnet wird, wird die Spannung V, gehalten, und wenn der Schalter S: geschlossen wird, dann wird die Spannung Vi durch den Pufferverstärker A\ auf die Kapazität C₂ übertragen. Nachdem die Spannung Ki auf die Kapazität C2 übertragen worden ist, werden die Schalter Si und Sj geschlossen und der Schalter S; wird geöffnet, so daß die Spannung V\ auf die Kapazität Cj übertragen wird. Dann wird die Kapazität Ci mit einem neuen Abtastsignal V₂ aufgeladen. Dementsprechend wird das Abtastsignal in der Kapazität Ci nach /7-maligem Schalten der Schalter S2, S₄, ... S2,, an die Ausgangsklemme des Pufferverstärkers Ai_n übertragen. Für die Frequenz /_rder Pulse 31 und 32 und die Zahl η ist die Verzögerungszeit D auszudrücken durch n/fc. Die Frequenz f_c ist durch die Modulationssignalquelle 18 moduliert, um so die Verzögerungszeit D=(n/f_t) zu modulieren. Die von dem Schalter S_2n auf der Kapazität C_2n gelesenen Ausgangsabtastungen werden durch den Pufferverstärker A_2n gegeben, und die ausgelesenen Abtastungen werden durch einen Tiefpaß 45 gefiltert. Infolgedessen ist das Signal an der Klemme 30 phasenmoduliert und erscheint an der Ausgangsklemme 19.

Wenn z. B. die Zahl /7=80 und i=40kHz ist, dann wird die Zahl der Kapazitäten 2/7=160 und die Verzögerungszeit D beträgt 2 ms. Wenn £-=80 kHz ist, wird die Verzögerungszeit D= 1 ms. Wenn demnach f_c zwischen 40 und 80 kHz moduliert ist, wird eine Verzögerungsmodulation von 1 ms erhalten. Dies entspricht einer Phasenverschiebung von 36 Grad bei einem Tonfrequenzsignal von 100Hz, 360 Grad bei 1 kHz und 3600Grad bei 1OkHz.

Das Schieberegister mit 160 Stufen ist leicht in der Form einer integrierten Schaltung zu verwirklichen. Die Ausführungsform der Fig.4 zeigt eine gemeinsame Grundoperation eines Ladungs-Übertragungs-Elementes, wie eines »Eimerkettenelementes« oder eines ladungsgekoppelten Elementes.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Abtastmodulationsschaltung, die eine Vielzahl von Schieberegisterspeichern verwendet. Das Ausgangssignal vom Eingangstiefpaß 11 gelangt auf eine Klemme 30 und wird von der Abtasteinrichtung 12 abgetastet.

Die Abtastsignale werden an die Speichereinrichtung 13 gegeben, die einen Verteiler 40 und drei Schieberegisterspeicher 41, 42, 43 aufweisen. Die Abtastsignale werden von den Schaltern 51,52,53 in dem Verteiler 40 auf die ersten Stufen der Schieberegisterspeicher 41,42, 43 verteilt. Die auf den ersten Stufen der Schieberegisterspeicher 41,42,43 gegebenen Abtastsignale werden durch die Speicherzellen in den Schieberegistern immer dann verschoben, wenn die abgetasteten Signale an die ersten Stufen angelegt werden. Die Ausgangseinrichtung 14 enthält drei Schalter 61,62 und 63, die zwischen den letzten Stufen der Schieberegisterspeicher 41,42,43 und dem Ausgangstiefpaß 45 liegen. Die Schalter 61,62, 63 lesen die Abtastsignale in den letzten Stufen der Schieberegisterspeicher 41,42 und 43.

Die Abtasteinrichtung 12 wird dem Abtastpuis entsprechend von einem Impulsgenerator 16 in der Steuereinrichtung 15 betätigt Der Abtastpuls wird auf einen Ringzähler 144 mit drei Stufen gegeben, von dem drei phasen verschobene Pulse A, Bund C abgenommen werden. Der Puls A wird auf einen Schalter 51, das Schieberegister 41 und den Schalter 61 gegeben. Der Puls B wird auf den Schalter 52. das Schiebefenster 42

und den Schalter 62 gegeben und der Puls C wird auf den Schalter 53, das Schieberegister 43 und den Schalter 63 gegeben. Die an den Verteiler 40 angelegten Abtastsignale werden in einer bestimmten Reihenfolge auf die Schieberegister 41, 42 und 43 verteilt, d. h. ein Abtastsignal der drei Abtastungen gelangt auf eines der drei Schieberegister 41, 42 und 43. Die verteilten und verschobenen Abtastsignale in den drei Schieberegistern 41, 42, 43 werden in der bestimmten Reihenfolge durch die Ausgangseinrichtung 14 wieder zusammengesetzt, um sie in der Abtastreihenfolge aufzureihen.

Die Verzögerungszeit D der in Fig. 5 gezeigten Abtastmodulationsschaltung wird durch die Zahl N der Schieberegisterspeicher, die Zahl der Speicherzellen η in den entsprechenden Schieberegister 41,42,43 und die Frequenz /_cdes Abtastimpulses bestimmt, wie durch die Gleichung

D = nN/f_c

ausgedrückt ist. In der Fig.5 moduliert die Modulationssignalquelle 18 die Frequenz 4 Deshalb ist die Verzögerungszeit D moduliert, und damit ist das gefilterte Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 19 phasenmoduliert. Wenn die Zahl N groß ist, kann die Zahl η klein sein, d. h. die Schieberegister haben nur 2 > wenige Stufen und die Anzahl der Verschiebungen kann !dein sein. Deshalb werden die Abtastsignale mit nur geringer Verfälschung durch Rauschen und Verzerrung ausgelesen.

Fig. 6 zeigt eine zu der der Fig. 5 ähnlichen jo Ausführungsform. In Fig.6 sind die Abtasteinrichtung 12 und der Verteiler 40 der Fig. 5 in einer Abtasteinrichtung 12 mit drei Abtastern vereinigt, d. h. die Schalterabtasteinrichtung 12 hat drei Abtaster 71, 72, 73, die durch die Pulse A. B bzw. Cbetätigt werden, j-, Die Pulse A, B, Cwerden von einer Steuereinrichtung 15 durch einen Dreiphasenoszillator erzeugt. Die Frequenzen der Pulse A. B und C werden durch die Modulationssignalquelle 18 moduliert. In F i g. 6 werden alle Pulse A, B, C zum Abtasten, Verschieben und Auslesen verwendet.

Fig. 7 zeigt ein elektronisches Musikinstrument mit einer weiteren Ausführungsform der Abtastmodulationsschaltung. Dabei ist eine elektronische Orgel 210 mit dem Eingangstiefpaß 11 verbunden, welcher mit r, zwei Kanälen 301, 302 der Modulationsschaltung in Verbindung steht, von denen einer, aus einer Abtasteinrichtung 12, einer Speichereinrichtung 13, einer Ausgangseinrichtung 14 und einer Steuereinrichtung 15, die mit einer Modulationssignalquelle 18 verbunden ist, -,o besteht, und von denen der andere aus einer zweiten Abtasteinrichtung 2*2, einer zweiten Speichereinrichtung 213, einer zweiten Ausgangseinrichtung 214 und einer zweiten Steuereinrichtung 215 besteht, die mit der Modulationssignalquelle 18 Ober einen Inverter 216 verbunden ist. Die in der Fig.3 bis 6 gezeigten Abtastmodulationsschaltungen können in jedem der Kanäle 301, 302 des Modulationssystems verwendet werden. Die Modulationssignalquelle 18 moduliert das an beide Kanäle angelegte Signal zur entgegengesetz- μ ten Richtung, d. h. die Verzögerungszeit des Kanals 301 und die Verzögerungszeit des Kanals 302 verändern sich periodisch und entgegengesetzt Die Ausgangssignale von den Kanälen 301 und 302 werden durch Lautsprecher 217 und 218 in Töne umgewandelt <,■>

Die durch jeden der Kanäle 301 und 302 erzielten Phasenmodulationen sind wieder dadurch gekennzeichnet, daß der Grad oder die maximale Phasenabweichung proportional der Frequenz des Hörfrequenzsignals vom Eingangstiefpaß 11 ist. Deshalb sind zwei Frequenzkomponenten in dem Hörfrequenzsignal mit voneinander unterschiedlichen Graden moduliert. Dabei ist die Hochfrequenzkomponente über den Wert ±.τ'2 moduliert. Da sie Töne von den Lautsprechern 217 und 218 gemischt werden, ergibt sich ein sehr komplexer Modulationseffekt und eine räumliche Verteilung des Klanges.

F i g. 8 zeigt ein weiteres elektronisches Musikinstrument mit einer weiteren Ausführungsform der Abtastmodulationsschaltung. Dabei sind eine elektronische Orgel 210, der Eingangstiefpa'ß 11, die Abtasteinrichtung 12, die Speichereinrichtung 13 und die Ausgangseimichiung 14 in Kaskade geschaltet. Die Steuereinrichtung 15 liefert einen Abtast-, einen Verschiebe- und einen Lesepuls, die durch die Modulationssignalquelle 18 frequenzmoduliert sind. Das Ausgangssignal der Ausgangseinrichtung 14 wird von dem Lautsprecher 218 umgewandelt. Das Ausgangssignal der elektronischen Orgel 210 wird ebenfalls direkt durch einen Lautsprecher 217 übertragen. Die beiden Klänge von den Lautsprechern 217 und 218 mischen sich und erzeugen einen Beat-Effekt der Musik.

Fig. 9 zeigt ein weiteres elektronisches Musikinstrument mit einer weiteren Ausführungsform der Abtastmodulationsschaltung. Dabei ist ein Tongenerator 211, der Tonsignale in Form von Musik erzeugt, mit dem Eingangstiefpaß 11 verbunden. Das Ausgangssignal dieses Eingangstiefpasses 11 wird durch den Abtastmodulator phasenmoduliert, der aus der Abtasteinrichtung 12, der Speichereinrichtung 13, der Ausgangseinrichtung 14, der Steuereinrichtung 15 und der Moduiaiiönssignalquelle 18 besteht. Das Ausgangssignal der Ausgangseinrichtung 14 wird durch einen Lautsprecher 218 in Klang umgewandelt. Das Ausgangssignal des Tongenerators 211 wird auch durch einen Lautsprecher 217 direkt in Klang umgewandelt. Der Tongenerator ist durch die Modulationssignalquelle 18 frequenzmoduliert. Die Frequenzänderung des Tongenerators 211 durch die Modulationssignalquelle 18 geschieht in entgegengesetzter Richtung zu der Frequenzänderung, die durch die Phasenmodulation der Abtastmodulationsschaltung erreicht wird. Der Grad dieser Abtastmodulation wird etwa doppelt so hoch gewählt, wie der Grad der Frequenzmodulation des Tongenerators 211. Deshalb wird am Lautsprecher 218 die Frequenzänderung des Tongenerators 211 durch die Abtastmodulationsschaltung ausgeglichen und darüberhinaus zur entgegengesetzten Richtung moduliert. Dementsprechend sind die Frequenzmodulationsgrade der Klänge von den Lautsprechern 217 und 218 praktisch von gleicher Größe und entgegengesetzt in der Phase oder Richtung. Die beiden von der Modulationssignalquelle 18 erzeugten Modulationssignale haben zueinander eine Phasendifferenz von π. Diese Klänge sind gleich wie die mit der Ausführungsform der F i g. 8 erzielten Klänge. Die Ausführungsform der Fig.9 ist einfacher als die Fig. 7. Die Abtastmodulationsschaltung wird von der Modulationssignalquelle 18 phasenmoduliert.

Die Abtastmodulationsschaltung nach der Erfindung kann damit auch angewendet werden, um den Video-Effekt zu vermeiden, der im Ausgangssignal einer elektronischen Orgel enthalten ist Zum Beispiel dürfen Baßnoten der Musik gewöhnlich kein Vibrato aufweisen, und so kann dieses unerwünschte Vibrato in den Baßnoten durch die vorliegende Erfindung vollständig ausgeschlossen werden.

Hierzu 3 Blut! Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abtastmodulationsschaltung für ein elektronisches Musikinstrument, bei der mit einer Hörfrequenzsignalquelle eine Abtasteinrichtung zum Abtasten des Hörfrequenzsignals verbunden ist, wobei die Abtasteinrichtung entsprechend einem durch eine Steuereinrichtung erzeugten Abtastpuls Abtastsignale erzeugt, von denen jeweils eines einem Augenblickswert des Hörfrequenzsignals entspricht bei der eine Verzögerungseinrichtung mit einer Speichereinrichtung vorgesehen ist und bei der eine Ausgangseinrichtung zum schrittweisen Auslesen der in der Speichereinrichtung gespeicherten Abtastsignale mit der Speichereinrichtung verbunden ist, dadurch gekennreichnet, daß die Speichereinrichtung (13) mit einer Vielzahl von Speicherzellen zum Speichern der an die Speichereinrichtung (13) aufeinanderfolgend angelegten Abtastsignale (c) vorgesehen ist daß die Abtastsignale (c) dabei entlang der Speicherzellen verschoben werden, daß eine Modulationssignalquelle (18) zur Erzeugung eines Modulationssignals (g) mit einer Frequenz, die unterhalb des Hörbereichs liegt vorgesehen ist daß das Modulationssignal (g) kontinuierlich die Frequenz des Abtastpulses (b) moduliert, und daß der Abtastpuls (b) an der Abtasteinrichtung (12), der Speichereinrichtung (13) und der Ausgangseinrichtung (14) zum Abtasten, jo Verschieben und Auslesen anliegt.

2. Schaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (13) aus mehreren Schieberegistern (41, 42, 43) besteht und einen Verteiler (40) mit Schaltern (51, 52, 53) r> aufweist, der den Ausgang der Abtasteinrichtung (12) durch jeweils einen Schalter (51, 52, 53) mit jeweils der ersten Speicherzelle eines der Schieberegister (41,42,43) verbindet, um die Abtastsignale (c) in einer bestimmten Reihenfolge an die ersten Speicherzellen der Schieberegister (41, 42, 43) anzulegen und zu verschieben, daß jeweils die letzten Speicherzellen der Schieberegister (41, 42, 43) mit der Ausgangseinrichtung (14) über weitere Schalter (61, 62, 63) verbunden sind, um die Abtastsignale (c) in der bestimmten Reihenfolge aus den letzten Speicherzellen auszulesen, und daß dabei die Reihenfolge dadurch festgelegt ist, daß jeweils ein Schalter (51,52,53) und ein weiterer Schalter (61, 62,63) durch einen aus dem Abtastpuls abgeleiteten v> Abtastpuls (A, B, C) betätigt wird, wobei die Pulse der abgeleiteten Abtastpulse (A, B, C) gegeneinander versetzt sind (F i g. 5).

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler von der Speichereinrich- γ, tung getrennt und mit der Abtasteinrichtung kombinier', ist (F i g. 6).

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (12) einen Analog-Digital-Wandler besitzt, daß die mi Speichereinrichtung (13) digitale Speicherzellen aufweist, die die Digital-Signale von dem Analog-Digital-Wandler speichern, und daß die Ausgangseinrichtung (14) zur Umwandlung der Digital-Signale der Speichereinrichtung (13) in Analog-Signale ^ einen Digital-Analog-Wandler aufweist.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (13) oder das Schieberegister (41, 42, 43) wenigstens ein Ladungsübertragungselement vom Typ eines Eimerketten-Elements oder eines ladungsgekoppelten Elements aufweist.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsrichtung (14) ein Ausgangsfilter zum Ausfiltern der Frequenzkomponenten oberhalb der Frequenz des modulierten Abtastpulses, die in den ausgelesenen Abtastsignalen enthalten sind, aufweist und daß die Grenzfrequenz des Ausgangsfilters proportional zur Frequenz des Abtastpulses gesteuert wird.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingangstiefpaß (11) zwischen der Hörfrequenzquelle (210) und der Abtasteinrichtung (12) zur Begrenzung des Frequenzbereichs des Hörfrequenzsignals auf einen tieferen Bereich als die halbe Frequenz des modulierten Abtastpulses vorgesehen ist, und daß die Grenzfrequenz des Eingangstiefpasses (11) proportional zur Frequenz des Abtastpulses gesteuert wird.

8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Abtasteinrichtung (212), die mit der Hörfrequenzsignalquelle (210) verbunden ist, und eine zweite Speicherschaltung (213), die mit der zweiten Abtasteinrichtung (212) verbunden ist, vorgesehen sind, daß die zweite Speichereinrichtung (213) die Abtastsignale von der zweiten Abtasteinrichtung (212) speichert, daß eine zweite Ausgangseinrichtung (214) mit der zweiten Speichereinrichtung (213) verbunden ist, daß eine zweite Steuereinrichtung (215) vorgesehen ist, die einen zweiten, an die zweite Abtasteinrichtung (212), die zweite Speichereinrichtung (213) und die zweite Ausgangseinrichtung (214) anzulegenden Abtastpuls zum Abtasten des Hörfrequenzsignals, zum Verschieben der Abtastsignale entlang der zweiten Speichereinrichtung (213) und zum Auslesen der zweiten Abtastsignale aus der zweiten Speichereinrichtung (213) erzeugt, daß der zweite Abtastpuls durch das durch den Inverter (216) invertierte Modulationssignal moduliert wird, und daß die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Ausgangsvorrichlung (14, 214) durch jeweils wenigstens einen Lautsprecher (217, 218) in Klänge umgewandelt werden (Fig. 7).

9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tongenerator des Musikinstruments durch ein weiteres Modulationssignal in entgegengesetzter Richtung zu der Modulation des Abtastpulses durch das Modulationssignal moduliert wird und daß der Modulationsgrad des Modulationssignals etwa doppell so groß ist wie der Modulationsgrad des weiteren Modulationssignals (Fi g. 9).

10. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale von der Ausgangseinriditung (14) und der Hörfrequenzsignalquelle (210) an jeweils wenigstens einen Lautsprecher(217,218)angelegt sind.