DE2500839C3 - Elektronisches Musikinstrument mit Sinustabellenspeicher - Google Patents
Elektronisches Musikinstrument mit SinustabellenspeicherInfo
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- DE2500839C3 DE2500839C3 DE2500839A DE2500839A DE2500839C3 DE 2500839 C3 DE2500839 C3 DE 2500839C3 DE 2500839 A DE2500839 A DE 2500839A DE 2500839 A DE2500839 A DE 2500839A DE 2500839 C3 DE2500839 C3 DE 2500839C3
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- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H7/00—Instruments in which the tones are synthesised from a data store, e.g. computer organs
- G10H7/08—Instruments in which the tones are synthesised from a data store, e.g. computer organs by calculating functions or polynomial approximations to evaluate amplitudes at successive sample points of a tone waveform
- G10H7/10—Instruments in which the tones are synthesised from a data store, e.g. computer organs by calculating functions or polynomial approximations to evaluate amplitudes at successive sample points of a tone waveform using coefficients or parameters stored in a memory, e.g. Fourier coefficients
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Musii-ünstrumeni gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Ein derartiges Musikinstrument ist aus der japanischen Offenlegungsschrift 48/90 217 bekannt Das dort
beschriebene Musikinstrument verwendet einen Speicher für Amplitudenwerte und einen Fourierkoeffizientenspeicher
zur Berechnung von Obertönen eines gespielten Tones. Daraus werden Töne mit einem
bestimmten Klangbild an den Tongenerator geliefert.
In der Praxis ist es wünschenswert, durch bestimmte Effekte die Annäherung der Orgel an eine natürliche,
aus Orgelpfeifen bestehende Orgel zu erhöhen. Zum anderen bietet die Elektronik durch spezielle Schalttechniken
die Möglichkeiten, ganz neue Effekte einzuführen, um die Vielseitigkeit eines elektronischen
Musikinstrumentes zu verbessern, beispielsweise durch eine Schaltung, die eine automatische Wiederholbarkeit
von gespielten Tönen erlaubt, was vorzugsweise auch mit dem sogenannten Sustain-Effekt «kombiniert werden
kann, d. h. einem allmählichen Abfall der Tonamplitude gegen Schluß des Tones. Durch diese Kombination wird
ein ganz spezieller Effekt erzielt
In der DE-OS 23 02 214 wird eine Anordnung zur Erzeugung von Klangschwingungen beschrieben, die
ein ähnliches Prinzip wie die japanische Offenlegungsschrift 48/90 217 verwendet. Durch die dort beschriebene
Anordnung können jedoch keine speziellen Klangeffekte wie eine Wiederholbarkeit des gespielten Tones
erzielt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Musikinstrument der eingangs beschriebenen
Art so auszubilden, daß ein gespielter Ton automatisch und in der Tonhöhe verändert, vorzugsweise
um eine Oktave verändert, wiederholt wird, wobei eine Kombination mit einer Schaltung zur gleichzeitigen
Erzielung des Sustaineffektes möglich ist und die Komponenten der Grundschaltung nicht verändert
werden müssen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches
I gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Die anmeldungsgemäße Lösung ist dadurch überraschend einfach und vorteilhaft, daß gerade zwischen
dem Tonintervalladdierer und dem Obertonintervalladdierer nach der japanischen Offenlegungsschrift
48/90 217 eine Multiplizierschaltung eingefügt ist, die
den Wert des vom Tonintervalladdierer gelieferten Signals im Takt eines weiteren zusätzlichen Taktgebers
abwechselnd mit »1« und mit einem vorbestimmbaren Faktor multipliziert
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Multiplizierschaltung als Schieberegister ausgebildet,
in dem die Stellen des Wertes des vom Tonintervalladdierer gelieferten Signals verschoben
werden. Die Verschiebung kann mittels eines Flip-Flop durchgeführt wt.tlen, das vom zusätzlichen Takegeber
gesteuert wird.
Eine zweckmäßige Ausbildung der Erfindung besteht in einer Zusatzschaltung, um zu gewährleisten, daß die
automatisch wiederholten Töne Hüllkurven aufweisen. Eine derartige Schaltung besteht aus einer Steuerungseinrichtung
für die Anstiegs- und Abklinggeschwindigkeit, der das Ausgangssignal des weiteren Taktgebers
zugeführt wird. Diese Steuerungseinrichtung liefert Steuersignale entsprechend den Signalen des weiteren
Taktgebers an einen Speicher für Abklinghüllkurven und löst in diesem Hüllkurvensignale aus, die an eine
Obertunkoeffizicritenskaiierschaliung weitergegeben
werden. Dieser letzteren Schaltung werden auch vom
Obertonkoeffizientenspeicher Obertonkoeffizienten zugeführt. Aus der Obertonkoeffizientenskalierschaltung
werden somit Obertonkoeffizienten, die mit Hüllkurvensignalen beaufschlagt sind, an die Obertonamplitudenmultiplizierschaltung
geliefert wo diese Signale weiter verarbeitet, und dem Tongenerator zugeführt
werden. Diese Zusatzschaltung kann an die Grur.dschaltung
gemäß der Erfindung angebaut werden, ohne daß die erstere verändert werden muß, wobei lediglich das
Ausgangssignal des weiteren Taktgebers der Anstiegsund Abkünggeschwindigkeitssteuerungseinrichtung zugeführt
wird und zwischen Obertonkoeffizientenspeicher und Obertonamplitudenmultiplizierschaltung eine
Obertonkoeffizientenskalierschaltung eingefügt wird,
die eine Beaufschlagung der Obertonkoeffizienten mit Hüllkurvensignalen ermöglicht.
Darüber hinaus ist auch eine Kombination der Grundschaltuiig mit einer Schaltung zur gleichzeitigen
Erzielung des Sustaineffektes möglich, ohne die Grundschaltung verändern zu müssen. Dadurch ergibt
sich eine zusätzliche automatische Veränderung der Tonhöhe eines gespielten Tones derart, daß der
gespielte Ton automatisch abklingt. Zur Durchführung dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
eine Sustain-Logikschaltung vorgesehen, die von einem Tastaturschalter Signale erhält, welche den gespielten
Tönen bzw. gedrückten Tasten im Falle eines Tasteninstrumentes wie einer elektronischen Orgel zugeordnet
sind. Die Logikschaltung liefert an eine Geschwindigkeitssteuerscnaltung
Signale, aufgrund welcher diese Schaltung die maximalen Amplituden der Tonsignale
während eines auf eine freigegebene Taste folgenden Wiederholungsintervalls laufend verringert. Der Ausgang
der Geschwindigkeitssteuerschaltung steuert einen Speicher für Sustain an, welcher in Abhängigkeit
von dieser Ansteuerung zeitabhängige Signale an eine Sustain-Skalierschaltung liefert, die zwischen den
Speicher für Abkljn.gh.üllkurven und die Obertonkoeffizientenskalierschaltung
geschaltet ist und die an die Obertonkoeffizientenskalierschaltung mit Sustain beaufschlagte
Hüllkurvensignale liefert, falls eine derartige Schaltung für Hüllkurvensignale vorgesehen ist.
Die GeschwindigkHtssteuerschaltung enthält vorzugsweise
einen dritten Taktgeber und ein weiteres Schieberegister, deren Speicherplätze der Zahl des
ersten Schieberegisters gleich ist und das ein einziges »!«-Bit speichert, welches am Beginn des Wiederholungsintervalls
die erste Position des Schieberegisters einnimmt und durch Ausgangsimpulse des Taktgebers
verschoben wird.
Die Schaltung kann so ausgebildet werden, daß über den weiteren Taktgeber das einzige »!«-Bit im ersten
Schieberegister in eine Position zurückstellbar ist, welche der Position des einzigen »1«-Bit im zweiten
ίο Schieberegister während des Zeitpunktes der Rückstellung
entspricht
Zum besseren Verständnis eines Musikinstruments nach der Erfindung soll im folgenden kurz auf dessen
theoretische Grundlagen eingegangen werden. Während einer Periode i, wird für einsn Realzeitbetrieb des
Musikinstrumentes eine Berechnung der Amplitudenwerte gemäß der Gleichung
Ν/Ί
X0 (qR) = Σ Cn sin -^- nqR (1)
durchgeführt, wobei gilt:
q = eine ganze Zahl,
die jede Periode tx
proportional zur fortschreitenden Zeit erhöht,
proportional zur fortschreitenden Zeit erhöht,
1,2,3,...
die Ordnung der gerade ausgewerteten Fourier-Komponente,
ein Koeffizient, der die relative Amplitude der η-ten Komponente darstellt
= Obertonkoeffizient.
Il =
W = C =
N_
Die Periode der berechneten Wellenform und damit die Grundfrequenz des gespielten Tones wird durch
eine Frequenzzahl R dargestellt, die mit den Instrumenttastaturschaltern gewählt wird. Falls in Gleichung (1)
der V/ert 2 R anstatt von R gewählt wird, ergibt sich ein
Ton mit der doppelten Frequenz (d. h. eine Oktave höher). Die Oktavenwiederholung gemäß der Erfindung
wird dadurch erreicht, daß die Gleichung (1) abwechselnd mit dem Wert R entsprechend der Grundfrequenz
und dem Wert 2 R entsprechend einer Oktave höher erfüllt wird. Ein weiterer Taktgeber (in Hinblick auf den
Taktgeber der Grundschaltung nach dem Stande der
so Technik) bestimmt die Wiederholungsgeschwindigkeit für das Wechseln der Oktaventöne. Diese Geschwindigkeit
kann so gewählt werden, um entweder eine nichtüberiappende Oktavenwiederholung oder einen
Überlp^p'jngseffekt zu erzielen.
Zur Erzielung bestimmter Anstiegs- und Abstiegskennlinien können ^ie Obertonkoeffizienten aus dem
Obertonkoeffizientenspeicher programmatisch skaliert werden. Dies kann durch Multiplizieren jedes Koeffizienten
Cn mit einem Anstiegs-AAbkling-Skalierfaktor
μ Dft), der zeitabhängig ist, erreicht werden. Diese
Skalierfaktoren werden zweckmäßigerweise vom Speicher für Abklinghüllkurven geliefert, der von einer
Anstiegs-Mbkling-Geschwindigkeitssteue/schaltung
angesteuert wird.
angesteuert wird.
fv-, Zur Erzielung des Sustain-Effektes wird das Erzeugen
von abwechselnden tonen nach dem Loslassen der gespielten Tontaste fortgesetzt. Während dieser Sustain-Periode
werden die Obertonkoeffizienten Cn
durch eine Sustain-Skaiierschaitung und einen bestimmten Maßstabsfaktor S(t) weiter skaliert. Dieser Maßstabsfaktor
erhält zweckmäßigerweise während des Drückens der Taste den Wert I und nimmt während der
Sustain-Periode allmählich auf den Wert 0 ab. ,
Bei der Tonerzeugung wird eine Oktavenwiederholung durch eine Beziehung gemäß folgender Gleichung
erhalten:
AO (qR) = Σ S(I)D (I) Cn sin ~ nqR (2) lfl
Diese Beziehung läßt sich gemäß der folgenden Beziehung um einen Maßstabsfaktor verändern:
= Σ S (Z) D(DCn sin -»-,
π = I >>
wobei k=2n und d vorzugsweise ganzzahlig ist. Ist d
ganzzahlig, so liegt der alternierende Ton bei einer ganzen Oktave der Grundfrequenz und der Wert d
spezifiziert das Intervall innerhalb der chromatischen Tonleiter. Für d-\2 und damit Ar= 2 wird der
alternierende Ton eine Oktave (12 chromatische Töne) oberhalb der Grundfrequenz (d. h. 4'); für ein »Sechstel«
ist rf=9, so daß *=2'"IJ = 1,68 ist. Wenn (/negativ ist, hat
der alternierende Ton eine niedrigere Frequenz. Für d = - 12 wird k = Ui, d. h. der alternierende Ton liegt
eine Oktave niedriger (d. h. 16').
Ausführungsbeispiele eines Musikinstruments nach der Erfindung werden anhand der Zeichnung im
folgenden beschrieben. Es zeigt
Fig. IA eine Wellenform bei einem typischen Oktavenwiederholungseffekt mit Sustain-Effekt,
F i g. 1B bis 1E Steuersignale, welche in dem in F i g. 4
dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet werden,
F i g. 2A und 3A Wellenformen bei überlappender Oktavenwiederholung, wobei die einzelnen Töne keinen
abrupten Anstieg aufweisen,
F i g. 2B und 3B Steuersignale, die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 während der Erzeugung der in
F i g. 2A und 3A dargestellten Oktavenwiederholungseffekte verwendet werden,
F i g. 4 ein Blockschaltbild einer elektronischen Orgel mit einer Schaltung für Oktavenwiederholungseffekte,
Fig. 5 die in Fig.4 dargestellte Sustain-Logikschaltung
im Detail,
F i g. 6 ein Blockschaltbild der in der Orgel von F i g. 4 verwendeten Schaltungsanordnung zur Herstellung
kombinierter A^kling- und Sustain-Maßstabsfaktoren,
F i g. 7 ein Blockschaltbild einer anderen Schaltung zum programmatischen Liefern der Anstiegs-/Abkling-
und Sustain-Maßstabsfaktoren.
In F i g. 1A, 2A und 3A sind Oktavenwiederholungseffekte
dargestellt, die mit dem Ausführungsbeispiel eines elektronischen Musikinstrumentes wie einer elektronischen
Orgel oder Computerorgel 20 gemäß Fig.4 erzeugt werden können. Für jeden durch einen
gespielten Ton betätigten Tastaturschaiter 21 erzeugt das Instrument 10 abwechselnd einen Ton der
Grundfrequenz gemäß Gleichung 2 und einen Oktaventon gemäß Gleichung 3. Die Wechselgeschwindigkeit
wird durch eine Oktavenwiederholungsgeschwindigkeits-Steuerschaltung
22 bewirkt Die entstehenden Klänge werden vom Tongenerator oder Kiangsystem
23 wiedergegeben.
Während der Erzeugung von Tönen der Grundfre
55
65 quenz und des Oktavcntoncs wird jeder Amplitudenwert Xn(qR) während einer Periode z, berechnet, die von
einem Taktgeber 24 und einem Zähler 25 mit dem Modulo 2 IV gebildet wird. Der Zähler 25 liefert
sechzehn aufeinanderfolgende Unterintervall-Taktimpulse tCp\ bis Zipi6. die zum Leiten der Berechnung der
entsprechenden sechzehn Fourier-Komponenten verwendet werden, die bei jeder Wellenformamplitudenberechnung
benötigt werden. Das Signal Z1^16 wird von
einer Verzögerungseinheit 26 geringfügig verzögert, um ein f ,-Taktsignal auf einer Leitung 27 herzustellen.
Eine Gruppe Frequenzzahlen R, die den Tönen des Instruments 20 entsprechen, wird in einem Frequenzzahlspeicher
28 gespeichert. Am Ende jedes Berechnungsintervalls Z1 gelangt die gewählte Frequenzzahl R
durch eine Torschaltung 29 und wird zu dem vorhandenen Inhalt eines Tonintervalladdierers 30
addiert. Somit stellt der über eine Leitung 31 gelieferte i'hsh des Addierers 30 den Wert ^nP.^ dar ί<*γ ό^ρ.
gerade ausgewerteten Amplitudenwert bezeichnet. Vorzugsweise hat der Tonintervalladdierer 30 den
Modulo 2 W, wobei Wdie von dem System ausgewertete Fourier-Komponente höchster Ordnung ist Zufriedenstellende
Pfeifenorgelsynthese wird erreicht, wenn W= 16 Fourier-Komponenten mit dem System
ausgewertet werden, das mit 10 bezeichnet ist.
Der Wert (qR) wird einem Schieberegister 32 mit parall' 'en Eingängen und parallelen Ausgängen zugeführt.
Während der Erzeugung des Grundfrequenz-Tones wird keine Verschiebung von dem Register 32
durchgeführt, so daß der Ausgpng von diesem Register auf einer Leitung 33 derselbe Viert (qR) ist Wie weiter
unten ausführlicher erörtert ist, führt das Schieberegister 32 während der Erzeugung des Oktaventons eine
Linksverschiebung um eine binäre Bit-Position durch. Dies hat die Wirkung, den Wert (qR) mit zwei zu
multiplizieren, so daß der Ausgang auf der Leitung 33 der Wert (q 2 R) ist.
Der auf der Leitung 33 vorhandene Wert (qR) oder (q 2 R) wird zu dem Inhalt eines Obertonintervalladdierers
35 bei Auftreten jedes Berechnungstaktimpulses Zip ι bis tcp i6 addiert. Dies wird mittels einer Torschaltung
36 erreicht, die in die Leitung Si geschaltet ist und
von jedem der über eine ODER-Schaltung 37 gelieferten Impulse Zcpi bis tcp\6 durchgeschaltet wird.
Der Obertonintervalladdierer 35 wird am Ende jedes Amplitudenberechnungsintervalls Z1 zurückgestellt Somit
stellt der Inhalt des Obertonintervalladdierers 35 die Größe (nqR) während der Berechnung des Grundfrequenz-Tones
dar. Während der Erzeugung des Oktaventones repräsentiert der Inhalt des Addierer .· 35 die
Größe (nq 2 R). Diese Werte sind auf einer Leitung 38 verfügbar. Ein Adressendecoder 39 entnimmt aus einer
Sinustabellenschaltung den Wert sin-^nqR oder
sin-^nq 2 R, der dem über die Leitung 38 erhaltenen
Argument (nqR) bzw. (nq 2 R) entspricht Die Sinustabellenschaltung
40 kann einen Festwertspeicher aufweisen, der Werte von sin-^Φ für 0<Φ<
-5-bei Intervallen
W
2
von D speichert, wobei D als Auslösungskonstante des
Speichers bezeichnet wird. Mit dieser Anordnung wird während der Erzeugung des Grundfrequenztones der
i^nqR auf einer Leitung 41 aus der
fr
Sinustabellenschaltung 40 während des entsprechenden Berechnungsintervalls tcp„ geliefert Beispielsweise ist
während des Intervalls itp* der Wert sin^9 qR auf der
Leitung 41 vorhanden, wenn die Fourier-Komponente neunter Ordnung berechnet wird. In entsprechender
Weise ist während der Erzeugung des Oktaventomes der
Wert sinrpn<7 2 R auf der Leitung 41 während des
entsprechenden Berechnungsintervalls tcpn vorhanden,
warnend dem die Fourier-Komponente n-ter Ordnung ausgewertet wird.
Der auf der Leitung 41 vorhandene Sinuswert wird mit dem skalierten Obertonkoeffizientenwert S(OD(I)Cn
multipliziert, der auf einer Leitung 42 von einer Obertonamplituden-Muliiplizierschaltung 43 geliefert
wird. Das Produkt, das der Amplitude der laufend ausgewerteten Fourier-Komponente entspricht, gelangt
über eine Leitung 44 an einen Akkumulator 45. Dieser wird vor jedem Berechnungsintervall zurückgestellt so
daß am Ende der Periode /, der Inhalt des Akkumulators
45 den Ampiitudenwert Xcfq'K) für den laufenden
Abtastpunkt darstellt. Dieser Wert gelangt durch eine Torschaltung 46 an einen Digital-Analog-Umsetzer 47,
der an das Klangsystem 23 eine Spannung liefert, die dem gerade berechneten Amplitudenwert entspricht
Die Berechnung des Amplitudenwertes am nächsten Abtastpunkt wird darauffolgend eingeleitet, so daß die
von dem Umsetzer 47 gelieferte Analogspannung eine in Realzeit erzeugte Musikwellenform ist.
Die Arbeitsweise des Schieberegisters 32 wird von der Oktavenwiederholungsgeschwindigkeit-Steuerschaltung
22 gesteuert. Diese Schaltung besteht aus einem Taktgeber 50, der die Oktavenwiederholungs-Alternierungsgeschwindigkeit
herstellt. Der Taktgeber 50 liefert einen Impuls auf einer Leitung 51 jeweils dann,
wenn die Orgel 20 aus der Erzeugung von Grundfrequenz-Tönen auf die Erzeugung von Oktaventönen
oder umgekehrt umgeschaltet werden soll. So weisen die Impulse auf der Leitung 51 das in Fig. IB
veranschaulichte »Wiederholungssignal« auf.
Das Wiederholungssignal 52 wird dem Kippeingang T eines Flip-Flops 53 zugeführt, das die Arbeitsweise
des Schieberegisters 32 steuert Wenn ein »Null«-Aus-
ι Π* Π CO Γ* I** CA l_ I*
bung teilt den Wert (qR) durch zwei, so daß der Wert
^- auf der Leitung 32 entsteht. Als Ergebnis wird ein
16'-Ton erzeugt Weitere Variationen sind ohne weiteres naheliegend.
Die von dem Schieberegister 32 durchgeführte Arbeitsweise könnte alternativ auch von einer Multiplizierschaltung
ausgeführt werden. Diese Schaltung kann so ausgebildet sein, daß sie den Wert (qR) mit k
ίο multipliziert, wenn ein Signal auf der Leitung 55
erhalten wird, und die Größe (qR) mit Eins multipliziert, wenn ein Signal auf der Leitung 54 erhalten wird. Die
Verwendung einer solchen Multiplizierschaltung ist in solchen Systemen vorteilhaft, in denen die alternierenden
Töne andere als Oktavenintervalle haben, so daß
d
Multiplikation mit/f = 2n erfolgt,wobei «/ungleich 12 ist.
Multiplikation mit/f = 2n erfolgt,wobei «/ungleich 12 ist.
Eine solche Multiplizierschaltung ist auch nützlich, wenn die Amplitudenberechnungen in anderer als binärer
Digitalform ausgeführt werden.
Anstiegs- und Abklingskalierung der Amplitudenkoeffizienten Cn wird von einer Anstieg/Abkling-Geschwindigkeitssteuerschaltung
57 gesteuert. Jedesmal, wenn ein »Wiederholungsimpuls« 52 von der Oktavenwiederholungsgeschwindigkeits-Steuerschaltung
22 erhalten wird, veranlaßt die Steuerschaltung 57 eine programmatische Ablesung der Anstieg/Abkling-Maßstabfaktoren
D(O aus einem Maßstabfaktorspeicher 58. Wie unten im Zusammenhang mit Fig. 6 und 7 erörtert
jo ist, enthält die Steuerschaltung 57 einen Abklinggeschwindigkeitstaktgeber
59, der mit einer Speicherzugriffsteuerschaltung 60 zusammenarbeitet, um Maßstabfaktoren
aus dem Speicher 58 in einer zeitlich festgelegten Folge abzufragen, wodurch die gewünsch-
j5 ten Anstiegs- und/oder Abklingfunktionen in geeigneter
Weise erzeugt werden können, wie in Fi g. IA, 2A und 3A gezeigt ist.
Sustain-Effekt wird durch eine geeignete Sustain-Logikschaltung 61 jeweils dann erzeugt, wenn ein
Instrumenttastaturschalter 21 losgelassen wird. Wie unten in Zusammenhang mit Fig.5 beschrieben is'.
liefert die Sustain-Logikschaltung 61 ein »Taste-gej_-.„l. c:—„ι
~..r „: ι „:...— c?
wird, wird von dem Register 32 keine Verschiebung durchgeführt. In diesem Zustand werden Töne nomineller
Höhe oder der 8'-Lage erzeugt. Wenn das Rip-Flop 53 in dem Zustand »Eins« ist, veranlaßt der entsprechende
Ausgang auf einer Leitung 55 das Schieberegister 32, eine Linksverschiebung um ein Bit durchzuführen,
worauf sich Multiplikation des Wertes qR mit zwei ergibt Unter dieser Bedingung werden die Oktaventöne
oder Töne der 4'-Lage erzeugt Natürlich wird bei jeder Umschaltung des Flip-Flops 53 ein Impuls an dem
Kippeingang erhalten. Somit tritt jeweils ein »Wiederholungsimpuls« 52 auf der Leitung 51 auf, wenn das
Instrument 20 zwischen der Erzeugung von Tönen nomineller Höhe und Oktaventönen abwechselt
Ein Ton der zweiten Oktave (2'-Lage) kann statt des 4'-Tones dadurch erhalten werden, daß das Schieberegister
32 zur Durchführung einer Linksverschiebung um zwei Bits veranlaßt wird, wenn ein Signal auf der
Leitung 55 vorhanden ist Dies bewirkt, daß der Wert (qR) mit 4 in dem Schieberegister 32 multipliziert wird
In anderer Weise kann das Schieberegister 32, wenn ein Suboktaventon (16') statt des 8'-Tones gewünscht wird,
so geschaltet werden, daß es eine Rechtsverschiebung um eine Bit-Position durchführt, wenn ein Signal auf der
Leitung 54 vorhanden ist Eine solche Rechtsverschiewährend der gesamten Zeit, während der ein Tastaturschalter
21 gedrückt ist Während dieser Periode steuert die Logikschaltung 61 die Ablesung der entsprechenden
Frequenzzahl R aus dem Speicher 28. Wenn der Tastaturschalter 21 losgelassen wird, liefert die Sustain-Logikschaltung
61 ein »Sustain-Beginn-Signal« 64 (Fig. ID) auf einer Leitung 65. Die Logikschaltung 61
steuert auch die fortgesetzte Ablesung der Frequenz-Tahl
R aus dem Speicher 28 während der gesamten Sustain-Periode. Diese Ablesung wird durch ein von der
Logikschaltung 61 erhaltenes »Sustain-Ende-Signal« 66 (F i g. 1 E) von einer Leitung 67 beendet
Die Steigung der Sustain-Hüllkurve 11 (F i g. 1 A) und
somit die Dauer der Sustain-Periode wird durch eine Sustain-Geschwindigkeitssteuerschaltung 68 hergestellt
In der Ausführangsform der F i g. 6 arbeitet die
ω Steuerschaltung 68 in der Weise, daß sie den Zugriff zu
dem Anstieg/Abkling-Maßstabfaktorspeicher 58 während der Sustain-Periode modifiziert Auf diese Weise
sind die aus dem Maßstabfaktorspeicher 58 abgelesenen Daten der zusammengesetzte Maßstabfaktorwert
[S(I)D(OJ
In der anderen Ausführungsform nach F i g. 7 liest die Sustain-Geschwindigkeitssteuerschaltung 68 programmatisch
geeignete Sustain-Maßstabfaktoren S(O aus
einem Speicher 69 aus. Der entnommene Sustain-Maßstabfaktor
S(t) wird mit dem Anstieg/Abkling-Maßstabfaktor D(%) multipliziert, der von dem Speicher 58 durch
eine Sustain-Skalierschaltung 70 erhalten wird.
Somit wird mit jeder Ausführungsform (nach Fig.6
oder 7) der kombinierte Maßstabfaktor [S(t)D(t)J auf einer Leitung 71 zu einer Obertonkoeffizienten-Skalierschaltung
72 gel.efert. Die Schaltung 72 arbeitet so, daß sie den Koeffizienten Cn der auf einer Leitung 73 von
einem Obertonkoeffizientenspeicher 74 erhalten wird, mit dem aus der Leitung 71 erhaltenen kombinierten
Maßstabfaktorwert multipliziert. Das Produkt [S(t)D(i)C„]wird hergestellt und gelangt auf der Leitung
42 zu der Obertonamplituden-Multiplizierschaltung 43. Die Ablesung des Obertonkoeffizientenspeichers 74
wird von einer Speicherzugriffsteuerschaltung 75 gesteuert, welche die Berechnungstaktimpulse ltp\ bis
tcp ib von dem Zähler 25 erhält.
Der Qb£r!onkO£ffiz!CntCn^n?ichpr 74 Ut vorteilhaft
ein Festwertspeicher, der Werte Cn enthält, die zur
Erzeugung eines Tones gewünschter Tonqualität geeignet sind. Beispielsweise offenbart die Tabelle I
typische Obertonkoeffizientenwerte zur Erzielung eines Diapason-Tones.
Tabelle 1 | Diapason | Äquivalent (in |
Koeffizient | Relative | Dezibel) |
Amplitude | Odb | |
127 | -5 | |
C1 | 71 | -3 |
C, | 90 | -Il |
C, | 36 | -15 |
C1 | 23 | -14 |
Cs | 25 | -24 |
C6 | 8 | -24 |
C7 | 8 | -31 |
Cx | 4 | -31 |
Cl | 4 | -38 |
Cn, | 2 | -38 |
C1, | 2 | -38 |
Cp | 2 | -42 |
C,- | I | -42 |
Cn | 1 | -42 |
Cis | 1 | |
c,„ | ||
Die Periode f, zur Berechnung der Amplitudenwertc
wird von der Höhe oder Frequenz Λ/des höchsten von dem Instrument 20 erzeugten Tones und der Zahl Nder
Amplitudenabtastpunkte für diesen Ton höchster Frequenz hergestellt. Wenn genau /VAbtastpunktamplituden
für diesen Ton berechnet werden, ist das Berechnungszeitintcrvall r, gegeben durch:
(4)
Beispielsweise ist der höchste Ton der 8'-Lage auf
einer Standard-Orgel-Tastatur C1, der eine Grundfrequenz
///=2,093 kHz hat. Um eine genaue durch
Abtastpunkte erzielte Amplitudensynthese eines sechzehn Harmonische (7W= 16) enthaltenden Tonef. zu
erhalten, muß die Wellenform bei wenigstens 32 Abtastpunkten pro Periode ausgewertet werden. Somit
ist, wenn der Ton Ci bei genau N = 32 Abtastpunkten
ausgewertet wird, das Berechnungszeitintervall:
(32) (2.093 kHz)
= 14,9 as
Alle jeder Amplitudenberechnung zugeordneten Fourier-Komponenten werden innerhalb dieses Zeitintervalls
tx berechnet. Somit muß jede Komponente, wenn sechzehn Komponenten individuell und sequentiell
für jeden Abtastpunkt ausgewertet werden, in einem Zeitintervall tcP berechnet werden, das gegeben
ist durch:
ix
14.9 ;
16
16
= 0.93 ns
Dies stellt die Geschwindigkeit oder den Takt des Taktgebers 24 dar.
Angenehme Oktavenwiederholungseffekte werden mit einer Oktavenwiederholungsgeschwindigkeit von
etwa 4 bis 8 Alternierungen pro Sekunde erreicht. So liegt die bevorzugte Geschwindigkeit des Auftretens
der »Wiederholungsimpulse« 52 (F i g. 1 B) zwischen etwa 4 und 8 Impulsen pro Sekunde. Infolgedessen
erzeugt der Oktavenwiederholungstaktgeber 50 vorzugsweise Impulse mit einer Periode von '/« bis
'/β Sekunden. Offensichtlich ist diese »Wiederholungsperiode« sehr viel größer als die Periode f, der
Amplitudenwerte. Die hohe Anzahl der Abtastwerte wird berechnet, um den Musikton während jedes
Oktavenwiederholungsintervalls synthetisch herzustellen.
Die Sustain-Periode liegt vorzugsweise zwischen etwa 1 und 4 Sekunden. Dies ist das Zeitintervall
zwischen dem Auftreten des »Sustain-Beginn-Signals« 64 (Fig. ID) und dem »Sustain-Ende-Signal« 66
(Fig. IE).
Fig. 5 zeigt als Beispiel die Sustain-Logikschaltung
61. Ein Flip-Flop 78 ist jedem Instrumenttastaturschalter 21 zugeordnet. Somit wird, wenn der Ton Ci gewählt
ist, der entsprechende Schalter 21-1 geschlossen, wodurch eine Spannung + Vo zu dem Setzeingang (S)
des zugehörigen Mip-Nop /e-i gelangt. Dadurch wird
das Flip-Flop 78-1 veranlaßt, einen Ausgang »Eins« auf einer Leitung 79-1 an den Frequenzzahlspeicher 28 zu
liefern. Als Ergebnis wird die dem gewählten Ton Ci zugeordnete Zahl R aus dem Speicher 29 entnommen
und zu dem Tonintervalladdierer 30 durchgeschaltet, wie oben beschrieben wurde. In gleicher Weise setzt das
Schließen des Schalters 21-2 oder 21-y'das entsprechende
Flip-Flop 78-2 bzw. 7%-j in den Zustand »Eins«. Dadurch wird ein Signal auf der entsprechenden
Leitung 79-2 oder 79-y erzeugt und die Ablesung der Frequenzzahl R, die dem gewählten Ton D\ oder Dj
zugeordnet ist, aus dem Speicher 28 veranlaßt Die folgende Tabelle II zählt typische Werte von R für die
Töne CbisC7 auf.
Tabelle II | Frequenz | R | Anzahl der |
Abtastpunkte | |||
Ton | (Hz) | pro Periode | |
2093.00 | 1.0000 | 32.00 | |
1975.53 | 0.9443 | 33.90 | |
65 C-7 | 1864.66 | 0.8913 | 35.92 |
1760.00 | 0.8412 | 38.06 | |
A ub | |||
A | |||
Fortsetzung
Ton Frequenz
Ton Frequenz
(Hz)
1661.22
1567.98
1479.98
1396.91
1318.51
1244.51
1174.66
1108.73
lö4ii.5O
1567.98
1479.98
1396.91
1318.51
1244.51
1174.66
1108.73
lö4ii.5O
0.7940
0.7494
0.7073
0.6676
0.6301
0.5947
0.5613
0.5298
0.5000
0.7494
0.7073
0.6676
0.6301
0.5947
0.5613
0.5298
0.5000
Anzahl der
Abtastpunk-.e
pro Periode
Abtastpunk-.e
pro Periode
40.32
42.72
45.26
47.95
50.80
53.82
57.02
60.41
64.00
42.72
45.26
47.95
50.80
53.82
57.02
60.41
64.00
Wenn irgendein Tastaturschalter 21 geschlossen wird,
wird ein Ausgang von einer ODER-Schaltung 80 (Fig.5) erhalten, der das »Taste-gedrückt-Signal« 62
(Fig. IC) auf der Leitung 63 bildet. Wenn dieser Schalter 21 ge'öst wird, entsteht durch einen Inverter 81
und einen monostabilen Multivibrator 82, dem das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 80 zugeführt wird,
auf der Leitung 65 ein »Sustain-Beginn-Impuls« 64 (Fig. ID). Wenn die Sustain-Periode vorüber ist, stellt
das »Sustain-Ende-S'ignal'.; 66 (F i g. 1 E) auf der Leitung
67 das gewählte Flip-Flop 78 in den Zustand »Null« zurück. Dadurch wird die Ablesung der Frequenzzahl R
aus dem Speicher 28 beendet und es endet auch die Erzeugung des entsprechenden Tones.
Ein Oktavenwiederholungseffekt, der die Wellenform 10 (Fig. IA) der Abkling- und Sustain-Kennlinien
gemäß Fig. IA hat, kann unter Verwendung der Ausführungsform nach Fig.6 erzeugt werden. Der
Maßstabfaktorspeicher 58' speichert eine Gruppe Abkling-Maßstabfaktoren Dft), wodurch die Form der
Abkling-Kurve 1Od(Fig. IA) dargestellt wird. Vorteilhaft
liegt der Maßstabfaktor Dft) im Bereich von Eins (Maximalamplitude) bis zu einem Minimalwert, der
typischerweise Null ist, in m Stufen. Somit enthält der
Speicher 58' m Werte von Dft), die während aufeinanderfolgender gleicher Perioden entnommen
werden, die von dem Aukiiiig-Gcstiiwiiiuigk.ciibiai'.igcber
59 gebildet werden. Für typische normale und pianoartige Abkling-Kurven, beispielsweise mit je m
= 32 Stufen, werden verschiedene typische Werte von Dft) gespeichert
Aufeinanderfolgende Abklingmaßstabfaktoren Dft) werden aus dem Speicher 58' von einem parallel
belasteten Schieberegister 81 entnommen, das ein einziges Bit mit binärer »1« enthält. Während eine Taste
gedrückt wird, wird am Anfang jeder Oktavenwiederholungsperiode das »!«-Bit in die erste Speicherposition
81-1 des Schieberegisters 81 gebracht Alle anderen Speicherpositionen 81-2 bis 81-/n enthalten »O«-Bits.
Der Speicher 58' liefert an die Ausgangsleitung 71 den Maßstabfaktorwert, der in der Speicherposition gespeichert
ist, die dem »!«-Bit in dem Schieberegister 81 entspricht Somit wird, wenn die Registerposition 81-1
das »!«-Bit enthält, der in der entsprechenden Speicherposition 58-1 enthaltene Maßstabfaktor an die
Leitung 71 geliefert
Bei Auftreten jedes »Wiederholungsimpulses« 52 (F i g. 1 B) auf der Leitung 51 wird ein Flip-Flop 82 in der
Anstieg/Abkling-Geschwindigkeitssteuerschaltung 57 in den Zustand »1« gesetzt Dadurch wird eine
UND-Schaltung 83 veranlaßt, Maßstabfaktortaktimpulse von dem Abkling-Geschwindigkeits-Taktgeber 59
über eine Leitung 84 an den »Verschiebungseingang« des Schieberegisters 81 zu liefern. Das Auftreten jedes
Impulses auf der Leitung 84 bewirkt, daß das »I «-Bit in dem Register 81 um eine Stelle verschoben wird. Wenn
das »1« -Bit in die Registerposition 81-2 verschoben ist, wird der in der entsprechenden Speicherzelle 38-2
enthaltene Maßstabfaktor an die Leitung 71 geliefert Der nächste Impuls von dem Abkling-Gesdhwindigkeitstaktgeber
59 bewirkt Übertragung des »1«-Bits in die Schieberegisterposition 81-3 bei gleichzeitiger
Übertragung des in der Speicherzelle 58-3 enthaltenen Maßstabfaktors auf die Leitung 71.
Auf diese Weise werden die aufeinanderfolgenden Abkling-Maßstabfaktoren, die in dem Speicher 58'
enthalten sind, mit einer durch den Taktgeber 59 definierten Geschwindigkeit nacheinander an die
Obertonkoeffizienten-Skalierschaltung 72 geliefert.
Für eine Gruppe von 32 solcher Abkling-Maßstabfaktoren liegt die Abkling-Taktgeschwindigkeit vorteilhaft
zwischen etwa 7,8 und 3,9 ms. Dies entspricht der bevorzugten Oktavenwiederholungsgeschwindigkeit
von etwa 4 bis 8 Wechseln pro Sekunde. Wenn der letzte Maßstabfaktor in dem Speicher 58' aus der
Speicherzelle 58-m abgelesen worden ist, wird ein Signal von dem Schieberegister 81 über eine Leitung 85
gegeben, das das Flip-Flop 82 in den Zustand »0« zurückstellt. Dadurch wird die UND-Schaltung 83
gesperrt und die Zuführung von Verschiebungsimpulsen an das Register 81 beendet, bis der nächste »Wiederholungsimpuls«
auf der Leitung 51 auftritt.
In Jer Ausführungsform nach F i g. 6 wird Sustain-Skalierung
durch Modifizieren der Startstelle erreicht, von der aus der Maßstabfaktorspeicher 58' abgelesen
wird. Dadurch ergibt sich, daß bei aufeinanderfolgendem Auftreten des »Wiederholungssignals« 51 während
der Sustain-Periode die Anfangsamplitude des erzeugten Tones einen allmählich niedrigeren Wert hat, wie
der Teil der F i g. IA unterhalb der Sustain-Hüllkurve 11
zeigt.
Eine solche Arbeitsweise wird durch die Verwendung
eines zweiten parallelbelasteten Schieberegisters 86 realisiert, dessen parallele Ausgänge mit den entspre-
sind. Wenn irgendeine Taste gedrückt ist, bew;· >.t das
Signal 62 (F i g. 1 C) auf der Leitung 63, daß ein »1 «-Bit in die erste Speicherposition 86-1 gelangt und »O«-Bits in
allen anderen Speicherpositionen 86-2 bis 86-mund 86-o
des Schieberegisters 86 gebracht werden. Auf diese Weise wird jedesmal, wenn ein »Wiederholungsimpuls«
52 auf der Leitung 51 während des Zeitraums, zu dem die Taste gedrückt ist, auftritt, das entsprechende
»1 «-Bit aus der Registerposition 86-1 in die erste Position 81-1 des Schieberegisters 81 gebracht. Dies ist
der Anfangszustand, der oben für den Zugriff aus dem Maßstabfaktorspeicher 58' vordem Loslassen der Taste
beschrieben wurde.
Wenn die Taste losgelassen ist, setzt der entstehende »Sustain-Beginn-Impuls« 64 (Fig. ID) auf der Leitung
65 ein Flip-Flop 88 (F i g. 6) in den Zustand »1«. Dadurch wird eine UND-Schaltung 89 betätigt, die Taktimpulse
von einem Sustain-Geschwindigkeitstaktgeber 90 über eine Leitung 91 an den Verschiebungseingang des
Schieberegisters 86 liefert Jeder solcher Impuls bewirkt daß das einzige »1«-Bit in dem Register 86 um eine
Position verschoben wird. Die Impulsgeschwindigkeit aus dem Taktgeber 90 wird so gewählt, daß das »!«-Bit
in dem Register 86 aus der ersten Registerposition 86-1 in die letzte Registerposition 86-o in einer Periode
25 OO
zwischen etwa 1 Sekunde und etwa 4 Sekunden verschoben wird. Dies entspricht der bevorzugten
Dauer des Sustain-Effektes. In dem als Beispiel veranschaulichten System, in dem m=32 ist liefert der
Sustain-Geschwüidigkeitstaktgeber 90 vorteilhaft Taktimpulse mit einer Trennung von zwischen etwa 31 und
125 ms entsprechend dem Sustain-Takt von 1—4 Sekunden.
Während der Sustain-Periode bewirkt das Auftreten des »Wiederholungsimpulses« 62, daß das einzige
»!«-Bit in das Schieberegister 81 in eine Position gebracht wird,die der laufenden Position des »!«-Bits in
dem Sustain-Schieberegister 86 entspricht Somit wird der aus dem Speicher 58' entnommene Anfangsabklingmaßstabfaktor kleiner als der Maximalwert sein.
Beispielsweise kann das »!«-Bit anfänglich in die Schieberc-gisterposition 81-3 gebracht werden, so daß
darauffolgendes Ablesen des Speichers 51' von der Position 58-3 aus beginnt Die resultierende Abklingkurve iOd'unter der Sustain-Hüllkurve 11 (Fig. IA) wird
durch die Maßstabfaktoren dargestellt, die aus den Speicherstellen 58-3 bis 58-m entnommen sind. Aufeinanderfolgende wiederholte Klänge haben allmählich
abnehmende Amplitudenmaxima, wenn der Zugriff aus dem Speicher 58' von einer näher an der letzten Stelle
58-m liegenden Speicherstelle beginnt
Wenn das einzige »!«-Bit in dem Schieberegister 86 schließlich die Endposition 86-0 erreicht wird ein
»Sustain-Ende-Signal« auf der Leitung 67 erzeugt. Dieses Signal stellt das Flip-Hop 88 zurück, wodurch die ju
UND-Schaltung 89 gesperrt und die Sustain-Erzeugung beendet wird.
In der anderen Ausführungsform nach Fig.7 wird
der Anstieg/Abkling-Maßstabfaktorspeicher 58a durch ein parallelbelastetes Schieberegister 60a entnommen, js
das dem Register 81 in F i g. 6 entspricht Das Auftreten des »Wiederholungsimpulses« 52 bringt das einzelne
»!«-Bit immer in die erste Position 60-1 des Schieberegisters 60a. Somit beginnt während der Perioden der
gedrückten Taste und während den Sustain-Perioden die Entnahme aus dem Maßstabfaktorspeicher 58a von
der ersten Speicherstelle 93-1 aus.
Der Abkling-Geschwindigkeitstaktgeber 59', das Flip-Flop 82' und die UND-Schaltung 83' arbeiten in der
gleichen Weise wie die entsprechend, jedoch ohne »Apostroph« bezeichneten Bauteile der F i g. 6, um
Impulse auf der Leitung 84' an den Verschiebungseingang des Registers 60a zu liefern. Jeder solcher Impuls
schiebt das einzelne »!«-Bit um eine Position in dem Schieberegister 60a vorwärts, wodurch in der zugeordneten Speicherstelle des Speichers 58a ein gleichzeitiges
Auslesen des Maßstabfaktors auf eine Leitung 94 bewirkt wird.
Die erste Gruppe Speicherstellen 93-1 bis 93-c kann
Maßstabfaktoren mit allmählich zunehmendem Wert enthalten. Die Verwendung dieser Maßstabfaktoren
erzeugt ein nicht abruptes Ansteigen, wie die Kurve 13a in Fig.3A veranschaulicht. Allmählich abnehmende
Abkling-Maßstabfaktoren sind vorteilhaft in den Speicherstellen 93-c/ bis 93p des Speichers 58a e>o
enthalten. Auf diese Weise ergibt aufeinanderfolgendes Entnehmen aus dem Speicher 58a einen Oktavenwiederholungsklang, der durch die Wellenform 13 der
F i g. 3A gekennzeichnet ist.
In der Ausführungsform nach Fig. 7 wird die b>
Sustain-Skalierung unter Verwendung eines getrennten Sustain-Maßstabfaktorspcichers 69 realisiert, der von
einem parallelbelasteten Schieberegister 95 entnommen
wird, dessen Arbeitsweise der des Schieberegisters 60a
entspricht Das »Tastegedrückt-Signal« auf der Leitung
63 bewirkt, daß ein einzelnes »1«-Bit in die erste Position 95-1 des Registers 95 gebracht wird. Vorteilhaft
enthält die entsprechende erste Speicherstelle 69-1 des Speichers 69 einen Maßstabfaktor des Wertes 1000. Mit
dieser Anordnung wird, während die Taste gedrückt ist,
der Maßstabfaktor Eins über eine Leitung 96 an die Sustain-Skalierschaltung 70 geliefert Somit werden vor
dem Sustain-Beginn die über die Leitung 94 erhaltenen Ansteig/Abkling-Maßstabfaktoren D(t) mit unverändertem Wert an die Obertonkoeffizienten-Skalierschaltung 72 geliefert
Der Sustain-Geschwindigkeitstaktgeber 90', das FHp-Flop 88' und die UND-Schaltung 89' arbeiten wie die
entsprechend numerierten, jedoch ohne »Apostroph« bezeichneten Bauteile der Fig.6, um Sustain-Geschwindigkeitstaktimpulse auf einer Leitung 9Γ zu dem
Verschiebungseingang des Registers 95 zu liefern. Jeder solcher Impuls bewirkt, daß das einzige »!«-Bit in dem
Register 85 um eine Position verschoben wird. Dadurch
wird der in der entsprechenden Stelle des Speichers 69 gespeicherte Sustain-Maßstabfaktor über die Leitung
96 zu der Sustain-Skalierschaltung 70 abgelesen. Wenn das »1 «-Bit schließlich zu der letzten Registerposition
95-0 verschoben ist, wird ein »Sustain-Ende-Signal« auf der Leitung 67 erzeugt und das Flip-Flop 88' wird
zwecks Beendigung der Sustain-Arbeitsweise zurückgestellt
Die Sustain-Skalierschaltung 70 multipliziert den Anstieg/Abkling-Maßstabfaktor D(t) mit dem Sustain-Maßstabfaktor 5If/; und liefert das Produkt [S(t)D(t)j
über die Leitung 71 an die Obertonkoeffizienten-Skalierschaltung 72. Die erzeugten Töne zeigen eine
allmählich abnehmende Maximalamplitude mit einer Sustain-Hüllkurve, die mit den im Speicher 69
gespeicherten Maßstabsfaktorwerten bewirkt wird. Die
speziellen Anstiegs-, Abkling- und Sustain-Maßstabsfaktoren hängen von Konstruktionsmerkmalen ab. in
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung sind der Oktavenwiederholungstaktgeber 50, der
Abklinggeschwindigkeitstaktgeber 59, der Sustain-Geschwindigkeitstaktgeber 90 und der Berechnungsintervalltaktgeber 24 als unabhängige Vorrichtungen dargestellt worden. Alle diese Taktgeber können asynchron
arbeiten. Einige oder sämtliche Taktgeber können jedoch auch synchron arbeiten. Der Überlappungseffeki
gemäß F i g. 2A kann dadurch erhalten werden, daß man die Periode des Oktavenwiederholungs-Taktgebers 50
kleiner als die Zeit macht, die erforderlich ist, um alle Abkling-Maßstabsfaktoren aus dem Speicher 58'
(F i g. 6) zu entnehmen. Der im Speicher 58' gespeicherte Minimalwert des Abkling-Maßstabsfaktors kann
jedoch auch größer als Null sein, so daß die Abkling'Kurve 106 auch dann nicht auf Null abfällt
wenn alle Maßstabsfaktoren Dft) aus dem Speicher 58 vor dem Auftreten des nächsten »Wiederholungsimpul
ses« 52 entnommen werden.
Das Schieberegister 33 (Fig.5), die direkt mit dei
Leitung 33 verbundene Leitung 31 und die Oktaven wiederholungsgeschwindigkeit-Steuerschaltung 22, die
zur Modifizierung des Auslesens des Frequenzzahlspci chers 28 verwendet werden, können auch wegfallen.
Mit einer solchen Anordnung wird die dem gewählter Ton zugeordnete Zahl R, wenn das Flip-Flop 53 in den
Zustand »0« ist, aus dem Speicher 28 entnommen Infolgedessen wird der Wert (qR)über die Leitungen 31
33 an die Torschaltung 36 geliefert, und der Grundfre
quenz-Ton wird erzeugt Wenn das Flip-Flop 53 in dem Zustand »1« ist, wird die der Oktave des gewählten
Tones zugeordnete Frequenzzahl 2 Λ aus dem Speicher 28 entnommen. Als Ergebnis stellt der Inhalt des
Tonintervalladdierers 30 den Wert q 2 R dar. Dieser Wert wird Ober die Leitungen 31,32 an die Torschaltung
36 geliefert, und der Oktaventon wird erzeugt Diese Anordnung kann dadurch realisiert werden, daß die
Zahlen R aufeinanderfolgend in Gruppen von 12 tonbezogenen Speicherstellen in dem Speicher 26
gespeichert werden. Wenn das Flip-Flop 53 in dem Zustand »1« ist, wird der Wert »12« zu der
Speicherzugriffadresse, die der gewählten Taste zugeordnet ist, addiert, so daß die Oktavenfrequenzzahl
entnommen wird.
Für eine Realisierung des Marimba-Effekts wird das Schieberegister 32 (Fig.4) vorteilhaft durch eine
Multiplizierschaltur.g ersetzt, die den Wert qR mit k
=29'i2=l,68 multipliziert, wenn ein Signal auf der
Leitung 55 vorhanden ist Dies gibt die Erzeugung eines »Sechstel-Tones«. Wenn ein Signal auf der Leitung 54
vorhanden ist, gelangt der Wert qR ungeändert von der Leitung 31 zu der Leitung 33, so daß der Grundton
erzeugt wird. Beispielsweise ist bei dem Grundton G
ίο der Wert R = 0,5000 (vgL Tabelle II). Wenn qR mit 1,68
multipliziert wird, ist das Produkt
ς(1,68) R = 9(1,68) (0,5000) = 90,83,
was der in Tabelle II für den »Sechstel-Ton« At
gegebenen Zahl 7? entspricht
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Elektronisches Musikinstrument zur Erzeugung von Musik durch Auslesen von in einem Sinustabellenspeicher
gespeicherten Amplitudenwerten mit einem Taktgeber und einem mit dem Taktgeber verbundenen Zähler sowie einem Fourierkoeffizientenspeicher,
der gesteuert durch eine vom Taktgeber angesteuerte Speicherzugriffsteuerschaltung
aufeinanderfolgende Fourierkoeffizienten zur Berechnung und Weiterverarbeitung der Amplituden
einer Grundschwingung und ihrer Obertöne, d.h. der Fourier-Komponenten, eines gespielten Tones
an eine Multiplizierschaltung liefert, weiterhin einem
durch den Taktgeber über den Zähler gesteuerten Addierer, dem Tonintervalladdierer, an dessen
Eingang im Takt des Taktgebers aus einem Frequenzzahlenspeicher eine dem gespielten Ton
zugeordnete Frequenzzahl zugeführt wird, wobei die Ausgangssignale des Tonintervalladdierers
einem weiteren Addierer, dem Obertontntervaliaddierer,
zugeleitet werden, aus dessen Ausgangssignalen die Adressen der auszulesenden und der
Multiplizierschaltung zur Berechnung der Fourier-Komponenten zuzuleitenden Amplitudenwerte des
Sinustabellenspeichers gebildet werden, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen den Tonintervalladdierer (30) und den Obertonintervalladdierer
(3S) eine zweite Multiplizierschaltung (32) geschaltet jo
ist, die den Wert (qR) des vom Tonintervalladdierer (30) gelieferten Signals im Takt eines weiteren
Taktgebers (50) abwechselnd mit 1 bzw. mit einem
vorbestimmbaren Faktor multipliziert.
2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch y,
gekennzeichnet, daß die zweite Multiplizierschaltung als Schieberegister (32) ausgebildet ist, in dem
die Stellen des Wertes (qR)des vom Tonintervalladdierer (30) gelieferten Signals verschoben werden.
3. Musikinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Taktgeber (50)
über ein Flip-Flop (53) die Verschiebung innerhalb des Schieberegisters (32) bewirkt.
4. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssi- v,
gnal des weiteren Taktgebers (50) einer Steuerungseinrichtung (57) für die Anstiegs- und Abklinggeschwindigkeil
des jeweils erzeugten Tones zugeführt wird, welche aus einem Speicher für Abklinghüllkurven
(58) Signale Dftjan eine dritte Multiplizierschaltung
(72), die Fourier-Komponenten-Skalierschaltung(72), liefert, der vom Fourier-Koeffizientenspeicher
(74) Fourier-Koeffizienten (Cn) zur Multiplikation
mit dem jeweils zugeleiteten Signal Dft) zuführbar sind und deren Ausgangssignale der γ,
ersten Multiplizierschaltung (43), die die Fourier-Komponenten des gespielten Tones berechnet, als
modifizierte Fourier-Koeffizienten D(t)Cn zur Weiterverarbeitung zugeleitet werden.
5. Musikinstrument nach einem der Ansprüche I m> bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sustainschaltung
(61, 68, 69) vorgesehen ist, die von Tastaturschaltern (21) Signale erhält, welche den
gespielten Tönen bzw. gedrückten Tasten zugeordnet sind, daß die Sustainschaltung (61, 68, 69) w,
beginnend mit dem Loslassen einer gedrückten Taste an den Frequenzzahlenspeicher (28) Signale
abgibt, aufgrund derer der Frequenzzahlenspeicher
(28) die Lieferung der der losgelassenen Taste zugeordneten Frequenzzahl an den Tonintervalladdierer
(30) fortsetzt, daß die Sustainschaltung (61,68,
69) mit der Zeit abklingende Signale S(t) an eine Sustain-Skalierschaltung (70) liefert, die zwischen
den Speicher für Abklinghüllkurven (58) und die Fourier-Komponenten-Skalierschaltung (72) geschaltet
ist und an die Fourier-Komponenten-Skalierschaltung (72) das Produkt der mit dftr Zeit
abklingenden Signale S(t) der Sustainschaltung (61, 68,69) mit den Ausgangssignalen oft) des Speichers
(58) für Abklinghüllkurven liefert und daß die Sustainschaltung (61, 68, 69) bei Erreichen eines
bestimmten Abklingzustandes die Abgabe der Signale an den Frequenzzahlenspeicher (28) und die
Sustain-Skalierschaltung (70) einstellt
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