DE2364336A1

DE2364336A1 - Elektronisches musikinstrument

Info

Publication number: DE2364336A1
Application number: DE2364336A
Authority: DE
Inventors: Ralph Deutsch
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1973-01-05
Filing date: 1973-12-22
Publication date: 1974-07-18
Also published as: US3809792A; NL167047B; NL7317773A; NL167047C; DE2364336C3; GB1442420A; JPS4993011A; DE2364336B2; JPS5324810B2

Description

Dr. D. Thomsen PATENTAN WALTS BU RO

W. Weinkauff Telefon JOCC) 53 0211

T\*ß I Οι·α1ι 530212

Dr. I. Ruch _o ^.

Telex 5-24303 topat 2 3 D 4 3 3 B

PATENTANWÄLTE

MQnchan: Frankfurt/M.:

Dr. rer. nat. D. Thomsen Dlpl.-Ing. W. Weinkauff

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

8000 München 2 Kaiser-Ludwig-Platz6 22. Dezember 1973

Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha
Ilamamatsu, Japan

Elektronisclies Musikinstrument

Es wird ein Gerät zxini Erzeugen eines Oelesta-Klangeffektes, d.h. eines engelsstimfaenartigen öder harfenähnlichen Glockenklangeffektes, in einer Computer-Orgel des Typs offenbart, bei dem Musiktöne dadurch erzeugt werden, daß die Amplituden an aufeinanderfolgenden stichprobenartig abgetasteten Punkten einer Musikwellenform berechnet und in Töne umgewandelt werden, wenn die Berechnungen in Realzeitbetrieb durchgeführt werden. Jede Amplitude wird

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_ 2 - ■

während eines regelmäßigen Zeitintervalls t durch individuelles Errechnen und Kombinieren von wenigstens zwei Gruppen diskreter Fourier-Komponenten berechnet. Die-erste Gruppe umfaßt in harmonischer Beziehung zueinander stehende Komponenten, und zwar im allgemeinen den Grundton genauer Höhe und Obertöne jedes gewählten Tones, Komponen-'ten der zweiten Gruppe sind gegenüber denen der ersten Gruppe in der Frequenz geringfügig nach oben verschoben. Der sich ergebende künstlich hervorgerufene Klang ähnelt einer Orgelengels- oder -Celesta-Stimme, bei der zwei Orgelpfeifen, von denen die eine angenähert scharf auf die andere abgestimmt ist, erklingen, wenn ein Ton gespielt wird.

In einer als Beispiel dienenden Ausführungsform enthält-jede Gruppe die gleiche Anzahl-Komponenten, von denen jede in der zweiten Gruppe geringfügig höhere Frequenz als die entsprechende Komponente der ersten Gruppe hat. In einer anderen Ausführungsform enthält die. erste Gruppe mehrere OberschwingungskOTnp.onenten, während die zweite Gruppe nur eine Komponente enthält, die gegenüber der Grund schwingung der ersten Gruppe geringfügig verschoben ist.

So ist ersichtlich, daß die Erfindung die Erzeugung eines Celesta^Klangeffektes, d.h. eines engelsstim-

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menartigen oder harfenähnlichen Glοckenklangeffektes, in einer. Computer-Orgel betrifft.

Die Erfindung nimmt Bezug auf die schwebenden USA-Patentanmeldungen Nr. 225,883 ("Computer-Orgel") und Hr. 298,365 ("Computer-Orgel mit paralleler Verarbeitung"). Diese Offenbarungen sind hier durch Bezugnahme enthalten.

Die celestaähnlichen Töne einer Pfeifenorgel werden durch eine mehrreihige Pfeifengruppe erzeugt. Eine Reihe ist auf die genaue Tonhöhe eingestellt und erzeugt Töne mit den nominal genauen Acht-Fuß-Frequenzen. Die zweite Reihe besteht aus gleichklingenden Pfeifen, die jedoch mit Bezug auf die genaue Tonhöhe scharf abgestimmt sind. Die Frequenzversetzung der zweiten Reihe ist nicht gleichmäßig über das Manual vorhanden, sondern reicht in typischer Weise von etwa 2 Hz bei C₂ (d.i. Ton von C in der dritten Oktave) bis etwa 4 Hz bei C₁-. Wenn eine Note gespielt wird, vernimmt der Zuhörer einen angenehmen Schwebungston, da die Klänge von den beiden Reihen miteinander in Wechselwirkung stehen. Dies verleiht dem Ton eine beträchtliche Wärme,

In den herkömmlichen elektronischen Orgeln wird ein Celesta-Klangeffekt, d.h. ein engeisstimmenartiger oder

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harfenähnlicher Glockenklangeffekt, unter Verwendung einer getrennten Gruppe Oszillatoren erhalten, die mit Bezug auf die gewöhnlichen Analog-Tongenerätoren scharf abgestimmt sind. Bei elektrischer oder akustischer Vermischung erzeugen die kombinierten Generatorausgänge eine annehmbare Ähnlichkeit mit dem Celesta-Klang. In einer anderen Anordnung wird akustisch ein Pseudo-Celesta-Klangeffekt dadurch erzielt, daß ein langsam rotierender Lautsprecher zum Wiedergeben der Orgeltöne verwendet wird.

Celesta-Klangeffekt kann in einer digital arbeitenden Orgel des Typs, bei dem eine gespeicherte Musikwellenform wiederholt aus dem Speicher mit einer Geschwindigkeit abgelesen wird, die von der Grundfrequenz des zu erzeugenden Tones bestimmt wird, nicht leicht erreicht werden. (Ein Instrument dieses Typs ist in dem USA-Patent 3 515 792 ("Digital arbeitende Orgel") gezeigt.) Ein Grundmerkmal des Celesta-Klanges'ist ein Interferenz- oder Schwebungseffekt, der zwischen Klängen mit geringfügig unterschiedlichen Frequenzen auftritt. Die künstliche Erzielung dieses Effektes erfordert die Erzeugung einer sich zeitlich ändernden WeI-lenform. Zur Erzielung einer solchen. Synthese in einem System, das die gleiche gespeicherte Wellenform wiederholt wiedergibt, sind zwei getrennte digital arbeitende Orgeln ■ erforderlich, von denen die eine einen Ton mit genauer. Höhe

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und die andere einen Ton mit geringfügig höherer Höhe erzeugt. Die zwei Töne werden entweder elektrisch oder akustisch kombiniert, um den Celesta-Klangeffekt zu erzeugen. Es ist offensichtlich, daß eine solche Anordnung zur Verdoppelung der Kosten für die Anlage führen kann.

Hauptsache :der Erfindung ist die Erzeugung eines Celesta-Klangeffektes, dji. eines engeisstimmenartigen oder harfenähnlichen Glockenklangeffektes, in einer Computer- . Orgel des Typs, bei dem Musiktöne durch individuelles Errechnen und Kombinieren der diesen Ton umfassenden Fourier-Komponenten erzeugt werden·.. Zu diesem Zweck werden wenigstens zwei Gruppen Fourier-Komponenten, die hinsichtlich der Frequenz geringfügig gegeneinander versetzt sind, errechnet und kombiniert, um jeden Celesta-Ton künstlich zu bilden. Wirkungsmäßig entspricht dies der Erzeugung von' z\tfei Tönen, nämlich einem mit der genauen Höhe und einem anderen mit scharfer Abstimmung. Die entstehende Wellenform stellt keine gleichförmige Wiederholung dar, sondern ändert sich zeitlich. Sie kann als die Überlagerung getrennter Wellenformen, die zwei Tönen mit geringfügig unterschiedlicher Frequenz zugeordnet sind, betrachtet werden. Wenn diese resultierende Wellenform akustisch wiedergegeben wird, entsteht ein bemerkenswert realistischer Celesta—Klangeffekt.

Wie in der oben erwähnten USA-Patentanmeldung 409829/07IS

Kr. 225,885 beschrieben ist, werden Musiktöne dadurch. - erzeugt, daß die Amplituden in Realzeitbetrieb an aufeinanderfolgenden stichprobenartig abgetasteten Punkten einer Musikwellenform erzeugt und in Töne umgewandelt werden, wenn die Berechnungen durchgeführt sind. Gemäß der Erfindung wird die Amplitude an jedem Abtastpunkt durch Summieren von wenigstens zwei Gruppen Fourier-Komponenten erhalten, von denen die eine der genauen Höhe des gewählten Tones zugeordnet und die andere- gegen diese im allgemeinen mit geringfügig höherer Frequenz versetzt ist. Hie beiden Gruppen Fourier-Komponenten können somit so betrachtet werden, als wenn sie die Reihe mit genauer Tonhöhe bzw. die scharf abgestimmte Reihe einer Pfeifenorgel-Engelsstimme künstlich bilden.

In einer typischen Ausführungsform, die in Verbindung mit' Fig. 1 und 2 beschrieben wird, enthält die erste Gruppe Fourier-Komponenten die Grund schwingung und die zweite bis achte Harmonische des gewählten Tones. Diese Komponenten eines Tones genauer^ Höhe sind mit ausgezogenen Linien in dem Spektrum der Fig". 2 veranschaulicht. Die zweite Gruppe Fourier-Komponenten enthält- eine Grundschwingung mit einer Frequenz, die etwas höher als die der ersten Gruppe ist, und sieben zu dieser verschobenen Grundsehwingung in. harmonischer Beziehung stehende Obertöne, so daß alle Komponenten der zweiten Gruppe hinsichtlich der Frequenz mit Bezug gegen die

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erste Gruppe versetzt sind. Die versetzten oder frequenzverschobenen Komponenten sind in den Spektren der Fig. 2 mit gestrichelten Linien dargestellt.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 1 errechnet sowohl die Foxirier-Komponenten für den Ton genauer Höhe als auch die frequenzversetzten Fourier-Komponenten während jedes BerechnungszeitIntervalls t . Die Komponenten werden sum-

-Λ.

miert, um die Wellenformamplitude an dem gerade ausgewerteten, stichprobenartig abgetasteten Punkt zu erhalten. Die Berechnungen werden während' aufeinanderfolgender Zeitintervalle t wiederholt, um eine Wellenform zu erzeugen, die bei akustischer Wiedergabe einen realistischen Celesta-Klang ergibt. Die Verwendung von zwei Komponentengruppen mit jeweils acht Harmonischen ist recht zufriedenstellend beim künstlichen Aufbau einer Flötenstimme oder weichen Saitenstimme.

In der anderen Ausführungsform nach Fig. J> wird eine größere Anzahl von Harmonischen des Tones^genauer Höhe erzeugt, wie mit den ausgezogenen Linien in dem Spektrum der Fig. 4- dargestellt ist. Eine klangvolle Saitenstimme kann synthetisch erzeugt werden. Der Cele.sta-Klangeffekt wird durch eine einzige harmonische Komponente (als gestrichelte Linie in Fig. 4- dargestellt) mit einer Frequenz erzeugt, die geringfügig höher als die Frequenz der Grundschwingung des

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Tones genauer Höhe ist. Die entstehende versetzte Celesta-Reihe hat eine "sinusförmige" Wellenform, die mit Bezug auf die erste Reihe scharf abgestimmt ist.

Eine ausführliche Beschreibung der Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung gegeben, in der gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den einzelnen Figuren bezeichnen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Computer-Orgel,

die so gestaltet ist, daß sie einen Celesta-Klangeffekt, d.h. einen engeisstimraenartigen oder harfenähnlichen Glockenklangeffekt, mit einer gleichen Anzahl Fourier-Komponenten in der Gruppe mit genauer Tonhöhe und in der frequenzversetzten Gruppe erzeugt;

Fig. 2 ein Oberschwingungsspektrum, das der Computer-Orgel nach Fig. 1 zugeordnet ist;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Computer-Orgel, die zur Erzeugung des Cel.esta-Klangeffektes eingerichtet ist und von der nur eine einzige frequenzverschobene Komponente erzeugt wird;

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■■ - 9 -

Fig. 4- ein Oberschwingungsspektrum, das der Computer-Orgel nach. Fig. 5 zugeordnet ist;

Fig. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Schaltungsanordnung, die zweckmäßig in Verbindung mit der Computer-Orgel nach Fig. 3 verwendet wird, um die Erzeugung des Celesta-Klangeffektes für bestimmte gewählte Töne zu unterdrücken; und

' Fig. 6 ein Blockschaltbild, das die Erzeugung des Celesta-Klangeffektes in einer Computer-Orgel mit Parallelverarbeitung zeigt.

Die folgende ausführliehe Beschreibung bezieht sich auf die 'als zur Zeit am besten beurteilten Ausführungsformen zur Durchführung der Erfindung. Diese Beschreibung ist nicht im begrenzenden Sinne aufzufassen, sondern dient lediglich zur Veranschaulichung der allgemeinen Grundsätze der Erfindung, da der Rahmen der Erfindung am besten durch die Patentansprüche definiert ist.

Konstruktive und funktionelle Merkmale, die den zuerst beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung zugeordnet werden, sollen auch den später beschriebenen Ausführungsfor-

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men zukommen, falls nicht solche Merkmale offensichtlich ■unanwendbar sind oder falls keine besondere Ausnahme gemacht ist.

Die Computer-Orgel 10 nach Fig. 1 erzeugt über ein Klangsystem 11 Musiktöne mit der Eigenschaft eines Celesta-Klangeffektes, d.h_f eines engelsstimmenartigen oder harfenähnlichen Glockenklangeffektes. Für jeden von den Manualschaltern 12 gewählten Ton errechnet die Computer-Orgel 10 die Amplituden an aufeinanderfolgenden stichprobenartig abgetasteten Punkten einer den gewählten.Ton charakterisierenden Wellenform, Jede Amplitude wird durch Errechnen von zwei' Gruppen diskreter Fourier-Komponenten erhalten, wie in Fig.2 dargestellt ist.

Beide Komponentengruppen werden in einem Akkumulator 13r der am Ende jedes Berechnungszeitintervalls t die Amplitude für den laufenden Abtastpunkt enthält, algebraisch summiert. Diese Amplitude wird über eine Torschaltung 14-, die durch das t -Signal auf einer'Leitung 15 betriebsbereit gemacht wird, an einen Digital-Analog-Umsetzer 16 geliefert, der dem Klangsystem 11 eine Spannung zuführt, die der gerade berechneten Wellenformamplitude entspricht. Die Berechnung der Amplitude für den nächsten Abtastpunkt wird darauffolgend eingeleitet, so daß die von dem Umsetzer 16 gelieferte Analog-

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spannung eine in Realzeitbetrieb erzeugte Musikwellenform umfaßt. Der sich ergebende Klang, der aus Teilschwingungen des Tones genauer Höhe und aus frequenzversetzten Teilschwingungen künstlich gebildet ist» simuliert in realistischer Veise einen Ton mit mehrreihigem Celesta-Klangcharakter.

Die Periode der berechneten Wellenform und somit die Grundfrequenz des erzeugten Tones wird durch eine von den Manualschaltern 12 gewählte Frequenzzahl R hergestellt. Eine Gruppe 'solcher den Tönen des Instrumentes entsprechenden

Frequenzzahlen wird von einem FrequenzZahlspeicher 17 gespeichert. Jede Fourier-Komponente ^ ¹^ des Tones genauer Höhe wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet:

= C_n sin Jp nqR für q = 1,2,3,..-. (G1.1),

wobei E die oben erwähnte Frequenzzahl ist und η = 1,2,3»...A die auszuwertende Fourier-Komponente bezeichnet. Der Wert η = 1 entspricht der Grundschwingung, η = 2 der zweiten Harmonischen, η = 3 der dritten Harmonischen usw. Der Oberschwingungskoeffizient C definiert die relative Amplitude der η-ten Fourier-Komponente. Der Wert von R bezeichnet jeden Abtastpunkt der zu erzeugenden Wellenform.

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In gleicher Weise wird jede frequenzversetzte Fourier-Komponente 5^ gemäß der folgenden Gleichung errechnet:

in |ϊ nq(R + <f ) für q = 1,2,3,... (Gl.2),

sin

wobei wiederum η = 1,2,3?·.'· ^B bezeichnet, welche Fourier-Komponente gerade ausgewertet wird. Der Oberschwingungskoeffizient G' definiert die relative Amplitude der n-ten Fourier-Komponente in der frequenzverschobenen Gruppe. Der Wert'S!bestimmt das Ausmaß der Frequenzversetzung mit Bezug auf die entsprechende Komponente des Tones genauer Höhe. Dieser Wert d kann für alle Töne gleich oder für jeden Ton oder jede Tongruppe unterschiedlich sein. Geeignete Werte von 6 werden in einem Speicher 18 (Fig. 1) gespeichert, der in Einklang mit dem Frequenzzahlspeicher 17 abgefragt wird, wenn jeder Manualschalter 12 gewählt wird.

Der Wert Ή bezeichnet die Anzahl der Amplitudenabtastpunkte, die für den.Ton der niedrigsten Höhe (Gr\mdfre~ quenz) der Computer-Orgel 10 errechnet werden. Zufriedenstellende Synthese von Pfeifenorgelklangen wird bei Verwendung von 32 solcher Abtastpunkte erreicht (N = 32). Vorzugsweise ist die Gesamtzahl (A + B) der zur künstlichen Herstellung der Wellenform errechneten Komponenten gleich oder.

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kleiner als N/2. Dies genügt den bekannten Stichprobenabtast-Geschwindigkeitsanforderungen (bezogen auf die Nyquist-Kriterien) eines stichprobenartig abgetasteten Datensystems. In der Ausführungsform nach Fig. 1 errechnet die Computer-Orgel 10 acht FourJ,er-Komponenten (A = 8, B = 8) für jede der zwei Gruppen, die zum Erhalten jeder Wellenform-Jlbtastpunktamplitude kombiniert werden. Infolgedessen ist die Abtastpunkt amplitude χ (qR) gegeben durch die Beziehung:

X IaR) - ? *⁽ⁿL V ™⁽ⁿ⁾ X_Q (qR) - I F + I ρ =

- n=l ^Ά n=l B

2V j^ το

J₁ ^Cn ^sin F" ⁿ*^R ⁺ J₁ ⁰; Si_n^q(R₊SJ ^ ₃₎

die eine Form der diskreten Fourier-Darstellung einer stichprobenartig abgetasteten, periodischen, komplexen Wellenform ist.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 wird die Gleichung 3- erfüllt durch Berechnen des Amplitudenwertes x_Q(qR) für jeden Abtastpunkt während eines festgelegten Zeitintervalls t , das' von einem Taktgeber 20 und einem Zähler 21 hergestellt wird. Während jedes Intervalls t werden individuelle Fourier-Komponenten in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen berechnet, die mit t_cp^ ^tis *cd16 ^^βΖΘΐ^ο1:ιηβΐ sind. Während der ersten acht Intervalle t * bis t „ wefden die acht Komponenten des Tones genauer Höhe (ausgezogene Linien in

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Fig. 2) gemäß der obigen Gleichung 1 errechnet. Die acht frequenzverschobenen Komponenten (gestrichelte Linien in Jig. 2) werden während der nachfolgenden Berechnungsintervalle t q bis t xjg gemäß der obigen Gleichung 2 berechnet. Alle berechneten Komponenten werden in dem Akkumulator 13 summiert, dessen den Amplitudenwert x (qR) darstellender Inhalt am Ende des Berechnungszyklus t an den Digital-Analog-Umsetzer 16 durchgetastet wird.

Zu diesem Zweck liefert der Taktgeber 20 Zeitsteuerungsimpulse mit Intervallen t über eine Leitung 22 an den Zähler 21. Der Zähler 21 hat vorzugsweise den Modul 16 und liefert Ausgänge t - bis t ^ auf den mit entsprechenden Fummern bezeichneten Leitungen. Alle Signale t ^ bis t ρ gelangen über eine ODER-Schaltung 23 an eine Leitung 24, um die Berechnung der Komponenten des Tones genauer Höhe zu steuern. In gleicher Weise werden alle Signale t q b'is ^cr>16 über sine ODER-Schaltxing 25 an eine Leitung 26 gegeben, welche die Berechnung der frequenzversetzten Komponenten steuert. Das in einer Verζögerungseinheit 27 geringfügig verzögerte t ^g-Signal liefert das t -Signal auf der Leitung 15, wodurch das Ende, des Berechnungszyklüs angezeigt wird.

Zum Berechnen jeder Oberschwingungskomponente eines Tones genauer Höhe wird die einem gewählten Ton zugeordnete

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Frequenzzahl R von dem Speicher 17 über eine Leitung 28 und "eine Torschaltung 29 an einen Tonintervalladdierer 30 geliefert. "Die Torschaltung 29 wird durch das t -Signal betriebsbereit gemacht, so daß' der Inhalt des Addierers 30 bei ,jedem BerechnungsIntervall vergrößert wird und den Wert (qR) darstellt, der den gerade ausgewerteten Wellenformabtastpunkt bezeichnet.

Bei jedem Intervall t /. bis t „ wird der Wert (qR) von dem Addierer 30 über eine Leitung 32 und eine Torschaltung 33 zu einem Ober Schwingungsintervalladdierer 34- durchgetastet, der durch das t -Signal am. Anfang ,jedes Berechnungszyklus zurückgestellt wird. Infolgedessen stellt der Inhalt des Addierers y\- während der ersten acht Berechnungszyklen den Wert nqR (für η = 1,2,3, .·· 8) dar, der bezeichnet, welche harmonische Teilschwingung des Tones genauer Höhe gerade ausgewertet wird. ·

Ein Adressendecoder 35 entnimmt aus einer Sinusta-

21T

bellenschaltung 36 den Wert sin -~ nqR, der dem Argument nqR entspricht, das über eine Leitung 37 von dem Oberschwingungsintervalladdierer 34 erhalten wird. Die Sinustabellenschaltung 36 kann einen Festspeicher umfassen, der Werte

27Γ '

von sin -—- θ für 0 ^ Θ ^ W bei Intervallen von D speich« wobei D die Auflösungskonstante des Speichers ist.

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Der über eine Leitung 37 gelieferte Wert

sin -~- nqR mit dem Koeffizienten C für die entsprechende n-te Harmonische mit einer Multiplizierschaltung 38 multipliziert. Das Multiplikationsprodukt stellt die Amplitude F^.' der η-ten harmonischen Teilschwingung eines Tones genauer Höhe dar und gelangt über eine Leitung 39 an den Akkumulator 13« Der zugehörige Koeffizient C wird aus einem Oberschwingungskoeffizientenspeicher 41, der später ausführlicher beschrieben wird, unter Steuerung durch eine Spei- · cheradressensteuereinheit 42 entnommen, die auch die Berechnungsintervallsignale t 1 bis t ο von der Leitung 24 erhält.

Nachdem die achte Komponente' eines Tones genauer Höhe berechnet worden ist, wird der Oberschwingüngsintervalladdierer 34 zurückgestellt. TJm dies zu erreichen, wird das von einer Verzögerungseinheit 44 geringfügig verzögerte t g-Signal über eine Leitung 45 an den Rückstelleingang des Addierers 34 geliefert.

Zum BerechnenTder frequenzversetzten Komponenten wird der dem gewählten Ton zugeordnete Wert (f aus dem Speicher. entnommen und zu der Frequenzzahl R für diesen Ton von einer Addierschaltung 46 addiert. Die Summe (R W) wird an einen zweiten Tonintervalladdierer 47 über eine Torschaltung 48

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geliefert, die von dem Berechnungsintervallsignal t auf der Leitung 15 "betätigt wird. Infolgedessen enthält der Tonintervalladdierer ¹VJ während jedes BerechnungsIntervalls die Summe q(R + S ). Dieser Wert q(R + J ) stellt tatsächlich den Abtastpunkt einer Wellenform dar, deren Grundschwingungsfrequenz um einen mit <f bezeichneten Betrag geringfügig höher als die Grundschwingungsfrequenz desselben Tones genauer Höhe ist.

Bei jedem Intervall t q bis t -^- wird der Wert q(R + <f) über eine Leitung 4-9 und eine Torschaltung 50 an den Obersehwingungsintervalladdierer 3^ geliefert. Infolgedessen stellt der Inhalt des Addierers 3^· eine Größe nq(R + S ) für η = 1,2,3, ... 8 dar, wobei jetzt η die Ordnung der Harmonischen der frequenzverschobenen Fourier-Komponenten angibt, die in 3?ig. 2 mit gestrichelten Linien dargestellt sind.

Der Speicheradressendecoder 35 entnimmt nun aus der

2.ΤΓ

Sinustabellenschaltung 36 den Wert sin -^- nq(R + S ) entsprechend dem Argument nq(R + <f ), das von dem Oberschwingungsintervalladdier.er 34- auf der Leitung 37 erhalten wird. Dieser über die Leitung 37 gelieferte Sinuswert wird mit dem zugehörigen von dem Oberschwingungskoeffizientenspeicher 41 erhaltenen Oberschwingungskoeffizienten C multipliziert.

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Die Speicheradressensteuereinheit 4-2 erhält nun die Signale t_c_q bis t_ct)/i/- auf der Leitung 26, wodurch gewährleistet wird, daß die zugehörigen Werte C an die Multiplizierschaltung 38 gelangen.

Der Ausgang der Multiplizierschaltung 38 auf der Leitung 39 stellt den Wert Έ -a der gerade berechneten frequenzverschobenen Komponente dar. Dieser Wert wird an den Akkumulator 13 geliefert, wo er mit den zuvor berechneten Komponenten des Tones genauer Höhe und den frequenzverschobenen Komponenten summiert wird. Wenn alle acht frequenz— verschobenen Komponenten ausgewertet worden sind (d.h., nach dem Intervall t ^ ^) stellt der Inhalt des Akkumulators 13 den Wert χ CqR) dar, der durch die obige Gleichung 3 gegeben ist. Das t -Signal tastet diesen Wert χ (qR) über den Digital-Analog-Umsetzer 16 an das Klangsystem 11 durch und löscht den Akkumulator 13 zwecks Betriebsbereitschaft zur Berechnung der nächsten Abtastpunktamplitude. Wenn die Berechnungen durchgeführt sind, entspricht der von dem System 11 erzeugte Klang den gewählten Tönen mit einem angenehmen Celesta-Klangeffekt, d.h. einem engeisstimmenartigen oder harfenähnlichen· Glockenklangeffekt.

Der Speicher 41 umfaßt vorteilhaft einen Festspeicher, der Oberschwingungskoeffizientenwerte C und C ent-

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hält, die zum Erzeugen eines Tones der gewünschten Toneigenschaft geeignet sind. Die Werte G können gleich oder unterschiedlich gegenüber den Werten C für gleiche Harmonische sein. In dem früheren Beispiel (G = c') hat ,jede frequenzversetzte harmonische Teilschwingung (gestrichelte Linie in .Fig. 2) eine Amplitude, die gleich der entsprechenden Komponente des Tones genauer Höhe ist. Dadurch entsteht auf synthetische Weise ein. Pfeifenorgelklang, in dem beide Celesta-Stimraen-Reihen gleiche Toneigenschaft haben. In anderer Weise können sich aber auch die Werte C von dem entsprechenden Wert C' unterscheiden, wodurch ein Klang erzeugt wird, in dem die beiden Celesta-Reihen verschiedene Stimmen haben.

Die folgende Tabelle I enthält typische Werte von C und C für eine Flötenstimme bzw.- eine weiche Saitenstimme, wobei beide Gelesta-Reihen gleiche Stimme haben (G = C_n), und für ein Celesta-Register mit Reihen verschiedener Toneigenschaften (G ,/ C ),

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TABELLE I

Oberschwingungs-	Celesta-Stimme	-	wie	•	Weiche Saite	Gemischte
koeffizient	■ Flöte		°1 - ^σ8			Stimme
					ο db	ο db
	ο db '		10	-10
°2	-50	-18	-18
^C?	-30	-11	-11
	-50	-27	-27
°5	-50	-30	-30
^C6	-50	-29	-29
^C7	-50		-44 -
^C8	-50		0
"i		. -50
G₂		-30
	wie	-50
°4	⁰I - ^C8	-50
°5		-50
°6 -		-50 .
°7		-50
σ'

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Der Oberschwingungskoeffizientenspeicher 41 und die Adressensteuereinheit 42 können zusammen einen Festspeicher mit einer einzigen integrierten Schaltung bilden, wie der Signetics-Typs 8223. Eine solche Einheit nimmt ein binärcodiertes Adressiersignal auf. Entsprechend kann der Zähler 21 ein Binärzähler für 16 Zustände des Signetics-Typs 8281 sein, wobei dessen binärer Ausgang direkt an den Ädressensteuereingang des Speichertyps 8223 geliefert werden kann. Ein Binär-Öktal-Becoder des Signetics-Typs 8250 kann in Verbindung mit dem Zähler des Typs 8281 verwendet werden, um die getrennten in Fig. 1 gezeigten t s. - t ^g-Signalleitungen vorzusehen. Der Speicher des Typs 8223 kann so programmiert werden, daß er die in Tabelle I aufgezählten Oberschwingungskoeffizienten oder andere Werte von C und C speichert, die zur Erzeugung anderer Celesta—Stimmen geeignet sind.

Der Frequenzzahlspeicher 17 und der </ -Speicher 18 können ebenfalls unter Verwendung desselben Festspeichers oder getrennter Festspeicher mit üblicher integrierter Schaltung, wie der Signetics-Typ 8283i realisiert werden. Die folgende Tabelle* .zeigt typische Werte für die Frequenzzahl R und σ -Werte für die Töne zwischen 0, und C₁-,

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TABELLE

Ton

V3

#4

^r#4

0_t 0341 0,0361 • 0,0382 0,0405 0,0429

0,0455

0,0482

0,0510 0,0541 0,0573 0,0607 0,0643 0,0681 0,0722 . 0,0765 0,0810 0,0858 0,0909

0,0963 0,1021 0,1081 0,1146

0,1214 0,1286 0,1362

0,005 0,005

0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,007

0,007 0,007 0,007 0,008 0,008 0,008 0,008 0,009 0,009 0,009 0,009 0,009 0,010 0^010

0,010 0,010 0,011

Frequenzversetzung der verschobenen Gni

2	,00 Hz
2	,10
2	,20
2	,25
2	,35
2	,45
2	,50
2	,60
2	,70
2	,75
2	,85
2	,95
3	,00
3	,10
3	,20
3	,30
3	,40
3	,45
3	,55
3	,60
3	,70
3	*,75*
3	,85
3	,90
4,	,00

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.- 23 -

In der vorstehenden Tabelle sind die Frequenzzahlen auf N = 32 Abtastpunkte pro Periode für den Ton C„ gestützt, und es wird ein monophones Instrument angenommen, wie in Fig, 1 gezeigt ist. Die aufgezählten ό -Werte geben die Frequenzversetzung zwischen den Grundschwingungen für den Ton genauer Höhe und den frequenzverschobenen Grundschwingungen, die beide auch in Tabelle II angegeben sind. Die/ -Werte beruhen auf der Konstruktionswahl, die zur Schaffung eines angenehmen Celesta-Klangeffektes getroffen wird. In dem Beispiel der Tabelle II haben verschiedene Tongruppen gleiche Frequenzversetzung. Wie zuvor erwähnt wurde, ist dies nicht erforderlich, und alle Töne könnten die gleiche Versetzung haben oder jeder Ton könnte eine andere Frequenzversetzung haben. .

In der anderen Ausführungsform nach Fig. 3 errechnet die Computer-Orgel 10' fünfzehn Fourier-Komponenten F^' für einen Ton genauer Höhe (für η = 1,2,3, ··. 15) und eine

(Λ)

Einzelkomponente Fg , deren Frequenz durch Versetzung geringfügig höher als die Frequenz der Grundschwingung des Tones genauer Höhe ist. Das zugehörige Oberschwingungsspektrum ist in Fig., U- gezeigt. Die Komponenten des Tones genauer Höhe werden während der Zeitintervalle t *,- errechnet, und die versetzte Komponente wird bei dem Berechnungsintervall t_CX)/jc ausgewertet.

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Zu diesem Zweck werden die entsprechenden ^₀ *- . bis t ^ ,--Ausgänge von dem Zähler 21' über eine ODER-Schaltung 22 und eine Leitung 53 der Torschaltung 33 zugeführt. Somit wird der Wert nqR in dem Oberschwingungsintervalladdierer 34-' bei jedem dieser fünfzehn aufeinanderfolgenden Berechnungsintervalle vergrößert. Infolgedessen werden die Komponentenwerte F λ für den Ton genauer Höhe für η = 1,2,... 15 aufeinanderfolgend auf der Leitung 32' zur Summierung an den Akkumulator 13 geliefert. Nachdem die fünfzehnte Komponente ^\ des Tones genauer Höhe berechnet worden ist, wird der Oberschwingungsintervalladdierer 34-' durch das' von einer Verzö ge rungs einheit 54- geringfügig verzögerte t,,,--Signal zurückgestellt.

Die einzelne frequenzverschobene Komponente wird während'des Intervalls t -^- errechnet. Am Anfang jedes Berechnungszyklus wird der dem gewählten Ton zugeordnete Wert <f aus dem Speicher 18' entnommen und über eine Torschaltung 55 an einen Intervalladdierer 56 geliefert. Der Vert S wird zu dem früheren Inhalt des Intervalladdierers 56 addiert, so daß der Ausgang auf einer Leitung 57 den Wert q<f darstellt. -Dieser wird mit .dem Wert qR aus dem Tonintervalladdierer 30 mittels eines Addierers 58 sum- · miert, um den Wert q(R + S) zu erhalten, Zu dem Berechnungsintervall ■fcjjp'ig wird der Wert q(R + <f ) von dem Ad-

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dierer 58 über eine Torschaltung 59 an den Oberschwingungsintervalladdierer 34·' beim Auftreten des t ,,,--Signals auf einer Leitung 60 geliefert. Da der Addierer 34-' zuvor von dem verzögerten t^c-Signal zurückgestellt wurde, wird der sich ergebende Inhalt des Addierers 34·' einfach q(R +<i ).

Der Speicheradressendecoder 35 entnimmt dann aus der Sinustabellenschaltung 36 den Wert sin -£~ q(R + </ ) entsprechend dem von dem Addierer 34-' erhaltenen Argument q(R + <f ). Dieser über die Leitung 37' erhaltene Sinuswert wird mit dem entsprechenden Koeffizienten c! multipliziert, um den Wert. Wt? « G_x, sin -—- q(R +^*) zu bilden. Dieser Wert F\l wird

f^ I fi ι**

in dem Akkumulator 13 zu der Summe der zuvor errechneten fünfzehn Komponenten des Tones genauer Höhe addiert, um die Abtastpunktamplitude x_Q(qR) = £ ¹^A ⁺ ^B ^nerzustellen. Dieser Wert von χ (qR) wird dann über den Digital-Analog-Umsetzer 16 zu dem Elangsystem 11 durchgetastet. Wiederum ergibt eich ein Ton mit angenehmen Celesta-Merkmalen.

Fig. 4 zeigt ein typisches Oberschwingungsspektrum des Gelesta-Klanges, der rait der Computer-Orgel 10* der Fig» 3 erzeugt ist. .Die fünfzehn Komponenten des Tons genauer Höhe sind mit ausgezogenen Linien dargestellt, und die einzelne frequenzversetzte Komponente ist mit gestrichelter Linie yeranschaulicfa!t. Die relativen Amplituden der

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verschiedenen Komponenten bestimmen natürlich die Toneigenschaft des erzeugten Klanges. Beispielsweise kann ein voller Saitenklang bei Verwendung der in der folgenden Tabelle

III aufgezählten Oberschwingungskomponentenwertβ C und G^ erzeugt werden. Biese Werte werden in dem Oberschwingungskoeffizient enspeicher 4-1· gespeichert und in geeigneter Weise von der Speicheradressensteuereinheit 4-2' entnommen, welche die Berechnungsintervallsignale auf den Leitungen und 60 erhält.

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TABELLE III

Oberschwingungs-	klangrolle
koeffizient	Saitenstimme
^C1	-4 db
^C2 ' ..	-«■
°3	-2 _ , >
C₄	0
S	-12
^C6:	-11
°?	-14
⁰B	-17
^C9	-15

C₁₀ -18

C₁₁ ' -20

C₁₂ -25

C₁₅ -28

-55

Celesta-Klangeffekt kann für alle Töne der Orgel oder nur für einige Töne vorgesehen werden. In der Ausführungsform der Fig. 5 wird der Celesta-Klangeffekt für «jeden Ton zwischen C^ und C₅ erzeugt. Der Celesta-Klangef-

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fekt kann, wie z.B. durch eine geeignete logische Schaltung 62, unterdrückt werden, wenn ein Ton zwischen CL und B, oder zwischen D,- und Cr₇ gewählt wird.

Die Schaltung 62 zur Unterdrückung des Celesta-Klangeffektes ist in Fig. 5 als Beispiel veranschaulicht. Die Leitungen CL bis B-, und B₁- Ms G„ von den entsprechenden Manual-Coder Pedal)-Schaltern 12 werden an eine ODER-Schaltung 63 geführt. Wenn ein Ton zwischen C^ und C^ gespielt wird, ist ein niedriger Ausgang auf der Leitung von der ODER-Schaltung 63 vorhanden, wodurch angezeigt wird, daß der CeIesta-Klangeffekt hervorgerufen werden soll. Dieser niedrige Signalausgang wird von einem Inverter 65 invertiert, um auf einer Leitung 66 einen hohen Signalausgang zu erzeugen, der ein Paar UND-Schaltungen 67» 68 betriebsbereit macht. Diese legen somit die ^ ,_,.,-- und t>|,--Signale an die Verzögerungseinheit 54- bzw. an die Torschaltung 59» wie in Fig. 3 gezeigt ist. Nun erfolgt die normale Erzeugung des CeIesta-Klangeffektes.

Wenn ein Ton zwischen C„ und B, oder zwischen B_c und Cr₇ gespielt wird, ist der Ausgang der ODER-Schaltung 63 auf der Leitung 64 hoch. Dies führt, wie später beschrieben wird, zur Unterdrückung der Erzeugung"des Celesta-Klangeffektes. Während des Berechnungsintervalls

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t x]g wird die versetzte harmonische Teilschwingung

2384336

(D

nicht erzeugt. Statt dessen wird eine sechzehnte (n = 16) Harmonische F^. ^ des Tones genauer Höhe produziert.

Wenn der Ausgang der ODER-Schaltung 63 hoch ist, ist der.Ausgang des Inverters 65 niedrig, und die UND-Schaltungen 67, 68 sind gesperrt. Der t .,--Impuls gelangt nicht an die Verzögerungseinheit 54, so daß der Oberschwingungsintervalladdierer 34^f am Ende des t ^,--Intervalls nicht zurückgestellt wird. Weiterhin macht der hohe Signalausgang auf der Leitung 64 eine UND-Schaltung 69 betriebsbereit, die.den t ^g-Impuls über eine ODER-Schaltung 70 an die Torschaltung 33 leitet. Infolgedessen wird während des Zeitintervalls t__Ώχΐ£- der Wert (qR) zu dem Inhalt des Oberschwingungsintervalladdierers 34' addiert, so daß der Inhalt nqR = 16qR wird. Als Ergebnis wird der dem Argument (16qR) entsprechende Sinuswert aus der Sinustabellenschaltung 36 entnommen und der Oberschwingungsamplituden-Multiplizierschaltung 38 zugeführt.

In gleicher Weise wird das t .g-Signal über die UND-Schaltung 69 an .die SpeicherzugriffSteuereinheit 42' gegeben. Dies bewirkt Zugriff des Wertes CLg (d.h., des Oberschwingungskoeffizienten für die sechzehnte Harmonische des Tones genauer Höhe)aus dem Oberschwingungskoeffizienten-

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speicher 4-1'. Als Ergebnis gelangt die Harmonische F^? ^ des Hones genauer Höhe an den Akkumulator 13. Die resultierende Wellenform wird aus sechzehn Harmonischen des Tones genauer Höhe und ohne frequenzversetzte Komponenten erhalten.'Dies entspricht exakt der Erzeugung eines Tones genauer Höhe ohne Celesta-Klangeffekt.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist die Erzeugung des Celesta-Klangeffektes, d.h. eines engelsstimmenartigen oder harfenähnlichen Glockenklangeffektes, bereits in einer Computer-Orgel 75 mit paralleler Verarbeitung .vorgesehen. Die Orgel 75 errechnet, wie das Instrument nach Fig. 1, dieselbe Anzahl Komponenten eines Tones genauer Höhe und frequenzverschobener Komponenten. Der Vorteil der Verwendung paralleler Verarbeitung besteht darin, daß beide Gruppen Fourier-Komponenten gleichzeitig errechnet werden, so daß die Systemtaktfrequenz die Hälfte von der für die Computer-Orgel 10 der Fig. Λ erforderlichen Systemtaktfrequenz betragen kann. Wie in der oben erwähnten USA-Patentanmeldung Nr. 298,365 erörtert wurde, ermöglicht diese bemerkenswerte Verminderung der Eechentaktfrequenz, daß die Computer-Orgel unter Verwendung von herkömmlichen integrierten Schaltungen leichter aufgebaut werden kann.

Mit Bezug auf Fig. 6 enthält die Computer-Orgel 75 einen

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( η ^ „ersten Verarbeitungskanal 76a, in dem die Werte I¹ * für ^i Komponenten eines Tones genauer Höhe errechnet werden, und einen zweiten, ebenfalls parallelen Verarbeitungskanal 76b, in dem die Werte Fg für die frequenzverschobenen Komponen ten errechnet werden. Die Systemzeitsteuerung erfolgt durch einen Taktgeber 77» dessen Frequenz die Hälfte der Frequenz des Taktgebers 20 in Fig. 1 beträgt. Die Ausgangsimpulse

t' von dem Taktgeber 77 schalten einen Binärzähler 78 mit cp

dem Modul 8 fort. Der Ausgang des 'Zählers 78 auf den Leitungen 79a, 79b, 79c umfaßt ein Binärsignal, das die entsprechenden Zählwerte t' ^ bis t' « darstellt.

Bei dem ersten Intervall t' y, wird die Fourier-

(Λ )
Komponente F^v.< niedriger Ordnung des Tones genauer Höhe in dem Kanal 76a berechnet, und gleichzeitig wird die frequenzvercschobene Komponente Fg' niedriger Ordnung in dem Kanal 76b berechnet. Diese auf den entsprechenden Leitungen 80, 81 vorhandenen Komponenten werden von einem Addierer 82 summiert und über eine Leitung 83 an einen Akkumulator 13» eine Torschaltung 14·, einen Digital-Analog-Umsetzer 16 und

. ein Klangsystem 11, das dem in Fig. 1 entspricht, geliefert.

, Zu aufeinanderfolgenden Intervallen t' ~ bis ^1_Όρ. werden aufeinanö erfolgende Paare von Komponenten F^' des Tones ,genauer Höhe und frequenzverschobene Komponenten I'S für Werte η = 2,3»... 8 berechnet, in dem Addierer 82 addiert

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und dem Akkumulator I3 zugeführt. Auf diese Weise'werden beide Gruppen Fourier-Komponenten während acht Zeitinter- , ·

vallen t' berechnet, von denen jedes doppelt so lang ist ^CP

wie das Berechnungsintervall t der Anlage nach Fig. 1.

cp

Die verschiedenen Bestandteile der Orgel 75 mit Parallelverarbeitung werden mit Bezug auf Fig. Λ identifiziert. Jedoch werden getrennte Oberschwingungsintervalladdierer 3^-a, 34b verwendet, um Gesamtsummen nqR bzw. nq(R + /f ) zu akkumulieren. Beide Addierer 3^a, 3^ werden durch das t -Signal-zurückgestellt, das über eine Verzögerungseinheit 84 aus dem t g-Signal abgeleitet wird. Die Werte qR aus dem Tonintervalladdierer 30a und q(R + Λ ) aus dem Tonintervalladdierer 30b werden zu den Öberschwingungsintervalladdierern 34a bzw. 34b über Torschaltungen 33a bzw. 33"b durchgeschaltet, die bei jedem Bere chnungs Intervall t' /1 bis to betriebsbereit sind.

Die Zeitsteuerungssignale t_c * bis t_c « werden aus dem Ausgang des Binärzählers 78 abgeleitet, der einen Binär-Oktal-Decoder 85 verwendet. Die acht Leitungen von dem De- ' coder 85, welche die■ entsprechenden Signale t ^ bis t' _ß enthalten, sind alle an eine ODER-Schaltung 86 angeschlossen, deren Ausgang auf einer Leitung 87 die Torschaltungen 33a und 33h betriebsbereit macht.

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Getrennte Oberschwingungskoeffizientenspeicher 41a, 41b und zugeordnete Adressensteuereinheiten 42a, 42b werden in den entsprechenden Kanälen 76a, 76"b verwendet. Als solcher Speicher kann ein Festspeicher des oignetics-Typs 8223 oder ein äquivalenter Speicher verwendet werden, dessen Adressensteuerteil den binärcodierten Zählwert auf den Leitungen 78a - 79c direkt erhält. Der Speicher 41a enthält die Oberschwingungskoeffizienten G des Tones genauer Höhe, und der Speicher 41b speichert die Koeffizienten G für die frequenzverschobenen Komponenten. Diese Werte können den in Tabelle I angegebenen Werten entsprechen.

Obgleich die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen jeweils zwei Gruppen Fourier-Komponenten berechnen, ist die Erfindung in dieser Weise nicht begrenzt. So könnten drei oder mehr Komponentengruppen ausgewertet und summiert werden, um jede Abtastpunktamplitude zu erhalten. In einem solchen !Fall können alle drei Gruppen hinsichtlich der Frequenz geringfügig gegeneinander versetzt werden. Außerdem ist es, auch in den zwei dargestellten Ausführungsformen, nicht erforderlich, daß die Komponenten jeder Gruppe hinsichtlich der Frequenz der genauen Höhe des gewählten Tones entsprechen. So kann z.B. eine Gruppe geringfügig-un-' terhaib der genauen Tonhöhe und die andere geringfügig oberhalb dieser abgestimmt werden. Mt Vorteil, aber nicht notwendigerweise, sind die hier offenbarten Musikinstrumente digital ausgebildet.

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Claims

- yv -

Patentansprüche

-—\

[^y Elektronisches Musikinstrument des Typs, bei dem die Amplituden an aufeinanderfolgenden Punkten einer Musikwellenform in regelmäßigen Zeitintervallen dadurch berechnet werden, daß die Wellenform diskreter Fourier-Komponenten individuell errechnet und diese Komponenten zur Erzielung jeder Amplitude kombiniert werden und diese erhaltenen Amplituden in Musiktöne umgewandelt werden, wenn die Berechnung durchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß· zur Herstellung eines Celesta-Klangeffektes, d.h. eines engelsstimmenartigen oder harfenähnlichen Glockenklangeffektes, vorgesehen sind:

erste Vorrichtungen zum Errechnen einer ersten Gruppe Fourier-Komponenten, die in Beziehung zu der genauen Höhe eines gewählten Tones stehen, innerhalb jedes regelmäßigen Berechnungsintervalls, und " .

zweite Vorrichtungen zum Errechnen einer zweiten Gruppe, die wenigstens eine Fourier-Komponente enthält, die hinsichtlich der Frequenz mit Bezug auf die entsprechende Komponente der ersten Gruppe geringfügig versetzt ist, innerhalb jeweils desselben Berechnungsintervalls, wobei die Komponenten, der ersten und zweiten Gruppe kombiniert werden, um jede Amplitude zu erhalten.

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2. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe eine Grundschwingung und mehrere harmonische Komponenten enthält, wobei jede Komponente der zweiten Gruppe hinsichtlich der Frequenz mit Bezug auf die entsprechende Komponente der ersten Gruppe geringfügig höher versetzt ist.
3. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe die Grundschwingung und mehrere harmonische Komponenten enthält und daß die zweite Gruppe nur eine Komponente enthält, die hinsichtlich der Frequenz geringfügig gegen die Grundschwingung versetzt ist.
4-, Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Frequenzversetzung für verschiedene Töne unterschiedlich ist, daß das Instrument Tonwählvorrichtungen enthält, daß die zweite Vorrichtung einen Speicher enthält, der die genannte Versetzung für verschiedene Töne bezeichnende Werte speichert, daß die Wahl jeden Tones Ablesung des zugeordneten die Versetzung bezeichnenden Wertes bewirkt und daß die zweite Vorrichtung Komponenten in der zweiten Gruppe gemäß dem genannten abgelesenen Wert errechnet.

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5· Elektronisches. Musikinstrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Tongruppen unterschiedliche
Versetzungen haben, wobei die Töne in jeder Gruppe die
gleiche Versetzung haben.
6. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede erste und zweite Vorrichtung Speichervorrichtungen enthalten, die eine Gruppe Oberschwingungskoeffizienten speichern, welche die relativen
Amplituden jeder errechneten Komponente herstellen.
7. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten .Berechnungen
digital durchgeführt werden, daß alle errechneten Komponenten in einem Akkumulator summiert werden, um jede Wellenformamplitude zu erhalten, und daß ein Digital-Analog-Umsetzer und ein Klangsystem vorhanden sind, um die erhaltenen Amplituden in Musikklänge mit einem Celesta-Klangeffekt umzuwandeln, wobei aufeinanderfolgende Zyklen der erhaltenen Wellenform unterschiedliche Form haben.
8. Elektronisches Musikinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Erzielung eines Celesta-Klangeffektes, d.h. eines engelsstxmmenartigen oder harfenähnlichen Glockenklangeffektes, aufweist;

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erste Vorrichtungen zum Berechnen der Amplituden ₀ einer Wellenform zu regelmäßigen Zeitintervallen t^., wobei g eine ganze Zahl vergrößert um jedes Zeitintervall t__ ist, gemäß der Beziehung

W> * nil °n ^si* ψ ^{nqR +} ^ °n ^sin ΊΓ ^^{(R +} * >·

wobei A und B die Anzahl der Fourier-Komponenten darstellen, die in' der ersten bzw. zweiten Gruppe enthalten sind, welche die genannte Wellenform definieren, Komponenten in der zweiten Gruppe hinsichtlich der Frequenz mit Bezug auf Komponenten der ersten Gruppe um einen durch <f hergestellten Wert verschoben sind, G und Q' Koeffizienten sind, welche die relativen Amplituden der entsprechenden η-ten Komponenten in der ersten bzw. zweiten Gruppe herstellen, R eine die Periode der genannten Wellenform definierende Zahl und N eine Systemkonstante sind, und

zweite Vorrichtungen die auf die ersten Vorrichtungen derart ansprechen, daß aus den berechneten Amplituden Gelesta-Töne gebildet werden.
9. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnei:, daß die erste Vorrichtung aufweist:

Speichervorrichtungen zum Speichern der Obersehwlngungskoeffizienten C und G',

eine Tabellensehaltung für die Sinuswerte,

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Vorrichtungen zum Auswählen eines Wertes R und des entsprechenden Wertes ο ,

Torrichtungen, welche die genannten Speichervorrichtungen und die Tabellenschaltung verwenden, um

*^k ⁼ °n ^sin Tf" ^{nqR (n = 1}»²»··- ^A>

für jede der Α-Komponenten in der ersten Gruppe in Übereinstimmung: mit dem gewählten Vert E und

F^ = "O^ sin i$l _np(R +4 ) (n - 1,2,... B)

für jede der B-Fourier-Komponenten in der zweiten Gruppe in Übereinstimmung mit den gewählten Werten R und α zu berechnen, und

einen Akkumulator zum algebraischen Summieren der errechneten Werte F^J' und Fy.
10. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung aufweist:

einen Taktgeber und einen Zähler, der Berechnungsunterinterval'le innerhalb des regelmäßigen Intervalls t definiert, wobei Komponenten der ersten und zweiten Gruppe während der tinterintervalle errechnet werden.
11. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zum Verhindern der Berechnung von Komponenten in der zweiten Gruppe, wenn Töne mit bestimmten Werten von R gewählt werden.

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12. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß A=B ist.
13. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß C_Q = C^ für entsprechende Werte von η ist.
. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß C / C' für entsprechende Werte von η ist.
15. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß B = 1 ist, wobei die Frequenz der einzigen Komponente in der zweiten Gruppe geringfügig höher als die der Grundschwingung (n = 1) der ersten Gruppe ist.
16. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß N die Anzahl von Wellenformabtastpunkten für den von dem Instrument erzeugten Ton der niedrigstens Grundfrequenz darstellt und daß A + B ^ N/2 ist.
17. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten der ersten Gruppe hinsichtlich der Frequenz in -harmonischer Beziehung zu der genauen Höhe eines gewählten Tones stehen und daß

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die Frequenz jeder Komponente der zweiten Gruppe durch Versetzung geringfügig höher als die Frequenz der entspre-■ chenden Komponente der ersten Gruppe ist.
18. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte 6 so gewählt sind, daß die Frequenzversetzung der (n - Ό-ten Komponente der zweiten Gruppe in dem Bereich von etwa 2 Hz bis etwa 4Hz liegt.
19. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung Parallelverarbeitungskanäle für gleichzeitig zu berechnende Komponenten der ersten und zweiten Gruppe aufweist. ■
20. Elektronisches Musikinstrument, insbesondere Computer-Orgel, gekennzeichnet durch ein Gerät zur Erzeugung eines Celesta-Klange'ffektes, d.h. eines engelsstimmenartigen oder harfenähnlichen Glockenklangeffektes, wobei das Gerät aufweist:

während v/iederholter Berechnungsintervalle betriebswirksame Vorrichtungen zum getrennten Berechnen einer ersten Gruppe Fourier-Komponenten, die der Musikwellenform eines ersten Tones einer Höhe zugeordnet sind, und einer zweiten Gruppe Fourier-Komponenten,., die der Musikwellenform

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eines zweiten Tones mit einer Höhe zugeordnet sind, die hinsichtlich der Frequenz mit Bezug auf den ersten Ton geringfügig versetzt ist;

Vorrichtungen zum Kombinieren der errechneten Komponenten der ersten und der zweiten Gruppe innerhalb jedes Berechnungsintervalls, um eine Abtastpunktamplitude einer resultierenden Musikwellenform herzustellen, deren Form als Ergebnis der Frequenzdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Ton zeitlich variiert;

an Ende ,jedes Berechnungsintervalls betriebswirksame Vorrichtungen zum Vergrößern des effektiven Abtastpunktes, für den die resultierende Wellenformamplitude hergestellt wird; und

Vorrichtungen zum umsetzen der genannten resultierenden Wellenformamplituden in Klänge in Realzeitbetrieb, wobei die so erzeugten Klänge einen Celesta-Klangeffekt aufweisen.
21». Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch . 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnen und Kombinieren digital durchgeführt wird, daß die Vorrichtung zum Umsetzen einen Digital-Analog-Umsetzer und ein Klangsystem zum Wiedergeben des Ausgangs des Umsetzers aufweist und daß. jede Komponentenamplitude durch eine Gruppe digitalgespei— cherter Koeffizienten hergestellt wird, wobei die relativen

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Amplituden der genannten Komponenten die Toneigenschaft der erzeugten Klänge herstellen.
22. Elektronisches Musikinstrument .nach Anspruch 2O₁ dadurch gekennzeichnet, daß Komponenten der ersten Gruppe bei durch qR getrennten effektiven Wellenformabtastpunkten errechnet werden, wobei H eine die Grundperiode des ersten Tones herstellende Frequenzzahl und q eine am Bride jedes Berechnungsintervalls vergrößerte ganze Zahl sind, und daß Komponenten der zweiten Gruppe bei um q(R + ti ) getrennte effektive Wellenformabtastpunkte errechnet werden, wobei S ein Wert ist, der den Betrag der Frequenzversetzung des zweiten Tones bezeichnet.

409829/07 te

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