DE2518633A1 - Einrichtung zur erzeugung eines gleit- oder portamento-effektes in einem elektronischen musikinstrument - Google Patents
Einrichtung zur erzeugung eines gleit- oder portamento-effektes in einem elektronischen musikinstrumentInfo
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- DE2518633A1 DE2518633A1 DE19752518633 DE2518633A DE2518633A1 DE 2518633 A1 DE2518633 A1 DE 2518633A1 DE 19752518633 DE19752518633 DE 19752518633 DE 2518633 A DE2518633 A DE 2518633A DE 2518633 A1 DE2518633 A1 DE 2518633A1
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Description
PATENTANWALT·:
DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHON WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DlPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER
DR.-ING. K.W. EISHOLD
5 KÖLN 1, DEICHMANNHAUS
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 2m, 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)
509844/0456
Wenn dieser Wert Rf 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:
Ck = 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.
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
509844/0456
sind, weiterhin nach rechts geschoben. Dadurch wird der Wert bei jedem Taktimpuls erhöht. Schließlich wird
der dem Taktgenerator zugeführte Wert RT 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
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ο erzeugung Jiiazugefögt Tffird^ gleich sinem
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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.
509844/0456 - 9 -■
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 Rfmoment)
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
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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-
509844/CU56 '
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
50984A/0456
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.
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 wirds in Noten umgesetzt weröeno
Die Amplitiiels an je&em Aötastpimkt wird während eines
regulSren Zeitintervalls fcvr, 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 LeitunS 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 Cn 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 wiH
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-
509844/0456
- 18 -
1 H
XU "■".
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.
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.
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
5Π98Α4/0456 -20-
2118633
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-
509844/0456 -21-
·>■ 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
509844/0456 -22-
-ρ ο
9 E ι a e ^j
A-Q ι ο ο ό
entsprechende inverter β5·=1ΰ 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
_ _. _, 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 27f 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
5098ΑΛ/0456 -24-
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
-25 t 509844/0456
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.
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
- 26 509844/0456
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
509844/0456 -27-
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.fmn„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
5098Λ4/0456 -28-
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 Rfmomen+-^ 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-
- 29 509844/0456
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
- 30 509844/0456
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
509844/0456 -31-
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.
- 32 -
5098AA/0456
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 (1)
- 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.50984 4/045 6 - 34 -. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch-gekennzeichnet, daß der Wert k(t)=2m 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-09844/0456 - 35 -de Frequenzzahl (RM^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(FUn 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/0Λ56wird, 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.509844/0456
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
US464936A US3929053A (en) | 1974-04-29 | 1974-04-29 | Production of glide and portamento in an electronic musical instrument |
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DE2518633A1 true DE2518633A1 (de) | 1975-10-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: YAMAHA CORP., HAMAMATSU, SHIZUOKA, JP |
|
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: SCHOENWALD, K., DR.-ING. FUES, J., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. VON KREISLER, A., DIPL.-CHEM. SELTING, G., DIPL.-ING., PAT.-ANWAELTE, 5000 KOELN |