DE2309321C3 - Elektronisches Musikinstrument - Google Patents

Description

Die Hrfindung bezieht sich auf ein elektronisches Musikinstrument mit mehreren Ausgangskanälen, wie es der Gattungsbegriff des Patentanspruchs angibt.

Bei einem bekannten Musikinstrument (DIi-AS I 425¹MCi) dieser Art wird i'.urch tue unterhörl'requenzgesteuerte Phasenmodulation ein Vibratoeffekt des Tonsignals in den Ausgangskanälen erreicht. Sofern man erslrebenswcrterweise für alle Ausgangskanäle ein freqiienzgleiches Modulationssignal verwendet, das kanalweise nur phasenunlerschiedlicli ist. gewinnt man bei Verwendung getrennter Lautsprecher an den Ausgangskanälen nur einen stereophonen Effekt; man hat den Eindruck eines im Raum beweglichen Musikinstruments. Wendet man dagegen in den diversen Ausgangskanalen frequcnzversehiedene Modulationssignale an, so gewinnt man allenfalls einen dem baulichen Aufwand entsprechenden Vervielfachungseffekt; man hat nur den physiologischen Eindruck, daß soviel Musikinstrumente spielen, wie Ausgangskanäle vorgesehen wurden. Wollte man mit den bekannten Mitteln den Eindruck eines ganzen spielenden Orchester mit einer Vielfachbesetzung der diversen Instrumente erzielen, so muß ein hoher Bauaufwand mit einer entsprechenden Vielzahl von Ausgangskanalen in Kauf genommen werden. Darüber hinaus ergibt sich bei diesem Musikinstrument eine unerwünschte Klanguniformung des Tonsignals, weil die Phaseiimodulationsvorrichtung in den einzelnen Ausgangskanalen aus einer Reihenschaltung von Modulationsgliedern besteht, welche in verschiedenen, einander teilweise überlappenden Frequenzbändern des Tonsignals arbeiten und von frequenzverschiedenen Unterhörfrequenzsignalen gesteuert werden. Die frequenzbandunterschiedliche Behandlung führt zu einer Verzerrung des Tonsignals; das Ausgangssignal ist dem Eingangssignal unähnlich geworden. Es liegt keine tongerechte Wiedergabe vor.

Eine ähnliche Verzerrung drs Tonsignais ergibt sich auch bei einem anderen Musikinstrument (US-PS 3257495), das nur einen Kanal aulweist und als Phasenmodulationsvorrichtung ein RC-Cilied umfaßt, welches allerdings von zwei irequenzverscliiedenen Unterhörfrequenzsignalen gesteuert wird. Die verschiedenen Frequenzbereiche des Tonsignals werden sehr ungleichförmig zueinander phasenverschoben. Physiologisch gewinnt man den Eindruck eines an- und abschwellenden Vibraloeffekts eines Instruments.

Zur Signalverzögerung elektrischer Signale, /. B. als Farblernseh-Verzögerungsleitung, ist es bekannt. Mos-Schieberegister zu verwenden, die von Schallschwingern mit gegenphasigen Taktimpulsen gesteuert werden, wobei die Taktinipulsfrequenz mindestens gleich der doppelten Maximalfrequenz des zu verzögernden Signals ist (Radio Mentor, 6, 1471, S. 372 »Mosstatt Glas, Schieberegister als Farblernseh-Verzögerungsleitung« ).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein preiswertes Musikinstrument der eingangs genannten Art zu entwickeln, das tongetreu in seiner Phasenmodulationsvoi richtung den Klang wiedergibt und dabei instrumiMitenniäßig reichhaltiger wirkt, ohne einen hohen Bauaufwand an Ausgangskanälen zu erfordern.

Mit der Erfindung ist es möglich, diese Forderungen zu erfüllen. Die Erfindung ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale I bis 3 gekennzeichnet.

Neben der durch den Sehaltschwinger und Schiebespeicher erzielten Laufzeitmodulation, die eine lineare Abhängigkeit der Modulalionstiefe von der Tonfrequenz zur Folge hat und damit eine tongerechte, den Klang nicht verfremdende Modulation bewirkt, ist die Summation von zwei frequenzverschiedenen Unterhörfrequenzsignalen zur Modulation vorgesehen. Diese in den verschiedenen Ausgangskanälen zueinander phasen verschobenen Suinniationssignale der beiden Untcrhurfrcquciiz.cn bewirken überraschenderweise den physiologischen Effekt, als ob eine wesentlich höhere Anzahl von Instrumenten ilen Klang erzeugen würde, als Atisgangskanäle in der Vorrichtung vorhanden sind. Obwohl der bauliche Aufwand im Musikinstrument nur wenige Ausgangskanäle erfordert, entsteht der Eindruck, als ob ein ganzes Orchester mit Dutzenden von Musikern ilen Klang erzeugen würde.

Es zeigte sich, daß der Effekt am wirkungsvollsten ist, wenn die stcucrwirksame Unterhörfrequenz des eisten Signalgebers höchstens 1 Hertz ist und diejenige des /weiten Signalgebers im Bereich von 5 bis 6 Hertz liegt. Man wählt dabei eine feste gegenseitige Phasenverschiebung des summierten Modiilationssignals zwischen den Ausgangskanälen, die sich aus der Teilung des Gesamlkreises durch die Anzahl der Ausgangskanäle ergibt. Beachtenswert ist, daß die erforderliche Laufzcitvcr/ögerung durch einen einheitlichen, alle Hörfrequenzen adäquat behandelnden Schicbcspeicher erzielt wird, wobei Verzögerungen von mehr als I Millisekunde erreicht werden können.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt

Fig. I ein Blockschaltbild eines elektronischen

Musikinstruments mich ilcr Erfindung.

I- ig. 2 einergänzendes Teilsliick des zur Erzeugung des Modulalionssignals im Blockschaltbild von Fig. 1 dienenden Schaltungsicils,

Fig. 3 den schenialischcn Aufbau .jes bei der Erl'induiig verwendeten Schiebespeichers /ur Phasenmodulation.

Fig. -J die beiden Zcitfolgediagrammc tier im /ugehörigen Schaltschwinger auftretenden gegenphasigen Taktimiuilsreihcn.

(jemi'B Fig. 1 ist der Ausgang 52 eines elektronischen Musikinstruments 50 auf drei Ausgangskanäle 66, 76, 86 geschaltet, die jeweils in Reihenschaltung einen Schicbespcidier 60,70,80, einen Tiefpaß-Filter 61, 71, 81, einen Verstärker 62, 72, 82 und einen Lautsprecher 63, 73, 83 umfasen. Hin Ausgang 51 kann unmittelbar mit dem Eingang 85 des einen Verstärkers 82 verbunden sein.

Die Schiebespeichcr 60, 70. 80 sind in ihrer Wirkungsweise anhand tier Fig. 3 näher ..rläuteil. Über jeweils zwei Hii>g;inge 68, 69 bzw. 78, 79 bzw. 88, 89 ist ihnen jeweils ein Schaltschvvinger 64, 74, 84 zugeordnet, dessen F-ingang67, 77, 87 ein den jeweiligen Schaltschvvinger steuerndes Modulationssignul aufnimmt.

In F'ig. 2 ist der SehalUingstcil zur Urzeugung eines solchen Modulationssignals schematisch gezeigt. Von einem Niederfrequenz-Signalgeber 10 wird über einen Ausgang 11 ein sinusförmiges Signal abgegeben, dessen Frequenz nicht größer als I Hertz, ist. Fun weiterer Niederfrequenz-Signalgeber 30 gibt an seinem Ausgang31 ein weiteres sinusförmiges Signal ab, welches vorzugsweise eine Frequenz, im Bereich von 5 bisd Hertz hat. Die beiden Untcrliörl'reqiicnz-Signale brauchen hinsichtlich Phase oder Frequenz keine zahlenmäßig einfache Beziehung aufzuweisen. Die beiden Unterhörfrequenzsignale werden nun auf drei verschiedene Weisen summiert.

Zunächst einmal werden die Untcrhöifrcquenz.siguale an den Ausgängen 11,31 der beiden Signalgeber 10, 30 unmittelbar summiert und auf den Hingang 67 ties Schaltschwingers 64 als Modulationssignal weitergegeben.

Die Eingänge 11. 31 sind jeweils mit dem Hingang eines üblichen Phasenversehiebungsglieds 21, 41 verbunden, die eine bestimmte Phasenverschiebung der eingehenden Unterhörfrequenz, bewirken. Die Ausgänge tier beiden Phasenverschieliungsglieder 21,41 sind miteinander verbunden und die Summe tier beiden phasenverschobenen Unterhörfrequenzsignale wirtl über den Eingang 77 an den Schaltschwinger ties zweiten Ausgangskanals 76 mit einer entsprechenden Phasenverschiebung abgegeben.

In entsprechender Weise werden die Ausgangssignale der Phasenverschiebungsglieder 21 41 jeweils einem weiteren nachgeschaiteteu Phasenverschiebungsglied 22, 42 zugeführt, wo das Unterhörfrequenzsignal eine weitere Phasenverschiebung erfährt. Die Ausgänge dieser beiden letzteren Glieder 22, 42 sind wiederum miteinander verbunden und zu dem Eingang 87 am Schaltschwinger 84 des dritten Ausgangskanals 86 zugeführt.

Die Beträge der feststehenden Phasenverschiebungen zwischen den beiden Signalgebern 10, 30 und den ihnen nachgesehalle ten Phasen Verschiebungsgliedern 21, 41 bzw. 22, 42 können sieh einfach als Teilung von 360" durch die Anzahl der Ohertragungskanäle bestimmen, aber auch andere Werte führen gleichwohl /u guten Ergebnissen. Die Frequenzen dei hcidcn sinusförmigen Uiiteihörfrcquenzsignalc siiul erheblich unterschiedlich, weshalb die zugchöiigcii Phasenverschicbungsgliedcr 21. 22 bzw. 41. 42 nutz des in beiden Fällen bewiiklen gleichen l'liascm'ischiehungsinaßes in wohlbekannter Weise miteischiedlich ausgebildet sind. Dabei sind jednth Maßnahmen vorgesehen,um liii die Ainplitudeiigleichheil ilei auf die Eingänge 67. 77. 87 gegebenen Moilulationssignalc zu sorgen.

Der zur Phasenmodulation verwendete Schiel >espeicher 60. 70. 80 ist in Fig. 3 gezeigt und in seiner Arbeitsweise allgemein bekannt. Der Schiebespeicher umlaßt in tier aus Fig. 3 ersichtlichen Schallung Mosfet-Transistoren /1, II... bis T(n +■ 1). denen \cweils zugehörige Kondensatoren Cl. C2...i'ii paial-IeI geschaltet sind. Zur Steuerung der Schiebespeichei 60, 70, 80 dienen die zugeordneten Scliallseliwini'cr 64, 74,84, welche jeweils zwei aus I- ig. 4 ersichtliche Taktimpi'lsreihen V\ , und F_s;. mit zueinander entgegengesetzte·· Phase über die jeweiligen beiden Eingänge 68, 69. 78, 79 und 88. 89 an die zugeh.ti igen Schiebespeichei- 60, 70, 80 abgeben. Durch die l ingehendcn Taklimpulsreihcn I_sl und I _s/l wcidci. die Mosfel-Transistoicn zwischen ihrem leitenden .iiul blockierenden Zustand geschallet. Ausweislich t!ei Schaltung von Fig. 3 gelangt die eine TakiiiupuKicihc V\ , zu allen ungeradzahligen Mostet- Γκμιμ imcn 71, 7'3 etc., während die dazu inverse Taktimpuls reihe l',_/( den dazwischenliegenden geiadzahligen Transistoren II, 7"4CtC. zugeführt wird. Die laklimpulslrequenz der beiden 'Taktimpulsreihen \\_r I _vi wird durch die auf die Sleucreingänge 67. 77. 87 der Schaltschvvinger <>4, 74. 84 eingehenden Modiilationssignale bestimmt, ileren form und Phasenlage bereits beschrieben wurde. Entsprechend wieser Taktimpulsfrequenz. wirtl das in die Schiehcspeichei 60, 70. 80 eingehende Tonsignal Vi abgetaitci und durch die wechselweise Schaltung der Mostet-1 i.insi stören gemäß dem Taktrhvthmus über die Kondensatoren C^-I, ('2...('/( weitergeleitet. Am Ausgang des Schiebespeicheis erseheiiil das aus Fig. 3 ersichtliche Signal Vu ties abgetasteten Tonsignals mit einei Verzögerung, die dem /ι 2-fachen tier Takiimpulsficqueii/ entspricht. Mit einem solchen Schiehespeicher ist folglich eine verhältnismäßig große l.aufzeiUcrzögerung erzielbar, wobei tlas ausgangsseilige Tonsignal In dem abgetasteten Eingangssignal Vi ähnlich isl. Die an sich bekannte L.aul'zeiimodulalioii hat cmc Frequenzmodulation zur Folge, ileren Modulations liel'e propoilional zur F'requenz des 'Tonsignal isi I ui diese klangtrcuc Modulation iles 'Toiisiguals IHaucht lediglich die Taktimptilsfrcqiicuz der diveisen Schalt schwinger 64, 74. 84 durch die kombinierten und zueinander phasenverschobenen Unlerhörf requenz-Paarcandcn Eingängen 67.77.87 gesteuert zu \\ erden.

Die vorerwähnten Schichespeicher sind h.iiulclsmäßig in Form einer integrierten Schaltung erlialtlieh. wobei IS5 Schiebespeichcrabschnitte iiulei integrierten Schaltung vorgesehen sind. Bei tier Anwendung dieses bekannten Schiebespeicheis zui Modulation tier Tonsignale ties Musikinstruments ist zu beachten. daß die TaktimpulsCrcqucnz der zugehörigen Schah schwinger hoch genug ist. um den doppelten Bell ai! il-T Bandbreite ties 'Tonsignals /u übersteigen I legt die obere Frequenzgrenzc des 'Tousignals bei I ~- kl I/. so muß die von den Schallschvvingern zu erz.eugenilc Abtastliequcnz für das Tonsignal IV in den Schiebe

speicher 60. 70. XO mindestens 30 kHz betragen. Hei einer bevorzugten Taktimpiilsfroqucn/ von 45 kHz cihält man eine Laufzeitveizögerung von etwas mehr als 2 msec. Hei einer Taktimpulsfrequenz zwischen 30 bis (i(l kl I/ erhält man eine Laufzeit verzögerung tür das Tonsignal ungefähr /wischen 3 his 1.5 msec. Mil diesen langen I.auf/eitverzögerungen ist in einfacher Weise eine hohe Modulationstiele er/ielt. wofür die Anwendung der erwähnten Seliieliespeielier not wendig ist.

Hierzu I Hlaii

Claims (3)

Patentanspruch: Elektronisches Musikinstrument mit mehreren Ausgangskanälen, in welche jeweils eine von mehr als einem frequenzverschiedenen, sinusförmigen Unterhörfrequenzsignal steuerbare Phasenmodulationsvorrichtung geschaltet ist, wobei die Untcrhörfrequenzsignale der jeweiligen Ausgangskanäle eine zueinander unterschiedliche Phasenlage aufweisen, gekennzeichnet durch die Merkmale,

1. daß jeweils ein Paar von zueinander frequenzverschiedene Unterhörfrequenzsignale abgebenden Signalgebern (10,30; 21,41; 22, 42) in Suinnialionsschaltung zur Steuerung an einen Schaltschwinger (64, 74, 84) angeschlossen ist, der zwei ^egenpnasige Taktim pulsreihcn ( V_SA, V_SH) erzeugt,

2. daß diese Taktinipulsreihen ( V_SA, V₁₁₁₁) jeweils einen Schiebespeicher (60, 70, 80) steuern, der die Phasenmodulationsvorrichtung im zugehörigen Ausgangskanal (66, 76, 86) bildet,

3. daß die Unterhörfrequcnzsignalc der jeweiligen Signalgeber-Paare (10, 30; 21, 41; 22. 42) kanalweise die unterschiedliche Phasenlage aufweisen.