DE2518633A1

DE2518633A1 - Einrichtung zur erzeugung eines gleit- oder portamento-effektes in einem elektronischen musikinstrument

Info

Publication number: DE2518633A1
Application number: DE19752518633
Authority: DE
Inventors: Ralph Deutsch
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1974-04-29
Filing date: 1975-04-26
Publication date: 1975-10-30
Also published as: DE2518633B2; JPS54767B2; JPS50146321A; US3929053A; DE2518633C3; GB1500585A

Description

PATENTANWALT·:

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHON WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DlPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER

DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER ^K^N^^IGfESeiECDIPL.-ING. SELTING

DR.-ING. K.W. EISHOLD
5 KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

25. April 1975 Sg-Is

NIPPON GAKKI SEIZO KABUSHIKI KAISHA

10-1, Nakazawa-cho, Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken, Japan

Einrichtung zur Erzeugung eines Gleit- oder Portamento-Effektes in einem elektronischen Musikinstrument

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines Gleit- oder Portamento-Effektes in einem elektronischen Musikinstrument, wobei jeweils der Grundton des erzeugten Klanges einer Frequenzzahl proportional ist.

In den meisten Musikinstrumenten bekannter Art beginnt bei dem Spielen einer Note die Tonerzeugung unmittelbar mit der Nominalfrequenz der betreffenden Note, möglicherweise mit einem graduellen Anstieg der Amplitude während der Anfangs- oder Anhallphase. Bestimmte elektronische Orgeln haben eine Gleit-Möglichkeit, bei der der Ton mit niedrigem Grundton beginnt und dann graduell auf die Nominalfrequenz aufwärtsgleitet.

Das Gleiten wird normalerweise durch einen Fußschalter,

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der auf dem Schwellpedal montiert ist, gesteuert, oder durch einen Schalter, der auf die Drehung des Schwellpedales selbst reagiert. Zur Erzeugung eines Gleiteffektes muß der Musiker die Pußbetätigung des Gleitschalters mit dem Spielen der Manualtasten koordinieren. Dies erfordert erhebliche Geschicklichkeit. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein System zu schaffen, bei dem bei der Tastenwahl einer Note in einem elektronischen Musikinstrument automatisch ein Gleiteffekt erzeugt wird, ohne daß dabei ein separater Gleit-Schalter betätigt werden muß, so daß das Instrument in normaler Weise gespielt werden kann.

Bei dem üblichen Gleiteffekt wird die Note anfangs einen Ganzton oder gegebenenfalls einen Halbton unterhalb des nominalen Grundtones erzeugt. Die Frequenz steigt dann graduell an, bis sie der an der Tastatur vorgegebenen Note entspricht. Alternativ kann die Note auch bei einer Frequenz beginnen, die oberhalb des nominalen Grundtones liegt und graduell bis auf die richtige Frequenz abfällt, Bei dem "Slalom-Gleiten" beginnt der Ton zunächst unterhalb des Grundtones, steigt dann graduell in der Frequenz über den Nominal-Grundton an und fällt schließlich auf den richtigen Grundton der ausgewählten Note ab. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gerät zu schaffen, das sowohl ein Aufwärtsgleiten als auch ein Abwärtsgleiten und einen Slalom-Gleiteffekt bei einem elektronischen Musikinstrument auszuführen vermag.

Einige Instrumente, insbesondere die Posaune, können einen Portamento-Effekt erzeugen, bei dem die erzeugte

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Frequenz nicht abrupt von einer Note zur nächsten überwechselt, sondern über alle Zwischentöne gleitet. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen solchen Portamento-Effekt bei einem elektronischen Musikinstrument zu erzeugen.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art eine Schaltung zur inkrementalen Veränderung der Frequenzzahl vorgesehen ist, die während des Erzeugens eines Gleitens oder Portamentos zeitveränderlich eine größer oder kleiner werdende gebrochene Frequenzzahl erzeugt, und daß die gewählte Frequenzzahl durch Inkremente, die den gebrochenen "^Vequenzzahlen entsprechen, verändert wird, wobei die Veränderungen enden, wenn die entstehende Frequenzzahl im wesentlichen gleich der Frequenzzahl der ausgewählten Note ist.

Bei einem Musikinstrument, bei dem die erfindungsgemäße Einrichtung anwendbar ist, wird die Grundfrequenz des erzeugten Tones durch eine Zahl bestimmt, die proportional zur Frequenz der Note ist. Bei dem nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiel wird die Einrichtung in Verbindung mit einer Computer-Orgel beschrieben, die in der US-Patentanmeldung 225,883 erläutert ist. Bei einer solchen Computer-Orgel ist die Grundfrequenz des erzeugten Klanges durch eine Frequenzzahl R bestimmt , die die Trennung zwischen aufeinanderfolgenden Probestellen steuert, an denen die Amplitude der Wellenform der Musik errechnet wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen derartigen Orgeltyp beschränkt. Die Erfindung kann auch in Verbindung mit anderen Typen

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elektronischer Tongeneratoren verwendet werden, bei denen die erzeugte Frequenz durch einen Wert R gesteuert ist, der dieser Frequenz proportional ist. Die folgende Beschreibung der Erfindung ist daher auch auf solche anderen Systeme anwendbar, bei denen eine direkte Substitution des der Frequenz proportionalen Wertes R*für die Frequenzzahl R erfolgt.

Der Gleiteffekt wird erzeugt, indem die Frequenzzahl zu Beginn der Tonerzeugung modifiziert wird. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß man von der ausgewählten Frequenzzahl R einen rationalen Bruch S,der sich mit der Zeit verringert, substrahiert oder hinzuaddiert. Die ::urve der Fig. 1 zeigt die Frequenzabweichung in Cent, die mit einem derartigen System bewirkt wird, wobei der zeitveränderliche rationale Bruch

s - S₁₅ (οι. i)

ist. m ist dabei eine Unabhängige, die in regulären Zeitintervallen um eine Einheit inkrementiert wird. Bei einer binären Ausführung kann man den Wert S leicht errechnen, indem man die Zahl R in einem Schieberegister nach rechts verschiebt. Dies ist das Äquivalent für eine Teilung von R durch 2^m, wobei m bestimmt, wie viele Positionen R nach rechts geschoben worden ist.

Man erhält eine neue Frequenzzahl R' dadurch, daß man den Bruch S von der ausgewählten Frequenzzahl R subtrahiert. Es gilt daher:

R¹ = R-S =R(^-~) (Gl. 2)

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Wenn dieser Wert R^f dem Tongenerator zugeführt wird, hat der erzeugte Ton zunächst einen Abstand von der Nominalfrequenz der ausgewählten Note. Die Abweichung C der erzeugten Frequenz kann man durch die folgende Beziehung errechnen:

^c - ^ck ^1ο%οΊΪ' (ο¹· 3>

wobei C. eine Konstante ist, die gegeben ist durch:

C_k = 1200/log₁₀2 = 5986.5. (Gl. 4) Wenn man die Gleichungen 2 und J5 kombiniert, erhält man:

^c - ^ck ¹⁰SlO ^T' (01. 5) .

C stellt die Frequenzabweichung in Cent dar, die von dem Wert der Frequenzzahl unabhängig ist. Dies bedeutet, daß die Frequenzabweichung C in Cent unabhängig davon, welche Note gespielt wird, stets die gleiche ist.

Eine Oktave zählt 1.200 Cent, so daß benachbarte Ganztöne durch 100 Cent voneinander getrennt sind, während ein Halbton durch 50 Cent gekennzeichnet ist. Auf diese Weise beginnt das in Fig. 1 dargestellte Gleiten etwas mehr als einen Ganzton von der Nominalfrequenz entfernt. Eine solche Abweichung (von 111,55 Cent) erhält man für den Wert m=4.

Zur Erzielung des in Fig. 1 dargestellten Gleitvorganges wird der rationale Bruch S (s. Gleichung 1) für die Werte m=4, 5, 6, ... bei aufeinanderfolgenden Zeitinter-

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vallen errechnet. Die entsprechende Frequenzzahl R' (s. Gleichung 2) nähert sich graduell der Frequenzzahl R für die ausgewählte Note. Die Frequenzabweichung C in jeder Stufe des Gleitvorganges hat die in der unten aufgeführten Tabelle I angegebenen Werte, die sich aus Gleichung 5 errechnen lassen.

TABELLE I

Anzahl der Stellen, um die Frequenzabweichung C nach rechts geschoben wurde (in Cent)

4 111.55

5 54.94

6 27.24

7 13.59

8 6.64

9 3-36 10. 1.69

11 .84

12 .41

13 .21

14 .10

Zur Ausführung eines solchen Gleitvorganges "zu Beginn der Notenerzeugung wird die Frequenzzahl R, die der ausgewählten Note entspricht, um m=4 Stellen nach rechts geschoben. Der sich ergebende Wert S= —j- wird von dem

Wert R subtrahiert und die Differenz R' wird dem Tongenerator zugeführt.

Der Wert R wird zu aufeinanderfolgenden Gleit-Taktinter- vallen, die durch einen Gleit-Takterzeuger vorgegeben

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sind, weiterhin nach rechts geschoben. Dadurch wird der Wert bei jedem Taktimpuls erhöht. Schließlich wird der dem Taktgenerator zugeführte Wert R^T sich der Frequenzzahl R annähern. Der erzeugte Ton repräsentiert einen Gleitvorgang, der die in Fig. 1 dargestellte Frequenzabweichung aufweist. Wenn der rationale Bruch S (s. Gleichung 1) der Frequenzzahl hinzuaddiert, und nicht von ihr subtrahiert, wird, beginnt der Gleitvorgang bei einer Frequenz, die höher ist als die ausgewählte Note und setzt sich dann mit einer ähnlichen Frequenzabweichungskurve abwärts bis zu dieser Note fort.

Um Portamento-Effekte zu erzielen, werden die Bruchteilsinkremente algebraisch zu der Frequenzzahl der zuvor gespielten Note während des Portamento-Intervalls hinzuaddiert. Die Addition dieser Inkremente ist durch einen Gleit-Takterzeuger vorgegeben. Eventuell wird die akkumulierte Summe der vorhergehenden Frequenzzahlen und der hinzugefügten Inkremente gleich der Frequenzzahl der neu ausgewählten Note. Danach wird die Tonerzeugung mit dem richtigen Grundton der neuen Note fortgesetzt.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist jedes Inkrement, das der Frequenzzahl während der Portamento-Erzeugung hinzugefügt wird, gleich einem konstanten Bruch der Frequenzzahl des Grundtones des gegenwärtig von dem Tongenerator erzeugten Klanges. Bei dieser Ausführungsform hängt die Portamentozeit, die benötigt wird, um von einer Note zur nächsten zu gleiten, von dem Abstand dieser Noten ab.

509844/0456 " ⁸ "

Bei sir.3r> Indexen Av-sfiäir^iigsfcr-rn dsr Erfindung ist ss ZTu£rsment _s -das isr Frsspsnssahl ^älirenä der

ο erzeugung Jiiazugefögt Tffird^ gleich sinem !sonstanken 3raüh d3r Diffsrssz swisehen den Frequenz sahlsn far TOilisrgeheiiilen und der neigen Hote _o Bei diesem System ist Ui¹B Zeit des Gleitens von einer Mote zur nächsten, unabhängig davon, welche Noten aus gewählt wurden, stets dieselbe.

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Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert .

Es zeigen:

Fig. 1 eine Kurve der Frequenzabweichung als Funktion der Zeit für einen von der Vorrichtung nach Fig. 2 erzeugten Gleiteffekt.

Fig. 2 ein elektrisches Blockschaltbild einer Computerorgel, mit der man einen Gleiteffekt erzeugen kann.

Fig. j5 ein elektrisches Blockschaltbild einer Schaltung zur Erzeugung einer Slalomgleitung in Verbindung mit einem elektronischen Musikinstrument.

Fig. 4 ein elektrisches Blockschaltbild eines Systems zur Ausführung eines Portamentos in einem elektronischen Musikinstrument, und

Fig. 5 ein elektrisches Blockschaltbild eines alternativen Systems zur Erzeugung eines Portamento, bei dem die Schwingungszahl (Frequenz) in Schritten erhöht wird, die gleich einem Bruchteil der Differenz zwischen der alten und der neuen Frequenzzahl sind.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die derzeit besten Ausführungsformen der Erfindung. Eigenschaften und Merkmale, die im Zusammenhang mit den zuerst erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben sind, sind, ohne daß hierauf gesondert hingewiesen wird, auch

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bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen anzutreffen, es sei denn, daß solche Eigenschaften und Merkmale dabei offensichtlich nicht anwendbar sind, oder daß im Einzelfalle auf eine Ausnahme hingewiesen ist.

Das Musikinstrument 10 nach Fig. 2 erzeugt über das Tonsystem 11 Musiktöne, die automatisch auf die Nominalfrequenz der ausgewählten Note gleiten. Auf diese Weise wird jedesmal, wenn einer der Tastenschalter 12 gedrückt ist, anfangs ein Klang erzeugt, der etwa um einen Ganzton tiefer liegt als die ausgewählte Note. Dann steigt die Frequenz des erzeugten Tones in Intervallen, die von einem Gleit-Taktgeber 13 vorgegeben werden, auf den gewünschten Wert. Die Frequenzabweichung während dieses Gleitintervalls ist in Fig. 1 abgebildet. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, die weiter unten noch erläutert wird, kann das Gleiten bei einer Frequenz oberhalb des gewünschten Nominalwertes erfolgen, um dann auf den gewünschten Ton abzusinken. Es können auch andere Frequenzabweichungscharakteristiken erzeugt werden als die in Fig. 1 dargestellte.

Die Grundfrequenz des von dem Instrument 10 erzeugten Tones wird von einer momentanen Frequenzzahl ^Rf_moment) bestimmt, die über eine Leitung 14 dem Tongeneratorteil 15 der Computerorgel zugeführt wird. Während der Erzeugung des Gleiteffektes wird der Wert R' (s. Gleichung 2) als momentane Frequenzzahl behandelt. Der Wert m wird in Zeitintervallen, die von dem Gleit-Taktgeber I^ erzeugt werden, inkremental erhöht. Nach Beendigung des Gleit-Effektes wird die der Note entsprechende

509844/0456 - Il -

Frequenzza:::l R ils TCineiir-;;^': Free;·.sna^ahl geliefert,

In einen Freque^^anloper.cr-er I"' :.st· sine Gruppe von Werten ?> gespeichert..- ,-is den ür-^aireq-uen.iiea der an den Tastenschaltern! 12 ^uswählb^i/en Rioter; entsprechen. Wenn irgendeine Fete gespielt ·*ΐΐΊ. >.ira u'.irah. das Schließen des entsprechenden Tastenschalters 12 die entsprechende Frequenzzahl R aus dem Speicher 17 an eine Leitung 18 gelegt. Bas Schaltsignal wird ferner über ein ODER-Tor 19 einem monostabilen Multivibrator 20 zugeführt, der an einer Leitung 21 einen "Gleit-Start"-Impuls 22 erzeugt (Fig. 1).

Durch das Auftreten eines "Gleit-Start¹' -Impulses 22 wird die ausgewählte Frequenzzahl R in das Schieberegister 23 eingegeben, und zwar in eine Position, die bereits am Anfang um vier Stellen nach rechts geschoben ist. Dies bedeutet, daß das Bit der Frequenzzahl R, das die höchste Wertigkeit aufweist, nicht in die am weitesten links liegende höchstwertige Speicherstelle 25-1 des Schieberegisters 23 eingegeben wird, sondern in die fünfte Registerstelle 23-5. Die Folge davon ist, daß der anfangs an der Ausgangsleitung 2k des Schieberegisters 23 anstehende Wert S=^ ist.

Der Gleit-Taktgeber I3 erzeugt an Leitung 26 Taktimpulse 25 (Fig. 1), die dem Schiebeeingang des Registers zugeführt werden. Jeder dieser Impulse bewirkt, daß der Inhalt des Schieberegisters um eine Stelle nach rechts weitergeschoben wird. Dies entspricht einer Teilung des Inhaltes des Schieberegisters 23 bei Jedem Taktimpuls durch zwei. Infolge dessen stellt das Signal an Ausgangs-

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sn = 4,5*^, .., is'5 und jei Jeden Taktimpuls "am Sins erhöht wird.

Der rationale Bruch S an Leitung 24 wird von der an Leitung 18 anstehenden Frequenzzahl R subtrahiert. Hierzu wird das Zweierkomplement von S, das mit einer Komplementärschaltung 27 gebildet wird, dem Wert R im Addierer 28 hinzuaddiert. Das Ausgangssignal des Addierers 28 ist die Frequenzzahl R¹ = R-S, das entsprechend der obigen Gleichung 2 gebildet wird .

Während der aufeinanderfolgenden Zeitintervalle des Gleit-Taktgebers 15 wird der Wert R' der von dem Speicher 17 gelieferten Frequenzzahl R angenähert. Die Werte sind einander gleich, wenn das höchstwertige Bit der Frequenzzahl R aus der niedrigstwertigen Stelle 25-p des Registers 25 herausgeschoben worden ist, so daß das gesamte Schieberegister 23 ausschließlich binäre Nullen enthält. Danach wird der Wert S zu Null, so daß R¹ = R wird und der nominale Grundton erzeugt wird.

Zur Erzeugung eines Gleiteffektes, der oberhalb der Nominalfrequenz der ausgewählten Note beginnt, wird der rationale Bruch S der Frequenzzahl R hinzuaddiert. Dies kann dadurch geschehen, daß die Leitung 24 direkt an den Eingang des Addierers 28 angeschaltet wird, wie es in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist.

Der Gleiteffekt muß nicht unbedingt einen Ganzton über oder unter der ausgewählten Note beginnen. So kann man

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unterschiedliche Anfangs-Frequenzabstände erhalten, indem man den Wert R in -unterschiedliche Positionen des Schieberegisters 23 einspeist. Beispielsweise startet der Gleiteffekt etwa einen Halbton von der gewünschten Note entfernt, wenn das höchstwertige Bit der Frequenzzahl R in die Schieberegisterstelle 23-6 eingegeben wird, so daß anfangs m=5 ist.

Obwohl bei der Ausführungsform von Fig. 2 ein Schieberegister verwendet wird* um den rationalen Bruch der Frequenzzahl R zu erhalten, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Das Schieberegister 23 kann beispielsweise durch eine Teilerscnaltung ersetzt werden, die R durch einen Wert k(t) teilt, der eine Funktion der durch den Gleit-Taktgeber 13 definierten Zeit ist.

In einem derartigen Fall ist der an Leitung 24 erzeugte
te Wert S = τττττχ· Durch geeignete Programmierung der Zeitabhängigkeit des Wertes k (t) kann jede gewünschte Gleitcharakteristik erzielt werden.

Die oben beschriebene Erzeugung eines Gleit-Effektes kann in Verbindung mit einem beliebigen elektronischen Musikinstrument erfolgen, bei dem die Grundfrequenz des erzeugten Tones durch eine Zahl gegeben ist, die dieser Frequenz proportional ist. Der Tongenerator 15 (Fig. 2) ist ein derartiges System. Seine Funktionsweise ist in der US-Patentanmeldung 225 883 beschrieben. Die Funktion dieser Computerorgel ist hier auf das für das Verständ nis der Funktion im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System für Gleit- und Portamento-Effekte Notwendige zusammengefaßt.

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7- ΕΚ

In dem Tongenerator 15 werden Musiknoten erzeugt, indem öl© Amplituden Z (ςΕ) an aufeinanderfolgenden Abtastpankteii qH der Wellenform ösr Musik in Realzeit errechnet werden, und indem diese Amplitude^ jährend die HeghSMing ai-rcihgeftlhrt wird_s in Noten umgesetzt weröen_o Die Amplitiiels an je&em Aötastpimkt wird während eines regulSren Zeitintervalls fc_vr, entsprechend der Beziehung

T-'^J (n\ _il "jj

hnet _e Hierin ist q eine Unabhängige _s die in jedem Zeitintervall T,. um eine stufe erhöht wird^ der Wert

Ji.

n=l,2,3* ...W repräsentiert die Ordnung der auszuwertenden Fourier-Komponente Pⁱ^, c ist ein Koeffizient für die relative Amplitude der η-ten Komponente, und R ist die oben schon genannte Frequenzzahl, von der die Periode oder Grundfrequenz der erzeugten Wellenform abhängt. Die Zahl W der Fourier-Komponenten, die in jeder Amplitudenberechnung einer Wellenform enthalten ist, hängt von der Jeweiligen Konstruktion ab. W=l6 Komponenten benötigt man jedoch für eine gute Synthese von Orgeltönen.

In der Computerorgel 15 (Fig. 2) werden die einzelnen Fourier-Komponenten F'¹^ in aufeinanderfolgenden Rechenzeitintervallen t , bis t ,g, die von einem Taktgeber 31 und einem Zähler 32 erzeugt werden,, einzeln ausgewertet. Die Fourier-Komponenten werden in einem Akkumulator 33 summiert. Auf diese Weise stellt der Inhalt des Akkumulators I3 am Ende eines jeden Rechenzeitintervalls t die Wellenformamplitude X (qR) für den momentanen Abtastpunkt qR dar.

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An einer Leitung 34 wire ein Zeitimpuls t__r erzeugt, indem der Impuls t -^- des letzten Reehenintervalls in einer Verzcgerungsschaltung 35 verzögert wird. Durch das Auftreten des t -Impulses wird der Inhalt des Akkumulators 33 über ein Gatter 36 in einen Digital-Analog-Konverter 37 gegeben. Der Akkumulator 33 wird dann zur Vorbereitung der Summierung der Fourier-Komponenten des nächsten Abtastpunktes gelöscht, mit deren Berechnung unverzüglich begonnen wird.

Der Digital-Analog-Konverter 37 gibt an das Tonsystem 11 eine Spannung, die der soeben berechneten Wellenformamplitude entspricht. Da diese Berechnungen in Realzeit ausgeführt werfen, hat die von dem Konverter 39 gelieferte Analogspannung für das Musiksignal eine Wellenform, deren Grundfrequenz von der momentanen Frequenzzahl R/ entV ^die ^^{ber Leitun}S ¹^ zugeführt wird, abhängt.

Zu Beginn eines jeden Reehenintervalls t wird die Frequenzzahl R^ _ment·} über ein Tor 38 zugeführt und dem vorherigen Inhalt eines Notenintervalladdierers 39 hinzuaddiert. Auf diese Weise stellt der Inhalt des Addie-· rers 39, der über eine Leitung 40 zugeführt wird, den Wert (qR) dar, der den soeben ausgewerteten Abtastpunkt der Wellenform bezeichnet. Vorzugsweise ist der Notenintervalladdierer 39 im "modulo 2W"-System ausgebildet, wobei W die höchste von dem System I5 ausgewertete Ordnung der Fourier-Komponenten ist. ·

Jeder der Rechenzeitimpulse t -, bis t ,g wird über ein ODER-Tor 42 einem Tor 43 zugeführt. Dieses Tor 43

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' liefert den i?lert aR zu einem Addierer 44 für harmonische Intervalle, der am Ende eines jeden Amplitudenberechnungs-Intervalls t gelöscht wird. Auf diese Weise werden die Inhalte des Addierers 44 für die harmonischen Intervalle in jedem Rechenzeitintervall t , bis t ^- um Eins erhöht, so daß der Inhalt des Addierers 44 die Größe (nqR) repräsentiert. Dieser Wert steht an Leitung 45 am.

Ein Adressendekoder 46 entnimmt einer Sinustabelle 47 den Wert sin^nqR entsprechend dem Argument nqR an Leitung 45. Die Sinustabelle 47 kann beispielsweise ein Festwertspeicher sein, in dem die Werte von sin^ φ für 0£<p£ ;j in Intervallen von D gespeichert sind, wobei D als die Auflösungskonstante des Speichers bezeichnet wird.

Bei einer derartigen Anordnung wird der Wert sin^qR während des ersten Rechenintervalls t ₁ einer Leitung 48 zugeführt. Während des nächsten Intervalls t _o steht der Wert sinfeqR an Leitung 48 an. Auf diese Weise wird im allgemeinen der Wert sin^nqR aus der Sinustabelle für eine spezielle Komponente n-te>Ordnung, die durch den Zeitintervallausgang des Zählers J52 angegeben wird, erzeugt.

In einem Speicher 49 für harmonische Koeffizienten ist eine Gruppe harmonischer Koeffizienten C gespeichert. Wenn jeweils ein Sinuswert an Leitung 48 geliefert wird, wird der harmonische Koeffizient C für die entsprechende Komponente n-ter Ordnung aus dem Speicher 49 durch eine Adressensteuerschaltung 50 herausgegriffen, die die Rechenzeitimpulse t , bis t ₁g erhält. Der Sinus-

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wert von Leitung 48 wird mit dem erhaltenen Koeffizienten C_n in einem Multiplizierer 5I für die Amplitude der Harmonischen multipliziert. Das Produkt, das dem Wert der gegenwärtig ausgewerteten Fourier-Komponente F^ⁿ' entspricht, wird über Leitung 52 dem Akkumulator 33 zugeführt. Auf diese Weise werden aufeinanderfolgende Gruppen von Fourier-Komponenten während aufeinanderfolgender Rechenintervalle t ausgewertet. Durch Akkumulierung dieser Komponenten und durch Umwandlung in analoge Weilenformen durch den Konverter 37 werden die gewünschten Töne erzeugt.

Die in dem Speicher 17 gespeicherten Frequenzzahlen werden den Nominal-Grundfrequenzen der von der Computerorgel 15 erzeugten Noten, dem Rechenzeitintervall t und der Anzahl der Amplitudenabtastpunkte N für die von der Orgel erzeugten Note mit der höchsten Grundfrequenz fjr zugeordnet. VJenn beispielsweise die Frequenzzahl R für eine solche Note mit der höchsten Frequenz als Einheit ausgewählt wird, dann werden mit einem gegebenen Rechenzeitintervall t von t = rrs— die Amplitu-

x χ wi_H

den von exakt N Abtastpunkten für diese Note errechnet.

Die Werte R für Noten niedrigerer Frequenzen können leicht ermittelt werden, wenn man weiß, daß das Frequenzverhältnis von zwei benachbarten Noten in einer gleich-

-1 ρ »-,

mäßig temperierten musikalischen Tonleiter -y2 ist. Im allgemeinen sind die Frequenzzahlen R für andere als die höchste Frequenz f„ abhängig.

In der folgenden Tabelle II sind an einem Beispiel die Frequenz, die Frequenzzahl R und die Nummer der Abtast-

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- 18 -

1 H
XU "■".

punkte pro Periode für jede Hot© In Oktave sechs aufgelistet. Die Mote C₇ (die Taste des C In Oktave 7) Ist die Mote rait der höchsten Grunöfrequenz der Computerorgel 15 und erhält daher die Frequenzzahl R einer Einheit. Bei diesem Beispiel werden N - 2W - 32 Abtastpunkte für die Note C„ berechnet« Dieser Wert von

I
IJ liefert ein zufriedenstellendes Ergebnis für eine ejjakte Synthese des Klanges einer- Orgelpfeife oder " der meisten anderen Musikinstrumente.

	Frequenz	MBSLIE II	Anzahl der Tastpunkte
lote	(Hz)	R	pro Periode
	2093.00		32.00
^C7	1975.53	1.0000	35.90
^B6	1864.66	0.9443	35.92
^A^6	I76O.OO	0.8913	38.06
^A6	1661.22	0.8412	40.32
^G#6	1567.98	O.794O	42.72
^G6	1479.98	O.7494	45.26
^F#6	1396.91	0.7073	47.95
^F6	1318.51	O.6676	5O.8O
^E6	1244.51	O.63OI	53.82
^Dtf6	1174.66	O.5947	57.02
^D6	1108.73	O.56I3	60.41
^c*6	1046.50	O.5298	64.00
	O.5OOO

Aus der obigen Tabelle II geht hervor, daß die Grundfrequenz des erzeugten Tones der Frequenzzahl ^R(_rnoment)^: die über Leitung 14 zum Tongenerator I5 geliefert wird,

- 19 509844/0456

- "■. O

proportional ist. Bei Verwendung in Verbindung mit einer Gleit-Sehaltung 10 der Pig, 2 wird daher automatisch jedesmal ein Gleiteffekt erzeugt-, wenn einer der Tastenschalter 12 zum Spielen einer Note gedrückt ist.

Slalom-Gleiteffekt

Ein Slalom-Gleiteffekt wird mit der Schaltung 55 nach Fig. 3 erzeugt. Bei der dargestellten Ausführungsform beginnt das Gleiten etwa einen Ganzton tiefer in der Frequenz als der nominale Grundton der an den Tastenschaltern 12 ausgewählten Note. Der Ton gleitet in der Frequenz aufwärts durch den richtigen Grundton hindurch bis auf eine Frequenz, die etwa einen Ganzton oberhalb der ausgewählten Note liegt. Dann verringert sich die Frequenz wieder, bis der richtige Grundton erreicht ist. Das Gleiten endet und die Tonerzeugung wird mit der richtigen Grundfrequenz, die durch die aus dem Speicher 17 kommende Frequenzzahl R vorgegeben ist, fortgesetzt, wenn der Schalter 12 ausgelöst wird.

Um den Slalom-Gleiteffekt zu beginnen, wird der "Gleitstart" -Impuls auf Leitung 21 gegeben, wodurch die ausgewählte Frequenzzahl R von einer Leitung 18 in ein Schieberegister 56 eingegeben wird, das dem Register der Ausführungsform nach Fig. 1 entspricht. Wie bei jedem Ausführungsbeispiel wird der Wert R in eine Position des Registers 56 eingegeben, die um m=4 Stellen nach rechts geschoben ist. Dies bedeutet, daß das höchstwertige Bit der Frequenzzahl R in die fünfte Schieberegisterstelle 56-5 eingegeben wird. Wie bei dem vorigen Ausführungsbeispiel wird der Wert S = ^V über Leitung

2⁴

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24' von dem Schieberegister 56 zu der Komplementärschaltung 27' geliefert.

Gemäß Fig. 3 enthält die Komplementärschaltung 27' eine Reihe von Exklusiv-ODER-Toren 27-I bis 27-j, von denen jedes mit einem Eingang an die entsprechende Schieberegisterstelle 56-1 bis 56-j angeschlossen ist. Der Wert j ist gleich der Anzahl von Bits in der von dem Speicher I7 kommenden Frequenzzahl R.

Jedes Tor 27-1 bis 27-j wird von einem "Komplement"-Signal gesteuert, das über Leitung 57 von dem "1"-Ausgang einer Kippstufe 58 in dem "Gleit-Start"-Signal an Leitung 21 in den "1"-Zustand gesetzt wird. Daher ist während des Beginns bei ansteigender Frequenz des Gleitens das Signal an Leitung 57 hoch (high). Als Folge davon liefern die Tore 27-1 bis 27-j an ihren Ausgängen ein Signal, das das Einerkomplement der in den Stellen 56-1 bis .56-j des Registers 56 enthaltenen Zahl darstellt. Diese Ausgangssignale werden dem Addierer 28' zugeführt. Das "Komplement"-Signal von Leitung 57 wird dem Übertrag-Eingang des Addierers 28' zugeführt. Das Übertrag-Eingangs-Signal und die Ausgangssignale der Tore 27-1 bis 27-j bilden zusammen das Zweierkomplement des Inhaltes von Schieberegister 56. Dieser V/ert wird mit der über Leitung 18 von dem Addierer 28' kommenden Frequenzzahl R summiert, um den Wert R'=R-S zu erhalten. Dieser Wert R' wird von dem Addierer 28' über die Leitung 14 dem Tongenerator I5 als momentane Frequenzzahl R_(moment) zugeführt.

In der Anfangsphase, während des ansteigenden Frequenz-

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·>■ Zl -

-7 η ^Λ ρ, A ^ -5

teiles des Gleiteffaktes. wird der Wert R jedesmal ι::ώ eine Position in dem Schieberegister 56 nach rechts geschoben, wenn eier Gleit-Taktgenerator 11 einen Taktimpuls 25 (Fig, I) über ein aufgesteuertes UND-Tor 78 an Leitung 26' liefert. Zu diesem Zweck ist eine Kippstufe 59 für die Schiebesteuerung vorgesehen,, die £u Beginn des Gleiteifektes in den ^?'0ⁿ-Zustand gesetzt wird und über ihren "'' O'^! "Ausgang ein Öffnungssignal über Leitung OQ an das UHD-Tor 61 liefert. Die Gleit-Taktimpulse werden dem ^Recftts-Sehlebe"-Eingang des Registers 56 über Leitung 62 zugeführt,

Das Schieberegister 36 besitzt x=2j Stellen, so aa.fi, wenn die R-Zahl nach rechts geschoben .wird, Bits mit niedrigerem Stellenwert nicht verloren werden, sondern in den Registerstellen 56-(j+l) bis 5β-χ gespeichert werden. Natürlich wird jedesmal, wenn das Register 56 nach rechts geschoben wird, ein kleinerer Wert S=—

an die Leitungen 24 gelegt, da jede Verschiebung nach rechts den Wert m um Eins erhöht. Als Folge davon verkleinert sich der Wert R'=R-S,der vom Addierer 28' geliefert wird, und die erzeugte Frequenz steigt näher an den nominellen Grundton der ausgewählten Note an.

Der Wert m wird in einem Zähler 63, in den der Anfangswert m=4 (d.h. binär 0100) bei Auftreten des "Gleit-Start"-Signals an Leitung 20 eingegeben wird, aufrechterhalten. Der Inhalt m=4 des Zählers 65 führt dazu, daß an einer Leitung 64 ein Signal erzeugt wird, durch das die Kippstufe 59 für die Schiebesteuerung anfangs in den "O"-Zustand geschaltet wird. Zu diesem Zweck werden die Inhalte der Zählerstellen 6j5-l, 6^-2 und 63-4 über

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-ρ ο

9 E ι a e ^j A-Q ι ο ο ό

entsprechende inverter β5·=1_ΰ 65-2 und β^>=4 an drei von irier Eingängen eines UHD-Tores 66 gelegte Der Inhalt der 2Millers te 11.3 öj-jS wird dsm verbleibenden Eingang des üND-Tores 66 direkt zugeführt ₀

Wenn die Kippstufe 59 für- die Schiebesteuerung im ^M0"-Zustand ist j wird üfosr Leitung 67 ein "low" »Signal dem Äuf/Ab-Stsuer-singang des Zählers 63 zugeführt-, Hierdurch wird der Zähler 6j5 in den AufwMr-ts-ZMhizustand -yersetztj, so daß jedar Zeitimpnls vom Taktgeber· 13 den Zählerinlialt erhöht. Wenn das Register 5ß auf diese Weise nach rechts geschoben wird^ enthält der Inhalt des Zählers 63 den Momentanwert m«,

Die Frequenz des erzeugten Tones erreicht zuerst den nominellen Grundton der ausgewählten Note, ohne daß der Gleiteffekt dadurch beendet würde. Statt dessen schaltet Schaltung 55 auf einen Modus, in welchem der rationale Bruch S=- mit der Zeit ansteigt und zu der ausge-

§111
_ _. _, nzzahl R hinzuaddiert wird. Hierdurch

steigt der erzeugte Ton in seiner Frequenz über den nominellen Grundton hinaus an.

Der Übergang von einem Modus in den anderen erfolgt, wenn m=l6 ist. Dies führt zur Erzeugung eines Ausgangssignals an einer Leitung 68, die an den Ausgang eines UND-Tores 69 mit vier Eingängen geschaltet ist. Die Eingänge des UND-Tores 69 sind mit den Ausgängen der Zählerstellen 6j5-l bis 63-4 verbunden. Das Signal an Leitung 68 wird über ein UND-Tor 70, das von dem "l"-Ausgang der Kippstufe 58 aufgesteuert wird, dem Setz-Eingang S der Kipp-

509844/0456

stufe 59 für die Schiebesteuerung zugeführt. Die Kippstufe 59 schaltet in den "l"-Zustand, um die Gleit-Taktimpulse vom Taktgeber 13 über ein UND-Tor 71 und eine Leitung 72 dem "Links-Schiebe"-Steueranschluß des Registers 56 zuzuführen. Das "high"-Signal vom "!"-Ausgang der Kippstufe 59 veranlaßt den Zähler 63, von seinem gegenwärtigen Stand von m=l6 aus abwärtszuzählen.

Jeder Gleit-Taktimpuls 25 veranlaßt nun eine Verschiebung des Wertes R, der in den Schieberegisterstellen 56- (j+1) bis 56-x gespeichert war, in dem Register

nach links. Auf diese Weise erhöht sich der Wert S=S-

R 2

von dem Anfangswert S, in dem Maße, wie m sich verringert. Diese Werte von S werden nun der Frequenzzahl R hinzugefügt. Zu diesem Zweck wird durch das Auftreten des Signals m=l6 an Leitung 68 die Kippstufe in den ¹¹O"-Zustand geschaltet, so daß das "Komplement"-Signal an Leitung 57 beendet wird. Hierdurch arbeiten die Exklusiv-ODER-Tore 27^f nicht mehr als Komplementoren, sondern lassen das Ausgangssignal S vom Schieberegister 56 direkt zum Addierer 28' durch. Dabei wird die Summe R'=R+S über die Leitung 14 vom Addierer 28' zu dem zugehörigen Tongenerator geliefert. Die Frequenz des erzeugten Tones verringert sich weiterhin.

Eventuell, wenn der Wert schrittweise bis auf m=4 heruntergegangen ist, Eegt die erzeugte Frequenz etwa einen Ganzton oberhalb des nominellen Grundtones der ausgewählten Note. Die Schaltung 55 bewirkt dann, daß die Frequenz sich so weit verringert, bis der nominelle Grundton wieder erreicht ist. Dies geschieht durch Schieben des Inhaltes des Registers 56 nach rechts, wodurch

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man abfallende Werte von S erhält, die der Frequenzzahl R in dem Addierer 28' hinzuaddiert werden.

Die Bedingungen für einen solchen Betrieb sind gegeben, wenn der Inhalt des Zahlers 6j5 den Wert m=4 erreicht. Das resultierende Signal an Leitung 64 setzt die Kippstufe 59 für die Schiebesteuerung in den "θ"-Zustand, so daß das Register 56 nach rechts verschoben wird und der Zählerstand des Zählers 63 erhöht wird. Die Kippstufe 58 bleibt im "O"-Zustand, so daß an Leitung 57 kein "Komplement"-Signal erscheint und daher die Schaltung 27' den Wert S nicht komplementiert, sondern ihn unverändert an den Addierer 28' weitergibt. Das Signal an Leitung 64 wird ferner über ein UND-Tor 73* das von dem "l"-Ausgang der Kippstufe 59 gesteuert wird, dem Setzeingang S einer Kippstufe 74 zugeführt, um diese in den "1"-Zustand zu versetzen, wodurch die Beendigung des Slalomgleitens vorbereitet wird, wenn der richtige Grundton erreicht ist.

Das Slalomgleiten endet, wenn der Wert m=l6 ist. Zu dieser Zeit nähert sich der über Leitungen 24' von dem Register 56 gelieferte Wert S dem Wert Null, so daß das Ausgangssignal R'=R+S von Addierer 28' sich der Frequenzzahl R der ausgewählten Note annähert. Der Wert wird exakt gleich R, wenn die Bit-Zahl in jeder in dem Speicher 17 gespeicherten Frequenzzahl gleich oder kleiner ist als j, so daß, wenn m=l6 ist, die Inhalte der Schieberegisterstellen 56-I bis 56-j sämtlich Null sind.

Wenn m=l6 ist, wird das Signal an Leitung 68 hoch (high). Da die Kippstufe 74 im "!"-Zustand ist, wird an dem

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¹¹I"-Ausgang und an Leitung 75 ein Hoch-Signal erzeugt. Auf diese Weise steht an beiden Eingängen eines NAND-Tores 76 Hoch-Signal, wodurch der mit einer Leitung 77 verbundene Ausgang dieses Tores auf Tief-Signal geht. Hierdurch wird das UND-Tor 78 gesperrt, so daß keine weiteren Taktimpulse 25 zum Zähler 6j5 oder zum Schieberegister 56 gelangen können. Das Gleiten endet und die Tonerzeugung wird mit dem nominellen Grundton der ausgewählten Note fortgesetzt. Zu Beginn des nächsten Gleitens, wenn eine neue Note gespielt wird, setzt das "Gleit-Start"-Signal an Leitung 21 die Kippstufe 74 in den "θ"-Zustand zurück, so daß das Potential an Leitung 75 heruntergeht. Dadurch geht das Potential an Leitung 77 hoch und öffnet das UND-Tor 78, so daß die Gleit-Taktimpulse 25 an das Register 56 und den Zähler 63 weitergegeben werden.

Portamento

Die Schaltung 80 nach Fig. 4 erzeugt einen Portamento-Effekt, bei dem der erzeugte Ton von der Nominalfrequenz der vorher gespielten Note auf die Nominalfrequenz einer neuen, an einem der Tastaturschalter 12 ausgewählten Note gleitet. Das Portamento erfolgt in Stufen, die einem festen Anteil (Prozentsatz) der Frequenz des momentan erzeugten Tones proportional sind.

Zu diesem Zweck wird in der Schaltung 80 die augenblickliche Frequenzzahl Moment) ^dem zugehörigen Tongenerator 15 von einem Akkumulator 8l über eine Leitung 14' und ein UND-Tor 90 zugeführt. Wenn der Musiker eine Taste losläßt, bleibt die Frequenzzahl der letzten Note im

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Akkumulator 81 als Anfangswert von R/ _ment) ^ernalten. Bei der Auswahl einer neuen Note werden die Inkremente A R der Frequenzzahl, die durch die Gleichung

R = _{(G1# ?)}

IC

gegeben sind, der augenblicklich im Akkumulator 81 gespeicherten Frequenzzahl hinzuaddiert (oder von dieser

subtrahiert), bis die Frequenzzahl R/ <. der neuen Note ' (neu;

erreicht ist. Danach wird die Tonerzeugung mit dem nominellen Grundton der neuen Note fortgesetzt. Die Inkremente AR werden in Zeitintervallen erzeugt, die durch einen Portamento-Taktgeber 82 vorgegeben sind.

Wenn ein neuer Tastenschalter 12 ausgewählt worden ist, wird die entsprechende Frequenzzahl R/ \, die aus dem Frequenzzahlspeicher YJ ausgelesen wird, mit dem Wert R/ _n.\,der gegenwärtig im Akkumulator 81 vorhanden ist verglichen. Wenn R_(neu)<^R(_mOment) ^ist' ^erzeuSt ein Komparator 83 ein Signal an Leitung 84; das veranlaßt, daß die Schaltung 80 die Inkremente AR von R(_moment) abzieht. Wenn umgekehrt die neue Note in der Frequenz höher ist als die vorherige, erscheint an Leitung 84 kein Signal und die Inkremente ^iR werden zu R(_moment) hinzuaddiert.

Um den Wert AR zu erhalten, wird die augenblickliche Frequenzzahl ^R(_momentV ^{die in dem} Akkumulator 8l gespeichert ist, durch die Konstante X in einer Teilerschaltung 85 geteilt. Der dem Wert AR entsprechende Quotient wird über die Leitungen 86 einer Gruppe von Exklusiv-ODER-Toren 87 zugeführt. Jedes der Tore 87

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2518833

erhält an einem Eingang das Signal der Leitung 84. Wenn daher die Frequenz der neuen Note niedriger ist als die der zuletzt gespielten Note, so daß das Signal an Leitung 84 "hoch" ist, arbeiten die Tore 87 als Komplementärschaltung. Wenn dagegen R(_neu)> ^R(_moment) ^ist* ^ist das Signal an Leitung 84 "tief", so daß die Tore 87 das Inkrement ΔΒ. unverändert durchlassen.

Jeder Taktimpuls des Portamento-Taktgebers 82 öffnet ein Tor 88, das die Ausgänge der Tore 87 mit dem Akkumulator 81 verbindet. Wenn das Signal an Leitung 84 "tief" ist,bewirkt jeder Taktimpuls des Taktgebers 82, daß der Inkrementwert4R (s. Gleichung 7) von dem Teiler 85 zum Akkumulator 81 geleitet wiru, wo es zu dem vorherigen A kkurnula tor inhalt hinzuaddiert wird.

Daraus folgt, daß die momentane Frequenzzahl, die dem Tongenerator 15 zugeführt wird, gleich dem Wert B.f_mn„_an¥\

^ IuOIIi"H 0 }

im Akkumulator 81 vor dem Auftreten des letzten Portamento-Taktimpulses plus einem InkrementAR gleich dem letzten Wert von R, _οπ1βη+-·\ geteilt durch Kist. Während aufeinanderfolgender Portamento-Taktintervalle werden zusätzliche Inkremente ΔίΙ dem Inhalt des Akkumulators 8l hinzuaddiert. Die Inkremente haben sämtlich unterschiedliche Werte, da jedes Inkrement von einem unterschiedlichen Wert von R, _men+-} berechnet wird.

Wenn die neue Note eine niedrigere Grundfrequenz hat als die vorhergehende Note, ist das Signal an Leitung 84 "hoch" und die Tore 87 arbeiten als Komplementbildner. Das Signal an Leitung 84 wird ferner dem "Übertrag"-Eingang des Akkumulators 81 zugeführt. Daher bewirkt jeder

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Portamento-Taktimpuls, daß das Zweierkomplement des Wertes AR dem Inhalt des Akkumulators 81 hinzuaddiert wird. Dies ist der Subtraktion des Wertes AR von dem Wert R/ ,s in dem'Akkumulator 81 äquivalent. Der Akkumulator 81 liefert auf diese Weise an den Tongenerator 15 eine neue momentane Frequenzzahl, deren Wert niedriger ist als der der vorherigen Frequenzzahl.

Nach dem Spielen einer Note, jedoch vor der Auswahl der nächsten Note, verbleibt die vorherige Frequenzzahl in dem Akkumulator 81. Da jedoch kein Tastenschalter 12 gedrückt ist, wird dem ODER-Tor 89 kein Eingangssignal zugeführt. Infolge dessen ist das Signal am Ausgang des Torep 89 "tief", wodurch das UND-Tor 90 gesperrt wird. Die Frequenzzahl ^Rf_momen+-^ ^im Akkumulator 8l wird dem Tongenerator I5 nicht zugeführt und die Notenerzeugung wird unterdrückt. Sobald der nächste Tastenschalter geschlossen wird, wird über das ODER-Tor 89 ein Signal erzeugt, das das UND-Tor 90 öffnet und dadurch die Tonerzeugung einleitet. Das Portamento beginnt bei derjenigen Frequenz, die durch den zuvor im Akkumulator 81 erhaltenen Wert R/ .* bestimmt ist.

Auf diese Weise bewirkt die Schaltung 80 der Fig. 4, daß jede Note vom Grundton der zuvor gespielten Note aus zu demjenigen der neu ausgewählten Note gleitet. Das Portamento findet nicht in gleichen Stufen, sondern in Inkrementen^R (Gleichung 7) statt, die von der jeweil momentanen Frequenzzahl abhängen. Daher ändert sich der erzeugte Ton in seiner Frequenz durch unterschiedliche Inkrementalwerte in jeder Stufe des Porta-

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mentos.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird ein Portamento-Effekt erzeugt, bei dem die Frequenz in jeder Stufe um einen gleichen Betrag AR* erhöht wird, der durch die Gleichung

AR« = ^ ₈₎

gegeben ist, wobei R_(neuj und R(_vorher) jeweils die Frequenzzahlen der neuen und der vorher ausgewählten Note sind.

Zur Erzeugung des Portamento-Inkrementes AR' wird die der zuletzt gespielten Note entsprechende Frequenzzahl ^R(vorher) ^{in einem} Register 96 (Fig. 5) gespeichert. Von ihr wird die Frequenzzahl R/_ne \ subtrahiert, die über eine Leitung 97 von dem Speicher I7 geliefert wird, wenn der neue Schalter 12 gedrückt ist. Die Subtraktion wird in einer SubtrahierschaÄing 98.durchgeführt, die den Unterschied mit dem entsprechenden Vorzeichen errechnet und diese Werte über Leitungen 99 und 100 einem Teiler 101 zuführt, der durch kteilt. Der von dem Teiler 101 an Leitung 102 erzeugte Quotient entspricht dem Wert AR¹ (s. Gleichung 8).

Die Portamento-Inkremente AR* werden in einem Akkumulator 103 algebraisch addiert. Der Akkumulator 10j3 wird zu Beginn des Portamento-Betriebes gelöscht. Wenn der neue Tastenschalter 12 geschlossen wird, wird über ein ODER-Tor 104, eine monostabile Kippstufe 105 und eine Leitung 106 der "Lösch"-Eingang des Akkumulators 10J5

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aktiviert. Danach wird das Tor 108 von jedem Taktimpuls des Portamento-Taktgebers 107 geöffnet, wodurch das Inkrement Ar' von Leitung 102 dem Akkumulator 103 zugeführt wird, wo es dem bisherigen Akkumulatorinhalt algebraisch hinzuaddiert wird. Auf diese Weise repräsentiert in jeder Stufe des Portamentos der Inhalt Σ AR des Akkumulators 103 die gesamte Änderung der Frequenzzahl seit Beginn des Portamentos.

Dieser Wert IAR¹ wird über Leitung 110 einem Addierer 111 zugeführt, v/o er der vorherigen Frequenzzahl R/ , \ die über eine Leitung 112 vom Speicherregister 96 zugeführt wird, hinzuaddiert wird. Die von dem Addierer erzeugte Summe entspricht der gegenwärtigen Frequenzzahl

(moment)*

Während des Portamento-Intervalls wird der Wert R(_moment} dem Tongenerator 15 über eine Leitung 113, ein steuerbares Tor 114 und ein ODER-Tor 115 sowie ein UND-Tor 116 zugeführt. Das UND-Tor 116 ist stets dann geöffnet, wenn einer der Tastenschalter 12 gedrückt ist. Das Tor 114 ist während der Portamento-Erzeugung durch den "l"-Ausgang einer Kippstufe II7 geöffnet, die beim Auftreten eines "Portamentostart"-Signals an Leitung I06 gesetzt wird.

Das Portamento endet, wenn die gegenwärtige Frequenzzahl den Wert der neuen Frequenzzahl R/_neu-\ erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kippstufe II7 in den "O"-Zustand zurückversetzt. Als Folge davon wird das Potential am "1"-Ausgang "tief", wodurch Tor 114 gesperrt wird. Der Wert R(_moment) ^des Addierers 111 wird nun

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nicht mehr dem Tongenerator 15 zugeführt. Statt dessen wird die neue Frequenzzahl R/__ \ von Leitung 97 dem Generator 15 über ein Tor 119, ein ODER-Tor 115 und ein UND-Tor 116 sowie die-Leitung 14 zugeführt. Das Tor 119 wird von dem "O"-Ausgang der Kippstufe 117 über Leitung 120 geöffnet.

Die Tonerzeugung wird mit der exakten Nominalfrequenz des ausgewählten Tones fortgesetzt. Durch Zurücksetzen der Kippstufe II7 wird eine monostabile Kippstufe 121 getriggert, die bewirkt, daß der Wert R/__ \ von Leitung

^ neu j

97 in das Register 96 eingegeben wird, wo er zur Verwendung bei dem nächstfolgenden Portamento-Effekt gespeichert wird.

Ein Komparator 123 dient dazu, zu ermitteln, wann die gegenwärtige Frequenzzahl im Addierer 111 die an Leitung 97 anstehende neue Frequenzzahl erreicht hat. Wenn der Grundton der neuen Note höher ist als derjenige der vorhergehenden Note, ist das Vorzeichensignal an Leitung 100 "hoch", wodurch ein NAND-Tor 124 vorbereitet wird. Während der Portamento-Erzeugung beginnt der Wert

^R(moment) ^{bei einem Wert} unterhalb R/_neu\> so daß der Ausgang des Komparators 123 an Leitung 125 "tief" liegt. Sobald jedoch ^R(_momerrt\ schrittweise auf einen Wert gebracht worden ist, der geringfügig über R/„_o„\ liegt, erzeugt der Komparator 123 ein "Hoch"-Signal an Leitung I25. Da beide Eingänge des NAND-Tores 124 "hoch" liegen, wird sein Ausgang "tief", wodurch der Ausgang eines weiteren NAND-Tores 126 "hoch" wird. Das Signal an Leitung 127 setzt die Kippstufe II7 zurück und beendet dadurch das Portamentointervall.

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Wenn umgekehrt der neue Grundton in seiner Frequenz niedriger ist als die vorherige Note, dann ist das Vorzeichensignal an Leitung 100 "tief". Das NAND-Tor 124 wird gesperrt. Das "Tief"-Signal an Leitung 100 wird durch einen Inverter 128 invertiert und öffnet das NAND-Tor 129. Während der Portamento-Erzeugung fällt der Wert ^R/_moment) ^at>· Sobald dieser Wert geringfügig kleiner wird als B._f \, erzeugt der Komparator 123 ^ein "Hoch"-Signal an Leitung 130, die zum NAND-Tor 129 führt. Der Ausgang des Tores 129 wird "tief", wodurch das NAND-Tor 126 ein "Hoch"-Signal abgibt und die Kippstufe 117 rücksetzt. Auf diese Weise wird die Portamento-Erzeugung beendet.

Man beachte, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 4 das Portamento endet, wenn die gegenwärtige Frequenzzahl im Akkumulator 8l etwa gleich B._f % ist. Das letzte während des Portamentos in den Akkumulator 81 hinein addierte oder subtrahierte Inkrement bewirkt eine Zustandsänderung des Signals an Leitung 84. Danach addiert und subtrahiert die Schaltung 80 Inkremente, von denen jedes gleich R/„_„>/K ist, zu oder von der laufenden Frequenzzahl im Akkumulator 81. Der dem Tongenerator 15 zugeführte Wert ^R/_moment-\ gleicht den Wert R/ % nicht genau aus, sondern ist entweder geringfügig höher oder tiefer als dieser Wert. Eine solche geringfügige Frequenzänderung wird von einer Person, die den erzeugten Ton mit dem nominellen Grundton der ausgewählten Note hört, nicht erkannt.

5098 U4/0458

Claims

Ansprüche

/Ί. .Einrichtung zur Erzeugung eines Gleit- oder Portamentο-Effektes in einem elektronischen Musikinstrument, wobei jeweils der Grundton des erzeugten Klanges einer Frequenzzahl proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (IJ, 23; Ij5, 56; 85, 101) zur inkrementalen Veränderung der Frequenzzahl vorgesehen ist, die während des Erzeugens eines Gleitens oder Portamentos zeitveränderlich eine größer oder kleiner werdende gebrochene Frequenzzahl erzeugt, und daß die gewählte Frequenzzahl durch Inkremente, die den gebrochenen Frequenzzahlen entsprechen, verändert wird, wobei die Veränderungen enden, wenn die entstehende Frequenzzahl im wesentlichen gleich der Frequenzzahl der ausgewählten Note ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument zur Erzeugung eines Gleiteffektes eine Gruppe von Notenauswahlschaltern (12) sowie einen die Schalterstellungen in Frequenzzahlen umsetzenden Umsetzer (I7) aufweist, daß eine Divisionseinrichtung (Schieberegister 23, 56) vorgesehen ist, die die Frequenzzahl (ft)durch einen zeitveränderlichen Wert k(t) teilt, und daß der Ausgang (24) der Divisionsvorrichtung und der Ausgang (l8) des Umsetzers (17) an die Eingänge eines Addierers (28) oder Subtrahierers gelegt sind, in welchem die gebrochene Frequenzzahl (R/k(t)) zu der Frequenzzahl (R) hinzuaddiert oder von ihr subtrahiert wird.

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. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch-gekennzeichnet, daß der Wert k(t)=2^m in Schritten (m) in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, die durch einen Taktgeber (15) vorgegeben sind, inkrementiert wird, wobei (m) jeweils durch einen Taktimpuls um eine Einheit verändert wird.

. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Slalom-Gleiteffektes, bei dem die Frequenz des erzeugten Tones zunächst immer mehr an den gewählten Ton angenähert wird, dann über diesen hinweggeht und anschließend wieder zurückkehrt, der Wert k(t) anwechselnd während aufeinanderfolgender Phasen der Gleiteffekterzeugung vergrößert und verkleinert wird, und daß der Wert k(t) programmgemäß während unterschiedlicher Phasen der Gleiteffekterzeugung zu der Frequenzzahl (R) hinzuaddiert oder von dieser subtrahiert wird, so daß der erzeugte Ton zunächst über den nominellen Grundton der ausgewählten Note hinwegstreicht und anschließend auf ihn zurückkehrt.

. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Portamento-Effektes eine Divisionsvorrichtung (85* 101) zum Teilen der Frequenzzahl (R/_{m ent}\) durch eine Konstante (k) vorgesehen und mit einem Akkumulator (8l) verbunden ist, der die der zuvor gespielten Note entsprechende Frequenzzahl und der während des Portamentos erzeugten Frequenzzahlen aufsummiert und an seinem Ausgang (lV) die laufen-

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de Frequenzzahl (R_M^_mo„4-\) erzeugt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet , daß ein Komparator (83) zum Vergleich des Wertes der laufenden Frequenzzahl (^R(moment)> ^{mit der} Frequenzzahl (R_(neuy) der ausgewählten Note und zur Beendigung der Portamento-Erzeugung dann, wenn im wesentlichen Gleichheit zwischen beiden zu vergleichenden Signalen herrscht, vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator (81) abwechselnd die gebrochene Frequenz-.,ahl zu der laufenden Frequenzzahl (^R(_moment-0 hinzuaddiert oder von dieser subtrahiert, nachdem am Komparator (83) Signalgleichheit erkannt worden ist, und daß die ausgewählte Note danach mit einer Frequenz erzeugt wird, de um den nominellen Grundton dieser Note herum geringfügig nach oben und unten schwankt.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Portamento-Effektes eine Subtrahiereinrichtung (98) vorgesehen ist, die die Frequenzzahl (^R(_vorv,erl^ ^der zuvor ausgewählten Note von der Frequenzzahl(FU_n der gegenwärtig ausgewählten Note subtrahiert, und deren Ausgangssignal einem Teiler (101) zugeführt wird, der den Differenzwert durch eine Konstante (k) teilt, daß der in dem Teiler (101) erzeugte Quotient in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen während der Portamento-Erzeugung einem Akkumulator (I03) zugeführt

- 36 ΒΠ98ΛΑ/0Λ56

wird, an dessen Ausgang die ζ ei tver ander Ii ehe gebrochene Frequenzzahl erzeugt wird, und daß der Ausgang (110) des Akkumulators zusammen mit einer Leitung (112), an der ein der vorherigen Frequenzzahl
(R/ , x) entsprechendes Signal steht, einem Addierer (111) zugeführt wird, an dessen Ausgang die laufende Frequenzzahl (R, _en*.\) erzeugt wird.

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