DE2500720B2

DE2500720B2 - Elektronisches Musikinstrument

Info

Publication number: DE2500720B2
Application number: DE2500720A
Authority: DE
Inventors: Ralph Sherman Oaks Calif. Deutsch (V.St.A.)
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1974-01-11
Filing date: 1975-01-10
Publication date: 1980-04-17
Also published as: GB1481476A; DE2500720A1; JPS5344813B2; NL7500304A; JPS50103320A; US3884108A; DE2500720C3

Description

hO

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Musikinstrument nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einem derartigen elektronischen Musikinstrument gemäß der JP-OS 48-90 217 werden Musiktöne _h-, dadurch erzeugt, daß in Realzeitbetrieb die Amplituden an aufeinanderfolgenden Abtastpunkten einer Musikwellenform berechnet und diese Amplituden in Töne umgewandelt werden, wenn die Berechnungen durchgeführt sind.

In Pfeifenorgeln wird ein Ensemble-Effekt durch Verwendung von zwei oder mehr Pfeifenreihen erzeugt, von denen eine auf die nominell genaue 8'-Frequenz abgestimmt ist, während die andere Reihe geringfügig verstimmt ist. Wenn ein einziger Tastaturschalter gedrückt wird, erklingen sowohl die abgestimmte Pfeife a!» auch die verstimmte Pfeife. Die entstehenden Schwebungsfrequenzen sind für den Zuhörer sehr angenehm. Ein Ensemble-Effekt, bei dem zwei Pfeifengruppen verwendet werden, ist auch als »Tonverdoppelung« bekannt. Kombinierte Effekte werden durch Verwendung von drei oder vier Pfeifengruppen zur Erzeugung von »Trio- oder Quartett-Ensemble-Effekten« erreicht

In herkömmlichen elektronischen Orgeln, in denen die Töne durch Oszillatoren erzeugt werden, wird ein Ensemble-Effekt durch Verwendung von getrennten Oszillatorgruppen erhalten, deren Frequenz mit Bezug auf die Nominaltongeneratoren versetzt ist Bei elektronischer oder akustischer Mischung erzeugen die kombinierten Generatorausgänge eine brauchbare Nachbildung des Ensemble-Effektes. Andererseits können auch zwei getrennte und vollständige elektronische Orgelsysteme, die gegeneinander vei-stimmt sind und zur Betätigung verschiedener Lautsprecher benutzt werden, zum Erzeugen des Ensemble-Effekts verwendet werden. Solche Ausführungsformen sind sehr aufwendig und daher teuer; tie sind für Trio- oder Quartett-Ensemble-Effekte deshalb praktisch nicht verwendbar.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Musikinstrument nach dem Oberbegriff des Patentanspruches so auszubilden, daß ein Ensemble-Effekt wie bei einer Pfeifenorgel mit einfachen Schaltungsmitteln erzeugt werden kann.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Das erfindungsgemäße elektronische Musikinstrument ist einfach und billig in der Herstellung. Die nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs vorgesehenen Schaltungsmittel können in einfacher Weise auch nachträglich in bestehende elektronische Musikinstrumente nach dem Oberbegriff des Patentanspruches eingebaut werden. Es können ohne weiteres Verdoppelungs-, Trio- oder Quartett-Ensemble-Effekte erzeugt werden.

Ausführungsbeispiele eines elektronischen Musikinstruments nach der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den einzelnen Figuren bezeichnen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein für einen Ensemble-Effekt typisches Obertonspektrum;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer elektronischen Orgel oder Computer-Orgel, die zur Erzeugung eines Ensemble-Effektes ausgebildet ist; und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer anderen Realisierung des Ensemble-Effektes in einer Computer-Orgel.

Bei einem elektronischen Musikinstrument nach der Erfindung wird jede Abtastpunktamplitude während eines regelmäßigen Zeitintervalls t, gemäß der Beziehung

X_nU₁R) =§ C_n sin ^m₁R + sin jj, (nqR + "''*

(Öl. I) berechnet, wobei q eine ganze Zahl ist, die jedes

Zeitintervall t_x erhöht, der Wert /J=I, 2, 3, ... Wdie Ordnung der auszuwertenden »kombinierter.« Fourier-Komponente darstellt, C_n ein die relative Amplitude der η-ten Komponente festlegender Koeffizient ist und R eine die Periode der Wellenform angebende Zahl ist. Die entstehenden Musikklänge haben einen Ensemble-Effekt, der durch das Vorhandensein von Schwebungen zwischen zwei Tönen gekennzeichnet ist, die hinsichtlich ihrer Frequenz durch den Betrag

I/ =

qR

(Gl. 2)

getrennt sind, wobei k eine positive oder negative Konstante ist

Die entstehenden Musiktöne, die von der elektronischen Orgel oder Computer-Orgel erzeugt werden, haben ein Obertonspektrum, das in F i g. 1 in typischer Weise angegeben ist Darin stellen die ausgezogenen Linien die Fourier-Komponenten F^„_x,_zt bei der nominell genauen Tonhöhe dar. Die gestrichelten Linien bezeichnen die Fourier-Komponenten Fi¹^₁₁, des »verstimmten« Tones, wobei diese Komponenten hinsichtlich der Frequenz um einen Wert -|— gegen die entsprechende Komponente der richtigen oder unversetzten Tonhöhe versetzt, jedoch in der Amplitude mit dieser gleich sind. Die Amplitude der von den zwei Komponentengruppen der F i g. 1 gebildeten Wellenform wird dargestellt durch:

_n sin £ nqR

η = I

sin ±

nqR +

(Gl. 3)

kombiniert ~

*_v nqR

^ [nqR + -η^—

(Gl. 4)

dadurch berechnet, daß die Größe nqR durch die Konstante k dividiert. nqR zu dem Quotienten addiert und der Wert

s.n _w [,iqR f ' J
aus einem Sinuswert-Tabellenspeicher erhalten wird.

20

Dies ist das Äquivalent der Gleichung 1.

Der Gleichung 1 wird in einer elektronischen Orgel oder Computer-Orgel leicht genügt, da nur eine -w Multiplikation mit C_n erforderlich ist, um jede »kombinierte« Fourier-Komponente zu bewerten, und nur eine einzige Summierung nötig ist, um jede Stichprobenoder Abtastpunktamplitude Xo(qR) herzustellen. Die Beiträge rler Wellenformamplitudc der unversetzten -r> und versetzten Komponenten werden nicht getrennt ausgewertet und summiert, wie es der Fall sein würde, wenn die Gleichung 3 realisiert wird. Infolgedessen ist keine vollständige Verdoppelung von im wesentlichen der gesamten Orgel einschließlich doppelter Oberton- >o amplitudenmultiplizierer und Akkumulatoren erforderlich, sondern der Ensemble-Effekt wird durch die Schaffung einer einfachen Schaltung zum Erhalten eines weiteren Sinuswer tes erreicht.

In der hier offenbarten Anlage wird jede »kombinier- >> te« Fourier-Komponente

Gleichzeitig _wj_rcj d_er Wert sin^nqR getrennt berechnet. Die zwei Sinuswerte werden addiert, und die Summe wird mit dem zugehörigen Obertonkoeffizienten C_n multipliziert. Die entstehenden kombinierten Fourier-Komponentenamplituden werden in einem Akkumulator summiert, um die Wellenformabtastpunktamplitude zu erhalten. Die Anlage kann vervielfacht werden, um Trio- oder Quartett-Ensemble-Effekte zu erzielen.

Vorteilhaft ist die Konstante k=2^m, wobei m eine ganze Zahl ist. Infolgedessen kann in einer binären Realisierung Division durch Rechtsverschiebung der Größe nqR (oder alternativ qR) in einem Schieberegister erreicht werden. Die Größe der Frequenzversetzung Af ist eine Angelegenheit der konstmktiven Wahl, liegt jedoch in typischer Weise zwischen etwa 6 und 12 Cent, wobei 1 Cent 1/100 eines Halbtones ist (d. h. eine Oktave umfaßt 1200 Cent). Diese Versetzung um eine konstante Anzahl Cent liefert eine giußere Abweichung für Töne großer Höhe und eine geringere Abweichung für tiefe Töne, wodurch sich ein angenehmer Ensemble-Effekt ergibt

Die elektronische Orgel oder Computer-Orgel 10 nach F i g. 2 erzeugt über ein Klangsystem 11 Musiktöne mit Ensemble-Qualität Für jeden mit den Tastaturschaltern 12 gewählten Ton berechnet das Instrument 10 die Amplituden an aufeinanderfolgenden Stichproben- oder Abtastpunkten einer für den Ensemble-Effekt charakteristischen Wellenform. Die Berechnungen werden gemäß der Gleichung I durchgeführt. Die kombinierten Fourier-Koinponenten werden in einem Akkumulator 13 algebraisch summiert, der am Ende jedes Berechnungszeitabschnittes f, die Amplitude an dem laufenden Abtastpunkt enthält. Diese Amplitude gelangt über eine Torschaltung 14, die durch das trSignal auf einer Leitung 15 durchgeschaltet wird, an einen Digital-Analog-Umsetzer 16, der an das Klangsystem ti eine Spannung liefert, die der laufend berechneten Wellenformamplitude entspricht. Die Berechnung der Amplitude an dem nächsten Abtastpunkt wird darauffolgend eingeleitet, so daß die von dem Umsetzer gelieferte Analogspannung eine in Realzeitbetrieb erzeugte Musikwellenform mit Ensemble-Merkma'en darstellt.

Die Periode der berechneten Wellenform und somit die Grundfrequenz des erzeugten Tones wird von einer Frequenzzahl R dargestellt, die mit den Tastaturschaltern 12 gewählt wird. Eine Gruppe solcher den Tönen des Instrumentes entsprechenden Frequenzzahlen wird in einem Frequenvzahlspeicher 17 gespeichert. Am Ende jedes Berechnungszeitabschnitts t_x wird die einera gewählten Ton zugeordnete Frequenzzahl R durch eine Torschaltung 18 geleitet und zu dem vorhandenen Inhalt eines zweiten Addierers, des Tonintervalladdierers 19 addiert. Somit stellt der über eine Leitung 20 gelieferte Inhalt des Addierers 19 den Wert (qR)dar, der den laufend ausgewerteten Wellenformabtastpunkt bezeichnet. Vorzugsweise hat der Tonintervalladdierer 19 den Modulo 2VV, wobei Wdie Fourier-Komponente der höchsten von dem Instrument IO ausgewerteten Ordnung ist. Zufriedenstellende Pfeifenorgslsynthese wird erreicht, wenn W= 16 kombinierte Fourier-Komponenten von dem Instrument ausgewertet werden.

Die Zeitsteuerung des Instruments erfolgt mit einem Taktgeber 22 und einem Zähler 23 mit dem Modulo 16. Während jedes Wellenformamplitudenberechnungsintervalls f, liefert der Taktgeber 22 sechzehn Zeitsteuer- oder TaktimDulse t,„ an den Zähler 23. Dieser

liefert aufeinanderfolgende Taktimpulse t_cp\ bis t_vru,, welche die Berechnung der entsprechenden sechzehn kombinierten Fourier-Komponenten ermöglichen. Das it-Signal auf der Leitung 15 wird aus dem t_ip if,-Signal abgeleitet, das in einer Verzögerungseinheit 24 geringfügig verzögert wird.

Jeder der Berechungstaktimpulse (_cp\ bis ί_ιρΛ wird über eine ODER-Schaltung 25 an eine Torschaltung 26 gegeben. Diese liefert den Wert qR an einen ersten Addierer, den Obertonintervalladdierer 27, der am Ende jedes Amplitudenberechnungsintervalls I_x zurückgestellt wird. Auf diese Weise nimmt der Inhalt des Obertonintervalladdierers 27 um den Wert (qR) bei jedem Berechnungsintervall (_ip\ bis t_cpif, zu, so daß der Inhalt des Addierers 27 die Größe (nqR) darstellt. Dieser Wert ist auf einer Leitung 28 verfügbar.

Ein Adressendecoder 30 entnimmt aus einer als erster Sinustabellenspeicher ausgebildeten Sinustabellenschaltung 31 den Wert sin^nqR, welcher dem über die Leitung 28 erhaltenen Argument nqR entspricht. Die Sinustabellenschaltung 31 kann einen Festwertspeicher

aufweisen, der Werte von sin

Zeitabschnitten von D speichert, wobei D die Auflösungskonstante des Speichers genannt wird. Mit dieser Anordnung wird der Wert s'm^qR auf einer Leitung 32' aus dem ersten Sinustabellenspeicher 31 während des ersten Berechnungsintervalls t_cp\ geliefert. Während des nächsten Intervalls t_cp2 ist der Wert

sin^2 qR auf der Leitung 32' vorhanden. Auf diese Weise wird im allgemeinen der Wert sin^nqR aus der

Sinustabellenschaltung 31 für die spezielle Komponente n-ter Ordnung geliefert, die von dem Zeitsteuerintervallausgang des Zählers 23 spezifiziert ist.
Gleichzeitig wird der Wert

für 0<<P< y in

.τ / _ nqR \

in der folgenden Weise ausgewertet. Die auf der Leitung 28 vorhandene Größe (nqR) wird in einer Divisionsschaltung 32 durch die Konstante k dividiert. Der Quotient wird mit dem Wert (nqR)\n einem Addierer 33 summiert, um auf einer Leitung 34 das Argument

nqR

nqR_\
k J

herzustellen. Ein getrennter Speicheradressendecoder 35 und eine zweite als Sinustabellenspeicher ausgebildete Sinustabellenschaltung 36 (entsprechend dem Decoder 30 und der TaHellenschaltung 31) werden verwendet, um auf einer Leitung 37 den Wert

nqR\

~ir)

zu liefern, der dem auf der Leitung 34 vorhandenen Argument entspricht.

Die auf den Leitungen 32' und 37 vorhandenen Sinuswerte werden in einem dritten Addierer 38 summiert, und die Summe wird über eine Leitung 39 an eine Obertonamplituden-Multiplizierschaltung 40 gegeben. Dort *vird die Summe der Sinuswerte mit dem zugehörigen Koeffizienten C_n multipliziert, der von einem Fourierkoeffizientenspeicher 41 geliefert wird. Das über eine Leitung 42 an den Speicher 13 gelieferte Produkt entspricht der kombinierten Fourier-Komponente F¹SUh_1n,,, der Ordnung n. die laufend ausgewertet wird. Somit werden innerhalb jedes Amplitudenberechnungsintervalls t, die sechzehn kombinierten Fourier-Komponenten der Ordnung η = 1 bis η = W= 16 an den Akkumulator 13 während der entsprechenden aufeinanderfolgenden Berechnungszeitintervalle t_cp\ bis f _1V, 16 gegeben. Am Ende des Intervalls t, enthält somit der Akkumulator 13 die Wellenformabtastpunktamplitude Xn(qR) für den laufend auszuwertenden Abtastpunkt. Wie vorher beschrieben wurde, werden die in dem Akkumulator 13 erhaltenen Abtastpunktamplituden von dem Umsetzer 16 in ein Analogsignal umgesetzt und von dem Klangsystem Il wiedergegeben, um Musiktöne mit einem Ensemble-Effekt herzustellen.

Wie oben im Zusammenhang mit Gleichung 2 und F i g. 1 erörtert wurde, wird die Frequenztrennung zwischen Tönen richtiger Tonhöhe und den »verstimmten« Tönen durch die Konstante k dargestellt. Der Wert k hängt von der konstruktiven Wahl ab, ist jedoch in einem binären System vorteilhaft eine ganzzahlige Potenz von 2. Beispielsweise wird ein angenehmer Ensemble-Effekt erreicht, wenn d'e Konstante £ = 2⁸ = 256 ist. Dies ergibt eine Frequenzversetzung Δ F von etwa 7 Cent. Ein angenehmer Ensemble-Effekt wird auch erreicht, wenn fc= 2⁷ = 128 ist, wodurch eine Frequenzversetzung ΔFvon etwa 13 Cent entsteht. Ein »Rinky-Tink-Effekt« wird erreicht, wenn £ = 2*' = 64 ist, wobei sich eine Frequenzversetzung von etwa 26 Cent ergibt.

In einer binären Realisierung, bei der k=2^w ist, kann die Divisionsschaltung 32 ein Schieberegister aufweisen, das die Größe nqR um m Stellen nach rechts verschiebt. Da eine Rechtsverschiebung um eine Bit-Position einer Division durch 2 gleichwertig ist, ist eine Verschiebung um m Stellen einer Division durch 2^m äquivalent. Kommerziell verfügbare integrierte Schaltungen von Schieberegistern mit parallelen Eingängen und parallelen Ausgängen können als Divisionsschaltung 32 verwendet werden.

Die Erfindung ist nicht auf binäre Systeme begrenzt, so daß der Wert k keine Potenz von 2 und keine ganze Binär- oder Dezimalzahl zu sein braucht. Die Konstante k kann positiv oder negativ sein. In dem letzten Beispiel sind die Frequenzen der »verstimmten« Fourier-Komponenten niedriger (d. h. die Komponenten sind flach) mit Bezug auf die Komponenten richtiger Tonhöhe. Der Wert k kann in der Divisionsschaltung 32 vorhanden sein oder kann in anderer Weise von dem Musiker gewählt werden, um die Ensemble-Frequenzversetzung auf einen gewünschten Wert einzustellen.

Die Konstante Jtbraucht nicht denselben Wert für alle von dem Instrument 10 erzeugten Töne zu haben. Alternativ können unterschiedliche Werte von k für jeden Ton oder für jede Tongruppe verwendet werden. Beispielsweise können individuelle Werte von k in einem Speicher 43 gespeichert werden, der ansprechend auf Tastaturtonwahl abgegriffen wird. Auf diese Weise wird, wenn irgendein Tastaturschalter 12 gedruckt wird, der dem gewählten Ton entsprechende Wert k aus dem Speicher 43 entnommen und zur Verwendung während der Ensemble-Erzeugung an die Divisionsschaltung 32 geliefert. Als weitere Alternative kann der Wert k zeitlich variabel sein. Beispielsweise kann ein Niederfrequenzoszillator (nicht gezeigt) verwendet werden, um den Wert k mit periodischer oder nichtperiodischer Geschwindigkeit zu ändern, woraus sich eine begleiten-

25 OO 720

de zeitlich variierende F-nsemble-Frequenzversetzung ergibt.

Der Obertonkoeffizientenspeicher 41 umfaßt vorteilhaft einen Festwertspeicher, der geeignete Werte C_n zur F.rzeugung eines Tones gewünschter Tonqualität enthült. Beispielsweise gib! die Tabelle I typische Obetschwingungskoeffizientenwerte zur Erzielung eines Diapason-Tones an. Der Wert C_n, welcher der gerade auszuwertenden η-ten Fourier-Komponente entspricht, wird dem Speicher 4t durch eine .Speicheradressensteuereinheit 45 entnommen, welche die Berechnungsintervalltaktimpulse t_lV\ bis i_iy,r, aus dem Zahler 23 erhält. Auf diese Weise, z. B. wenn der Zeitsteuer- oder Taktimpuls?,,.ι erhalten wird, bewirkt cl^;c Steuereinheit 45, daß der Fourierkoeffizient Ci aus dem Speicher 41 entnommen und an die Multiplizierschaltung 40 geliefert wird.

Libelle I

KdcITi/icnt

Diapason

(Relative
Amplitude!

(Äquivalent in Dc/ihell

127
71
90
.16

2.1

25

4
4
2
2
2

Odb

-3

-Il

-15 -14 -24 -24 -.11 -3! -.18 -38 -.18 -42 -42 -42

Der Obertonkoeffizientenspeicher 41 und die Adressensteuereinheit 45 können zusammen durch Verwendung eines einzigen als integrierte Schaltung ausgebildeten Festwertspeichers realisiert werden. Eine solche Einheit nimmt ein binär codiertes Adressiersignal auf. Entsprechend kann der Zähler 23 aus einem Binärzähler mit 16 Zuständen bestehen, dessen binärer Ausgang direkt an den Adressensteuereingang des Speichers geliefert werden kann. Ein Binär-Oktal-Decoder kann in Verbindung mit dem Zähler verwendet werden, um die getrennten t_cp\- bis t_ip ,(,-Signalleitungen (Fig. 2) herzustellen. Der Speicher kann so programmiert werden, daß er die in Tabelle I aufgezählten Obertonkoeffizienten oder andere Werte von Cn speichert, die zum Erzeugen anderer Töne geeignet sind.

Der Frequenzzahlspeicher 17 kann ebenfalls dadurch realisiert werden, daß ein Festwertspeicher mit üblicher integrierter Schaltung verwendet wird. Die folgende Tabelle Il gibt typische Werte für die Frequenzzahl R für die Töne zwischen Ct und O₁.

Tabelle Il

0.0.141	( ■!
0.0361	/>l
η 0182	M ί-' *: 1
0.0405	Iu
0.0429
0.0455	/■Μ
0.0482	C₁
0.0510	6,4
0.0541	.'I 4
0.0573	.·! .-.-j
0.0607	»j
0.064.1	Cs
0.0681

0.0722
0.0765

η no ι η

0.0858
0.0909
0.0963
0.1021
0.1081
0.1146
0.1214
0.1286
0.1362

Der Tonintervalladdierer 19, der Obertonintervalladdierer 27 und der Akkumulator 13 können dadurch realisiert werden, daß herkömmliche Volladdierer in integrierter Schaltung verwendet werden. Diese können zur Akkumulierung der Summe so geschaltet werden, wie in dem Abschnitt mit der Überschrift »Akkumulatoren« des Handbuches »Computer Logic« von Ivan Flores, Prentice-Hall, I960, dargestellt ist. Jede Sinustabellenschaltung 31, 36 und jeder Speicheradressendecoder 30, 35 kann aus einem üblichen Festwertspeicher in integrierter Schaltung bestehen, der zum Speichern von Sinuswerten programmiert ist. Nützliche integrierte Schaltungen, die vorgespeicherte Sinuswerte und eine Adressierschaltung haben, sind verfügbar. Eine einzelne Sinustabellenschaltung könnte in Zeitmultiplexform anstatt getrennter Tabellenschaltung 31 und 36 verwendet werden.

Ein »Trio«-Ensemblc-Effekt kann mit der Orgel 10 dadurch erzielt werden, daß die in F i g. 2 strichpunktierte Wahlschaltung verwendet wird. Der Trio-Ensemble-Effekt wird in einer Pfeifenorgel dadurch erzeugt, daß drei Pfeifen, die gegeneinander frequenzverset/t sind, gleichzeitig zum Erklingen gebracht werden. Der Effekt wird in dem Instrument 10 durch die Erfüllung der folgenden Gleichung synthetisiert:

Y /„Dl —V F^W

^Λθ'^ίι^ηι — £j ' unrersetzl £j

η — 1 η = I

W H

ΣίπΙ ^""* fn)

* versetzt "+" / t Γ versetzt

sin i

sin ^

±C„ sin ^ (n„R

v' r· ■ ^τ ο -⁷Zr. »q^R \ ■ ^τ ( _n ⁿ⁽i^R W

= 2j C sin — nqR + sin ^ ( nqR + —τ—I + sin ^r. I miR + —j-— J

(CiI. 5)

wobei F^_rsrt:, die einem dritten Ton zugeordneten Fourier-Komponenten darstellt. Diese Komponenten sind um einen Betrag -p- gegen die entsprechenden Komponenten richtiger Tonhöhen frequenzversetzt.

Der Vergleich der Gleichung 5 zeigt, daß sie gleich der Gleichung I mit Ausnahme des Zusatzes des dritten Sinusausdrucks ist. Dieser Wert

sin ^ (m/K

wird durch die in Fig. 2 mit 46 bis 49 bezeichneten Komponenten ausgewertet. Im einzelnen wird der Wert (nqR) von der Leitung 28 durch die Konstante Jt'in einer Divisionsschaltung 46 dividiert, die in der gleichen Weise wie die Divisionsschaltung 32 ausgebildet sein kann. Der Quotient wird mit dem Wert (nqR)'xn einem Addierer 47 addiert. Ein Speicheradressendecoder 48 und eine Sinustabellenschaltung 49 (entsprechend dem Decoder 30 und der Sinustabellenschaltung 31) werden verwendet, um den Wert

ein ^Π I „.·Ώ 1

für das von dem Addierer 47 hergestellte Argument zu erhalten. Dieser Sinuswert wird über die Leitung 50 an den Addierer 38 geliefert, wo er mit den anderen Sinusausdrücken summiert wird, die auf den Leitungen 32' und 37 vorhanden sind und den Komponenten richtiger Tonhöhe und erster Versetzung der entsprechenden Ordnung zugeordnet sind. Die Summe der drei Sinuswerte wird dann mit dem Koeffizienten C_n in der Multiplizierschaltung 40 multipliziert und zu dem frühreren Inhalt des Akkumulators 13 addiert. Am Ende jedes Berechnungsintervalls r, enthält der Akkumulator 13 die Wellenformamplitude für den laufenden Abtastpunkt in Auswertung gemäß Gleichung 5. Wenn nachfolgende Abtastpunktamplituden in den Akkumulator 13 erhalten werden, werden sie in Analogform umgesetzt und von dem Klangsysteni 11 wiedergegeben, um Musiktöne mit einem »Trio«-Ensemble-Effekt zu erzeugen.

In der anderen Ausführungsform nach F i g. 3 erzeugt die elektronische Orgel oder Computer-Orgel 10,4 auch l.nsemble-Klänge gemäß der Gleichung I. In dieser Realisierung wird der Wert (qR) auf der Leitung 20 durch die Konstante k in einer Divisionsschaltung 53 dividiert. Der Quotient wird mit dem Wert (qR)\n einem Addierer 54 summiert, um die Summe

zu erhalten. Bei jedem Berechnungsintervall i,_r ι bis r_lV, _it, wird diese Summe durch eine Torschaltung 55 an einen Obertonintervalladdierer, der dem Addierer 27 cm spricht, gegeben. Der vierte Addierer oder Obertonintervalladdierer 56 wird am Ende jedes Berechnung·; Intervalls /, zurückgestellt, so daß der Inhalt des

qR

Addierers 56 die Größe π -j- für die Komponente n-ter

Ordnung darstellt, die laufend ausgewertet wird. Dieser Wert wird über eine Leitung 57 an einen Speicheradressendecoder 58 und eine Sinustabellenschaltung 59 geliefert, die in funktion und Betrieb mit dem Decoder 35 bzw. mit der Sinustabellenschaltung 36 der F i g. 2 identisch sind. Der erhaltene Wert

sin

!Γ

IHlR

wird über eine Leitung 60 an den Addierer 38 geliefert, wo er mit dem auf der Leitung 32 vorhandenen Wert

s\r\-^nqR summiert wird. Die Summe wird über die

Leitung 39 an die Obertonamplittidenmultipli/ierschal-Hing 40 (Fig. 2) angelegt. Die restliche Schaltung des Instruments 10.4 ist mit der F i g. 2 identisch und arbeitet entsprechend, um Musikklänge mit Ensemble-Qualität herzustellen.

^ IiI,Ut

Claims

Patentanspruch:

Elektronisches Musikinstrument zur Erzeugung von Musik durch Auslesen von in mindestens einem Sinustabellenspeicher gespeicherten Amplitudenwerten mit einem Taktgeber und einem mit dem Taktgeber verbundenen Zähler sowie einem Fourierkoeffizientenspeicher, der gesteuert durch eine vom Taktgeber angesteuerte Speicheradressenerzeugungseinheit aufeinanderfolgende Fourierkoeffi- ι ο zienten zur Berechnung und Weiterverarbeitung von durch eine Grundschwingung und ihre Obertöne gebildeten Fourier-Komponenten eines gespielten Tones an eine Multiplizierschaltung liefert, weiterhin mit einem durch die Ausgangssignale des Zählers gesteuerten ersten Addierer, der mit Hilfe einer dem gespielten Ton zugeordneten, in einem vorgeschalteten zweiten Addierer kumulierten Frequenzzahl Signale erzeugt, aus denen die Adressen der aus dem Sinustaberienspeicher auszulesenden und der Multiplizierschaltung zuzuleitenden Amplitudenwerte gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Ausgänge des Zählers (23) mit Eingängen einer ODER-Schaltung (25) verbunden sind, die Start-, Berechnungsfolgs- und Beendigungssignale für die Berechnung und Weiterverarbeitung der Fourier-Komponenten an den ersten Addierer (27) liefert,

b) die Zahl der mit dem Zähler (23) verbundenen «1 Eingäbe der ODER-Schaltung (25) der Anzahl der maximal zu einer F^requenzzahl zu berechnenden Fourier-Komponenten entspricht,

c) die mit diesen Eingingen jeweils verbundenen Ausgänge des Zählers (23) auch mit Eingängen r> der Speicheradressenerzeugungseinheit (45) verbunden sind,

d) die gespeicherten Amplitudenwerte in einem ersten (31) und einem zweiten (36, 59) Sinustabellenspeicher gespeichert sind,

e) wobei die aus dem ersten (31) und zweiten (36, 59) Sinustabellenspeicher ausgelesenen Amplitudenwerte einem dritten Addierer (38) zugeführt werden, dessen Ausgangssignale die der Multiplizierschaltung (40) zuzuleitenden Amplitudenwerte bilden und wahlweise

der Eingang des zweiten Sinustabellenspeichers (36) mit dem Ausgang einer Divisionsschaltung (32) und deren Eingang mit dem Ausgang des ersten Addierers (27) verbunden ist oder -₁₍₎

g) der Eingang des zweiten Sinustabellenspeichers (59) mit dem Ausgang eines vierten Addierers (56) verbunden ist, dessen Eingang mit dem Ausgang der Divisionsschaltung (53) und deren Eingang mit dem Ausgang des zweiten Addie- -,-, rers (19) verbunden ist.