DE2515524A1

DE2515524A1 - Musical sound production system using electronic devices - has impulse production system with impulses related to formant type overtone or harmonic

Info

Publication number: DE2515524A1
Application number: DE19752515524
Authority: DE
Inventors: Jobst Prof Dr Fricke; Juergen Schmitz; Wolfgang Dr Voigt
Original assignee: CMB COLONIA MANAGEMENT; Cmb Colonia Management- und Beratungsgesellschaft Mbh & Co KG
Current assignee: Alpha-Studiotechnik 5000 Koeln De GmbH
Priority date: 1975-04-09
Filing date: 1975-04-09
Publication date: 1976-10-14
Also published as: DE2515524C3; DE2515524B2

Abstract

A system is used for electronic production of musical sounds of preselected timbre or tonal shading, which are determined by a harmonic vibration or overtone, having a minimum point and formant character, also having variable pitch and loudness or volume character. The instrument produces the sounds by means of a series of impulses the periodic length (T) of which is inversely proportioned to the pitch, and the impulses of which have a generally constant endurance (T) at least one octave higher which is a function of the frequency of the minima of the formant type over-tone as is the impulse form or shape.

Description

Verfahren und Einrichtung zum elektronischen Erzeugen von Klängen. Method and device for the electronic generation of sounds.

Für die synthetische Erzeugung von Klängen vorgegebener Klangfarbe sind im wesentlichen zwei Verfahren bekannt, die von entgegengesetzten Ausgangspunkten ausgehen: a) Die Teiltonstruktur des gewünschten Klanges wird aus einzelnen sinusförmigen Teiltonkomponenten zusammengesetzt; b) die Teiltöne des gewünschten Klanges werden aus Klängen oder Geräuschen ausgefiltert, die die benötigten Teiltöne in ausreichender Anzahl und Stärke enthalten. For the synthetic generation of sounds of a given timbre essentially two methods are known, those from opposite starting points proceed: a) The partial tone structure of the desired sound is made up of individual sinusoidal Partial components composed; b) the partials of the desired sound become filtered out of sounds or noises that provide the required partials in sufficient Number and strength included.

Klänge, wie sie z.B. mit Musikinstrumenten erzeugt werden können, haben im stationären Falle Spektren aus rein harmonischen Spektralkomponenten. Solche Klänge lassen sich daher nur durch die oben erwähnten Verfahren, nicht jedoch durch modulatorische Verfahren zur Klangsynthese, die zu unharmonische Spektren führen, erzeugen, diese haben jedoch für den chorischen Effekt, feinmodulatorische Vorgänge sowie die Ein- und Ausschwingvorgänge Bedeutung. Der natürliche Charakter der Klänge von Musikinstrumenten und dergleichen wird also durch einen quasistationären Klangablauf (harmonisches Spektrum) mit t'Klangfarbenmodulation" (Meyer-Eppler 1949) und Rauschanteilen bestimmt. Sounds such as can be produced with musical instruments, for example, have spectra made up of purely harmonic spectral components in the stationary case. Such Sounds can therefore only be passed through the processes mentioned above, but not through modulatory processes for sound synthesis that lead to inharmonic spectra, produce, but these have finely modulatory processes for the choral effect as well as the swing-in and swing-out processes. The natural character of the sounds from Musical instruments and the like are thus created through a quasi-stationary sound sequence (harmonic spectrum) with t'Klangfarbenmodulation "(Meyer-Eppler 1949) and noise components certainly.

Die Phasenlage der Teiltöne wird bei der synthetischen Klangerzeugung im allgemeinen nicht beachtet. Sie ist im Falle a) schwer zu kontrollieren und im Falle b) eine sekundäre Begleiterscheinung der Klang- oder Geräuschdarstellungen, von denen man ausgeht (z.B. o-Impuls, Sägezahn) und der nachgeschalteten Filternetzwerke. The phase position of the partials is used in the synthetic sound generation generally ignored. It is difficult to control in case a) and in the Case b) a secondary symptom of the sound or noise representations, from which one starts (e.g. o-pulse, sawtooth) and the downstream filter networks.

Wenn bei der Klangsynthese die SCHUMANNschen Klangfarbengesetze berücksichtigt werden sollen, was hinsichtlich einer möglichst guten Nachbildung von natürlichen Klängen erforderlich ist, muß bei der Teiltonsynthese oder -filterung die spektrale Hüllkurve exakt gesteuert werden, was erhebliche Probleme mit sich bringt. If SCHUMANN's sound color laws are taken into account in the sound synthesis should be what with regard to the best possible replica of natural Sounds is required, the spectral Envelope can be controlled exactly, which brings significant problems.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren und neue Einrichtungen zur synthetischen, elektronischen Klangerzeugung anzugeben, bei denen sich die Formantbildung, die SCHUMANNschen Klangfarbengesetze sowie der quasistationäre Klangablauf leicht beherrschen lassen und gleichzeitig die richtigen Phasenbeziehungen zwischen den Teiltönen aufrechterhalten werden können. The present invention is accordingly based on the object a new process and new facilities for synthetic, electronic sound generation indicate, in which the formant formation, the SCHUMANN's sound color laws as well as the quasi-stationary sound sequence can be easily mastered and at the same time the correct phase relationships between the partials can be maintained.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. This object is achieved by the invention specified in claim 1 solved.

Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Erfindung sowie vorteilhafte Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Diese Einrichtungen lassen sich jedoch auch mit anderen Klangerzeugungsverfahren verwenden. The subclaims relate to further developments and advantageous configurations of the method according to the invention and advantageous devices for carrying it out of the method according to the invention. However, these facilities can also use with other sound generation methods.

Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht auf den folgenden Erkenntnissen: Bekanntlich lassen sich alle Zeitfunktionen mit Hilfe des FOURIERschen Satzes in Spektralfunktionen umformen. Für bestimmte periodische Zeitfunktionen mit impulsförmigem Charakter, wie sie beispielsweise für viele konventionelle Musikinstrumente typisch sind, ergeben sich im (harmonischen) Spektrum Nullstellen bzw. Minima. Zwischen diesen bilden sich Zonen erhöhter spektraler Energie mit Formantcharakter aus. Die Lage der Minima im Spektrum und damit zugleich die der Maxima (Formanten) wird durch das Verhältnis von effektiver Impuls dauer T zur Dauer T der Gesamtperiode der Schwingung bestimmt. The method according to the invention is based on the following findings: It is well known that all time functions can be converted into Reshape spectral functions. For certain periodic time functions with pulse-shaped Character typical of many conventional musical instruments, for example are, there are zeros or minima in the (harmonic) spectrum. Between Zones of increased spectral energy with formant character develop in these areas. the Position of the minima in the spectrum and thus at the same time that of the maxima (formants) is through the ratio of the effective pulse duration T to the duration T of the total period of the oscillation certainly.

Die FOURIER-Entwicklung einer aus Rechteck-, Dreieck- oder Cosinusimpulsen bestehenden Impulsfolge enthält bekanntlich den Ausdruck (sin x)/x, wobei x=(skT)/T und k=l, 2, 3, ... die laufende Nummer der Spektrallinien bedeuten. The FOURIER development of a square, triangle or cosine pulse existing pulse train contains the expression (sin x) / x, where x = (skT) / T and k = 1, 2, 3, ... mean the consecutive number of the spectral lines.

Ein Merkmal der Klänge vieler Musikinstrumente ist das Vorhandensein fester, d.h. von der Grundtonhöhe der Klänge im wesentlichen unabhängiger Formanten. Die Ausbildung von Formanten, deren Frequenz von der Tonhöhe, also der Periodendauer T, unabhängig ist, bedeutet offensichtlich daß T von der Periodendauer T unabhängig sein muß. A feature of the sounds of many musical instruments is their presence more fixed, i.e. formants that are essentially independent of the fundamental pitch of the sounds. The formation of formants whose frequency depends on the pitch, i.e. the period T, is independent, obviously means that T is independent of the period T have to be.

Nullstellen im Spektrum ergeben sich für x=ns-okfz, dabei sind n=l, 2, 3, ... und fl=l/T. Nullstellen treten also bei den Frequenzen kfl = n/T auf. Zeros in the spectrum result for x = ns-okfz, where n = l, 2, 3, ... and fl = l / T. Zero points therefore occur at the frequencies kfl = n / T.

Um einen Klang mit vorgegebenen, von der Grundtonhöhe unabhängigen Formanten entsprechend einer gewünschten Klangfarbe zu erzeugen, werden bei dem Verfahren gemäß der Erfindung also Impulse erzeugt, deren Dauer T entsprechend der Formantverteilung gewählt und zumindest in gewissen ausgedehnten Bereichen unabhängig von der Tonhöhe ist. To get a sound with a given, independent of the basic pitch Generating formants corresponding to a desired timbre are used in the The method according to the invention thus generates pulses whose duration T corresponds to the Formant distribution chosen and independent at least in certain extensive areas from the pitch is.

Da in der Akustik die positive und die negative Impulsphase gleichwertig sind, kann die Bedingung T=konst. auch durch konst.=T-Tit T zu T ersetzt werden. Because in acoustics the positive and negative impulse phases are equivalent are, the condition T = const. can also be replaced by const. = T-Tit T to T.

Die effektive Impulsdauer T ist beim Rechteckimpuls gleich der Breite b des Impulses, beim Dreieck- und Cosinusimpuls gleich b/2. The effective pulse duration T is equal to the width of the square pulse b of the impulse, for triangular and cosine impulses equal to b / 2.

Die Lage und die Höhe der Maxima (Formanten) der Spektralverteilung werden (bei festem T) zudem durch die Form der Impulse bestimmt. Besondere Formen der spektralen Hüllkurven mit festen Formanten lassen sich durch die Kombination mehrerer Impulsfolgen realisieren, wie noch näher erEutert werden wird. The position and the height of the maxima (formants) of the spectral distribution are also determined (with a fixed T) by the shape of the impulses. Special forms of the spectral envelopes with fixed formants can be obtained by combining realize several pulse trains, as will be discussed in more detail.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des Verfahrens gemäß der Erfindung und bevorzugte Einrichtungen, die nach dem vorliegenden Verfahren arbeiten, unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1A und Fig. 1B komplementäre Impulsfolgen wie sie bei dem vorliegenden Verfahren zum Erzeugen von Klängen mit vorgegebener Klangfarbe und unterschiedlichen Tonhöhen verwendet werden können; Fig. 2 eine graphische Darstellung einer Doppelimpulsfolge; Fig. 3 eine graphische Darstellung einer Hüllkurve einer Spektralverteilung, die sich durch eine sogenannte Doppelimpulsfolge" erzeugen läßt; Fig. 4 ein Blockschaltbild einer elektronischen Einrichtung, bei der die Klangerzeugung durch das Verfahren gemäß der Erfindung oder auch ein anderes (bekanntes) Verfahren erfolgen kann; Fig. 5 ein Blockschaltbild eines elektronischen Blasinstrumentes, bei dem die Klangerzeugung durch das Verfahren gemäß der Erfindung oder auch ein anderes Klangerzeugungsverfahren erfolgen kann. In the following, embodiments of the method according to Invention and preferred devices that operate according to the present method, explained in more detail with reference to the drawing. They show: FIGS. 1A and 1B complementary pulse trains as used in the present method of generation used by sounds with a given timbre and different pitches can be; Fig. 2 is a graphic representation of a double pulse train; Fig. 3 is a graphic representation of an envelope curve of a spectral distribution, which can be generated by a so-called double pulse train "; FIG. 4 is a block diagram an electronic device in which the sound is generated by the method can be carried out according to the invention or another (known) method; Fig. 5 is a block diagram of an electronic wind instrument in which the sound generation by the method according to the invention or also another sound generation method can be done.

In Fig. 1A und Fig. IB zeigen die Kurven in der Zeile a) zwei komplementäre Impulsfolgen, welche, gleiche Impulsform vorausgesetzt, Klängen mit der gleichen Tonhöhe und Klangfarbe entsprechen, da die Periode T beider Impuls folgen gleich ist und die effektive Impulsdauer T der Impulsfolge in Zeile a) der Fig. 1A gleich der Impulspausendauer T-T der Impulsfolge in Zeile a) der Fig. 1B ist. In FIGS. 1A and IB, the curves in line a) show two complementary ones Pulse sequences which, assuming the same pulse shape, sound with the same Pitch and timbre correspond, since the period T of both impulses follow the same and the effective pulse duration T of the pulse train in line a) of FIG. 1A is the same is the pulse pause duration T-T of the pulse train in line a) of FIG. 1B.

Mit zunehmender Tonhöhe bleiben sowohl bei den Impuls folgen gemäß Fig. 1A als auch den gemäß Fig. 1B Form und Dauer der die Klangfarbe bestimmenden Teile über einen vorgegebenen Tonhöhenbereich konstant: Wie aus den Kurven b) bis f) in Fig. 1A und 1B ersichtlich ist, bleibt bei den Kurven b) bis f) der Fig. 1A also die Impulspausendauer T-T und bei den Kurven b) bis f) der Fig. 1B die Impulsdauer T konstant, während die Periodendauer T mit zunehmender Tonhöhe abnimmt. Diese Regel gilt im allgemeinen für mindestens eine oder zwei Oktaven. Bei einem größeren Tonwertumfang wird jedoch beim aber schreiten einer vorgegebenen Tonhöhe die bisher konstante Impulsdauer (oder Impulspausendauer) entweder sprunghaft zwischen zwei Tönen oder (vorzugsweise bei Instrumenten mit kontinuierlichem Tonwertbereich) innerhalb eines relativ kleinen Tonintervalles (z.B. einer kleinen Sekunde bis einer kleinen Terz) auf einen Bruchteil, z.B. die Hälfte, des vorherigen Wertes verringert und dann wieder für ein größeres Tonwertintervall konstantgehalten. Auf diese Weise lassen sich auf einfache Weise die bei Musikinstrumenten auftretenden Minimaverschiebungen nachbilden. Man kann also beispielsweise von der Kurve f) oder gegebenenfalls schon von der Kurve e) auf die Kurve g) übergehen, in der das charakteristische Zeitintervall halb so groß ist, wie vorher. As the pitch increases, both of the impulse follow suit 1A as well as that according to FIG. 1B form and duration of the tone color determining Parts constant over a given pitch range: As shown in curves b) to f) can be seen in FIGS. 1A and 1B, remains with curves b) to f) of FIG. 1A that is, the pulse pause duration T-T and, in the case of curves b) to f) in FIG. 1B, the pulse duration T constant, while the period T decreases with increasing pitch. This rule generally applies to at least one or two octaves. With a larger tonal range however, if a given pitch is stepped, the previously constant one Pulse duration (or pulse pause duration) either jumps between two tones or (preferably for instruments with a continuous tonal range) within one relatively small tone interval (e.g. a minor second to a minor third) reduced to a fraction, e.g. half, of the previous value and then again held constant for a larger tonal value interval. Leave that way the minimal shifts that occur in musical instruments to recreate. So you can, for example, from curve f) or possibly already from curve e) to curve g), in which the characteristic time interval half as big as before.

Einfache Impuls folgen der in Fig. 1 dargestellten Art liefern Klänge,deren Oberwellenspektren Minima oder Nullstellen mit einfacher Periode und dazwischenliegenden Formantenbereiche aufweisen.Lage und Höhe der Maxima (Formanten)werden bei fester Impulsdauer(entsprechendes gilt hier und im folgenden selbstverständlich auch für den Fall der festen Impulspausendauer) zudem durch die Form der Impulse bestimmt. In den Kurven b) bis g) sind beispielsweise Rechteckimpulse mit abgerundeten Ecken dargestellt. Rechteckimpulse mit scharfen Ecken werden nur in Ausnahmefällen zweckmäßig sein, da sie sehr rauhe und künstlich klingende Klänge liefern. Zweckmäßigerweise wird man mit verschliffenen Rechteckimpulsen der dargestellten Art, mit Dreieckimpulsen und mit Impulsen in Form einer halben Cosinusschwingung arbeiten, die sich leicht herstellen lassen und tegebenenfalls noch durch nachgeschaltete Filter verformt werden können. Simple impulses of the type shown in Fig. 1 deliver sounds, their Harmonic spectra minima or zeros with a single period and those in between The position and height of the maxima (formants) are fixed at Pulse duration (the same applies here and below Of course also in the case of the fixed pulse pause duration) also by the shape of the pulses certainly. In curves b) to g), for example, square-wave pulses are rounded off Corners shown. Square pulses with sharp corners are only used in exceptional cases be appropriate as they produce very rough and artificial sounds. Appropriately one becomes with rounded square pulses of the kind shown, with triangular pulses and work with pulses in the form of half a cosine oscillation, which can be easily changed can be produced and, if necessary, deformed by downstream filters can be.

Besondere Formen der Hüllenkurven der Oberwellenverteilung mit festen Formanten lassen sich durch Doppel- und Mehrfachimpulsfolgen realisieren. Special shapes of the envelope curves of the harmonic distribution with fixed Formants can be realized by double and multiple pulse trains.

Ein Beispiel einer Doppelimpulsfolge ist in Fig. 2 dargestellt. Sie enthält zwei gegeneinander um eine halbe Periode verschobene Impuls folgen gleicher Periode und Impulsdauer sowie Impulsform jedoch unterschiedlicher Impulsamplitude. Die beiden Impuls folgen können sich jedoch auch zusätzlich zur Amplitude oder anstatt der Amplitude auch in anderen Parametern unterscheiden. Fig. 3 zeigt die spektrale Verteilung (Frequenz-Amplituden-Funktion) eines Klanges, der durch eine Doppelimpulsfolge erzeugt wurde. An example of a double pulse train is shown in FIG. she Contains two impulse sequences which are shifted by half a period in relation to each other Period and pulse duration as well as pulse shape but different pulse amplitude. However, the two impulses can also follow each other in addition to or instead of amplitude the amplitude also differ in other parameters. Fig. 3 shows the spectral Distribution (frequency-amplitude function) of a sound produced by a double pulse train was generated.

Mehrfachimpulsfolgen oder Impulsrhythmen können aus mehreren ineinandergeschachtelten Impulsfolgen bestehen, die verschiedene Perioden haben, gegebenenfalls von Impulsfolge zu Impulsfolge Impulse unterschiedlicher Breite und/oder Amplitude haben und sich zu einer Gesamtfolge zusammensetzen, deren Periode Tg durch das kleinste gemeinsame Vielfache der Einzelperioden Tp gegeben ist. Ein Impulsrhythmus besteht also z.B. Multiple pulse trains or pulse rhythms can consist of several nested ones There are pulse trains that have different periods, possibly of pulse train to have pulse train pulses of different width and / or amplitude and themselves combine to form an overall sequence, the period Tg of which is divided by the smallest common Multiples of the individual periods Tp is given. An impulse rhythm consists e.g.

aus einer sich periodisch wiederholenden Gruppe von zwei,drei oder mehr Impulsen, die unterschiedliche Form und/oder Breite und/oder Amplitude haben können. Wenn auf das menschliche Ohr mehrere Schwingungszüge mit in rationalem Verhältnis zueinander stehenden Schwingungsperioden einwirken, wird bekanntlich der Tonhöheneindruck durch das kleinste gemeinsame Vielfache der Einzelperioden bestirpm - Das Spektrum der durch die beschriebenen Impuls folgen dargestellten Klänge kann gewünschtenfalls durch ein Filter weiter ausgeformt werden, das in besonderen Fällen als Formantfilter ausgebildet sein kann, bei der Nachbildung der Klänge eines Musikinstrumentes jedoch in der Regel zur Nachbildung der Übertragungs- und Abstrahlfunktion des betreffenden Musikinstrumentes dient. Bei der Nachbildung der Klänge eines Musikinstrumentes wird dieses Filter vorzugsweise auch zur Nachbildung der Einschwingvorgänge verwendet. Es wird entsprechend dem generellen Verlauf der Abstrahlfunktion u.a. eine Tiefenabsenkung und eine Höhenanhebung bewirken und wird hinsichtlich der Einschwingzeitkonstanten vorzugsweise so ausgelegt, daß das Ausgangssignal des Filters ein möglichst ähnliches Einschwingverhalten zeigt, wie die natürlichen Klänge des betreffenden Musikinstruments. Hierauf wird bei der Beschreibung von Einrichtungen zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens noch näher eingegangen werden.from a periodically repeating group of two, three or more pulses that have different shape and / or width and / or amplitude can. When there are several vibrations on the human ear in a rational relationship As is known, the pitch impression is affected by mutually standing oscillation periods determined by the smallest common multiple of the individual periods - The spectrum of sounds represented by the described impulse can follow if desired, further shaped by a filter, in special cases can be designed as a formant filter when simulating the sounds of a musical instrument however, as a rule, to simulate the transmission and radiation function of the relevant Serves musical instrument. When recreating the sounds of a musical instrument this filter is preferably also used to simulate the transient processes. Depending on the general course of the radiation function, there is, among other things, a reduction in depth and cause a treble increase and is with regard to the settling time constants preferably designed so that the output signal of the filter is as similar as possible Transient behavior shows how the natural sounds of the musical instrument in question. This is followed in the description of devices for implementing the present Procedure will be discussed in more detail.

Die Änderung der Lautstärke erfolgt vorzugsweise nicht durch einfache lineare Amplitudenänderung sondern unter Berücksichtigung des SCHUMANNschen Verschiebungsgesetzes, wie es aus der DT-OS 2 041 426 bekannt ist. Bei dem vorliegenden Verfahren wird also vorzugsweise mit zunehmender Lautstärke eine Versteilerung der Impulsflanken und/oder eine geringfügige Verkürzung der effektiven Impulsdauer (bzw. Pausendauer) bei gleichbleibender Periodendauer bewirkt. Anstelle dieser Maßnahmen oder zusätzlich zu ihnen kann es vorteilhaft sein, mit zunehmender Lautstärke eine breitbandige Höhenanhebung, z.B. im Bereich von ca. 1 bis 6 kHz, mit einem Maximum um etwa 3 kHz vorzunehmen. The volume is preferably not changed by simple means linear amplitude change but taking SCHUMANN's law of displacement into account, as is known from DT-OS 2,041,426. In the present procedure thus preferably a steepening of the pulse edges with increasing volume and / or a slight reduction in the effective pulse duration (or pause duration) with constant period duration. Instead of these measures or in addition to them it can be advantageous to use a broadband as the volume increases Treble increase, e.g. in the range from approx. 1 to 6 kHz, with a maximum of approx. 3 kHz.

Eine Klangfarbenmodulation und ein quasistationärer Klangablauf lassen sich durch statistische Variationen der Impulsbreiten, -Periodsnund -formen ohne diskontinuierliche Phasenbewegungen der Teiltöne bewirken. Die statistischen Variationen können durch Signale bewirkt werden, die aus einer statistischen Rauschspannung ausgefiltert worden sind. Let a tone color modulation and a quasi-stationary tone sequence through statistical variations of the pulse widths, periods and shapes without cause discontinuous phase movements of the partials. The statistical variations can be caused by signals coming from a statistical Noise voltage have been filtered out.

Bei dem vorliegenden Verfahren zur Klangfarbensynthese, insbesondere zur Nachbildung von Instrumentenklängen, werden also Impulsfolgen mit effektiver Impulsdauer T verwendet, deren T im wesentlichen unabhängig von der Grundfrequenz fl=1/T ist. In the present method for tone color synthesis, in particular to simulate instrument sounds, so pulse sequences are more effective Pulse duration T is used, the T of which is essentially independent of the fundamental frequency fl = 1 / T.

Die Lage der Formanten zwischen den Nullstellen bzw. Minima des Oberwellenspektrums wird zusätzlich durch die Impulsform genau festgelegt. Besondere Formen der spektralen Hüllkurve mit festen Formanten werden durch Doppel- oder Mehrfachimpulsfolgen bzw. "Impulsrhythmen" verwirklicht. Die Spektren der so erhaltenen Klänge können durch ein nachgeschaltetes Filter mit den Eigenschaften der Ubertragungs- und Abstrahlfunktion des nachgebildeten Musikinstruments modifiziert werden.The position of the formants between the zeros or minima of the harmonic spectrum is also precisely defined by the pulse shape. Special forms of the spectral Envelopes with fixed formants are created using double or multiple pulse trains or "Impulse rhythms" realized. The spectra of the sounds obtained in this way can be through a downstream filter with the properties of the transmission and radiation function of the reproduced musical instrument can be modified.

Beim Übergang zu Klängen höherer und höchster Tonlage des jeweils nachgebildeten Instruments tritt, in Abwandlung des Prinzips =konst., zunächst eine allmähliche, dann eine sprunghaft Verkürzung der effektiven Impulsdauer (bzw. Impulspause) auf die halbe Breite ein, d.h. die Frequenzabstände der Minima im spektrum vergrößern sich. Bei der Nachbildung von speziellen Iilstrumentenklängen kann eine Verkürzung der Impulsdauer um andere Faktoren als 2 zweckmäßig sein. When transitioning to sounds of higher and highest pitch of each modeled instrument occurs, in a modification of the principle = const., initially a gradual, then a sudden shortening of the effective pulse duration (or pulse pause) to half the width, i.e. increase the frequency spacing of the minima in the spectrum themselves. When reproducing special instrument sounds, a shortening can be achieved the pulse duration by factors other than 2 may be appropriate.

Die verschiedenen Lautstärkeeindrücke oder dynamischen Grade werden insbesondere durch eine kontinuierliche Impulsverformung mit unterschiedlich steilen Übergängen, möglicherweise in Verbindung mit einer Veränderung des Tastverhältnisses T/T bei festem T und/oder eine breitbandige Höhenanhebung zwischen etwa 1 und 6 kHz bewirkt. Der natürliche Klangcharakter wird durch statistische Änderung der Impulsbreiten, -pausen und -formen noch weiter nachgeahmt. The various volume impressions or dynamic degrees will be in particular through a continuous pulse deformation with different steepnesses Transitions, possibly in connection with a change in the duty cycle T / T at a fixed T and / or a broadband increase in height between about 1 and 6 kHz causes. The natural sound character is determined by statistical changes in the Pulse widths, pauses and shapes are mimicked even further.

Das oben beschriebene Verfahren läßt sich in der verschiedensten Weise in die Praxis umsetzen, z.B. indem man die oben beschriebenen Funktionen durch entsprechende elektronische Einheiten realisiert. Man kann z.B. ein Tasteninstrument ähnlich einer Orgel aufbauen, das entsprechende Register hat. The method described above can be used in the most diverse Way into practice, e.g. by performing the functions described above corresponding electronic units realized. For example, you can use a keyboard instrument build similar to an organ, the corresponding register has.

Im folgenden werden anhand der Fig. 4 und 5 zwei neuartige Einrichtungen beschrieben, die sich besonders vorteilhaft unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung realisieren lassen, aber im Prinzip auch mit konventionellen Anordnungen zur Klangsynthese realisierbar sind. In the following, with reference to FIGS. 4 and 5, two novel devices described, which is particularly advantageous when using the method according to the invention can be implemented, but in principle also with conventional arrangements for sound synthesis are realizable.

Bei der in Fig. 4 schematisch dargestellten Einrichtung handelt es sich um ein elektronisches Zusatzgerät,welches durch ein herkömmliches Musikinstrument oder auch durch die menschliche Stimme ansteuerbar ist und andere Klänge, insbesondere die Klänge anderer Musikinstrumente oder auch Klänge ganz andersartiger Klangfarben zu erzeugen gestattet. Die vom Spieler durch das ansteuernde Instrument oder seine Stimme hervorgerufenen feinmodulatorischen Vorgänge (Einschwingvorgänge, Vibrator, Tremolo und dgl.) werden auf die elektronisch erzeugten Klänge übertragen. Man kann mit dem in Fig. 4 dargestellten elektronischen Zusatzgerät z.B. mittels eines herkömmlichen monofonen Instruments einen Instrumentalklang beliebiger Klangfarbe erzeugen. Es wird vorzugsweise dazu verwendet,durch -5nsteuerung mit einem beliebigen Instrument andere Instrumente ler gleichen Großgattung sowie auch künstliche Klänge nachzub lden, z.B. mit einem Blasinstrument jedes beliebige andere B asinstrument, im speziellen z.B. mittels einer Blockflöte, eine Oboe oder ein Fagott Die vom Spieler mittels eines Instrumentes oder seiner Stimme primär erzeugten Klänge 10 werden durch ein Mikrofon 12 aufgenommen in einem Verstärker 14 verstärkt und nach Verarbeitung in einer noch zu beschreibenden Schaltungsanordnung 16 mittels eines Lautsprechers 18 wiedergegeben und/oder aufgezeichnet. The device shown schematically in FIG. 4 is is an additional electronic device that is replaced by a conventional musical instrument or can be controlled by the human voice and other sounds, in particular the sounds of other musical instruments or sounds of completely different timbres allowed to produce. The player through the controlling instrument or his Fine modulatory processes caused by the voice (transient processes, vibrator, Tremolo and the like) are transferred to the electronically generated sounds. One can with the electronic attachment shown in Fig. 4, for example, by means of a conventional one monophonic instruments produce an instrumental sound of any timbre. It is preferably used to control it with any instrument other instruments of the same genus as well as artificial sounds can be reproduced Load, e.g. with a wind instrument, any other bass instrument, in particular E.g. by means of a recorder, an oboe or a bassoon which the player uses of an instrument or its voice primarily generated sounds 10 are through a Microphone 12 recorded in an amplifier 14 and amplified after processing in a circuit arrangement 16 to be described by means of a loudspeaker 18 played back and / or recorded.

Das ansteuernde Instrument oder die Stimme liefern Frequenz und Amplitude an die Schaltungsanordnung 16,die Klangfarbe der primär erzeugten Klänge bleibt unberücksichtigt.Da die beiden Parameter Frequenz und Amplitude alle wichtigen Informationen, auch die feinmodulatorischer Art,mit Ausnahme der Klangfarbe enthalten, können sie der neu erzeugten Klangfarbe in einer dem natürlichen Klang entsprechenden Weise wieder aufgeprägt werden. The controlling instrument or the voice provide frequency and amplitude to the circuit arrangement 16, the timbre of the primarily generated sounds remains Since the two parameters frequency and amplitude all important information, they can also contain the finely modulated type, with the exception of timbre the newly created timbre in one corresponding to the natural sound Way to be imprinted again.

Das durch den Verstärker 14 verstärkte Signal durchläuft ein Hochpaßfilter 20 zur Unterdrückung niederfrequnnter Störgeräusche, wie Berührungsschall und dgl., sowie ferner vorzugsweise eine Schwellwertstufe (nicht dargestellt), die gewährleistet, daß die Tongebung erst bei einer gewissen Blasstärke einsetzt, und wird dann hinsichtlich der Informationen Frequenz und Amplitude in zwei getrennten Kanälen verarbeitet. Hinsichtlich der Frequenz wird das Signal durch eine Triggerschaltung 22 in eine Rechteckschwingung gleicher Grundfrequenz verwandelt. Die Rechteckschwingung vom Ausgang der Triggerschaltung 22 wird einem Frequenzdetektor 24 sowie einer Teilerschaltung 26 zugeführt. Die Teilerschaltung 26 ist durch ein Register 28 auf verschiedene Teilungsfaktoren n (einschließlich 1) einstellbar und ermöglicht insbesondere das oktavweise Heruntersetzen der Grundfrequenz zur Imitierung eines "tiefen" Instruments durch in "hohes", Anstelle der Teilerschaltung 26 oder zusätzlich zu dieser kann gewünschtenfalls eine durch das Register 28 steuerare Frequenzvervielfacherschaltung verwendet werden. Die Ausgangsfrequenz der Teilerschaltung 26 (oder der entsprechenden Vervielfacherschaltung> steuert einen Impulsgenerator 30, der auf seiner Ausgangsleitung 32 Impulse erzeugt, deren Breite von der Frequenz unabhängig ist aber durch das Register 28 einstellbar und durch das Ausgangssignal einer Impulsbreitensteuerschaltung 34 steuerbar ist. Die Impulsbreitensteuerschaltung 34 wird ihrerseits durch das Ausgangs signal des Frequenzdetektors 24 so gesfellert, daß zur Nachbildung eines analogen Vorganges beim natürlichen Instrument die Breite der Impulse ab einer gewissen, von Instrument zu Instrument gegebenenfalls unterschiedlichen Höhe der Grundfrequenz, vorzugsweise kontinuierlich auf einen schmaleren Wert (z.B. die halbe Breite) übergeht. Unter Steuerung des auf die Frequenz der seinem Eingang zugeführten Impulse ansprechenden Frequenzdetektor 24 liefert die Impulsbreitensteuerschaltung 34 hierzu ab einer gewissen Schwellen frequenz eine Steuerspannung an den Impuisgenerator 30, die die Breite der Impulse innerhalb eines vorgegebenen Tonhöhenintervalles herabsetzt. Die auf diese Weise auf der Ausgangsleitung 32 erhaltene Impulsfolge berücksichtigt alle in der Steuerfrequenz entheltenen Informationen sowie das zur Erzielung des jeweils zu erzeugenden Klanges erforderliche Impulsverhalten. The signal amplified by the amplifier 14 passes through a high-pass filter 20 for the suppression of low-frequency noise, such as contact noise and the like., and also preferably a threshold level (not shown) that ensures that the tone starts only at a certain blowing strength, and is then with regard to of the information frequency and amplitude processed in two separate channels. In terms of frequency, the signal is converted into a trigger circuit 22 Square wave of the same fundamental frequency transformed. The square wave from The output of the trigger circuit 22 is a frequency detector 24 and a divider circuit 26 supplied. The divider circuit 26 is through a register 28 to different Division factors n (including 1) adjustable and in particular enables that Decreasing the fundamental frequency by octaves to imitate a "deep" instrument by in "high", instead of or in addition to the divider circuit 26 if desired, a frequency multiplier circuit which can be controlled by the register 28 be used. The output frequency of the divider circuit 26 (or the corresponding Multiplier circuit> controls a pulse generator 30 on its output line 32 pulses are generated, the width of which is independent of the frequency but due to the Register 28 adjustable and by the output of a pulse width control circuit 34 is controllable. The pulse width control circuit 34 is in turn controlled by the Output signal of the frequency detector 24 so Gesfellert that to emulate a analogous process with the natural instrument the width of the impulses from a certain, The base frequency may differ from instrument to instrument, preferably continuously to a narrower value (e.g. half the width). Under control of the responsive to the frequency of the pulses applied to its input Frequency detector 24 supplies the pulse width control circuit 34 for this from a certain threshold frequency a control voltage to the pulse generator 30, which the broad of the impulses within a given pitch interval belittles. The pulse train thus obtained on output line 32 takes into account all information extracted from the control frequency as well as the Achievement of the required impulse behavior in each case to be produced.

Zur Gewinnung der Amplitudeninformation wird das vorverstärkte und gefilterte Signal vom Ausgang des Hochpaßfilters 20 in einer Gleichrichter- und Tiefpaßfilterschaltung gleichgerichtet und integriert. Die Integrationszeitkonstante kann durch das Register 28, z.B. durch Umschalten einer Parallelkapazität 38 verstellt werden. Mit der Gleichspannung auf der Ausgangsleitung 40 der Gleichrichter- und Tiefpaßfilterschaltung 36 wird die Amplitude der vom Impulsgenerator 30 erzeugten Impulsfolge in einem Amplitudenmodulator 42 amplitudenmoduliert. Hierbei wird vorzugsweise das Dynamikverhalten des zu imitierenden Instruments dem des ansteuernden angepaßt. Dies geschieht durch Komprimieren bzw. Expandieren des Modulationsgrades des Amplitudenmodulators 42, das mittels des Registers 28 einstellbar ist, sowie durch Anpassen der Integrationszeitkonstante der Gleichrichter- und Tiefpaßfilterschaltung 36. Die Schaltungsanordnung 42 kann ein Schwellwertglied enthalten, so daß die Amplitudenmodulation erst ab einer bestimmten Amplitudenschwelle wirksam wird und die Tongebung erst einsetzt, wenn der Klang 10 eine vorgegebene Stärke hat. Das Ausgangssignal des Amplitudenmodulators 42 kann dann noch einer letzten Korrektur fn einer Filterschaltung 44 unterworfen werden, die,wie oben erwähnt, das Abstrahlverhalten des nachzuahmenden Instruments nachzubilden oder andere Veränderungen zu bewirken gestattet. To obtain the amplitude information, the pre-amplified and filtered signal from the output of the high-pass filter 20 in a rectifier and Low-pass filter circuit rectified and integrated. The integration time constant can be adjusted by register 28, e.g. by switching over a parallel capacitance 38 will. With the DC voltage on the output line 40 of the rectifier and Low pass filter circuit 36 is the amplitude of the generated by pulse generator 30 Pulse train amplitude modulated in an amplitude modulator 42. Here is preferred the dynamic behavior of the instrument to be imitated is adapted to that of the driving instrument. This is done by compressing or expanding the degree of modulation of the amplitude modulator 42, which can be set by means of the register 28, as well as by adapting the integration time constant the rectifier and low-pass filter circuit 36. The circuit arrangement 42 can contain a threshold element so that the amplitude modulation only starts from a certain The amplitude threshold takes effect and the sound only starts when the sound is heard 10 has a predetermined strength. The output signal of the amplitude modulator 42 can then still be subjected to a final correction fn a filter circuit 44, which, as mentioned above, simulate the radiation behavior of the instrument to be imitated or to effect other changes.

Das Amplitudensteuersignal von der Impulsbreitensteuerschaltung 34 kann dem Impuls generator 30 und/oder einem dem Amplitudenmodulator 42 nachgeschalteten Netzwerk 43 zur Änderung der Impulsbreite und/oder Impuls form zugeführt werden. The amplitude control signal from the pulse width control circuit 34 can the pulse generator 30 and / or a downstream of the amplitude modulator 42 Network 43 for changing the pulse width and / or pulse shape are supplied.

Da die Änderung der Lautstärkecharakteristik der mittels eines natürlichen Instruments erzeugten Klänge nicht in erster Linie auf einer frequenz linearen Anhebung der Amplitude sondern einer Änderung der Klangfarbe beruht (SCHUMANNsches Verschiebungsgesetz) wird bei der Einrichtung gemäß Fig. 4 mit zunehmender "Lautstärke" ein bestimmter Bereich im Frequenzspektrum in Relation zu den übrigen Spektralkomponenten in der Amplitude angehoben. Dies kann mittels einer Filterschaitung 46 zur breitbandigen Höhenanhebung bewirkt werden, deren Frequenzgang durch das Register 28 einstellbar und deren Einfluß durch ein Steuersignal auf einer Leitung 48 steuerbar ist, das durch eine Schaltungsanordnung 50 mit logarithmischer Ubertragungsfunktion aus dem Ausgangssignal der Gleichrichter- und Tiefpaßfilterschaltung 36 gewonnen wird. Die Schaltungsanordnung 50 kann selbstverständlich auch eine andere als logarithmische Ubertragungsfunktion haben. Since the change in the volume characteristics of the means of a natural Instruments did not produce sounds primarily on a frequency-linear boost the amplitude but a change in timbre is based (SCHUMANN's Displacement law) in the device according to FIG. 4 with increasing "volume" a certain range in the frequency spectrum in relation to the other spectral components increased in amplitude. This can be done by means of a filter circuit 46 for broadband Treble increase can be effected, the frequency response of which can be set using register 28 and the influence of which can be controlled by a control signal on a line 48, the by a circuit arrangement 50 with a logarithmic transfer function from the Output of the rectifier and low-pass filter circuit 36 is obtained. the Circuit arrangement 50 can of course also be other than logarithmic Have transmission function.

Das Steuersignal auf der Leitung 48 kann außer der Filterschaltung 46 oder anstelle dieser Filterschaltung auch der Impulsbreitensteuerschaltung 34 zugeführt werden, um die Impulsbreite und/oder Impulsform (z.B. Flankensteilheit) in Abhängigkeit von der Lautstärke geringfügig zu ändern, insbesondere die Impulsbreite mit zunehmender Lautstärke etwas zu verkürzen bzw. The control signal on line 48 can be used in addition to the filter circuit 46 or, instead of this filter circuit, also the pulse width control circuit 34 can be supplied to determine the pulse width and / or pulse shape (e.g. edge steepness) to change slightly depending on the volume, especially the pulse width Shorten or shorten it a little with increasing volume.

die Flanken zu versteilern.to steepen the flanks.

Das Ausgangssignal der Filterschaltung 46 wird in einem Endverstärker 52 verstärkt und dann dem Lautsprectrr 18 und einer anderen elektroakustischen Wiedergabeeinrichtung und/ oder einer Aufzeichnungseinrichtung zugeführt. The output signal of the filter circuit 46 is in a final amplifier 52 amplified and then the loudspeaker 18 and another electroacoustic reproduction device and / or fed to a recording device.

Das Register 28 ist vorzugsweise so vorprogrammiert, daß die gewünschten Instrumente oder Klangfarben durch einfache Schalterbetätigung oder dgl. gewählt werden können. Register 28 is preferably preprogrammed with the desired Instruments or timbres selected by simply pressing a switch or the like can be.

Bei der in Fig. 5 schematisch dargestellten Einrichtung handelt es sich um ein elektronisches Blasinstrument, bei dem die Grundfrequenz der zu erzeugenden Töne durch eine nichtdargestellte Tastatur gesteuert wird, deren Tasten zugehörige Schalter 54 steuern. Die Schalter 54 steuern ihrerseits einen Impulsgenerator 56, der ähnlich wie der Impulsgenerator 30 der Einrichtung gemäß Fig. 4 arbeitet und Impulse liefert; deren Breite und Form durch ein Register 58 einstellbar ist. Die Änderung der Impulsbreite beim Überschreiten einer bestimmten Tonihe erfolgt gemäß den oben erläuterten Regeln und kann hier einfach mittels eines zusätzlichen Kontaktsatzes 58 bewirkt werden, der durch die Tasten für die höheren Töne betätigt wird Alle anderen Parameter der zu erzeugenden Kläge, wie Lautstärke, Einschwing- und Ausschwingverhalten sowie die feinmodulatorische Steuerung des Amplituden-, Phasen- und Klangfarbenverhaltens werden bei der Einrichtung gemäß Fig. 5 wie bei einem normalen Blasinstrument vom Spieler durch Blasen in eine Röhre 62 gesteuert. Durch den vom Spieler in der Röhre 62 erzeugten Luftstrom 64 wird ein Geräusch erzeugt, das durch ein Mikrofon 66 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Nach Verstärkung in einem Vorverstärker 68 werden die der Anblasapparatur eigenen ersten beiden Frequenzmaxima durch Bandfilter 70 bzw. 72 herausgefiltert und die Ausgangssignale der Filter werden in Schaltungen 74 bzw. 76 gleichgerichtet und integriert. Die gewonnenen Gleichspannungen haben ein Amplitudenverhalten, wie es zur Steuerung der klangfarbenmäßigen Dynamik erforderlich ist. Das dem ersten Frequenzmaximum entsprechende Ausgangssignal von der Schaltungsanordnung 74 steuert einen dem Amplitudenmodulator 42 in Fig. 4 entsprechenden Amplitudenmodulator 78 während das Ausgangssignal von der Schaltungsanordnung 76 eine Filterschaltung 80 zur breitbandigen Höhenanhebung steuert, die der Filterschaltung 46 in Fig. 4 entspricht. Die Breite der Impulse wird im Impulsgenerator 56 zur Erzielung einer Phasenmodulation des zu erzeugenden Klangsignales mit dem Rauschsignal vom Ausgang des Vorverstärkers 68 moduliert, das hierzu entsprechend gleichgerichtet und gefiltnrt wird. Die Ausgangsimpulse des Impuls generators 56 werden ach Amplitudenmodulation im Amplitudenmodulator 78 über ein Korrakturfilter 82 entsprechend der Filterschaltung 44 in Fig. 4 der Filterschaltung 80 zugeführt. Dem Ausgahgssignal der Filterschaltung 80 kann über ein Bandfilter 84, dessen Charakteristik durch das Register 58 verstellbar ist, ein Rauschanteil vom Ausgang des Vorverstärkers 68 zugeführt werden. Anschließend wird das erhaltene Signal durch einen Endverstärker 86 verstärkt und einer nichtdargestellten Klangwiedergabeeinrichtung oder Aufzeichnungseinrichtung zugeführt. The device shown schematically in FIG. 5 is is an electronic wind instrument in which the fundamental frequency is to be generated Tones is controlled by a keyboard, not shown, whose keys are associated Control switch 54. The switches 54 in turn control a pulse generator 56, which works similarly to the pulse generator 30 of the device according to FIG. 4 and Provides impulses; the width and shape of which can be set using a register 58. the modification the pulse width when exceeding a certain Tonihe takes place according to the rules explained above and can easily be done here by means of a Additional contact set 58 caused by the buttons for the higher Sounds is operated All other parameters of the sounds to be generated, such as volume, Settling and decay behavior as well as the fine modulatory control of the amplitude, Phase and timbre behavior are in the device according to FIG. 5 as in a normal wind instrument controlled by the player by blowing into a tube 62. The air flow 64 generated by the player in the tube 62 generates a sound, which is converted into an electrical signal by a microphone 66. After reinforcement In a preamplifier 68, the first two frequency maxima inherent to the blowing apparatus are set filtered out by band filters 70 and 72 and the output signals of the filters are rectified and integrated in circuits 74 and 76, respectively. The DC voltages obtained have an amplitude behavior that is used to control the timbre-related dynamics is required. The output signal from corresponding to the first frequency maximum the circuit arrangement 74 controls a corresponding to the amplitude modulator 42 in FIG. 4 Amplitude modulator 78 during the output signal from the circuit arrangement 76 a filter circuit 80 for broadband treble boost controls that of the filter circuit 46 in FIG. 4 corresponds. The width of the pulses is achieved in pulse generator 56 a phase modulation of the sound signal to be generated with the noise signal from The output of the preamplifier 68 is modulated, which is accordingly rectified for this purpose and is filtered. The output pulses of the pulse generator 56 are ach amplitude modulation in the amplitude modulator 78 via a correction filter 82 in accordance with the filter circuit 44 in FIG. 4 is fed to the filter circuit 80. The output signal of the filter circuit 80 can be adjusted via a band filter 84, the characteristics of which can be adjusted by means of the register 58 is, a noise component from the output of the preamplifier 68 can be supplied. Afterward the signal obtained is amplified by a final amplifier 86 and one not shown Sound reproducing device or recording device fed.

Das Ausgangs signal der Schaltungsanordnung 76 kann außerdem oder auch ausschließlich einer dem Amplitudenmodulator 78 nachgeschalteten Impulsformungsschaltung 79 zur Änderung der Impulsbreite und/oder Impulsform zugeführt werden. The output signal of the circuit arrangement 76 can also or also exclusively a pulse shaping circuit connected downstream of the amplitude modulator 78 79 to change the pulse width and / or pulse shape.

Die Übertragungsfunktionen der verschiedenen Stufen sind durch das programmierte Register 58 steuerbar, wie in Fig. The transfer functions of the various levels are given by the programmed registers 58 controllable, as in Fig.

5 durch entsprechende Verbindungen angedeutet ist.5 is indicated by corresponding connections.

Bei der Amplitudenmodulation im Amplitudenmodulator 78 und bei der breitbandigen Höhenanhebung in der Filterschaltung 80 kann, abhängig vom nachzubildenden Instrument, eine Kompression der vom Rauschen gesteuerten Dynamik sowie eine Anpassung der Integrationszeit der Schaltungen 74 bzw. 76 von Vorteil sein. In the amplitude modulation in the amplitude modulator 78 and in the broadband elevation in the filter circuit 80 can, depending on the to be simulated Instrument, a compression of the dynamics controlled by the noise and an adaptation the integration time of the circuits 74 and 76 may be advantageous.

Mit der Einrichtung gemäß Fig. 5 kann man die Klänge klassischer Instrumente sehr naturgetreu nachbilden, ohne daß man hierzu die spieltechnischen Schwierigkeiten der natür-. With the device according to FIG. 5, the sounds can be made more classic Reproduce instruments very realistically without having to use the technical skills Difficulties of the natural.

lichen Instrumente in Kauf nehmen muß.must accept all instruments.

Bei der Einrichtung gemäß Fig. 5 ist vorzugsweise eine Sperre vorgesehen, die ein gleichzeitiges Wirksamwerden mehrerer Tasten der Tastatur verhindert. Andererseits kann die Einrichtung auch für zwei- oder mehrstimmiges Spielen weitergebildet werden. In diesem Falle ist eine entsprechende Anzahl von Impuls generatoren und gegebenenfalls von Amplitudenmodulatoren, Filtern, Registereinheiten usw. vorhanden, und zwischen die Schalter 54, 60 und die Impulsgeneratoren ist eine Schaltlogik geschaltet, die bestimmt, welche der mehreren gedrückten Tasten welchen Klanggeneratorteil steuert. In the device according to FIG. 5, a lock is preferably provided, which prevents several keyboard keys from being activated at the same time. on the other hand the facility can also be trained to play two or more voices. In this case, a corresponding number of pulse generators and if necessary of amplitude modulators, filters, register units, etc., and between the switches 54, 60 and the pulse generators is connected to a switching logic that determines which of the multiple pressed keys controls which tone generator part.

Mehrstimmiges Spiel ist auch durch Unterteilung der Tastatur und Anbringung mehrerer Tastaturen an einem Instrument denkbar. Das Register 28 soll im allgemeinen auch so ausgebildet sein, daß es eine entsprechende Einstellung der Dynamikbereiche bewirkt. So können z.B. die an den Amplitudenintegratorschaltungen 38 bzw. 74, 76 anliegenden Spannungen so komprimiert bzw. expandiert werden, daß sie an den Dynamikbereich (Spannweite von pianissimo bis fortissimo) des nachzubildenden Instruments angepaßt werden. Polyphonic play is also possible by dividing the keyboard and Attaching several keyboards to one instrument is conceivable. Register 28 should generally also be designed so that there is a corresponding setting of the Dynamic ranges causes. For example, the amplitude integrator circuits 38 and 74, 76 applied voltages so compressed or expanded that they are related to the dynamic range (span from pianissimo to fortissimo) of the instrument to be simulated.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren nicht durch eine Einrichtung der anhand von Fig. 4 und 5 erläuterten Art sondern eine Einrichtung nach Art einer Orgel oder durch eine mittels eines Programmträgers, z.B. eines Lochbandes, gesteuerte Einrichtung realisiert wird, steht keine Information betreffend die Einschwing- und Ausschwingvorgänge zur Verfügung. If the method according to the invention is not carried out by a facility of the type explained with reference to FIGS. 4 and 5 but a device in the manner of a Organ or by one controlled by means of a program carrier, e.g. a perforated tape Device is realized, there is no information regarding the transient and decay processes are available.

Bei der Nachbildung von Klängen eines klassischen Musikinstruments, z.B. eines Blas-, Streich- oder Tasteninstruments, müssen jedoch auch die Einschwingvorgänge und gegebenenfalls auch die Ausklingvorgänge nachgebildet werden, wenn der nachgebilde te Klang "natürlich" klingen soll. Dies kann erfindungsgemäß mit Hilfe eines Filters, insbesondere eines Formantfilters oder einer ähnlichen, mit Zeitkonstanten behafteten Schaltungsanordnung bewirkt werden, die im wesentlichen das gleiche Einschwingverhalten zeigt wie das nachzubildende Instrument. Im Gegensatz zu den üblichen Filterschaltungen, bei denen man ein möglichst rasches Einschwingen anstrebt, wird diese Filterschaltung bewußt so ausgelegt, daß sie ein längeres, spezifisches Einschwingen, gegebenenfalls mit überschwingeffekten und dergleichen zeigt. Ein sprungartig einsetzendes Klangsignal wird durch eine solche Filterschaltung also derart verändert, daß es ein gewünschtes, einem nachzubildenden Instrument angeglichenes Einschwingverhalten zeigt.When recreating the sounds of a classical musical instrument, E.g. of a wind, string or keyboard instrument, however, the transient processes must also be and possibly also the decay processes are simulated if the simulated te sound should sound "natural". According to the invention, this can be done with the aid of a filter, in particular a formant filter or a similar one with time constants Circuit arrangement can be effected which has essentially the same transient response shows how the instrument to be reproduced. In contrast to the usual filter circuits, In which one strives for a settling as quickly as possible, this filter circuit is used deliberately designed so that they have a longer, specific settling, if necessary shows with overshoot effects and the like. A sudden sound signal is changed by such a filter circuit in such a way that a desired, shows transient response adapted to an instrument to be simulated.

Ein solches"Einschwingfilter" ist selbstverständlich nicht auf Einrichtungen zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens zur elektronischen Klangerzeugung bescrhänkt, sondern kann mit Vorteil auch bei Einrichtungen zur Klangerzeugung verwendet werden, bei denen die Klangsignale auf andere Weise erzeugt oder verarbeitet werden. Such a "settling filter" is of course not available on facilities to carry out the method described here for electronic sound generation but can also be used with advantage in devices for sound generation where the sound signals are generated or processed in other ways.

Bei einem orgelartigen Gerät zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens kann z.B. das Korrekturfilter 44 oder 82 in einer entsprechend abgewandelten Schaltungsanordnung die Funktion des §'Einschwingfilters' übernehmen. In the case of an organ-like device for carrying out the present method For example, the correction filter 44 or 82 can be in a correspondingly modified circuit arrangement take over the function of the § 'settling filter'.

Claims

1.) Method for the electronic generation of sounds with a given Tone color created by a harmonic distribution with minima with formant character is determined, as well as with changeable pitch and volume characteristics, d a it is indicated that the sounds are represented by pulse sequences whose period (T) is inversely proportional to the pitch and whose Impulses one in predetermined pitch ranges of at least one octave have essentially constant duration (l) which, together with the pulse shape, form a Function of the frequencies of the minima of the formant-like harmonic distribution is.

2.) The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the pulse duration (T) is essentially reciprocal to the frequency of the first Is the minimum of the harmonic distribution.

3.> The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n It is not indicated that the pulse shape deviates from the rectangular shape.

4.> The method according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the pulse shape of a half cosine oscillation or a triangle oscillation is equivalent to.

5.) The method according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n -z P i c n e t that the pulse shape is asymmetrical.

6.) Method according to one of the preceding claims, d a -d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the pulse duration when a predetermined one is exceeded Pitch is decreased.

7.> The method according to claim 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the pulse duration increases when the specified pitch is exceeded a fraction, in particular half, of the previous pulse duration will.

8.) The method according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c That is, the reduced pulse duration is in a range of at least one Octave is kept essentially constant.

9.) Device for performing the method according to claim 1, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h a pulse generator (30, 56) for generating a sequence of pulses with a predetermined shape, one by a pitch control signal controllable period (repetition frequency) and a predeterminable width (duration) which in at least a predetermined range of the pulse period thereof substantially is independent, and by a pulse width control circuit to change the pulse width when a predetermined value of the pulse period is exceeded.

10.) Device according to claim 9, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h a circuit arrangement (12, 14, 22, 26) for generating the pitch control signal by extracting frequency information, in particular the fundamental frequency, from a given sound (10).

11.) Device according to claim 10, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the circuit arrangement for generating the pitch control signal a zero crossing detection or trigger circuit (22) and one between them and the pulse generator (30) connected frequency converter circuit (26) for multiplication the frequency of the output signal of the zero-crossing or trigger circuit (22) with a factor n or i / n (n is an integer, not equal to zero).

12.) Device according to claim 9, 10 or 11, g e k e n nz e i c h n e t d u r c h an amplitude modulator (42) for modulating the output signal of the pulse generator (30) with an amplitude control signal.

13.> Device according to claim 12, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h a circuit arrangement (36) for generating the amplitude control signal by extracting amplitude information from a given sound (10).

14.) Device according to claim 13, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h a threshold value element that the generation of the amplitude control signal only then allows if the amplitudes obtained from the given sound information one exceeds the specified threshold.

15.) Device according to claim 13 or 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the output signal of the amplitude modulator (42) is relative broadband high-pass filter (46) is supplied, the frequency response of which is determined by the amplitude control signal is controllable.

16.) Device according to one of claims 12 to 15, d a -d u r c h g e k e n n n z e i c h n e tr that the amplitude control signal of an arrangement for Pulse width control and / or the pulse generator is supplied.

17.) Device according to one of claims 12 to 15, d ad u r c h it is noted that the amplitude control signal is in the amplitude modulator (42) downstream network for changing the pulse width and / or pulse shape controls.

18.) Device according to claim 9, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h a circuit arrangement (54) controllable by means of a keyboard for generating of the pitch control signal.

19.> Device according to claim 18, d a d u r c h g ek e n n z e i n e t that the pulse width control circuit (60) is also through the keyboard is controllable.

20.) Device according to claim 18 or 19, g e k e n n z e i chn e t d u r c h an amplitude modulator (78) for modulating the output signal of the Pulse generator (56) with an amplitude control signal, and a circuit arrangement (70, 74) for generating the amplitude control signal from the amplitude information a noise signal.

21.) Device according to claim 20, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the amplitude control signal is sent to the amplitude modulator via a threshold value element is supplied, which only allows a tone from a predetermined response threshold.

22.) Device according to claim 20 or 21, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the circuit arrangement for generating the amplitude control signal a first amplitude integrator circuit (70, 74), which on a predetermined Responds to the frequency range of the noise signal that is so high that low-frequency Interfering noises (key noises) do not take effect.

23). Device according to Claim 22, d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the output signal of the first amplitude integrator circuit (70, 74) also a circuit arrangement (34) for shortening the pulse width with increasing Amplitude controls.

24.> Device according to one of claims 18 to 23, d a -d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the output signal of the first amplitude integrator circuit (70, 74) is fed to a frequency vibrator circuit which has a slightly periodic Shortening or lengthening the pulse period duration (T) causes.

25.) Device according to one of claims 18 to 24, g e -k e n n z e i c h n e t, d u r c h a second amplitude integrator circuit (72, 76), the to a frequency range of the noise signal that is higher than the specified Frequency range of the first amplitude integrator circuit responds, and by a broadband high-pass filter coupled to the output of the amplitude modulator (78) (80), the frequency response of which by the output signal of the second amplitude integrator circuit is controllable.

26.) Device according to one of claims 18 to 25, d ad u r c h it is noted that the output signal of the second amplitude integrator circuit (72,76) a circuit arrangement for pulse width control and / or the pulse generator is fed.

27.) Device according to one of claims 18 to 25, d ad u r c h it is noted that the output signal of the second amplitude integrator circuit (72, 76) a pulse shaping circuit connected downstream of the amplitude modulator (78) for pulse width and / or pulse shape change is supplied.

28.> Device according to one of claims 9 to 27, g ek e n n shows a formant filter (44, 82) for the pulse signal.

29.) Device according to one of claims 9 to 28, g e -k e n n z There is also a register (28,58) for adjusting the tone characteristics influencing circuit parameters.

30.) Device for the electronic reproduction of the sounds of a musical instrument, in particular for carrying out the method according to claim 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h a filter circuit whose transient response is that of the one to be imitated Instruments corresponds.

31.) Device according to claim 30, d a d u r c h g e k e n nz e i c Note that the filter circuit is a formant filter.

32.) Device for electronic sound generation, in particular for Implementation of the method according to claim 1 with an electronic generator to generate a for the supply of an electro-acoustic transducer system, in particular a loudspeaker system, suitable sound signals, g e -k e n n z E i c h n e t d u r c h a device, in particular a microphone (12) for generating of an input signal containing information relating to the pitch, including a any vibratos as well as others relating to the frequency of the sound to be produced finely modulatory processes (transient processes), and / or with regard to the amplitude including any fine-modulating processes affecting the amplitude, including transient processes for which contains sounds to be generated electronically; a circuit arrangement (22, 24) for obtaining a frequency information containing first control signal; a circuit arrangement (36, 50) for obtaining a die Second control signal containing amplitude information; a device for controlling the frequency of the sound signals generated by the generator (30) by the first control signal and a circuit arrangement for impressing those contained in the second control signal Amplitude information on the sound signals.

33.) Device according to claim 32, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h a device (50, 46) for influencing the frequency of the sound signals the second control signal.

34.) Device for electronic sound generation, in particular for Implementation of the method according to claim 1, with an electronic generator for generating a sound signal and a keyboard for controlling the frequency of the Sound signal, not shown by a microphone that is connected to a an air flow channel (62) having a mouthpiece end is coupled in which from a player can generate an air stream that is recorded by the liiikrop'non Causes noise; circuitry (70, 72, 74, 76) for obtaining a Control signal containing amplitude information and a modulator (78) for impressing the amplitude information contained in the control signal to the signal from the generator (56) generated sound signal.

35.) Device according to Claim 34, d a d u r c h e k e n nz e i c h n e t that the circuit arrangement for obtaining the amplitude information containing control signal contains a frequency-dependent element and the amplitude information preferably wins from a certain frequency range of the recorded noise.

36.) Device according to one of claims 32 to 35, g e -k e n n z e i c h n e t d-u r c h a register for the register-based setting of the various Establishment parameters. L e r s e i t e