DE2350143A1

DE2350143A1 - Elektronisches musikinstrument

Info

Publication number: DE2350143A1
Application number: DE19732350143
Authority: DE
Inventors: Ralph Deutsch
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1972-10-17
Filing date: 1973-10-05
Publication date: 1974-05-02
Also published as: CA1004886A; GB1441776A; US3809788A; JPS4970618A; NL166812C; NL7314278A; NL166812B; JPS5210373B2; AU471179B2; DE2350143B2; AU6130873A; DE2350143C3; IT995881B

Description

Dr.D.Thomsen PATE NTANWALTS BÜRO

W. Weinkauff τβίο&η (osoracjn

Dr. J. Buch ^⁰²¹²

Telex 5-24 303 topat _

PATENTANWÄLTE München: Frankfurt/M.:

Dr. rer. nat. D. Thomson Dipl.-Ing. W. Weinkauff

Dr. rer. nat. I. Ruch (Fuchshohl 71)

8000 München 2 Kalser-Ludwig-Platzö 5. Oktober 1973

Nippon Gakki Seizo Kabushiki- Kaisha Hamamatsu-shi, Japan

Elektronisches Musikinstrument

Die Erfindung betrifft; ein elektronische8 Musikinstrument;.

In einem elektronischen Musikinstrument bzw.. einer Comp ut er-Orgel von der Art, in der musikalische Töne durch Berechnung der Amplituden in gleichmäßigen Zeitabschnitten und an aufeinanderfolgenden Punkten der musikalischen Signalform und Umwandlung der Amplituden in Töne, nachdem die Berechnungen beendet sind, erzeugt v/erden, wird eine Parallelverarbeitung verwendet. Jede'Amplitude wird durch gleichzeitige Berechnung verschiedener Teilmengen der Fourier-Komponenten für den gleichen Punkt in Parallelkanälen ausgewertet, wonach die Komponenten zur Lieferung der Signal-

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BAD

form-Amplitude kombiniert werden. In einer typischen >lusführungsform werden harmonische Teilschwingungen niedriger Ordnung in einem Kanal und harmonische Teilschwingungen hoher Ordnung in einem anderen Kanal berechnet; bei einer weiteren Ausführungsform v/erden ungeradzahlige Harmonische und geradzahlige Harmonische in separaten, parallelen Kanälen berechnet. Ein Umlauf-Schieberegister, das in Gleichgang mit den aufeinanderfolgenden Komponenten-Berechnungen verschoben wird, speichert vorteilhafterweise die harmonischen Koeffizienten, die bei der Amplitudenberechnung verwendet werden.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein elektronisches Musikinstrument, bei dem eine Parallelverarbeitung verwendet wird, um die Erfordernisse bezüglich der Berechnungsrate des Systems zu reduzieren. Die Töne werden durch Berechnung der Amplituden an aufeinanderfolgenden Abtastpunkten einer komplexen V.'ellenform produziert, wobei parallele Kanäle zur Berechnung von Teilmengen der Fourier-Korriponenten verwendet v/erden und diese Amplituden in musikalische Töne umgewandelt werden, sobald die Berechnungen in einer realen Zeit durchgeführt sind.

Die Erfindung läßt sich insbesondere auf eine Computer-Orgel anwanden, wie sie in der Ijß-Anmeldunf-: 225 883 vorgeschlagen ist.

Eine einzigartige Methode der Erzeugung von digitalen Wellenformen in einem elektronischen Musikinstrument

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ist in der US-Patentanmeldung 225 883 vorgeschlagen worden. ■ Hierbei wird die Synthese der Wellenform durch Berechnung der Amplituden der Abtastpunkte einer komplexen Aellenform

in regelmäßigen Zeitintervallen erreicht; die Amplituden werden in musikalische Töne bzw. Noten umgewandelt, nachdem die Berechnungen ausgeführt sind. Ein diskreter .Fourier-Algorithraus wird zur Berechnung der einzelnen harmonischen Teilschwingungen an jedem Abtastpunkt' durchgeführt, wobei eine gespeicherte Menge harmonischer Koeffizienten verwendet wird, die die resultierende Wellenform charakterisieren. Die Berechnungen werden in einer konstanten Zeitrate ohne Rücksicht auf die Grundfrequenz der ITote ausgeführte ■

Die Parallelverarbeitung in Computer-Orgeln dieser Art wird verwendet, um die Erfordernisse an die Berechnungsrate des Systems zu reduzieren. Die Wellenform wird in einer Realzeit" synthetisiert. Somit muß jede Amplitudenberechnung innerhalb eines 'festen Zeitintervalls t vervollständigt sein, wobei das Zeitintervall t durch die Tonhöhe oder Srequenz f-rr der höchsten Note der Orgel-Tastatur und durch die Zahl IT der Amplituden-Abtastpunkte für diese Note höchster Frequenz festgelegt wird. Wenn genau IT-Abtastpunkt-Amplituden für diese Note berechnet werden, ergibt sich der Berechnung sZeitabschnitt t durch

t_x = 1/Nf_H (Gleichung 1).

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Die Berechnung aller Fourier-Komponenten, die mit jeder Amplitude verbunden sind, muß innerhalb des Zeitabschnitts t ausgeführt werden. Auf diese Weise muß jede Komponente in dem Zeitintervall t berechnet werden, wenn '»•/-harmonische Teilschwindungen einzeln und nacheinander für jeden Abtastpunkt ausgewertet werden; das Intervall t ergibt sich hierbei zu

„ = t/W (Gleichung 2).

c χ

Für ein monophones Instrument ist ein System mit einer Berechnungs-Takträte f erforderlich, wobei

•f _a -i/t = W/t = ViZNf_n (Gleichung 3).

Beispielsweise ist die höchste 8-Fußtonhöhe einer Standardorgel-Tastatur C₇, der eine Grundfrequenz von f-rr = 2,093 kHz. besitzt. Obgleich dies eine Konstruktionswahl darstellt, ist die Verwendung von sechzehn Harmonischen (W = 16) voll ausreichend zur Lieferung realistischer Orgelpfeifentöne. Um die genau abgetastete Amplitudensynthese einer Hote, die sechzehn Harrnonische enthält, zu vervollständigen, sollte die Wellenform qh zumindest 32 Abtastpunkten je Zyklus ausgewertet werden. Dieses Kriterium wird das Phänomen der "Frequenz-Änderung" vermeiden, das auftreten kann, wenn die System-Abtastrate kleiner ist als die

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Hyquisb-Frequenz f^_t die zweimal so groß isb als die Frequenz der höchsten harmonischen Teilschwingung. Wenn die Kote C₇ an genau W = 32 Abtastpunkten ausgewertet wird,' betragt das Berechnungszeitintervall

^rasec·

Entsprechend beträgt die System-Berechnungstaktrate für monophone Instrumente mit einem einzigen Verarbeitungskanal

- . f = (16)(32)(2,O93 JcHz) = 1,0? MHz.

Für eine polyphone.Orgel, in der K Noten aufeinmal gespielt werden können, müssen die harmonischen Teilschwingungen aller Noten an jedem Abbasbpunkb berechnet werden, und zwar innerhalb·des Zeitabschnitts t . Somib ergibb sich für ein polyphones Einkanalinsbrumenb die Sysbem-Berechnungsbaktrabe f , zu ■

f · = Kf (Gleichung 4).

C C

Für das obige Beispiel in. einem System, bei dem E = 12 ist, das zehn Tasten und zwei Pe dal-No ten gleichzeitig abzuspielen erlaubt, ergibt sich dio rerechnungs-

Taktrabe f ' zu
c

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f_c' = (12)(1,O7 MHz) = 12,8 MHz.

Diese relativ hohe Berechnumjs-Taktrate kann wesentlich reduziert werden, indem man eine Paralle!verarbeitung verwendet; daher ist das Hauptziel der Erfindung Computer-Orgeln zu schaffen, die eine derartige Parallelverarbeitung verwenden. Die !Reduzierung der Taktrate, die durch ein derartiges Instrument geliefert wird, läßt sich leicht vor Augen halten. Wenn die Hälfte der harmonischen 'i'eilschv/ingungen (d. h. Ί7/2 - Komponenten) in dem ersten Verarbei bungs· kanal und die andere Hälfte, d.h. V//2 der Komponenten in dem zweiten, parallelen Verarbeibunyskanal ausgev/erte t werden, dann wird die Berechnungs-Takbrate halbiert. V/enn P = der Zahl der parallel verarbeitenden Kanäle entspricht, dann wird die Berechnungs-Taktrate f im allgemeinen durch

cp

folgende Gleichung gegeben:

f^ = f _n /P (Gleichung 5).

Für ein polyphones, parallel verarbeitendes System beträft die Bereclinun^s-Taktrate f :

^flcp ⁼ ^Mc ^/ ^{p = 1}^Cp (Gleichun- 6).

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Entsprechend beträgt die Berechnungs-Taktrate f und f' des monophonen bzw. polyphonen (K = 12) Systems, wenn für das oben beschriebene Beispiel parallel verarbeitende Kanäle verwendet werden (P = 2):

^fcp

f«_cp = 6,4- MHz.

Die Verwendung einer derartigen Parallelverarbeitung mit "der diese begleitende-Reduzierung der Berechnungsrate · gestattet es, daß die Computer-Or gel leichter dahin ausge- führ ti werden kann, daß\ sie gegenwärtig verfügbare mikroelektrnriische integrierte Schaltkreise verwendet.

Der Erfindung liegt daher insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes elektronisches Musikinstrument zu schaffen, das eine Parallelverarbeitung aufweist und die Nachteile bekannter Instrumente vermeidet.

Erfindungsgemäß wird somit eine' Computer-Orgel vorgeschlagen, die eine Parallelverarbeitung verwendet. Das Musikinstrument enthält zwei oüer mehrere Berechnungskanäle, . die gleichzeitig verschiedene Teilmengen von J/ourier-Komponenten auswerten. Diene Komponenten v/erden kombiniert, um die Ampiitudenwerte.an aufeinanderfolgenden Abtastpunkten der musikalischen Signalwelle bzw. Wellenform zu'er-

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halten, Die Amplituden werden in musikalische Töne umgewandelt, sobald die Berechnungen in einer realen Zeit ausgeführt sind.

Durch die Verwendung der Parallelverarbeitung wird die Berechnungs-Taktrate des Systems reduziert, selbst wenn alle Fourier-KoBiponenten für jeden Amplituden-Abtastpunkt innerhalb des konstanten Zeitintervalls errechnet v/erden. Vorzugsweise werden bei /\ur>fübrungsf or me η zwei Kanäle verwendet, wobei harmonische Teilschwingungen niedriger und hoher Ordnung oder ungeradzahlige und geradzahlige Harmonische zugleich in separaten Kanälen ausgewertet bzw. berechnet werden.

Die Tonqualität des zusammengesetzten musikalischen Tons wird durch eine iuenge von harmonischen Koeffizienten festgesetzt, die bei der Amplituden-Berechnung verwendet werden. Vorteilhafterweise si ad diese Koeffizienten in einem Umlauf-Schieberegister enthalten, das ia Gleichlauf mit den Berechnungen der einzelnen Courier-Komponenten verschoben wird«, Außerdem wird ein derartiger Speicher für harmonische Koeffizienten mit einom umlaufenden Schieberegister veranschaulicht, der in einer parallel verarbeitenden Computer-Orgel verwendbar ist»

Im. folgenden werden bevorzugte Äusführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert;»

Bs zeigen s

Fig. 1 ein elektrisches Blockschaltdiagramm einer Computer-Orgel mit Faralle!verarbeitung, in dor harmonische 'Ceilschwingungen niedriger Ordnung in einem Kanal und'Tei!schwingungen hoher Ordnung in einem anderen Kanal ausgewertet bzw* berechnet werden,.

Fig, 2 ein elektrisches Blockschalfediagramm einer

Computer-Orgel mit Parallelverarbeitung, in der ungeradzahlige und geradzahlige harmonische Komponenten jeweils in separaten, parallelen Kanälen berechnet werden,

Fig. 3 ein elektrisches Blocksclialtdia.grawm, welches die Verwendung einos Umlauf-Schieberegisters zur Lieferung harmonischer Koeffizientenwerte an die parallelen Berechnungskanäle der Computer-Or^el gemäß der Fig. 1 oder 2 veranschaulicht,

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Xg. 4- ein vereinfachtes elektrisches logisches Diagramm, welches die Ladekreise veranschaulicht, die in den Umlauf-Schieberegister gemäß Fig. 3 verwendet werden können, und

Fig.. 5 ein Taktdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Systems gemäß Fig. J.

Die in Fig. 1 dargestellte Rechner-Orgel 10 arbeitet im Parallelbetrieb zur Erzeugung einer musikalischen Tonhöhe über ein Tonsystem 11, wobei die Tonhöhe durch Tastatur-Schalter· 12 ausgewählt wurde«, Dies wird durch Ermittlung der diskreten Fourier-Komponenten in parallelen Rechenkanälen. 1Ja, 13b erreicht, wobei die Fourier-Komponenten mit den Amplituden an aufeinanderfolgenden Abtastpunkten einer« den ausgewählten Ton charakterisierenden '..'ellenform verbunden sind. Die Komponenten werden algebraisch in einem Akkumulator 14 summiert, der am Ende jedes Rechen-Zeitabschnitts t, die Amplitude am 3trom-Abtastpunkt enthält. Diese Amplitude wird über ein Gabber 15 aufgrund eines fc_y-Signals der Leibunc 16, welches das Gatter 15 ansteuert, an einen Digital-Analog-Konverter 17 geliefert, der eine Spannung an das Tonsystem 11 weitergibt, wobei diese Spannung der Amplitude des eben berechneten Signals entspricht. Die Berechnung der Amplitude des nächsten Abtastpunktes

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v/ird unverzüglich, in Angriff genommen, so daß die Analogspannung, die vom Konverter 17 geliefert wird, eine in einer Realzeit erzeugte musikalische Wellenform bildet.

Die Periode der errechneten Wellenforni und somit die Grundfrequenz des erzeugten Tones wird durch eine Frequcnzmimnier R festgelegt, welche ihrerseits durch die Tastatur-Schalter 12 ausgewählt ist. Mehrere derartige Frequenznummern, die den Ins trurnenttönen entsprechen, werden in einem Frequenznummer-Speicher-19 gespeichert, Die wellenform selbst und somit die Tonqualität des erzeugten musikalischen Tons wird durch mehrere harmonische Koeffizienten G festgelegt^ wobei diese Koeffizienten in zwei Speichern 20a und 20b gespeichert werden und bei der Errechnung der Courier-Komponenten bei jedem Abtastpunkt verwendet werden.

Bei der Erfindung wird die vVellenf or τι-Amplitude X (qR) an jedem Abtastpunkfe in Übereinstimmung mit der folgenden diskreten Fourier-Reine einer abgetasteten periodischen komplexen '/Wellenform errechnetί

N/2

^χ _Λ(ςΡ) = t ^G„ sin7TnqR für q = 1,2,3,... ° n=1 ⁿ T

(Gleichung 7)»

Hierbei stellt R die bereits oben erwähnte Frequenz-

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nummer dar, während η = 1,2,3»···» W = -*- die ausgewertete harmonische Komponente bezeichnet.

Der Wert η = 1 entspricht der Grundwelle, η = 2
der zv/eiten Harmonischen, η = 3 dsr dritten Harmonischen, usw. Die harm on i eichen. Koeffizienten C spezifizieren die
relative Amplitude der jeweiligen η-ten harmonischen Komponente. Die Hummer W = -«-gibt an, wieviel Harmonische in der Ämplitudenberechnung vorhanden sind. Diese Zahl ergibt sich aufgrund der Konstruktionswahl, jedoch ist die Verwendung von 16 Harmonischen (W = 16) für die Zusammensetzung der Orgelpfeifen-Töne voll'ausreichend.

In der. parallel arbeitenden Rechner-Or gel 10 gemäß Fig. 1 wird die Gleichung 7 durch Errechnung des Amplitudenwerts X (qR) fib? jeden Abtastpunkt während des Zeitintervalls t_ erfüllt. Dio einzelnen harmonischen Amplituden-

Komponenten F^v ^} = C sin -ψ ηqR· für jede der W-harmoniache Komponenten werden jeweils separat errechnet. Bei der Ausführungsform gemäß I⁵¹Xg. 1 werden die Harmonischen niedriger Ordnung für die »Verte η = 1, 2, _?._o,^-in dem Kanal errechnet, während die harmonischen Toi!schwingungen höherer Ordnung für dio Λ er te η = Qp + 1), (-^- + 2), ..., W in dem Parallelkanal 13h ausgewertet werden.

Die Berechnungen der Harmonischen,werden gleich-

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zeitig durchgeführt;. Beispielsweise wird die Teilamplitude der neunten Harmonischen (n = 9) in...dem anderen Kanal 13b errechnet, während die Amplitude der Grundwelle (n = 1) in dem ersten Kanal 13a errechnet wird* Die zwei V/erte F^ ' und

Cq)
F^v:7/, die somit auf den jeweils zugeordneten Leitungen 21a, 21b erzeugt werden, v/erden .in einem Addierer 22 algebraisch summiert. Die Summe wird über eine Leitung 23 zu dem Akkumulator 14 weitergegeben. Die nächste harmonische Teilschwingung Fv^ und F^ ^ werden dann ebenfalls gleichzeibig in den Kanälen 13a und 13b- errechne t_s durch den Addierer 22 summiert und zum Inhalt des Akkumulators 14 hinzuaddiert₉ Dieses Programm wird so lange wiederholt, bis alle W-harmonischen Teilschwingungen errechnet wurden,, Die resultierende algebraische. Summe wird dann im Akkumulator 14 erhalten und .entspricht der Amplitude _x

W _r s

x_n CqR) - I *^U}

n=1
für den Abtastpunkt, der durch den Wert qR bezeichnet ist.

y/ie bereits oben festgestellt wurde, wird die wellenförmige Amplitude A (qR) des Akkumulators 1.4 auf den Digital-Analog—Konverter 17. am Ende des Rechenintervalls t über das Gatter 15 gegeben. Der Akkumulator 14 wird dann durch ein über die Leitung 1G abgegebenes Signal zurückgestellt, d_o h« gelöscht und die Berechnung der Amplitude am

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nächsten Abtastpunkt wird sofort besonnen» Der Wert al wird erhöht und die Amplituden F^ der W"-harmonisehen Teilschwingungen werden für den Abtastpunkt errechnet, der durch den neuen Wert von qR bestimmt wurde. Gegebenenfalls wird die gesamte Wellenform erzeugt, wobei das Tonsystem die musikalische Tonhöhe wiedergibt,.da die Amplituden-Berechnungen ausgefülirt wurden.

Bei dem System gemäß Jig. 1 enthält ein Tonintervall-Addierer 25 den Wert qR, welcher den Abtastpunkt identifiziert, an welchem die wellenförmige Amplitude laufend ausgewertet wird. Dieser Wert qR wird am Beginn jedes RecheninterValls t durch Addition der ausgewählten Frequenzzahl R zu dem vorhergehenden Inhalt des Addierers 25 erhöht . Der ausgewählte Wert R wird an den Addierer 25 über ein Gatter 26 geliefert, welches durch das -t_v Signal der Leitung 16 das Gatter 26 ansteuert bzw. durchschalteb. Vorzugsweise ist der Addierer 25 ein tvlodulo-IT-Addierer.

Zur Berechnung der harmonischen Teilschwingungen niedriger Ordnung werden die V/ er te nqR (für η = 1,2,... ^, in dem harmonischen Intervall-Addierer 27 erhalten, wobei der Addierer 27 vor jedem Amplituden-Berechriungszyklus gelöscht wird. Bei Auf ti· eben des ersten Clocki'npulses bzw. Taktimpulses t eines neuen Zyklus wird der

cp

laufende Wert qli, der im Tonintervall-Addierer 25 vor-

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liegt, in den Oberwellen-Intervall-Addierer 27 über eine Leitung 28 und ein Gatter 29 eingegeben. An jedem nachfolgenden Taktimpuls t wird der Wert qR zu dem vorher -

cp

gehenden Inhalt des -ddierers 27 hinzuaddiert. Infolgedessen wird der Oberwellen-Intervall-Addierer 27 den Wert nqR für die n-te harmonische Teilscliwi.-igung niedriger Ordnung enthalten, die laufend im Kanal 13a ausgewertet wird, wobei η = 1,2, »...,·«- . "Vorzugsweise ist der Oberwellen-Intervall-Addierer 34- ebenfalls ein Modulo-M-Addierer.

Ein Adressendecoder 31a erhält von einer sinusoiden Tabelle 32a den Wert sin -ψ nqR, der dem über die Leitung von dem Oberwellen-Intervall-Addierer 27 erhaltenen Argument entspricht. Die Sinusoide-Tabelle 32a kann einen Festwertspeicher aufweisen, der die.Werte von sin w· rf für O ^s6 ?2W in den Intervallen D, wobei D¹ die Auflösungskonstante des Speichers darstellt, speichert.

Der Wert sin ^- nqR, der über die Leitung 34-a angelegt wird, wird mit dem Koeffizient G für die entsprechen de n-te Harmonische durch einen Multiplizierer 35a multipliziert. Das Multiplikationsprodukt stellt die Amplitude Jf^ⁿ^ der η-ten harmonischen Teilschwitigung dar und v/ird über die Leitung 21a an den Addierer 22 gelegt. Der passen de Koeffizient C wird von einem Speicher 20a für Oberwellenkoeffizienten niedriger.Ordnung über eine Adressen-

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·- 16 -

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Steuereinheit J6 erhalten und durch die Taktimpulse t weitergegeben bzw, weitergestellt.

Zur Berechnung der harmonischen Teil schwingung hoher Ordnung werden die V/er te (W/2+n)qR für η = 1,2,...,W/2 an aufeinanderfolgenden Taktintervallen t erhalten. Somit wird der im Tonintervall-Addierer 25 enthaltene Wort CjR mit dein Wert W/2 im Multiplizierer 37 multipliziert. Der Quotient (l7/2)qR wird zu dem Wert nqR mittels eines Addierers 38 hinzuaddiert, wobei der Wert nqR auf der Leitung 33 vorliegt. Die Summe, die an der Leitung erhältlich ist₉ entspricht dem Wert (W/2+n)qR.

Ein Speicheradressen-Decoder 31b erhält von der sinusoiden Tabelle 32b den Wert sin ^ (W/2+n)qR. Dieser Sinuswert, der über eine Leitung 34-b geliefert wird, wird mit dem entsprechenden Oberwellen-Koeffizienten C hoher Ordnung in einem Multiplizier glied 35"b multipliziert, wobei dieser Koeffizient von einem Speicher 20b geliefert wird«, Das Multiplikationsprodukt, das über die Leitung 21b an den Addierer 22 gelangt, stellt die Amplitude F^^der laufend berechneten harmonischen Teil schwingung hoher Ordnung dar_e

Während jeder Rechenperiode t, zur Berechnung der Aiaplifcu.de werden die Werbe F^v "^J=. C sin-=j|-nqR fib?

4 O S 8 1 § / O 8 O 6

η = 1,2,3,«.. ,-»j-nacheinander in dem Kanal 1Ja "beira Auftreten von aufeinanderfolgenden Taktimpulseη t errech-

cp

net. Entsprechend werden die harmonischen Teilschwindungen J?'¹¹' hoher Ordnung für die Werte η = (W/2+1)., (W/2+2), ...,W im Kanal 13h "berechnet;. Somit werden alle W-Fourier-

Komponenten in genauen W/P = W/2 Taktzyklen t berechnet,

cp.

wobei diese Taktzyklen dem Rechen-Zeitabschnitt t entspricht.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Aus'führuftgsform erzeugt ein Takt 41 den Impuls t auf der Lei tung 42, Ein Zähler mit dem Modulo W/2 liefert einen Impuls fr auf der Leitung 16 für jeden W/2-Impuls t_. -der auf der

cp

Leitung 42 erhalten wird. Durch die Verwendung eines parallelen Verfahrens gemäß Fig. 1 wird die Rate £ des

cp

Taktgebers 41 gleich W/2 fr oder genau der Hälfte der Taktfrequenz, was erforderlich ist, wenn alle W-harmonischen Teilschwingungen nacheinander im Berechnungsintervall t berechnet werden.

In der parallel arbeitenden Reehnerorgel 50 gemäß Fig. 2 werden die ungeradsaliligen harmonischen Teilschwingungen (n = 1,3,5»···) iß einem ersten Kanal 51a errechnet, während die geraden harmonis-chen Teil schwingungen (n » 2,4,6,»,v) gleiclizeifrig im zweiten Kanal 50b ausgewerfceb werden. Die Tasbafciir-Schalber 12V, der Fre^uenzzahl-Speicher 19', das Gatfcer 26* und der Toninfcervall-Mdierer

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.25' entsprechen in ihrer Arbeitsweise den entsprechenden, ohne Strich in Fig. 1 versehenen Bauteilen. Diese Bauteile liefern auf einer Leitung 26' ein Signal, das den wert qR darstellt, welcher den Abtastpunkt wiedergibt, an welchem die Amplitude des //ellensignals fortlaufend ausgewertet wird. Einzelne Oberwellen-Intervall-Addierer 52a, S2b sind mit den entsprechenden Kanälen 50a und 50b verbunden. Bei aufeinanderfolgenden Berechnungsintervallen t wird der Oberwellen-Intervall-Addierer 52a zur Speicherung des Y'/ertes nqR für ungeradzahlige .7 er te von η benutzt, während die V₁/er be nqR für gerade VTerte von η im Addierer· 52b erhalten werden. Für diesen Zweck liefert ein Multiplizierer 53 ¹¹¹^k ^^eD1 FaJ"tor 2 ein Signal auf einer Leitung 54a, welches den Wert 2qE während jedes Berechnungsintervalls b darstellt.

Ein Taktgeber 41' mit der Freouenz f liefert einen

cp

Berechnungs-Taktimpuls b auf der Leitung 42'. Ein Zähler

cp

55 mit dem JJodulo \ϊ/2 liefert einen Berechnungs-Zeitintervallimpuls t auf der Leitung 16' für jeden V//2-l!npuls t , der von Tal^tgeber 41' einpfanr-en v;ird. Außerdem liefert der Zähler 52 Impulse zur Berechuungs-Ta>Tt:ioit t . auf der Leitung 56a sowie zu d;en Zeiten b_CT)2 bis t (-.^₂) ^{au:C den} jeweiligen Leitungen 56b bis 56h. Die Taktimpulse t_{c 2} bis fc (ν/?} herden jeweils über ein CH-Gabber 57 an die Leitung 58 angelegt.

BAO

Beim. Auftreten des ersten Berechnungs-Taktimpulses b λ wird der Wert qR über ein Gatter 60 an den Oberwellen-Intervall-Addierer 52a angelegte Bei nachfolgenden Taktzeiten t -, ^is ^cT)CVV/?") ^w^^{d der} •^v!ert 2qR, ^er über ein Gatter 61 von der Leitung 54- geliefert wird," zum Inhalt des Oberwellen-Intervall-Addierers 52a hinzuaddiert.

Somit wird an nacheinanderf olgenden Tale t ζ ei ten t . der In-

^GP

halt des Addierers 52a den Wert nqR für ungeradzahlige Werte von η enthalten. Ein Speicher-Adressen-Decoder 31a* erhält von einer Sinoide-Tabelle 32a' den $ert sin ^- nqR, der deni vom Addierer 52a erhaltenen Argument nqR entspricht. Dieser Sinus-V/ert wird mit einem passenden, ungeradzahligen harmonischen Koeffizienten C mittels eines riultiplizierers 35a' multipliziert₉ wobei der Koeffizient C von einem Speicher 20a' geliefert wird« Der Quotient, der den Wert P^ⁿ^ £ür den entsprechenden ungeradzahligen Wert von η darstellt₉wird über eine Leitung 21a'an einen Addierer 22 gelieferte Der Zugriff von dem Speicher 20a' steht unter der Kontrolle der Speieher-Adressen-Steuereinheit 36', welcher durch Taktimpulse·t fortgeschaltet wird.

Eine ähnliche Arbeitsweise erfolgt in dem Kanal 51b, es sei denn, daß.der Oberwellen-Intervall-Addierer 52b einen geraden Wert nqR für n-speicherte Zu diesem Zweck

wird während jedem Berechnungs-Intervall t der V/ert 2gR von der Leibung 5^ über ein Gabber 62 zu einem Oberwellen-Inbervall-Addierer 52b geliefert und zu dessen Inhalt hinzugezählt. Ein Speicher-Adressen-Decoder 31b^f erhält von der Sinoiden-Tabelle 32b' den Werb sin ^- nqR, der dem vom Addierer 52b erhaltenen Argument nqR entspricht. Dieser Sinus-Wert wird mit einem bestimmten geradzahligen Oberwellenkoeffizicnb C des Speichers 20b¹ mibtels eines Wulbiplizierers 35~b' multipliziert und das Produkt über eine Leitung 20b¹ an den Addierer 22' weitergegeben. Der Addierer 22' summiert die ungeradzahlige und i~;eradzahlige harmonische Teilcchwingung, welche paarweise gleichzeitig; in den Paralle]kanälen 51 & und 51b berechnet werden und liefert die »Summe über eine Leitung 23' an einen Akkumulator, an einen Digital-Analog-Konverter und ein Tons7fstem der in Fig, 1 gezeigten Art.

In den beiden Kanalsystemen der Fig. 1 und 2 wird die Hälfte der W-Oberwellen gleichzeitig in jedem parallelen Arbeitsablauf berechneb. Somit werden in jedem Berechnungsin tervall b acht Berechnungszyklen t zur Berech-

X Gp

nung von sechzehn Oberwellen bzw. Harmonischen (V/=16) erfordert.

Zusätzliche parallele Kanäle können verwendet v/erden. Beispielsweise können vier parallele Kanäle benutzt

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werden, "die ein Viertel der W-harmonischen Teilschwingungen in jedem Kanal errechnen. In einem derartigen Beispiel würde die Taktfrequenz f ein Viertel derjenigen sein, * die bei einem Einkanalsys tem erf order lic Ii ist* Im. allgemeinen wird .die Taktfrequenz umgekehrt zur Zahl der parallelen Kanäle proportional sein. Es liegt auch kein Erfordernis dafür vor, daß die gleiche Zahl von harmonischen Teilschwingungen in jedem Kanal berechnet werden muß. Somit kann ein Dreikanal sys tem aufgestellt werden, indem fünf härmoninclie Tei !Schwingungen in einem. Kanal, fünf unterschiedliche Teilschwingungen in einem anderen Kanal und sechs weitere Teilschwingungen in einem dritten Kanal ausfjewer-fcefc bzw. berechnet werden„ Natürlich müssen die Berechnungen jeweils innerhalb der Zeitperiode t ausgeführt werden, jedoch, ist die Reihenfolge, in der sie ausgeführt werden, nicht wichtig, da nur die im Akkumulator -14 (Fig. 1) gespeicherte Summe die Amplitude am Signalverlauf-Abtastpunkt qR darstellt und die über den Digital-Analog-Umsetzer 17 an das Tonsystem 11 geschaltet wird·

Die Erfindung ist auch nicht auf die Berechnung von Harmonischen niedriger Ordnung in oiriein Kanal und Harmonischen hoher Ordnung in einem anderen Kanal oder auf eine separate, parallele Berechnung von ungeradzahligen und geradzahligen Harmonischen begrenzt. Eine Parallelverarbeitung kann auch in Systemen verwendet werden, in

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denen bestimmte Komponenten nicht harmonisch sind, ''"eiterhin ergibt sich, daß, obgleich in Fig. 1 nur Eintoninsfcrumente gezeigt sind, die parallele Verarbeitung gemäß eier Erfindung auch bei polyphonen Rechenorganen oder ähnlichen Einrichtungen benutzt werden kann.

üie: Speicher 20a, 20b (lig. 1) für die harmonischen Koeffizienten können vorteilhaffeerwei.se derart ausgeführt sein, daß sie Umlauf-Schieberegister verwenden. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 3 dargesbellt, wobei ein Umlauf -Schieberegister 65a die K.oeffizi en fewer fee C- bis OV, _/?^ von Harmonischen niedriger Ordnung enthalten, die in den· Verarbeitungskanälen 1j5a benützt werden; ein anderes Schieberegister 65b enthält die Koeffizienten G^ ,^\ bis CL. hoher Ordnung, die bei dem parallel arbeitenden Kanal 13ΐ> benützt werden. Beispielsweise werden bei einem Sechner, der die harmonischen Tei!schwingungen V/=16 errechnet, die Schieberegister 65a bzw. 65b die Koeffizienten C. bis G„ bzw. Cq bis CL^- enbhalben. In ähnlicher Anordnung, die bei dem. Instrument 50- gemäß Fig. 2 verwendet werden kann, könnten die Register 65a, 65b die harmonischen Koeffizientenwerbe C für ungeradzahlige bzw, geradzahlige V; er te von η enthalten.

Das Register 65a wird bei jedem Taktimpuls t um eine Position nach links verschoben, wie sich aus Fig. 3

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ergibt; der Taktinvpüls t wird über die Leitung ΐ6 angelegt. Bei einer derartigen Verschiebung wird der in der Registerendposition 66a befindliche Koeffizientenwert über eine Leitung 67a zu einer bestimmten Ladeschaltung 68 a sowie über eine Leitung 69a zurück zur Position 70a am anderen Ende des Schieberegisters 65a übertragen. Das Schieberegister 65b ist in ähnlicher -./eise geschaltet.

Mit dieser Anordnung wird beim Auftreten des ersten Taktimpulses t - für einen bes: imrnten Berechnungszykliic d.er Koeffizient G. über die Leitung 71a für den Multiplizierer 35 für die harmonische Amplitude verfügbar sein; der Koeffizient C„ wird über eine Leitung 71b an den i.-ultiplizierer 35*> angelegt. Wenn der. nächste Impuls (t ~) auftritt, werden CIe Uralauf register 65a, 65b sich um eine Position nach links verschieben, so, daß die entsprechenden Koeffizienten C₂ und G.q über Leitungen 71a und 71b an die f'ultiplizierglieder 35?-_f 35b angelegt werden. Diese Arbeitsweise dauert während des Rechcjizyklus an, bis alle harmonischen Koeffizienten, die an die Multiplizierer 35a, 35b angelegt werden, in den Registern 65a, 65b gespeichert sind. Wie bereits vorstehend erläutert wurde, beginnt der nächste Berechnungszyklus (für einen vergrößerten Wert qR) unverzüglich und ;es werden wieder die von den Speichern 65a, 65b zu. dem, parallel verarbeitenden Rechner gelieferten Koeffizienten gespeichert. Dieser Arbeitsprozeß dauert so lan-

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ge an, wie eine ausgewählte Note bzw. ein ausgewählter
Ton erzeugt wird.

Es wird daran erinnert, daß die Koeffizientenwerte C die Wellenform der erzeugten musikalischen Töne begründen. Somit bestimmt der Wert dieser Koeffizienten, ob die Töne, die durch, die Rechner—Orgel erzeugt werden, die Eigenschaften beispieIsweise einer Mensur (Kanmerton), einer Flöte oder einer Baßstimme bzw, Bourdon-Stimme besitzt. Sine Anordnung zur Lieferung von verschiedenen Reihen harmonischer Koeffizienten an die Schieberegister 65a, 65b ist außerdem in Fig. 3 veranschaulicht. Diese Anordnung 'erleichtert die Auswahl der Orgelstimme durch die Verwendung von "Register-Klapp^II-Schaltern.

Zu-diesem. Zwe-ck wird eine erste Menge "A" von harmonischen Koeffizienten in jeder Spei eher einrieb, tang 73-A-erhalten bzw. beibehalten und eine unterschiedliche Menge ¹¹B" von Koeffizienten in dem Speicher 7JB gespeichert. Vienn der Segister-Klapp- bzw. Öcuck-Schalter ST^ ge:-"
schlossen wird, werden die Koeffizienten der Speichereinrichtung 73^· über einen Addierer 7^» über die Leitungen 75a_? 75b und den Schaltkreis 68a,. 68b
in die Schieberegister 65a, 65b übertragen. Unter Verwendung der harmonischen Koeffizienten "A", die dann in den Hegisfcern 65a, 65b verfügbar sind, kann die Rechner-

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Orgel beispielsweise einen Mensur-Ton erzeugen»

Wird der Regis ber-Klapp-Schalter ST^ geöffnet und der Schalter STg geschlossen, so wird der Satz "B" von in der Speichereinrichtung 73-B beibehaltenen Koeffienenten über den Addierer 74- zu den Schieberegistern 65a, 65b übermittelt. "Anschließend wird die Computer-Orgel einen unterschiedlichen Ton erzeugen, beispielsweise einen Flöten ton (Tibia), der durch den Koeffizientensat a "B" begründet wird«. Die Anordnung gemäß Fig. 3 erlaubt außerdem auch die Verwendung von kombinierten Stimmen«, Werden somit die beiden Register ST^ und ST^ geschlossen, werden die Koeffizientensätze ¹¹A" und "B" im Addierer 74 summiert werden; die kombinierten Koeffizienten werden über den Lade -Schaltkreis 68a,68b zu den Schieberegistern 65a,65b weitergegeben. Infolgedessen wird die Orgel einen Ton erzeugen, der für die kombinierten, ausgewählten Register repräsentativ ist. Natürlich können zusätzliche Register verwirklicht werden, die andere, nicht gezeigte Speichereinrichtungen zusammen mit passenden Wählschaltern und Kombinationsschaltungen verwenden.

Eine erläuternde Einrichtung zur Übertragung der Koeffizienten von der Speichereinrichtung 73A oder 73B zu den Umlauf-Schieberegistern 65a,65b ist in den Figuren 3 und 4- gezeigt sowie durch das Zeitdiagraram nach Fig. 5·

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In dieser Anordnung werden einzelne Koeffizienten während der aufeinanderfolgenden Berechnungszyklen übertragen, so daß bei einer Auswahl einer neuen Register klappe die. Änderung der Stimme allmählich über etwa W/2-Zeitabschnitte fc_x vor" sich geht. Diese Übergangszeit ist ausreichend schnell, so daß sie vom Zuhörer nicht wahrgenommen wird.

In der gezeigten Anordnung empfängt ein Zähler 76

mit dem Modulo (W/2 + 1) die Berechnungs-Taktimpulse t _

von der Leitung 16. Der Zähler 76 liefert einen "Lade"-Ikpuls auf der Leitung 77 für jeden (W/2 + 1) Impuls t

der vom Taktgeber 41 empfangen wird, Die Ladeimpulse schalten die Schalter-Zugriffs-Steuereinheit 78 weiter, die aufeinanderfolgende harmonische Koeffizienten aus der ausgewählten. Speichereinrichtung 73A oder 73B lesen läßt. Jeder Ladeimpuls läßt außerdem die erhaltenen bzw« abgegriffenen Koeffizienten mittels der Ladeschaltung 68a, 68b auf die Leitungen 69a, 69b an die Stelle der vorher in den Endpositionen 66a, 66b der Schieberegister befindlichen Koeffizienten übertragen. Somit wird bei Auftreten jedes Ladeimpulses ein neuer harmonischer Koeffizient in jedes Schieberegister 65a und 65b übertragen. Der Prozeß wird wiederholt, bis alle Koeffizienten der ausgewählten Speichereinrichtungen 73a, 73b übertragen wurden«

Die Ladeschaltung 68a, 68b kann derart ausgeführt 409818/0806

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werden, daß sie die in Fig. 4 gezeigte Schaltung verwendet. Hierbei empfangen drei Eingangs-UND-Gabter 81 als Eingangssignale das Signal der Endposition 66a des Schieberegisters, den Schiebeimpuls b„_ der Leitung 16 und das'Ausgangssignal eines Inverters 82, welcher die Ladeimpulse der Leitung 77 empfängt. -

Wenn kein Ladeitnpuls auf der Leitung 77 vorliegt, ist das Ausgangssignal des Inverters 82 hoch. In diesem Pail überträgt das ÜMD-Gatter 81 das Koeffizientensignal der Leitung 67a auf die Leitung 69a und zwar jedesmal, wenn ein Schiebeimpuls t„ erhalten wird. Der Um.- bzw. Rücklauf wird ausgeführt.

Beim Auf treten eines Ladeimpulses auf der Leitung 78 wird der Ausgang des Inverters 82 niedrig sein, wodurch das UND-Gatter 81 gesperrt bzw, nicht angesteuert wird und sperrt damit den Umlauf des von der SpeicherpositioQ 66a empfangenen Koeffizienten. Das Ladesignal macht jedoch ein anderes UND-Gatter 83 steuerfähig, das den neuen, über die Leitung 75a zur Leitung 69a gelieierten harmonischen. Koeffizienten überträgt. Infolgedessen wird der neue Koeffizientenwert in die Speieher-Sndposition 70a an die Stelle des vorher in der Registerposition 66a befindlichen Koeffizienten verbracht. Wenn dieser Prozeß W/2-mal mederholt wird, werden alle neuen Koeffizienten in den Schie—

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beregis tern 65a, 65b vorhanden sein.

Die Ladeimpulse müssen nicht gesperrt werden, nachdem alle neuen Koeffizienten in die Register 65a, 65h übertragen wurden. Der Grund liegt darin, daß bei aufeinanderfolgenden Zyklen an dem. Zeitpunkt, an dem jeder Ladeimpuls auftritt, der auf der Leitung 75a gelieferte Koeffizient identisch demjenigen sein wird, der auf der Leitung 67a von der Position 66a vorliegt. Infolgedessen wird das auf der Leitung 69a zurückgekehrte Signal mit dem identisch sein, das zurückgekommen wäre bzw. umgelaufen wäre, falls der Ladeimpuls gesperrt worden wäre.

Das Zeit- "bzw. 5?aktdiagramm gemäß Fig. 5 veranschaulicht den V/ieder-Ladeprozeß der Schieberegister 65a, 65b.

Beispielsweise enthalten die Schieberegister am Beginn die Koeffizienten C^ bis C^g^ des Satzes "A". Die Registertaste SfP-g wird an dem Zeitpunkt ausgewählt ₅ der durch den Pfeil 85 bezeiclmet wird₀ Während des nächsten Rechenzyklus werden -die Koeffizienten C,« und CUg des neu-ausgewählten Satzes "B" durch, den Laöekreis 68a_f 68b zu den Schieberegistern 65a, 65b über'kragen. Während des folgenden Tiechengyklus werden 211m Zeitpunkt (W/2 +1)t; ^ nach der Übertragung

up dor Koeffizienten CLg₉ Cq₃ die nächsten Eoeffisienten 0_2B und Ο;,«« i^Q öi© Register verbracht bzw. in diesen Registern gespeicissrfce Diese Arbeitsweise wird wiederholt, Ms alle

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Koeffizienten des Satzes "B^lf eingegeben sind.

Andere Steuerungsanordnungen können zur Übertragung der harmonischen Koeffizienten in die Schieberegister 65a, 65b verwendet werden. Es ist daher zu beachten, daß jeder Koeffizient 0 durch eine Mehr-Bit-Binär zahl dargestellt werden kann. In einem solchen. Fall würde jede Schieberegisterposition ein Bit enthalten, das der Zahl der -jeden Koeffizienten darstellenden Bits entspricht. Zusätzliche Schaltungen wie diejenigen gemäß Fig. 4 können für jedes Bit verwendet werden.

Die Auswahl der Koeffizientenwerte C stellt eine ' Konstruktionswahl dar. Beispielsweise können die Speichereinrichtungen 73Δ, 73B die Sätze von Koeffizienten enthalten, die in der nachstehenden Tabelle I aufgeführt sind und mit typischen Efeifen-Qrgel-Tönen verbunden sind. Die Dezimalwerte der Koeffizienten sind aufgeführt. In einer digitalen Computer-Qrgel werden diese Werte typischerweise in der äquivalenten Binärform gespeichert. Die aufgeführten Koeffizienten geben die relative Amplitude jeder Fourier-Komponente an| die korrespondierenden Dezibel-Werte sind ebenfalls in der Tabelle verzeichnet.

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•	Safe ζ	TAEEIIiE I	■--	Satz	"B" (Flöte)
	(Relative	"A" (Mensur)	(Relative	(Dezibel
Koeffizient	Inrplifcude)	(Dezibel	Amplitude)	Äquivalent)
	127	Äquivalent)	127	0 db
^C1 ·	71	0 db	3	-32
^C2	90	-5	13	-20
°3	36	-3	1	-42
%	23 25	-11	1 1	-42 -42
°5 V.	8	-15 -14	1	-42
^C7	8	-24	0	-50
	4	-. -24	0	-50
P₉	4	-31	0	-50
°10	2	-31	0	-50
^C11	2	-38	0	-50
°12	2	-38	0	-50
^C15	1	-38	0	-50
^G14	1	-42	0	-50
°15	1	-42	0	-50
G^	-42

Die Frequenzzahlen R, die in dem Speicher 19 gespeichert sind, sind auf die Grundfrequenzen der musikalischen Koten bzw. Töne, die durch die Computer-Orr;el 10 erzeugt werden, auf das Berechnungs-Zeitintervall b und auf die Zahl der Amplituden-Ab tastpunkte N für die Note der höchsten Grundfrequenz fjr, welche durch die Orgel er-

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zeugt werden, bezogen. Wenn "beispielsweise die Frequenzzahl R für eine derartige !Tote mit höchster frequenz als Einheit ausgewählt wird, dann werden mit einem Berechnungs-Zeitintervall t , das genau durch die Gleichung t « «4 exakt gegeben ist, die N-Abtastpunkb-Amplituden für diese Note berechnet.

Die Vierte R für die Noten bzw. Töne niedriger Frequenz können leicht herausgefunden werden, wenn man weiß, daß das Frequenzverhältnis von zwei benachbarten Noten in einer gleichmäßig temperierten Tonleiter |2 beträgt. Im allgemeinen sind die Frequenzzahlen für Noten _t die nicht den Föten mit höchster Frequenz fg entsprechen, nicht ganzzahlig. . '

Als Beispiel sind in der folgenden Tabelle II die Frequenz,, die Frequenzzahl R₉ und die Zahl der Abtastpunkte je Periode für jede Note in der Oktave sechs aufgeführt;. Die Note CL (die Taste für C in der Oktave ?) ist als die Note mit höchster Grundfrequenz bezeichnete, die durch die Computer-Orgel 10 erzeugt wird und ist' daher . der Frequenznuramer R der Einheit zugewiesene. Bei diesem Beispiel werden H=32-Abtastpunkte für die Hote G₁-, errechnet^ wobei dieser Viert für N für eine genaue Synthese einer Orgelpfeife oder die meisten anderen musikalischen Töne atisreichend ist« . ■"■-.*

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II

Note

frequenz CHz)

Zahl der Ab tastpunkte ne Periode

^B6

a.

•D,

2093.00

1975.53 1864.66

1760.00 1661.22

1567.98 1479.98

1396.31

1318*51

' 1244.51

1174.66

1108.73 1046.50

1.0000

O.9443 0.8913

0,8412 O.794O

O.7494 O.7O73

0.6676 0,6301 O.5947

0.5613 O.5298 O.5OOO

32.00 33.90 35.92

38.06 40.32

42.72 45.26

47.95 50.80 53.82

57.02 60.41 64.00

Somit wird eine parallel arbeitende Computer-Orgel geliefert^ in der die Berechnting8-Takfcrafce bzw. Taktfrequenz .wesentlich geringer ist, als bei Systemen, die keine Parallelverarbeitung verwenden.

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Claims

Patentansprüche

ΓΟ Elektronisches Musikinstrument, bei dem die Amplituden an nacheinanderfolgenden Punkten eines Musik-Wellensignals in regelmäßigen Zeitabschnitten durch einzelne Berechnung der diskreten Fourier-Komponenten der 7/ellenform berechnet werden, diese Komponenten zum Erhalten Jede*? Amplitude gespeichert und die erhaltenen Amplituden nach der Berechnung in musikalische Töne umgewandelt werden, . dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Einrichtung zur gleichzeitigen Berechnung verschiedener Fourier-Komponenten für den gleichen Abtastpunkt und eine zv/eite Einrichtung zur Kombination der gleichzeitig berechneten Komponenten vorgesehen sind, wobei die kombinierten, berechneten Komponenten zur Lieferung jeder Amplitude gespeichert werden. . -

2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung in digitaler Weise erfolgt, daß die erste Einrichtung parallele Kanäle aufweist, die jeweils gleichzeitig eine separate Teilmenge der Komponenten berechnet und daß die Berechnungsrate umgekehrt zur Zahl der Kanäle proportional ist.

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3· Musikins brument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen ersten und zweiten parallelen Kanal aufweist, daß der erste Kanal eine erste Teilmenge der Komponenten und der zweite Kanal eine zweite Te'ilmenge der Komponenten berechnet, wobei jeweils eine Komponente zu einem Zeitpunkt berechnet wird.

4. Musikinstrument nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Kanäle zusammen gleichzeitig Komponentenpaare berechnen und daß diese Komponentenpaare mit der zweiten Einrichtung kombiniert werden.

5· Musikinstrument nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilmenge aus harmonischen Teilschwingungen niedriger Ordnung und die zweite Teilmenge aus harmonischen Teilschwingungen höherer Ordnung besteht.

6. Musikinstrument nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilmenge aus'ungeradzahligen harmonischen Teilschwingungen und die zweite Teilmenge aus geradzahligen harmonischen Teilschwingungen besteht.

7. Musiki ns t r unten b nach Anspruch 1, dadurch gekonn-.zeichnet, daß die einzelnen SOurier-PComponenten aus digital gespeicherten harmonischen Koeffizienten errechnet werden, daß die erste Einrichtung ein Umlauf-Schieberegister auf-

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weist, welches die Koeffizienten enthält und in Gleichgang mit den aufeinanderfolgenden Komponentenberechnungen verschoben wird.

8» Musikinstrument nach Anspruch 7»- dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Komponenten in jeder Teilmenge gleich groß ist und daß alle Komponenten jeder Teilmenge innerhalb des gleichmäßigen Zeitintervalls errechnet werden^ wobei die einzelnen Komponenten in einem geringeren Zeitabschnitt errechnet werden, das dem normalen Zeitintervall, dividiert durch die Zahl der je Kanal berechneten Komponenten, entspricht.

9· Musikinstrument, gekennzeichnet durch mindestens zwei parallel arbeitende Kanäle zur .Berechnung von ^jeweils unterschiedlichen Teilmengen von Fourier-Kompönenten innerhalb eines regulären Intervalls t , wobei die Komponenten mit der Amplitude einer musikalischen Wellenform an bestimmten Abtastpunkten vereinigt Bind, durch einen Akkumulator zur Kombination der errechneten Fourier-Komponenten zur Lieferung der Wellenform-Amplibude an den bestimmten Abtastpunkten, durch eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Verarbeitungskanäle und des Akkumulators zwecks sich wiederholender Berechnungs- und Kombinationsoperationen für aufeinanderfolgende Abtastpunkte, und durch einen Konverter zur Erzeugung musikalischer Töne aus den erhaltenen Amplituden

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nach. Beendigung der Berechnung und Kombination der Operationen.

10. Musikinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Komponente F^ⁿ' nach der Gleichung

^P^ ^{= G}n ^{sin 1}^^{7 nqR} Derechnet ist, wobei G_n ein mit der η-ten Harmonischen vereinigter Koeffizient ist, qR den bestimmten Abtastpunkt bestimmt und W die Zahl der ausgewerteten Komponenten zur Lieferung jeder Amplitude darstellt, und daß jeder Erozeßkanal einen separaten Oberwellen-Intervall-Addierer aufweist, dessen Inhalt den Wert nqR der η-ten Fourier-Komponente darstellt, welche in dem Kanal laufend ausgewertet bzw,» ausgerechnet wird..

11« Musikinstrument; nach Anspruch 10, wobei die harmonischen Teilschwingungen niedriger Ordnung mit den Werten η = 1,2,5,...,W/2'in einem Kanal und die harmonischen Teilschwingungen mit den Vierten η = (W/2 +1), (W/2 + 2),...,W in dem anderen Parallelkanal berechnet werden, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Lieferung des Wertes nqR für η = 1,2,...W und zur Eingabe dieser Werte in den Oberwellen-Intervall-Addierer eines Kanals an aufeinanderfolgenden Berechnungszeiten innerhalb des Intervalls t , durch eine Multipliziereinrichtung zur Lieferung des Wertes (W/2)qR während des Intervalls t_x, und durch eine Einrichtung zur

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Addition der gelieferten Werte (W/2)qB zu dem laufend verfügbaren Viert nqR für η = 1,2,. .,,_tW und zur Eingabe der Summe in den Oberwellen-Intervall-Addierer des anderen ' Kanals.

12. Musikinstrument nach Anspruch 10, wobei die ungefadzahligen harmonischen Komponenten in einem Kanal und die geradzahligen harmonischen Komponenten in dem anderen, zum ersten Kanal parallelen Kanal berechnet werden, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Eingabe des Wertes 1qR in den Oberwellen-Intervall-Addierer des einen Kanals und des Wertes 2qß in .den Oberwellen-Intervall-Addierer des anderen Kanals während des ersten Berechnungs-Unterintervalls innerhalb des Intervalls t , und durch eine Einrichtung zur Addition des Wertes 2qR zum Inhalt jedes Oberwellen-Intervall-Addierers an jedem aufeinanderfolgenden Berechnungs-Unter Intervall innerhalb des Intervalls t .

13. Musikinstrument nach. Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal einen harmonischen Koeffizient-Speicher aufweist, der die Werte C , welche mit den Fourier-Kompoiienten verbunden sind, enthält, wobei diese Fourier-Komponenten in dem Kanal berechnet werden.

14·. Musikinstrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß öeder harmonische Koeffizienten-Speicher ein

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, Umlaufregister aufweist j das in Gleichgang mit der Berechnung der aufeinanderfolgenden Fourier-Komponenten in diesem Kanal verschoben wird.

15.' Musikinstrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Takteinrichtung, die in den Subin tervallen tr zur Berechnung der har-

cp

monischen Komponenten Takbimpulse lief erb, sov/ie eine Zähleinrichtung aufweist, welche einen Berechnungsinbervall-Impuls b für jedes IV/P Subintervall aufweist, wobei Impulse t empfangen werden und wobei V/ die Gesambzahl der Fourier-Komponenben darstellt^ die zum Erhalb bzw. zur Berechnung der iöaplibude errechnet werden und P die Zahl der parallelen · Kanäle darsbellb.

16. Musikinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden des Wellensignals an bestimmten Intervallen aus gespeicherten harmonischen Koeffizientenwerten berechnet werden, daß die musikalischen Noten bzw. Töne von den berechneben Amplituden erzeugt werden, nachdem die Berechnungen beendet sind und daß die Koeffizientenwerte in einem Umlauf-Schieberegister gespeicherb sind.

17. Musikin s brume η b nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich ne-fcjdaß jede Amplibude durch einzelne Berechnung der Fourier-

Kbmponenten-Anteile der Amplitude berechnet wird, daß die Fompo-

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nenten, die zur Lieferung der Amplitude kombiniert werden, zumindest einige dieser Komponenten nacheinander berechnet werden, daß eine Einrichtung zur Verschiebung des Registers in Gleichgang mit den aufeinanderfolgenden Berechnungen und eine Einrichtung zum Zugriff des Koeffizienten aus dem Register vorgesehen sind, wobei der Koeffizient mit der laufend berechneten Fourier-Komponente verbunden ist.

19· Musikinstrument nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichneb , daß mindestens eine Speichereinrichtung» die einen Satz von harmonischen Koeff izienben, welche mib besonderen Instrumenb-Stimmen verbunden sind, und eine Einrichtung zur Übertragung einer ausgewählben Menge von Koeffizienten aus einem der Speichereinrichbungen in das Umlauf-Schieberegister vorgesehen sind. .

20. Musikinstrument nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbragungseinrichbung einzelne Koeffizienten während den einzelnen, aufeinanderfolgenden bestimmten Intervallen in das Register überbrägb.

21. Musikinsbrimenb nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichneb, daß die Überbragungseinrichtung eine Einrichtung zur Kombination der Koeffizienten von zwei oder mehreren Mengen aufweist und daß die kombinierten Koeffizienten *

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in das Umlauf-Schieberegister übertragen werden.

22. Musikinstrument nach Anspruch 17 _f dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Teilmengen der Komponenten gleichzeitig in paralleD.en Prozeßkanälen errechnet werden, daß jeder Kanal ein Umlauf-Schieberegister zur Speicherung der Koeffizienten aufweist, welche mit den in diesem Kanal zu berechnenden Komponenten verbunden sind.

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L e e r s e i f e