DE2523881C3 - Elektronisches Musikinstrument - Google Patents

Description

a) der Frequenzzahlenspeicher (7) mit einem Eingang fß,) eines Addierers (12) verbunden ist,

b) ein Koti^ahlgenerator (9), der eine mehrstellige Kodezah!, die Abweichungsfrequenzzah! (P₀ bis Pi₄), ausgibt, über eine Torschaltung oder Torschaltungen (A^ bis A^: OR₂;. ORn) mit dem anderen Eingang (A)d^i Addierers(12) verbunden ist,

c) die Torschaltung oder Torschaltungen (A^ ²^ bis Av: ORn. OR21) Steuerimpulse (NP) von einem Rauschimpulsgenerator (10) empfangen, der Impulse etwa gleicher Höhe und Dauer in regellosen Abständen erzeugt, und

d) die Ausg 'ngssignale des Addierers (12) der Abtast-Steuereinheit (5a, 5b. 5c) zugeführt werden,

wobei der Addierer (12), ge.¹ euert durch die Taktimpulse (Φι) periodisch die durch die Torschal- Jj tung bzw. Torschaltungen (At» bis A\y. OR22. O/?;··) entsprechend den Steuerimpulsen (NP) veränder bare Abwcichurgsfrequenzzahl (P_n bis Pi₄) /u der Frequenzzahl (F, bis F14) addiert und als Ausgangs signale modifizierte Frequenzzahlen (F_n,, bis fVu)an 4.) die Abtaststeuereinheit (5.·) bis 5c) abgibt.

2. Musikinstrument nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, d.iß die Torschaltung bzw. Torschaltungen (Ai* bis A,,. ORn. OR21) derart ausgebildrt sind, daß sie bei Anstehen eines Steuerimpulses (NP) von dem Ra'.ischimpulsgenerator(10)das Vorzeichen der AbweichungsfrequenzzahlfPf, bis P₄)umkehrt.s< > daß die Abweichungsfrequenzzahl in Abhängigkeit von dem Signalzustand am Ausgang des Rauschimpulsgenerators (10) dem Addierer (12) entweder mit w positivem oder negativem Vorzeichen zugeführt wird.

3. Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß ein beim Anschlagen einer Taste einmalig erzeugter Impuls, das Anhall- vs Startsignal (ES)einer Steuersignale (W_x, W₃) für den Kodezahlgenerator (9), die Tiefensignale (W-. W₂), erzeugenden Schaltung, dem Tiefensignalgenerator (18), zugeführt wird, und daß der Tiefensignalgenerator (18) derart ausgebildet ist, daß er auf das Anhall-Startsignal hin, gesteuert durch einen Taktimpulsgenerator (19), Tiefensignale (W\, Wz) jeweils solchen zeitabhängigen Wertes erzeugt, daß die Abweichungsfrequenzzahl (P₀ bis P\i) unmittelbar nach der Erzeugung des Anhall-Startsignals (ES) am größten ist und sich dann verringert.

4. Musikinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem den Tiefensignalgenerator

(18) steuernden Taktimpulsgenerator(19) ein Signal zugeleitet wird, das eine Angabe (K_x, K₂) darüber enthält, welcher Tastatur die jeweils angeschlagene Taste zugeordnet ist, und die Ausgangsfrequenz des den Tiefensignalgenerator (18) steuernden Taktimpulsgenerators (19) in Abhängigkeit von der Angabe (K_x, K₂) veränderbar ist.

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstrument mit digitaler Musiktonerzeugung, mit einem Frequenzzahlenspeicher, aus dem für jede gedrückte Taste eine mehrstellige digitale Frequenzzahl entsprechend der dieser Taste zugeordneten Tonhöhe auslesbar ist, mit einem Musikton-Wellenformspeicher, der die Amplituden mindestens einer Wellenform an zahlreichen diskreten Abtastpunkten in verschiedenen Speicheradressen gespeichert enthält, und mit einer durch Taktimpulse gesteuerten Abtast-Steuereir.heit. die die zeitliche Folge, mit der die Inhalte der einzslnen Speicheradressen ausgelesen werden, in Abhängigkeit von der Frequenzzahl steuert

Bei einem bekannten Musikinstrument dieser Art (US-PS 38 09 786) erfolgt die Tonerzeugung dadurch, daß eine Musiktonwellenform, die in Form digitaler Amplitudenwerte, die verschiedenen Abtastpunkten entsprechen, in dem Wellenformspeicher gespeichert ist. aus diesem Speicher ausgelesen wird. Das Auslesen erfolgt durch Aufrufen der einzelnen Speicheradressen. Je größer die Geschwindigkeit bzw. die zeilliche Folge ist. mit der der Aufruf erfolgt, um so höher ist die Grundfrequenz des erzeugten Tones. Die Auslesegeschwindigkeit des Wellenformspeichers hängt daher davon ab. welche Taste gedruckt wurde. Beim Drücken einer Taste ivird aus dem I rcquenzzahlenspeicher eine Frequenzzahl ausgegeben, die dieser Taste entspricht Diese Frequenz.zahl wird in der Abtast-Steuereinheit kummulativ addiert, wobei der in der Abtast-Steuerein heit enthaltene Wert jeweils die auszulesende Speiche radresse bestimmt.

Die mit dem bekannten digital arbeitenden Musikinstrument zu erzeugenden Töne sind reine Töne (Grundtöne), die nicht den speziellen Toneffekt eines bestimmten Musikinstrumentes haben

Aufgabe der Erfindung ist es. ein Musikinstriimeni dor eingangs genannten Art so auszubilden, daß es imstande ist. Töne mit einem lebendigen Klangbild dadurch /u erzeugen, daß die Tonfrequenz einmal oberhalb der Nominalfrequenz und einmal unterhalo der Nominalfrequenz hegt, die der gedruckten Taste entspricht, wobei die zeitliche Verteilung der Frequenzabweichung nach oben und nach unten in Annäherung an ein natürliches Vibrato regellos erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß

a) der Frequenzzahlenspeicher mit einem F.ingang eines Addierers verbunden ist,

b) ein Kodezahlgenerator, der eine mehrstellige Kodezahl, die Abweichungsfrequenzzahl ausgibt, über eine Torschaltung oder Torschaltungen mit dem anderen Eingang des Addierers verbunden ist.

c) die Torschaltung bzw. Torschallungen Steuerimpulse von einem Rauschimpulsgenerator empfangen, der Impulse etwa gleicher Höhe und Dauer in regellosen Abständen erzeugt, und

d) die Ausgangssignale des Addierers der Abtast-Steuereinheit zugeführt werden, wobei der Addierer, gesteuert durch die Taktimpuls periodisch die durch die Torschaltung bzw. Torschaltungen entsprechend den Steuerimpulsen veränderbare Abweichungsfrequenzzahl zu der Frequenzzahl addiert und als Ausgangssignale modifizierte Frequenzzahlen an die Abtaststeuereinheit abgibt.

Die Töne, die mit einem derartigen Musikinstrument erzeugt werden, gleichen in ihrem Klangbild denjenigen tu einer rauhen Stimme, indem der Grundton regellos mit einer digital erzeugten Frequenzabweichung moduliert wird. Wenn in diesem Zusammenhang von »Rauschen« gesprochen wird, bedeutet dies die regellos erfolgende Frequenzabweichung von der Nominaltonhöhe nach oben oder nach unten. Mit »Tiefe« ist die Vibratotiefe bzw. der Modulationsfaktor gemeint. Die Tiefe kennzeichnet also die Größe der Frequenzabweichung.

Die Frequenzmodulation der Nominalfrequenz kann automatisch erfolgen, wenn und solange eine Taste -" gedrückt wird. Ein besonderer Toneffekt ^ntstelit jedoch, wenn die Frequenzmodulation, und zwar nach dem Anschlagen einer Taste, am größten ist und sich anschließend immer mehr abschwächt. Dieser Effekt kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung .'5 dadurch erzielt werden, daß ein beim Anschlagen einer Taste einmalig erzeugter Impuls, das Anhall-Startsignal einer Steuersignale für den Kodezahlgenerator. die Tiefensignale, erzeugenden Schaltung, dem Tiefensignalgenerator. zugeführt wird, und daß der Tiefensi- w gnalgencrator derart ausgebildet ist, daß er auf das Anhall-Startsignal hin, gesteuert durch einen Taktimpulsgenerator. Tiefensignale jeweils solchen zeitabhängigen Wertes erzeugt, daß die Abweichungsfrequenzzahl unmittelbar nach der Erzeugung des Anhall-Start- π signals am größten ist und sich dann verringert.

Ferner ist es möglich, bei einem Musikinstrument das mehrere Tastaturen aufweist, die Frequenzmodulation getrennt nac¹* Tastaturen vorzunehmen. Dies kann dadurch ermöglicht werden, daß dem den Tiefensignal- ■"' generator steuernden Taktimpulsgenerator ein Signal zugeleitet wird, das eine Angabe darüber enthält, welcher Tastatur die jeweils angeschlagene Taste zugeordnet ist. und die Ausgangsfrequenz des den Tiefensignalfenerato- steuernden T₁ ktimpulsgenera- *'·> tors in Abhängigkeit von der Angabe veränderbar ist.

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

F i g. I zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten >o Ausführiing'^form des elektronischen Musikinstrumentes;

F i g. 2(a) bis 2(d) zeigen Diagramme der in dem Musikinstrument verwendeten Taktimpulse;

F ι g. i zeigt ein Schaltbild eine'S Tastendatengenera- « tors 2 aus Fig. 1;

F ι g. 4 zeigt ein Schaltbild des Tasten-Übertragers 3 aus Fig. 1;

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild des F requenzzahlengenerators4aus Fig. 1; ω

Fig. 6(a) bis 6(i) zeigen Zeitdiagramme der verschiedenenen Signale an den jeweiligen Stellen des Frequenzzahlengenerators der F i g. 5;

Fig. 7(a) bis 7(c) zeigen Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der von dem Rauschimpulsgenerator erzeugten Steuerimpulse;

Fig.8 zeigt ein Schartbild der Bruchzahl- und Ganzzahlzähler gemäß F i g. 1;

F i g. 9 zeigt ein Blockschaltbild des Hüllkurvenzählers 20 der Γ i g. 1;

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des elektronischen Musikinstrumentes;

Fig. 11 (a) bis ll(c) zeigen an Hand graphischer Diagramme die Beziehung zwischen Erzeugung eines Tiefensignals und der stufenweisen Änderung des Modulationsfaktors;

Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild des Tiefensignalgenerators 18 nach F i g. 10;

Fig. 13(a) bis 13(c) zeigen Zeitdiagramme der Beziehung zwischen der stufenweisen Erzeugung von Tiefensignalen und einer Hüllkurven-Wellenform und

Fig. 14 zeigt eine graphische Darstellung eines Beispieles für die in einem Hüilkurvenspeicher 21 gespeicherte Wellenform.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

i. Allgemeine Kunstiukiiuii

Bei dem in I ■ g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eil·Ci elektronischen Musikinstrumentes ist eine Tar.taturschaltung 1 vorgesehen, die den jeweiligen Tasten entsprechende Schaltkontakte aufweist. Ein Signalgenerator 2 für die Tastendaten enthält einen Tastenadres sengenerator, der Tastenadressen erzeugt, die nacheinander und repetierend die den jeweiligen Tasten entsprechenden Noten angeben. Der Signalgenerator 2 für Tastendaten erzeugt ein Tastendatensignal, wenn ein einer gedrückten Taste entsprechender Schaltkontakt geschlossen und die der gedrückten Taste entsprechende Tastenadresse erzeugt wurde. Dieses Tastendatensignal wird einem Tasten-Übertrager 3 zugeführt. Dieser enthält einen Tastenadressen-Generaior, einen Tastenadressenspeicher. der mehrere Tastenadressen zu speichern und nacheinander und repetierend auszugeben vermag, und eine logische Schaltung, die. wenn sie ein Tastendatensignal empfangen hat. dieses an den Tastenadressenspeicher weiterleitet, um die entsprechende Tastenadresse zu speichern, unter der Bedingung, daß diese spezielle Tastenadresse bisher noch in keinem Kanal des Speichers enthalten ist. und daß einer der Kanäle des Speichers zi^>r Speicherung dieser Tastenadresse zur Verfügung steht.

Der Frequenzzahlengenerator 4 enthält einen Frequenzzahlenspeicher 7. einen Rauschimpulsgenerator 10. einen Kodezahlgenerator 9 und einen Rechner 8.

Der Frequenzzahlenspeicher 7 speichert die Frequenzzahl entsprechend den jeweiligen Tastenadressen (die im folgenden als »Grundfrequenzzahl« bezeichne", werden) und erzeugt nach Erhalt einer Tastenadresse vo.i cem Tasten-Übertrager 3 die entsprechende Grundfrequenzzahl. Der Rauschimpulsgenerator 10 erzeugt regellos Impulse, die dem Kodezahlgenerator 9 zugeführt werden. Wenn der Kodezahlgenerator 9 ein »!«•Signal erzeugt, erfolgt eme bestimmte Frequenzabweichung von de^r Grundfreqaenz Wenn er ein »0«-Signal erzeugt, erfolgt dieselbe Frequenzabweichung jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen. Der Rechner 8 führt die Addition oder Subtraktion der Grundfrequenzzahl und der ersten oder zweiten Abweichungsfrequenzzahl durch und gibt sequentiell eine regellos frequenrmodulierte Frequenzzahl aus.

Diese modifizierte Frequenzzahl besteht aus einem Bruchzahlbereich und einem Ganzzahlbereich, wie nachfolgend noch erläutert wird, und wird einer Abtaststeuereinheit zugeführt, die Bruchzahlzähler 5a,

5/?und einen Ganzzahlzähler5caufweist.

Ein Tiefensignalgenerator 11 liefert ein Tiefensignal an den Kodezahlgenerator 9. Die Tiefe der Tiefensignale ist in mehreren Stufen an einem (nicht dargestellten) Stellglied einstellbar. Die Größe der ersten und der zweiten Abweichungsfrequenzzahl ergibt sich aus dem eingestellten Tiefensignal, so daß die Tiefe der Frequenzmodulation, d. h. der Modulationsfaktor, an dem Stellglied eingestellt wird.

Der Bruchzahlzähler 5a ist so ausgebildet, daß er seine Eingangssignale kumulativ zählt und an den nächsten Bruchzahlzähler 5b ein Übertragssignal abgibt, wenn in der Addition ein Übertrag vorkommt. Der Bruchzahlzähler 5b ist von ähnlicher Konstruktion. Er liefert ein Übertragssignal an den Ganzzahlzähler 5c, wenn sich in ihm ein Übertrag ergibt.

Der Ganzzahlzähler 5c zählt kumulativ die Übertragsignale und die Eingangssignale des Ganzzahlbereiches und liefert nacheinander Ausgangssignale, die die Ergebnisse der Addition darstellen. Die Ausgangssignale des Ganzzahlzählers 5c werden mehreren Eingängen eines Wcllenformspeichers 6 zugeführt. Die Wellenform eines Musiktones wird für eine Periode an η Stellen durch punktweise Tastung erzeugt und die Amplituden der getasteten Wellenform sind in Adressen 0 bis n- 1 des Wellenformspeichers 6 gespeichert Die Wellenform des Musiktones wird aus dem Wellenformspeicher 6 ausgegeben, indem nacheinander die Amplituden ausgelesen werden, die in den den Ausgangssignalen des Ganzzahlzählers 5centsprechenden Adressen enthalten sind.

Der Amplitudenverlauf der aus dem Wellenformspeicher 6 ausgelesenen Wellenform wird durch ein Hüllkurven-Wellenformsignal gesteuert, das von einem Hüllkurvenspeicher 21 erzeugt wird. Der Hüllkun-enspeicher 21 enthält den Verlauf einer Wellenform für ein bestimmtes Instrument. Durch Ansteuerung der einzelnen Adressen durch den Hüllkurvenzähler 20 werden sequentiell die einzelnen Amplituden der Wellenform ausgelesen. Der Hüllkurvenzähler 20 wird von Signalen £5und D/5 gesteuert, die von dem Tasten-Übertrager 3 geliefert werden und das Drücken bzw. Loslassen einer Taste repräsentieren.

Zur gleichzeitigen Erzeugung mehrerer Musiktöne besitzt das elektronische Musikinstrument eine auf dynamischer Logik beruhende Konstruktion, so daß seine Zähler, logischen Schaltungen und Speicher im time-sharing-Betrieb betrieben werden.

Wenn man annimmt daß die maximale Anzahl der gleichzeitig zu erzeugenden Musiktöne !2 beträgt, so sind die Beziehungen zwischen den verschiedenen in dem elektronischen Musikinstrument vorkommenden Taktimpulsen in den Fig.2(a) bis 2(d) dargestellt Fi g. 2(a) zeigt einen Haupttakt Φι, dessen Impulsperiode t us beträgt Diese Impulsperiode wird im folgenden als »Kanalzeit« bezeichnet F i g. 2(b) zeigt einen Takt Φ₂. bei dem die Impulsbreite 1 us und die Impulsperiode 12 us beträgt Diese Impulsperiode von 12 us wird im folgenden als »Tastenzeit« bezeichnet Fig.2(c) zeigt einen Takt Φ3 aus Tasten-Abtastimpulsen, deren Impulsperiode gleich 256 Tastenzeiten ist Eine Tastenzeit wird durch 12 us geteilt und jeder Bruchteil der geteilten Tastenzeit wird als erster, zweiter... zwölfter Kanal bezeichnet F i g. 2(d) zeigt einen Takt Φ4, dessen Impulse nur während des zwölften Kanales in jeder Tastenzeit erzeugt werden. Ein Kanal bezeichnet in der vorliegenden Beschreibung einen Zeitkanal des timesharing-Systems.

II. Erzeugung der Tastenadressen

Fi g. 3 zeigt die Konstruktion des Signalgenerators 2 für die Tastendalen im Detail. Ein Generator KAGi für Tastenadressen besteht aus 8stufigen Binärzählern. Der Takt <i>2 mit der Impulsperiode von 12 μ5 (im folgenden als Tastenlaktimpuls bezeichnet) wird dem Eingang des Tästenadressengenerators KAGi zugeführt. Die dem Tastenadressengenerator KAG\ zugeführten Taslentaktimpulse ändern die Inhalte, d. h. die Kombination der I undO, der binaren Zählstufen.

Erstklassige elektronische Musikinstrumente haben ein Solomanual, obere und untere Manuale und eine "Pedeltastatur. Die Pedaltastatur besitzt 32 Tasten im Bereich von C₂ bis G und die übrigen Tastaturen haben jeweils 61 Tasten im Bereich von Ci bis Cj. Ein derartiges elektronisches Musikinstrument besitzt insgesamt 215 Tasten.

Von dem Tastenadressengenerator KAG\ werden 256 verschiedene Adressen erzeugt, von denen 215 Adressen der entsprechenden Anzahl von Tasten zugeteilt sind. Die Stellen des Tastenadressengenerators KAG\ von der geringstwertigen Stelle bis zur höchstwertigen Stelle sind mit den Bezugszeichen N\.

N₂. /V₃. M, Bu B₂, K₁ und K₂ bezeichnet Hierin bilden K₂ und Ki eine Angabe der Tastatur. B₂ und ßi bilden eine Blockan<?abe, die einen Block in der Tastatur bzw. dem Manual kennzeichnet und N\ bis Λ/4 jeweils eine Notenangabe, der die Note in dem jeweiligen Block angibt. Jede Tastatur ist in 4 Blocks eingeteilt und jeder Block enthält 16 Tasten. Die Blocks werden als Block 1. Block 2, Block 3 und Block 4 bezeichnet, wobei die Zählung mit dem Block der niedrigsten Noten beginnt. Es sei angenommen, daß die Tastenadressen die 3 Noten oberhalb der tatsächlich existierenden höchsten Note (Note Q, von Block 4) in dem Solo-Manual 5, dem oberen Manual U und dem unteren Manual L entsprechen, und die Tastenadressen, die den Blocks 3 und 4 in der Pcdaltastatur entsprechen, bei der beschriebenen Ausführungsform des Musikinstrumentes keinen Tasten zugeordnet sind.

Die Bit-Ausgänge des Tästenadressengenerators KAG\ werden zur sequentiellen Abtastung jeder Taste über Dekodierer der Tastenschaltung zugeführt Die Abtastung beginnt bei Block 4 des Solo-Manuals S. durchläuft die Blocks 3, 2 und 1 des Solo-Manuals S, die Blocks 4, 3. 2,1 des oberen Manuals t/und die Blocks 4, 3, 2, 1 des unteren Manuals L sowie die Blocks 2 und 1 der Pedaltastatur P. Danach ist ein Abtastzyklus für alle Tasten beendet und die Abtastung wird mit extrem hoher Geschwindigkeit zyklisch wiederholt Die Abtastzeit die für einen Abtastzyklus erforderlich ist beträgt 256 χ 12 us=3,07 ms.
Der Dekodierer D\ ist ein konventioneller Binär-zu-Eins-Dekodierer, an dessen Eingang die 4stelligen Teile N\ — Na der binären Tastenwörter des Tästenadressengenerators KAGi anstehen und an dessen Ausgang an einer von 16 einzelnen Ausgangsleitungen Ho bis Hn nacheinander und sequentiell ein Ausgangssignal erzeugt wird. Das binäre Eingangswort bezeichnet in jedem Augenblick jeweils eine Ausgangsleitung. Die Ausgangsleitung Ho ist über Dioden mit den Tastenschaltern verbunden, die jeweils der höchsten Note eines jeden Blocks (außer Block 4) der jeweiligen Tastatur entsprechen. Die Ausgangsleitung Hj ist in gleicher Weise an die der zweithöchsten Note eines jeden Blocks, mit Ausnahme von Block 4, entsprechenden Tastenschalter gelegt Für die 3 Binärwörter der

höchsten Noten in Block 4 des Solo-Manuals 5, des oberen Manuals Ü und des unteren Manuals L sind keine Tasten vorhanden und dementsprechend sind die Aüsgangsleiturigen Ho bis Hj in den Block 4 nicht angeschlossen. Ausgangsleitung Hi und die folgenden Ausgangsleitungen sind in gleicher Weise mit den entsprechenden Tastenschaltern eines jeden Blocks (auch Vot>Block4) verbunden.

Fig.3 zeigt die Verbindungen zwischen den jeweiligen Tastenschaltern und den Ausgangsleitup.gen Ho bis Ha in bezug auf die Blocks 3 und 4 des Solomanuals S und den Block 1 der Pedaltastatur P. Der erste Buchstabe der an den Tastenschaltern verwendeten Symbole bezeichnet die Tastatur, die dem ersten Buchstaben hinzugefügte Ziffer die Blocknummer und die dem Buchstaben K hinzugefügte Zahl einen Dezimalwert der entsprechenden Notenangabe N\ bis M.

Jeder Tastenschalter hat einen Schaltkontakt. Eine Kontaktstelle ist jeweils in der oben erläuterten Weise angeschaltet und die anderen Kontaktstelle bildet einen gemeinsamen Kontakt für jeden Block. Die gemeinsamen Kontakte StM- P\Msind jeweils mit UND-Toren Ao — A13 verbunden.

Der Dekoder Di ist ein konventioneller Binär-zu-Eins-Dekodierer, dem 4stellige Binärwörter eingegeben werden, die aus Kombinationen der Signale Bu Bi. K\ Und K-i des Tastenadressengenerators KACi bestehen, und an dessen 16 einzelnen Ausgangsleitungen Ja bis Ja nacheinander und sequentiell die betreffenden Impulse erzeugt werden, wobei das Binärwort am Eingang jederzeit eine der Ausgangsleitungen bestimmt. Die Ausgangsleitungen /0 bis Ja (mit Ausnahme von /u und /13) sind an die Eingänge der UND-Schaltungen Vo bis Yn geschaltet. Die Ausgänge der UND-Schaltungen Y₀ bis Vi3 sind Ober ein ODER-Tor OR\ mit dem Eingang eines Verzögerungs-Flip-Fiops DFi verbunden.

Der Inhalt der von dem Tastenadressengenerator KAG\ erzeugten Binärwörter ändert sich jedesmal, wenn ein Taktimpuls Φι angelegt wird. *o

Wenn eine bestimmte Taste gedrückt wird, wird der der gedrückten Taste entsprechende Schaltkontakt geschlossen. Wenn der Tastenadressengenerator /MGi eine Tastenadresse erzeugt, die der gedrückten Taste entspricht, wird von einem der UND-Tore Ao bis An eine Ausgangs-» 1« erzeugt Dieses Ausgangssignal wird über das ODER-Tor OR\ weitergeleitet. Es handelt sich um ein Tastensignal KD*. das das Schließen eines Schaltkontaktes anzeigt Das Signal wird durch das Verzögerungs-Flip-Flop DFi um eine Tastenzeit verzö- so gert und zu dem Signal KD umgeformt. Die Tastensignale KD* und KD werden sequentiell mit einem mit einem Intervall von 3,07 ms so lange ausgegeben, wie der Schaltkontakt geschlossen bleibt

Die bisherige Beschreibung trägt lediglich dem Fall Rechnung, daß eine einzige Taste gedrückt wurde. Wenn mehrere Tasten gleichzeitig gedruckt sind, werden Tastensignale, die jeweils den gedrückten Tasten entsprechen, in der gleichen Weise erzeugt und man erhält Musiktöne mit unterschiedlichen Wellenformern, die jeweils diesen Tastensignalen entsprechen. Aus Gründen der Einfachheit wird in der nachfolgenden Erläutening nur der Fall betrachtet, daß nur eine einzige Taste gedrückt ist und man dementsprechend nur eine Musikton-Wellenform erhält

F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild des Tasten-Übertragers 3 in detaillierter Form. DerTastenadressenspeicher KAM besitzt so viele Speicherkanäle, wie Musiktöne gleichzeitig reproduzierbar sein sollen. Jeder dieser Kanäle vermag eine Tastenadresse entsprechend einer zu spielenden Musiknote zu speichern. Der Tastenadressenspeicher KAM liefert die Tastenadressen im time-sharing-Betrieb ah den Frequenzzahlengenerator 4 als Frequenz-Bestimmungssignali

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Tastenädressenspeichef KAM ein Schieberegister mit 12 Worten zu je 8 Bits verwendet Die Steuerung des Schieberegisters erfolgt durch den Haupttakt Φ\, der ifi Intervallen von 1 μβ erzeugt wird. Der Ausgang der letzten Stufe dieses Schieberegisters ist mit dem Frequenzzahlenspeicher verbunden und gleichzeitig erfolgt eine Rückkopplung auf den Schieberegistereingang. Jede Tastenadresse wird demnach in dem Schieberegister mit einer Zykluszeil von einer Tastenzeit (12 μ) rezirkuliert, bis sie aus dem betreffenden Kanal gelöscht wird.

Der Tastenadressengenerator KAGj ist von gleicher Konstruktion wie der Tastenadressengenerator KAG\. Diese beiden Generatoren KAG\ und KAGj arbeiten in genauer Synchronisation miteinander. Der Takt Φι wird als Eingangssignal für beide Generatoren KAGi und KAGj benutzt. Die Tatsache, daß die jeweiligen Bits des Tastenadressengenerators KAGi alle »0« sind, wird durch eine UND-Schaltung /tie festgestellt und das Erkennungssignal Φ3 wird den Rücksetzanschlüssen der betreffenden Stellen der Tastenadressengenerators KAG\ als Tastenabtast-Taktsignal zugeführt. Der Tasten-Übertrager 3 bewirkt, daß der Tastenadressenspeicher KAM eine dem Tastensignal KD entsprechenden Tastenadresse speichert wenn diese ansteht und die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind:

Bedingung (A):

Die Tastenadresse ist mit keiner der bereits in dem Tastenadressenspeicher KAM gespeicherten Adresse identisch.

Bedingung (B):

In dem Taslenadressenspeicher KAM ist noch ein freier Kanal, d. h. ein Kanal, in dem noch keine Adresse gespeichert ist, vorhanden.

Es sei nun angenommen, daß ein Tastensignal KD* von der ODER-Schaltung OR\ erzeugt wird. Zu dieser Zeit besteht Koinzidenz zwischen der Tastenadresse des Tastenadressengenerators KAGj mit der Adresse des Tastenadressengenerators KAG\. Die Tastenadresse bezeichnet die Note der gedrückten Taste. Während der 12 ps wird die Tastenadresse KA 'einer Vergleichsschaltung /C4Czugeführt in der sie mit den Inhalten der Kanäle des Tastenadressenspeichers KAM verglichen wird Wenn Koinzidenz festgestellt wird, wird ein Koinzidenzsignal EQ* von dem Vergleicher KAC in Form eines »1 «-Signals erzeugt Dieses Signal ist »0«, wenn keine Koinzidenz besteht Das Koinzidenzsignal EQ* wird einem Koinzidenz-Detektorspeicher EQM und femer einem Eingang einer ODER-Schaltung ORj zugeführt Der Speicher EQM ist ein Schieberegister mit einer geeigneten Anzahl von Schiebestellen, z. B. 12 bei diesem Ausführungsbeispiel. Der Speicher EQM verzögert die Signale EQ*um eine Tastenzeit wenn das Signal EQ*»l« ist und erzeugt dadurch ein Koinzidenzsigna] E(?( = 1).

Jedes der Ausgangssignale von der ersten bis zur 11. Stelle des Koinzidenz-Detektorspeichers EQMwird der ODER-Schaltung OR7 zugeführt. Dementsprechend erzeugt die ODER-Schaltung ORi ein Ausgangssignal.

wenn entweder das Signal EQ* des Vergleichers KAC oder eines der Ausgangssignale der ersten bis zur elften Stelle des Schieberegister EQM »\« ist.

Das Ausgangssignal ΣEQ des ODER-Tores ORi wird einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Tores Au zugeführt. Das UND-Tor Au erhält an seinem anderen Eingangsanschluß den Takt Φλ, Da die in dem Schieberegister vs>r dem ersten Kanal gespeicherte Information eine Falschinformation ist, wird die richtige Information, d. h. die Information, die das Ergebnis des Vergleichs zwischen der Tastenadresse KA* und den Adressen in den jeweiligen Kanälen des Tastenadressenspeicher KAM darstellt, nur dann erhalten, wenn das Vergleichsergebnis in jedem Kanal vom ersten bis elften Kanal und dem Koinzidenz-Detektorspeicher EQM zugeführt wird und wenn das Vergleichsergebnis des zwölften Kanals direkt dem ODER-Tor ORi zugeführt wird. Dies ist der Grund dafür, warum der Takt Φα und «er UN'D-Schäiitifig Au iugeiüiiri wird.

Wenn das Signal 2EQ bei anstehendem Taklimpuls Φα »1« ist, erzeugt das UND-Tor Au ein »!«-Signal, das fiber ein ODER-Tor ORz einem Verzögerungs-Flip-Flop DFi zugeführt wird. Das Signal wird von diesem Verzögerungs-Flip-Flop DFi um eine Kanalzeit verzögert und über ein UND-Tor A₎₈ auf das ODER-Tor OR₃ rückgekoppelt. Auf diese Weise wird das »t«-Signal während einer Tastenzeit gespeichert, bis ein nächster Taktimpuls Φα der UND-Schaltung Ais über einen Inverter INi zugeführt wird. Die Ausgangs-»1« des Verzögerungs-Flip-Flops DFi wird von einem Inverter /ι invertiert und als Freigabesignal UNB verwandt. Dieses Freigabesignal UNB zeigt an, daß die anstehende Adresse KA 'noch nicht in dem Tastenadiessenspeicher KAM gespeichert ist, wenn es »I« ist, und daß die Adresse KA* in dem Speicher KAMberehs gespeichert ist, wenn es »0« ist.

Wie oben schon erläutert, wird die Bedingung (A) während der Erzeugung des Tastensignals KD'geprüft. Anders ausgedrückt: Es wird geprüft, ob das Tastensignal ein altes Signal ist, das bereits gespeichert ist oder ein neues Signal, das noch nicht im Speicher enthalten Bt. Das Freigabesignal U,'i'B, das das Ergebnis der Oberprüfung darstellt, wird während der nächstfolgenden Tastenzeit einem Eingangsanschluß einer UND-Schaltung Ait, zugeführt Das Tastensignal KD wird um eine Tastenzeit verzögert und einem anderen Eingangs- »nschluß des UND-Tores Ai₉ zugeführt. In einer Tastenzeit unmittelbar vor dem Anlegen des Tastensifnals KD wird daher geprüft, ob eine Tastenadresse einem bereits in dem Speicher KAM gespeicherten Tastensignal KD entspricht Wenn das Freigabesignal UNB »1« ist wird das Tastensignal KD über das UND-Tor /lie einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Tores A₂₀ zugeführt Wenn das Freigabesignal UNB»0« ist gelangt das Tastensignal KD nicht aus dem UND-Tor Λ« heraus.

Um eine neue Tastenadresse in dem Tastenadressenspeicher KAM zu speichern, muß mindestens einer der zwölf Kanäle des Speichers unbelegt sein. Ein Belegungsspeicher BUM erkennt ob in dem Tastenadressenspeicher ein unbelegter Kanal zur Verfugung steht Der Belegungsspeicher besteht aus einem 12stelligen Schieberegister, das eine »1« einspeichert wenn ihm ein neues Tastensignal NKD von der UND-Schaltung Am zugeführt wird Dieses »1 «-Signal wird sequentiell und zyklisch in dem Belegungsspcfcher BUM verschoben. Das neue Tastensignal wird gleichzeitig dem Tastenadressenspeicher KAM zugeführt, so daß dieser die nel'e Tastenadresse speichert. Dementsprechend wird das Signal »1« in einem der Kanäle des Belegungsspeichers BUM gespeichert, der dem belegten Kanal des Tastenadressenspeichers KAM entspricht. Die Inhalte der nicht belegten Kanäle sind »0«. Der Ausgang der letzten Stufe des Belegungsspeichers BUMztigl also an, ob dieser Kanal belegt ist oder nicht. Dieses Ausgangssignal wird im folgenden als Belegungssignal A/Sbezeichriet.

Dieses Belegungssignal AlS wird einem der Eingangsanschlüsse des UND-Tores A20 über einen Inverter h zugeführt. Wenn das Signal A/S»0« ist, d. h., wenn ein bestimmter Kanal unbelegt ist, wird über das UND-Tor A₂₀ das Tastensignal als neues Tastensignal

iä dem Belegungsspeicher BUM zugeführt, woraufhin dieser in seinen entsprechenden Kanal eine »1« einspeichert. Gleichzeitig wird das Tor G des Tastenadressenspeichers KAM so gesteuert, daß die Tastenädresse KA von einem Verzogerungs-Fiip-Fiop UFi in einen unbelegten Kanal des Speichers KAM eingespeichert wird.

Das Verzögerungs-Flip-Flop DFj verzögert das Ausgangssignal KA* des Tastenadressengenerators KAC um eine Tastenzeit, so daß eine dem Tastendatensignal KD entsprechende Tastenadresse synchron mit dem Tastensignal KD gespeichert werden kann, weil das um eine Tastenzeit verzögerte Tastensignal KD*

dem Tasten-Übertrager zugeführt wird.

Das neue Tastensignal NKD, das anzeigt, daß eine bisher nicht eingespeicherte Taste gedrückt worden ist, wird von der UND-Schaltung A₂₀ über das ODER-Tor ORi dem Verzögerungs-Flip-Flop DFi zugeführt, um dieses zu setzen, und das Freigabesignal UNBwWd »0«. Dementsprechend wird der Ausgang des UND-Tores A\<t »0«, wenn das Freigabesignal UNB »0« wird, wodurch das neue Tastensignal NKD zn »0« umgeschaltet wird. Diese Anordnung stellt sicher, daß die Tastenadresse KA in nur einem, und nicht zwei oder mehreren, unbelegten Kanal des Tastenadressenspeichers KAMgespeichert wird.

Auf diese Weise werden zwölf verschieden«. Tastenadressen in dem Tastenadressenspeicher KAM gespeichert und diese Adressen werden durch den Haupttakt Φι verschoben und die Ausgangssignale der letzten Stufe werden nacheinander dem Frequenzzahlengenerator 4 zugeführt und ferner auf die Eingangsseite des Speichers KAM rückgekoppelt um die Ausgangssignale zyklisch zu erzeugen. Da der Wechsel jeweils alle 1 us erfolgt, erscheint dieselbe Adresse alle 12 μβ.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Tastenadressen Ni - Bi, die die Noten repräsentieren, dem Frequenzzahlenspeicher zugeführt werden, und daß die die Tastaturen repräsentierenden Angaben Ku K2 der Tastenadressen zur Steuerung eines Musiktones für eine bestimmte Tastatur verwendet werden.

Es sei nun angenommen, daß eine Tasienadresse in dem ersten Kanal gespeichert ist Wenn das Tastensignal KD einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Tores Α-λ zugeführt ist wird dem anderen Eingangsan-Schluß des UND-Tores A70 ein »!«-Signa! zugeführt, weil in dem ersten Kanal des Koinzidenz-Speichers EQM bereits ein »1 «-Signal gespeichert ist Das Tastendatensignal KD wird daher von der UND-Schaltung AjQ nur während der dem ersten Kanal entsprechrfnden Zeit durchgelassen und in dem ersten Kanal des Anschlagspeichers ÄTOiWgespeichert

Die Speicherung des »1 «-Signals in dem Anschlagspeicher KOM zeigt an, daß einer der Tastenschalter

geschlossen worden ist, was im folgenden als »Anschlagen« bezeichnet wird.

Das Signal »1« des ersten Kanals des Anschlag'speichers KOMwWd ferner als Anhall-Startsignal ES^inem Anschluß 71 zugeführt. Dieses Anhall-Startsignal ES wird kontinuierlich erzeugt, bis das Signal»1« des ersten Kanals des Anschlagspeichers KOM zurückgesetzt ist, wie nachfolgend noch erläutert wird.

Wenn die Taste losgelassen wird, wird das Tastensignal nicht mehr erzeugt. Hierdurch wird bewirkt, daß das von einem Inverter IN\ erzeugte »!«-Signal einem der Eingangsanschlüsse des UND-Tores Am zugeführt wird. Das Koinzidenzsignal EQ wird immer noch dem anderen Eingangsanschluß des UND-Tores Ajo zugeführt. Dementsprechend wird ein »!«-Signal in dem is ersten Kanal eines Austastspeichers KFM gespeichert. Der Inhalt des ersten Kanals wird in dem Austastspeidier KFM schrittweise weitergeschoben und aus der letzten Speicher stelle als »!«-Signal ausgespeichert. Dies ist das »!"-Signal, das einem Anschluß Ti zugeführt wird und den Austastzustand (Beendigung des Niederdrückens der Taste) darstellt und im folgenden als Abkling-Startsignal D/Sbezeichnet wird.

Der Inhalt der Speicher des Tasten-Übertragers 3 wird dadurch gelöscht, daß an den Eingangsanschluß •ines ODER-Tores OK₂₂ ein Zählendesignal DF angelegt wird, das von einem noch zu erläuternden Hüllkurvenzähler erzeugt wird, wenn die Ausgabe der Hüllkurven-Wellenformen beende« ist Das Ausgangs-Tabelle I

signal der ODER-Schaltung OA₂₂ wird ferner als Löschsignal CC zum Löschen sämtlicher Zähler verwandt. Ein Eingangssignal /Cdes ODER-Tores ORn ist gleichzeitig Eingangssignal zum Rücksetzen der jeweiligen Speicher und Zähler in ihren Anfangszustand beim Einschalten der Stromversorgung.

III. Frequenzmodulation durch Rauschimpulse

Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispie! des Frequenzzahlengenerators 4. Bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Addierer 12 als Recheneinrichtung vorhanden.

Der Frequenzzahlenspeicher 7 speichert die den jeweiligen Tastenadressen entsprechende Frequenzzahlen und erzeugt für jede Tastenadresse (eine ausgewählte Kombination aus N\, /V₂, /V3, Λ/4, B\ und S₂) eine Frequenzzahl Fi bis Fm, wenn diese Tastenadresse ansteht.

Die zu speichernde Grundfrequenzzahl besteht aus einer geeigneten Bitzahl, z. B. 14 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Ein Bit der höchstwertigen Stelle bildet einen Gsnzzahlbereich und die übrigen Bits, z. B. 13, bilden einen Bruchzahlbereich. Die nachfolgende Tabelle 1 stellt ein Beispiel für die Frequenzzahlen dar, die den Tastenadressen der Tasten Q - C₅, Di, F₅ und O, entsprechen. In der Tabelle stellt die F-Zahl die Frequenzzahl Fi bis Fh, ausgedrückt in Dezimalschreibweise dar, wobei die höchstwertige Stelle Fm in dem Ganzzahlbereich liegt.

Taste	Grundfrequenzzahl F\-	Fu	12	II	10	9	8	7	(1	5	4	J	1	1	F-Zahl
	Ganz-	Bruchzahlbereich	O	O	0	1	1	0	1	0	1	I	0	0
	zahl-		O	O	1	1	0	I	0	1	1	0	0	1
	bereich		O	1	1	0	1	0	1	1	0	0	1	0
	14	13	1	1	0	1	0	1	1	0	0	1	0	1
C1	O	O	1	O	1	0	1	1	0	0	1	0	1	0	0,052325
C2	O	O	1	1	1	1	1	1	0	1	1	1	0	0	0,104650
C3	O	O	O	O	0	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0,209300
C,	O	O	O	1	0	I	1	0	0	1	0	1	0	0	0.4 ,"'60O
C5	π	1												0,837200
lh	O	I												0,995600
Es	I	O											1,054808
C6	1	1											1,674400

Die Grundfrequenzzahl wird auf einen Wert abgestimmt, der einem Musikton mit Nominaitonhöhe entspricht, welcher nicht durch Impulsrauschen moduliert worden ist Es sei angenommen, daß die AbtastampHtuden einer Periode einer Musikton-Wellenform in einem Wellenformspeicher 6 gespeichert sind, dessen Probenzahl π=64 beträgt Wenn die Frequenz eins zu reproduzierenden Musiktones mit /(Hz) bezeichnet wird, dann ist die Grundfrequen7zahl (F-ZahS) durch die folgende Gleichung (1) zugegeben. Wenn eine Tastenzeit a (με) ist, beträgt die Anzahl, mit der F pro Sekunde in den Frequenzzählern 5a—5c gezählt wird:

F =/ χ 64 χ ο χ 10"

(D

Diese Frequenzzah! F wird in dem Speicher 7 entsprechend der Frequenz der zu erzeugenden Note gespeichert. Dies ist die in Tabelle I dargestellte Grundfrequenz Fi bis F14-

Die Frequenzzahl Fi bis Fm wird, nachdem sie aus dem Frequenzzahlenspeicher 7 ausgelesen wurde, dem Addierer 12 als erster Summand zugeführt Als zweiter Summand wird dem Addierer die Abweichungsfrequenzzahl Ps bis Fm von dem Kodezahlgenerator 9 zugeführt

Der Kodezahlgenerator 9 ist in der Weise konstruiert daß der Grundfrequenz eines zu erzeugenden Musiktones eine maximale Frequenzabweichung von ± 18 Hz erteilt wird.

Im folgenden wird die Erzeugung der Steuerimpulse NP erläutert

Als Rauschimpulsgenerator 10 wird ein konventioneller Maximallängenzähler verwandt Der Maximallängenzähler erzeugt regellos Impulse und Impulslücken von bestimmter Länge und enthält ein 17-Bit-Schieberegister SRz mit einem einzigen Eingang und parallelen Ausgang, eine ODER-Schaltung OR20, der die Ausgänge sämtlicher Stufen des Schieberegisters SRt zugeführt

sind, und einen Inverter /5, der der ODER-Schaltung OR20 nachgeschaltet ist, sowie eine Exclusiv-ODER-Schaltung EOR\, an die die Ausgänge der vierzehnten und siebzehnten Stelle des Sieberegisters SR₂ gelegt sind. Ferner ist eine ODER-Schaltung OR\ vorhanden, mit der die Ausgänge des Inverters /5 und der Exclusiv-ODER-Schaltung EOR\ verbunden sind, und deren Ausgang an den Eingang des Schieberegisters SR₂ angeschaltet ist Am Ausgang der siebzehnten Stelle des Schieberegisters SR₂ werden die Steuerimpulse NP ausgegeben.

Eine Periode des von einem Maximallängenzählerder oben beschriebenen Konstruktion erzeugten Impulszuges beträgt bekanntermaßen 2'⁷-l (d.h. Anzahl der Verschiebungen multipliziert mit der Zeit für eine Verschiebung. Die Periode zur Erzeugung eines Schiebeimpulses SyC für das Schieberegister SR₂ betrag! hier 25 is. wie in Fig.6(i) dargestellt ist. Dementsprechend beträgt eine Periode des im Ausgangsanschluß des Schieberegisters erzeugten Impulszugc

(2^r - 1) χ 25 χ 10 ⁶ = 3,277 (see).

Diese Zeit dauert es, bis dasselbe Impulsmuster sich wiederholt. In dem Fall, daß ein Signal desselben Musters mit einer Periode von 1 bis 2 Sekunden wiederholt erzeugt wird, kann ein Signal kaum vom ir· ;rklichen Gehör als regellos empfunden werden. Wenn das Signal jedoch mit einer Periode in der Größenordnung von 3 Sekunden wiederholt wird, wird die Periodizität des Signals kaum bemerkt, so daß angenommen werden kann, daß die Steuerimpulse NP regellos auftreten. Da ferner die Steuerimpulse für 12 Töne im time-sharing-Betrieb erzeugt werden, beträgt die Periode für die Steuerimpulse NP für einen Kanal (einen Ton) 3,277 χ 12 (see). Es leuchtet ein. daß die Periodizität eines derartigen Signals überhaupt nicht wahrnehmbar ist. Die Impulslänge der Steuerimpulse beträgt 25 us. Die Impulslänge der Schiebeimpulse SyC kann relativ lang gewählt werden, so daß als Schieberegister SR₂ ein Schieberegister ausreicht, das mit niedriger Geschwindigkeit läuft. Dies fördert die Kompaktheit und die niedrigen Herstellungskosten des Gerätes. Die Konstruktion des Rauschimpulsgenerators 10 ist nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt, sondern man kann die Steuerimpulse NP auch mit anderen Einrichtungen erzeugen, die sich als Rauschimpulsgenerator 10 eignen.

Die Steuerimpulse /VPwerden dem Kodezahlgenerator 9 zugeführt, in der die erste oder die zweite Abweichungsfrequen/zahl in Abhängigkeit davon erzeugt werden, ob der Steuerimpuls NP ansteht oder nicht (1.0). Der Kodezahlgenerator 9 enthält einen Dekodierer Lh. der ein aus 2 Bit bestehendes Tiefensignal W,. W₂ dekodiert und eine logische Schaltung, die die erste oder zweite Abweichungsfrequenzzahl Pf, bis P₁₄ als Antwort auf den Steuerimpuls /VPer/eugt und die Abweichungsfrequenzzahl Pf, bis Pm entsprechend den dekodierten Tiefensignalen W₁. W₂ steuert

Die Amplitude der Abweichungsfrequenzzahl Ρβ bis Pu wird in 4 Stufen gesteuert Die Steuerung folgt entsprechend den Tiefensignalen IVi, Vf₂- Bei diesem Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß das Tiefensignal W₂, W\ eine »Tiefe 0« repräsentiert, einen Zustand, in dem keine Frequenzmodulation hervorgerufen werden soll. Dabei ist das Tiefensjgnal W₂, Wi=O 0. Ist dieses Tiefensignal 01, dann ist »Tiefe 1«, eingeschaltet; ist es 1 0, dann ist »Tiefe 2« eingeschaltet und ist es 1 1, dann ist »Tiefe 3« eingeschaltet Der Grad an Tiefe steigt stufenweise an (d. h. der Wert der Abweichungsfrequenzjahl Pf₁-Pu kann stufenweise erhöht werden).

Der Tiefensignalgenerator 11 enthält ein (nicht dargestelltes) Stellglied, an dem das Tiefensignal W₂, W\ einstellbar ist und eine Matrixschaltung zur Umwandlung des von dem Stellglied abgegebenen Signals in das Tiefensignal W₂, W₁. In dem Fall, daß die Rauschmodulation für jede Tastatur separat durchgeführt werden soll, ist für jede Tastatur ein Stellglied und eine Matrixschaltung erforderlich. Zusätzlich dazu ist eine Datenauswahlschaltung vorgesehen, die die Tiefensignale Wu W₂ selektiv ausgibt Die Tiefensignale werden für jede Tastatur in Abhängigkeit von der vom Tasten-Übertrager 3 kommenden Tastaturangabe K\, ^erzeugt

Der Dekodiert;.- Lh erzeugt ein »1 «-Signal an einer Ausgangsleitung /0, wenn das Tiefensignal W₂, W₁ =0 0 ist, ein »1 «-Signal an einer Ausgangsleitung /1, wenn das Tiefensignal W₂, W₁ = Ol ist, ein »1 «-Signal an einer Ausgangsleitung h. wenn das Tiefensignal W₂, W\ = 1 0 ist, und ein »1 «-Signal an einer Ausgangsleitung /j, wenn das Tiefensignal W₂, W₁ -1 1 ist Das Signal an Ausgangsleitung /0 wird einem der Eingangsanschlüsse einer UND-Schaltung A^₂ über einen Inverter 4 zugeführt und das Signal an Ausgangsleitung /1 wird jeweils einem Eingangsanschluß jedes UND-Tores A« und A50 zugeführt. Das Signal an Ausgangsleitung k liegt am Eingang einer ODER-Schaltung ORn und ferner an einem Eingang der UND-Schaltung A$\. Das Signal der Ausgangsleitung /3 liegt direkt an der ODER-Schaltung ORn. Die Steuerimpulse NP werden den anderen Eingangsanschlüssen der UND-Schaltungen /U₉ bis Av zugeführt. Der Ausgang der UND-Schaltung A₄₉ ist mit der ODER-Schaltung OR₂₂ verbunden und die Ausgänge der UND-Schaltungen /t» und Λ51 sind mit ODER-Schaltung OÄ23 verbunden.

Entsprechend der oben beschriebenen Konstruktion wird das Signal an Ausgangsleitung I₁, an der niedrigstwertigen Stelle Ps der Abweichungsfrequenzzahl Pe bis Pu erzeugt. Der Ausgang der ODER-Schaltung OR]₂ ist an der zweiten Stelle Pi vorgesehen und der Ausgang der ODER-Schaltung ORi an der dritten Stelle Pg. Der Ausgang der UND-Schaltung An ist an der vierten bis an der vierten bis zur höchstwertigen Stelle PiQ bis Pi vorgesehen. Die Werte der in Abhängigkeit von dem Tiefensignal W₂. W, und dem Steuerimpuls NP erzeugten Abweichungsfrequenzzahl Pe bis Pu :iind, als Beispiel, in Tabelle 11 wiedergegeben.

Tabelle II	Steuer	Abweichuni;sfrequcn7/iilil	0	/V	l'u	O	/:,	/'s	'··	/'*
Tiolensipnal	impuls		O	O	O	O	O	O	O	O
	VV	/'■4		O	0		O	O	O	0
Tick· HH,	O	(I
O Il O	I	O

	15	Abweich u ngsfr	Pi	25 23	881	Pm	16	/Ό	Pi	A	Pt
Forlsetzung			0			0		0	0	0	1
Tiefensignal	Steuer impuls	0	1	equenzzahl		1		I	1	1	1
Tiere HW1	NP	1	0	Pm	Pu	0	0	0	1	0
1 0 1	0	0	I	0	0	1	1	1	1	0
	1	1	0	1	1	0	0	1	0	0
2 1 0	0	0	1	0	0	1	1	1	0	0
	1	1	1	I
3 1 1	0	0	0
	1	1	1

Die Erzeugung dieser Abweichungsfrequenzzahl wird am Beispiel von »Tiefe 3« in Tabelle II erläutert Wenn kein Rauschimpuls NP erzeugt wird (Signal »0«), sind die UND-Schaltungen Λ49 bis Λ52 gesperrt. Da in dieser Zeit das »1«-Signal an Ausgangsieitung /5 der ODER-Schaltung OR23 zugeführt wird, erzeugt nur ORn »1 «-Signal. Dementsprechend wird nur der Inhalt der achten Stelle Pg als »1 «-Signal dem Addierer zugeführt und die Inhalte der übrigen Stellen sind sämtlich »0«. Wenn der Steuerimpuls NP erzeugt wird (Signal »1«), wird die UND-Schaltung A^ geöffnet, so daß die UND-Schaltung A_i7 und die ODER-Schaltung ORn jeweils ein »1«-Signal erzeugen. Dementsprechend sind die Inhalte der Stellen Pg bis P14 »1« und die Inhalte der Stellen Pi und Pe sind »0«. Die Abweichungsfrequenzzahl Pb bis Pu, die erzeugt wird, wenn kein Steuerimpuls NP erzeugt wird (Signal »0«), stellt die erste Abweichungsfrequenzzahl und die Abweichungsfrequenzzahl Pb bis P|4, die" erzeugt wird, wenn der Steuerimpuls NP ansteht (Signal »1«), stellt die zweite Abweichungsfrequenzzahl dar.

In der oben beschriebenen Weise werden die erste und die zweite Abweichungsfrequenzzahl in Abhängigkeit davon erzeugt, ob ein Steuerimpuls Λ/Pansteht oder nicht.

Die erste Abweichungsfrequenzzahl in Tiefe 3, ausgedrückt in Dezimalschreibweise mit der höchstwertigen Stelle Pi4 an der ersten Stelle, beträgt etwa 0,0156. Da die Abweichungsfrequenzzahl durch eine Frequenzdifferenz Δ F repräsentiert ist, können F und f in Gleichung (1) durch AFund d/ersetzt werden:

0.0156 = M ■< I/ χ α χ 10 * (2)

Wenn α χ 64 χ 10 " 0,00086356 ist.

ist I/ =- 0,0156 = 0.00086365 =18.

Dies bedeutet, daß durch die erste Abweichungsfrequenzzahl eine Frequenzabweichung in der Größenordnung von etwa 18 Hz erfolgt

Andererseits ergibt die zweite Abweichungsfrequenzzahl eine Frequenzabweichung von etwa -18 Hz gegenüber der Grundfrequenz, wie weiter unten noch erläutert wird.

Aus Tabelle II ersieht man, daß in den Fällen »Tiefe 2« und »Tiefe 1« etwas geringere Werte der Frequenzabweichung entstehen als im Fall von »Tiefe 3«.

Es sei angenommen, daß die Steuerimpulse NP regellos erzeugt werden, die F i g. 7(a) zeigt. Die erste Abweichungsfrequenzzahl wird sequentiell in der durch die unschraffierten Bereiche angegebenen Weise erzeugt und die zweite A'bweichungsfrequenzzahl in der durch die schraffierten Bereiche in Fig. 7(d) angegebenen Weise.

Als Addierer 12 kann ein beliebiger digital arbeitender Addierertyp eingesetzt werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Addierer benutzt, an dessen Eingangsanschlüsse B die Grundfrequenzzahl Fi bis F|4 von dem Speicher 7 als erster Summand gelegt ist An den zweiten Eingangsanschlüssen A von der sechsten bis zur höchstwertigen Stelle liegt die Abweichungsfrequenzzahl P<, bis Pn vom Kodezahlgenerator 9 als zweiter Summand. Ferner ist ein Register zur zeitweiligen Speicherung des Ausgangssignals einer jeden Stelle des Addierers 12 und ein Register zur zeitweiligen Speicherung (für 1 μ$) eines Übertragungssignals eventuell zusätzlich vorgesehen.

In diesem zuletzt genannten Fall wird ein Zwischenergebnis der Addition in dem ersten Register zirkulierend alle I μα als Antwort auf den Haupttaktimpuls Φι dem Eingang des Addierers 12 zugeführt und zu dem von dem zweiten Register her angelegten Übertragssignal hinzuaddiert. Das Ergebnis der Addition S\ bis Su wird über eine Torschaltung 13 einem Augabesehieberegister 14 zugeführt.

ϊ)η·τ der Annahme, daß die Frequenzzahl F₁ bis Fn der Note G von dem Speicher 7 erzeugt wird, wird im folgenden die Rechenoperation des Addierers 12 erläutert. Wenn das Tiefensignal W,. W_} auf »Tiefe 3« gestellt ist und die erste Rauschinformation erzeugt wird, wird als Ergebnis der Addition St bis .S'u ein Wert durch Addieren der ersten Abweichungsfrequenzzahl zur Grundfrequenzzahl Fi bis Fu gemäß Tabelle UI erzeugt.

Tabelle	III	1. Summand	0	0	0	0	0	0	1	0	0	230 208/222
/VP= 0	2. Summand	0	0	1	1	0	1	0	1	1
	Additionsresultal	0	0	I	1	0	1	1	1	1
	Stelle	14	13	12	11	10	9	8	7	6

Fortsetzung

NP= I 1. Summand 1 I 1

2. Summand 0 0 1

Additiotisresultat 0 0 I

Wenn die zweite Abweichungsfrequenzzahl erzeugt wird (TVP=I), wird ein Obertragsignal von der vierzehnten, d. h. der höchstwertigen Stelle zu einer fünfzehnten Stelle während des Oberfließens unterdrückt Dementsprechend wird als Ergebnis der Addition Si bis Si₄ ein Wert erzeugt, der im wesentlichen durch Subtraktion der ersten Abweichungsfrequenzzahl von der Grundfrequenzzahl entstanden ist

Die Frequenzmodulation wird in der Weise durchgeführt, daß eine Frequenzabweichung von 18 Hz der Gmndfrequenz hinzuaddiert wird, wogegen die Frequenzabweichung von 18 Hz von der Grundfrequenz abgezogen wird, wenn die zweite Abweichungsfrequenzzahi erzeugt wird. Die Frequenzzahi Fni\ bib Fniu, die in der oben beschriebenen Weise frequenzmoduliert worden ist, wird vom Addierer 12 erzeugt

Bei der Konstruktion des Frequenzzahlengenerators 4 müssen die Operationszeit des Frequenzzahlenspeichers 7. der aus einem geeigneten konventionellen Speicher besteht beispielsweise einem Festwertspeicher, sowie die für die Addition im Addierer 12 benötigte Zeit berücksichtigt werden. Zur Erzielung eines ordnungsgemäßen Betriebes ist unerläßlich, daß die für die Ade tion benötigte Zeit mit der Operation des gesamten Systems synchronisiert wird Daher ist ein Synchronisiersignalgenerator 15 zur Synchronisierung zwischen den verschiedeneren Baugruppen des Systems vorgesehen.

Es sei angenommen, daß die Maximalzahl der gleichzeitig zu erzeugenden Musiktöne 12 beträgt. Der Synchronisiersignaigenerator 15 enthält ein 25-Bitschicberegister mit einem Eingang und paralleler Ausgabe, ein ODER-Tor OR₄, das an die Ausgänge der ersten bis vierundzwanzigsten Stelle des Schieberegisters .9/?. angeschlossen ist. und Inverter /ι und I₄. Der Inhalt d<-$ Schieberegisters SR· wird, gesteuert durch den Takt Φ< in jeweils 1 μ% um eine Stelle weitergeschoben und der Ausgang der fünften Stelle wird als Synchronisierimpuls Sy 6 benutzt. Der Ausgang der vierundzwanzigsten Stelle dient zur Erzeugung des Synchronisienmpulses Sv 25 und der Ausgang der fünfundwan/igsten Stelle zur Erzeugung des Synchronisienmpulses SvI. Die Beziehung zwischen den jeweiligen Impulsen Sy 1. Sy 6. Sv 25 und Sy 25 sind in den F i g. 6(c) bis 6(f) abgebildet. Fig. 6(a) zeigt die Kanalzeit. Die Ausgänge der ersten bis zwölften Stelle sind mit einer ODER Schaltung OR^ verbunden, deren Ausgang an den Rauschimpulsgenera tor 10 zur Übertragung der in F i g. 6(i) dargestellten Schiebeimpulse Sj/Cangeschlossen ist.

Eine Abtast und Halteschaltung 16a hält die Tastenadresse N₁ - Bj während einer Impulsperiode der Synchronisierimpulse Sy 1 (d. h. 25 μβ) gespeichert und liefert diese Tastenadressen an den Frequenzzahlenspeicher 7, bis der nächste Impuls Sy 1 kommt, Eine Abtäst' und Halteschaltung 16ώ hält in gleicher Weise die Tiefensignale W\ — Wt vom Tiefensignalgeneraior 11 während einer Impulsperiode des Synchronisiennv pulses Sy 1 gespeichert und liefert diese Signale an den Kodezahlgenerator 9, bis der nächsle Impuls Sy i koriifnt.

Eine erste Torschaltung 17a besteht aus mehreren UND-Schaltungen, von denen jede an einem Eingang mit einer entsprechenden Ausgangsstelle F\ bis F_H des

ίο Frequenzzahlenspeichers 7 verbunden ist und an ihrem zweiten Eingang den Synchronisierimpuls Sy 6 empfängt

Eine zweite Torschaltung 176 besteht in gleicher Weise aus mehreren UND-Schaltungen, von denen jede mit einem Eingang an die entsprechende Ausgangsstelle P₆ bis Pu des Kodezahlgenerators 9 angeschlossen ist Diese Torschaltungen 17a und 17b liefern bei Ankunft des Synchronisierimpulses Sy 6 die Frequenzzahi Fi bis Fm und die Abweichungsfrequenzzahl Pb bis P_]4 an den

2Q Addierer 12, und zwar jeweils an den Eingang für den ersten bzw. zweiicn Summanden.

Da das Intervall zwischen den Synchronisierimpulsen Sy 1 und Sy 6 5 u^ beträgt kann das Auslesen des Speichers 7 innerhalb von 5 |is beendet werden, wie Fig. 6{g) zeigt Die Operationszeit des Speichers 7 ist daher ausreichend sichergestellt Ferner reicht als Speicher 7 ein Festwertspeicher mit niedriger Ausgabegeschwindigkeit aus, so daß der Speicher 7 sehr kompakt und mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Eine dritte Torschaltung 13 enthält UND-Tore /^21 bis A». von denen jedes mit einem Eingang an die entsprechende Ausgangsstelle des Addierers 12 angeschlossen ist, während der andere Eingang den Synchronisierimpuls Sv 25 empfängt Ferner enthält die Torschaltung 13 IIND Schaltungen An bis A_4x, von denen jede mit einem Eingang ein Rückkopplungs^ignal von der letzten Stufe eines entsprechenden Schieberegisters von der Ausgangschieberegis.e-gruppe 14 erhält

ίο und am anderen Eingang das Signal Sy 25 empfängt, das die entgegengesetzte Polarität aufweist wie der Synchronisierimpuls Sv 25. Ferner enthält die Torschal tung 13 ODER-Tore OR·* bis ORm von denen jedes die Ausgangssignale entsprechender UND-Tore 4?, bis A»

4i und 4,i bis A₄* empfängt. Wenn die dritte Torschaltung

13 den Synchronisierimpuls Sv 25 empfängt, liefert sie Signale Si bis S·*. die die Ergebnisse der in dem Addierer 12 durchgeführten Addition darstellen (d. h. die modifi zierte Frequenzzahl f.„\ b's F_n, ^). an die jeweiligen

jo Eingänge der Schieberegister der Ausgebeschieberegi stergruppe 14. Wenn der SynchronisiiTimpuls Sv 25 r'cht an die dritte Torschaltung gelegt ist, laufen die Ausgangsdaten der Schieberegistergnnpe 14 weiter um.

Da das Intervall zwischen den Synchronisierimpulsen Sv6 und Sy 15 19 jis beträgt, wie F i g. 6(h) zeigt, ist die Operation des Addierers 12 ausreichend abgesichert. Das Signal Sy 25 dient zum Rücksetzen des Additionsergebnisses.

Jedes Schieberegister der Ausgabeschieberegister gruppe 14 besitzt 12 Wörter, von denen jedes aus 14 Bit besteht und wird nacheinander von dem Takt Φ\ weitergeschoben. Die Ausgabeschieberegistergruppe

14 dient dazu, das Additionsergebnis Sj bis Su im time^sharing-Betrieb an mehrere Kanäle weiterzuleiten, Fig.6(a), in der die jeweiligen Kanalzeiten abgebildet sind, und F i g. 6(b), in der die Periode zur Erzeugung der Synchfonisiefifhpülse dargestellt ist, zeigen, daß die

Tastenadresse N\ bis Ö2 und das Tiefensignal IVi, Wi jeweils in den Abtast- und Halteschaltungen 16a und 16ö in der Reihenfolge des ersten, zweiten ... Kanals jedes Mal dann eingespeichert werden, wenn der Synchronisierimpuls Sy 1 an diese Abtast- und Halteschaltungen 16a und 166 angelegt wird.

Infolge davon wird das Additionsergebnis für jeden Kanal (d. h. für jede Taste oder jeden Ton), das in dem Addierer 12 eriiittelt worden ist, sequentiell mit einem Intervall von 25 μϊ pro Kanal vom Addierer ausgegeben.

Fig.7(c) zeigt ein Zeitdiagramm, des von dem Addierer 12 für jeden Kanal ermittelten Additionsergebnisses. Es dauert 300 μ5 bevor die Addi'ionsergebnisse für alle 12 Kanäle von dem Addierer 12 ausgegeben worden sind Das Ausgangssignal der letzten Stufe einer jeden Ausgabeschieberegistergruppe 14 ist rückgekoppelt und die Daten für einen speziellen Kanal werden in jeder Tastenzeit rezirkuliert, um die Schieberegistergruppe 14 in die Lage zu setzen, in jeder Jo Tasicnzcit das Additionsergebnis S, bis S₁₄ für den speziellen Kanal an die Frequenzzähler 5a ois 5c als frequenzmodulierte Frequenzzahl F_mX bis F_n, ,·. weiter zuleiten. Neue Daten werden in dem speziellen Kanal alle 300 us gespeichert. r>

Nimmt man z. B. den ersten Kanal der F i g 7(b) und 7(c), so beginnt die Erzeugung der modifizierten Frequenzzahl F_n, \ bis F_n, μ (d. h. der Frequenzzahl, die im Falle von »Tiefe 3« einer Frequenz entspricht, die um 18 Hz niedriger ist als die Grundfrequt-nz), die durch die zweite Abweichungsfrequenzzahl (schraffierter Bere-ch) frequenzmoduliert worden ist, zu einem Zeitpunkt tu Die zweite Frequenzzahl wird den Frequenzzählern 5a bis 5r mit einer Periodendauer von 25 μs während 300 μ5 25mal zugeführt. Von einem Zeitpunkt r> /2 an. wird die erste Frequenzinformation F_n, \ bis F^u (d. h. die Frequenzinformation entsprechend einer Frequenz, die im Falle von »Tiefe 3« um 18 Hz höher ist als die Grundfrequen;.), die durch die erste Rauschinformation mc Julien ist (unschraffierter Bereich), in 4n gleicher Weise der Abtast Steuereinheit 5a bis 5c zugeführt.

Ob die Grundfrequenzzahl durch die erste Abweichungsfrequenzzahl oder die zweite Abweichungsfrequenzzahl moduliert wird, wird willkürlich bzw. regellos ·>> bestimmt, statistisch ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Grundfrequcnzzahl durch die erste oder die zweite Abweichungsfrequenzzahl moduliert wird. 50%. d h. gleich.

IV. Erzeugung der Wellenform eines Musiktones

Die nieofigstwertigen Stellen bis hinauf zur sechsten Stelle der Frequenzzahl F_m\ bis F_mn werden von dem Ausgang des Schieberegisters 14 dem Bruchzahlzähler Sa zugeführt, die Stellen von der siebten Stelle an s> aufwärts bis zur dreizehnten Stelle werden dem Bruchzahlzähler Sb zugeführt und die höchstwertigen Stellen werden dem Ganz/ahlzähler 5c zugeführt.

Die Zähler 5a bis 5c enthalten Addierer AD\ bis 4D₁ und Schieberegister .9Fi bis .ST-'», wie F i g. 9 zeigt. Jeder t>o der Addierer AD\ bis ADj addiert das Ausgangssignal des entsprechenden Schieberegisters SFi bis SFj zu dem Ausgangssignal der Ausgabeschieberegislefgruppe 14. Die Schieberegister SFi bis SFj können zwölf Arten von Ausgangssignaler·. in zeitlicher Folge von den Addierern AD\ bis/IDj speichern, und sie auf die Eingangsseite der Addierer AD\ bis ACh Zfirückkoppeln. Die Schieberegi- iter 5Fi bis SF₃ haben jeweils die gleiche Anzahl Stellen wie Musiktöne gleichzeitig reproduzierbar sein sollen, z. B. zwölf bei dem vorliegenden Beispiel. Diese Anordnung hat den Zweck, die Frequenzzähler im time-sharing-Betrieb zu betreiben, da der Frequenzzahlengenerator 4 die in den 12 Kanälen (Schieberegisterstellen) des Tastenadressenspeichers KAM gespeicherten Tastenadressen im time-sharing-Betrieb erhält und die Frequenzzahl für die jeweiligen Kanäle erzeugt.

Im folgenden wird die Schaltung in bezug auf den ersten Kanal erläutert. Wenn der Inhalt des ersten Kanals des Schieberegisters SFi des Bruchzahlzählers 5a »0« ist, werden anfangs die ersten 6 Bit des Bruchzahlbereiches in den ersten Kanal des Schieberegisters SFi eingespeichert Nachdem eine Tastenzeit vergangen ist, wird eine neue Frequenzzahl F_n, ι bis F_{m r} zu dem bereits in dem ersten Kanal gespeicherten Inhalt hinzuaddiert Diese Addition wird i ι jeder Tastenzeit wiederholt und die modifizierte Frequenzzahi F_n, ι bis Fmb wird kumulativ zu den gespeicherten Inhalten hinzuaddiert. Wenn bei der Addi' )n ein Übertrag stattfinde!, «ird ein L'bertragssigna! C', von dem Zähler ή.ί zum nächsten Zähler Sb gegeben. Der Bruchzahizäh-Iu 5/¹ besteht aus dem Addierer AEh und dem Schieberegister SF₂. das ebenfalls eine kumulative Addition der modifizierten Frequenzzahlteile F_mi bis F₇,11 durchführt, d. h. der nächsten 7 Bit des Bruchzahlbereichs. Das Übertragssignal C\ legt, wenn ein Übertrag als Ergebnis der Addition stattfindet, ein Übertragssignal C; an dem Addierer ACh- Der Ganzzahlzähler 5c besteht aus dem Addierer -4Dj und dem Schieberegister SF\ und empfängt das Einzelbit F_m u und das Übertragssignal G vom Addierer ADz und erzeugt eine kumulative Addition in derselben Weise wie oben anhand der Bruchzahlzähler Sa und 5^ beschrieben wurde Die Ganzzahl-Ausgangssignale der in dem ersten Kanal des Schieberegisters SF> gespeicherten 7 Bit werden nacheinander dem Wellen (ormspeicher zugeführt, um die auszulesenden Ar^essen zu bestimmen

Wenn eine Periode der Wellenform eines zu erz .ugenden Musiktones in Form von Probenpunkten mit der Probenzahl /7 = 64 gespeichert ist. ist der Ganzzahlzähler 5c derart aufgebaut, daß er 64 Stellen hat und daß die eine Wellenformperiode beendet wird, wenn der Kumulativwert der modifizierten Frequenz zahlen F_n, < bis F_n, u auf 64 angestiegen ist.

Da die Abweichungsfrequenzzahl Pt, bis P_M nicht erzeugt wird, wenn das Tiefensignal W₁, W₁=OO ist. wird in diesem Fall die Grundfrequenzzahl F_mi bis F_m ■» direkt den Zählern 5a bis 5c zugeführt. Die Geschwindigkeit des Anwachsens des Kumulativwertes in der Abtast Steuereinheit 5a bis Seist daher konstant und die Penrvii des Auslesens des Wellenformspeichers 6 ist ebenfalls konstant. Daher wird eine Musikton Wellen form entsprechen^ der Grundfrequenz e.ziugt. ohne daß eine Frequenzmodulation stattfinden würde.

Wenn die erste oder die zweite Abweichungsfre quenzzahl regellos erzeugt werden, wird das Auslesen der Wellenform aus dem Wellenformspeicher 6 entsprechend geändert. In dem Fall, daß das Auslesen du^rch den Kumulativwert der Frequenzzahl F_n, ι bis F_n, i4 durchgeführt wird, die durch die erste Abwei* chungsfreqüenzzahl frequenzmoduliert Worden ist, wird eine Mus'ikton-Wellenform entsprechend einer Frequenz f\ erzeugt, die-um eine bestimmte Frequenzdifferenz (18 Hz in »Tiefe 3«) höher ist als die Grundfrequenz. In dem Fall, daß das Auslesen durch den Kumulativweft derjenigen Frequenzzahi F_m) bis F_n, u

erfolgt, die durch die zweite Abweichungsfrequenzzahl frequenzmoduliert worden ist, wird eine Musikton-Wellenform entsprechend einer zweiten Frequenz /j erzeugt, die um eine bestimmte Frequenzabweichung (18 Hz bei »Tiefe 3«) niedriger ist als die Grundfrequenz.

Wenn die erste und die zweite Abweichungsfrequenzzahl regellos erzeugt werden, weicht die Frequenz des Musiktones willkürlich zu einer der Frequenzen f\ und /j hin ab. Hierdurch wird ein eigenwilliger Musikton erzeugt, der einer rauhen Stimme ähnelt. Der Grundton des auf diese Weise erzeugten Musiktones ist, für das menschliche Gehör wahrnehmbar, dem Hauptwert der Frequenzen /i und /j. d. h. dem Grundton der Grundfrequenz gleich, weil die Wahrscheinlichkeit, daß die erste oder die zweite Abweichungsfrequenzzahl erzeugt wird, 50% beträgt, wie oben schon erläutert wurde. Demnach wird ein gefälliger Ton mil rauher Färbung mit dem Nonunal-Grundton der ausgewählten Note reproduziert.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel führt der Addierer 12 eine Addition der Grundfrequenzzahl mit der positiven oder negativen Abweichungsfrequenzzahl aus. Der Rechner 8 kann aber auch so ausgebildet sein, daß die zweite Abweichungsfrequenzzahl als Komplement der ersten Abweichungsfrequenzzahl gebildet wird, wobei der Addierer zur Berechnung des Komplements dient. In diesem Fall muß die Abweichungsfrequenzzahl als ein Verhältnis zur Grundfrequenzzahl Fi bis Fm. vorliegen.

V. Erzeugung einer Hüllkurven-Wellenform

Die Wellenform eines Musiktones wird aus dem Wellenformspeicher ausgelesen. Die Gesamthöhe des Musiktones wird von dem Ausgangssignal des Hüllkurvenspeichers 21 gesteuert. Das Auslesen einer Hüllkurven-Wellenform aus dem Hüllkurvenspeicher 21 wird von dem Hüllkurvenzähler 20 gesteuert und wird im folgenden unter Bezugnahme auf F i g. 9 beschrieben.

F i g. 9 zeigt ein Beispiel eines Hüllkurvenzählers 20. Diese enthält einen Addierer ADs und ein Schieberegiste; SRs für zwölf Wörter zu je 7 Bit. Das Additionsergebnis des Addierers ADs wird in je 1 Tastenzeit den entsprechenden Kanälen des Schieberegisters SRs zugeführt. Im einzelnen addiert der Addierer 5 die Ausgangssignale des Schieberegisters SR·, und die Taktimpulse und erzeugt ein Ergebnis S. das dem Eingang des Schieberegisters SRs zugeführt wird. Dadurch wird bewirkt daß der Hüllkurvenzähler 20 fortlaufend eine Kumulativzählung für jeden der Kanäle durchführt

Ein Ausgangssignal, das den gezählten Wert repräsentiert wird von dem Hüllkurvenzähler 20 einem Hüllkurvenspeicher 21 zugeführt Die in einer dem gezählten Wert entsprechenden Adresse gespeicherte Wellenformampfitude wird fortlaufend aus dem Speicher 21 ausgelesen. Der Hüllkurvenspeicher 21 speichert eine Anhall-Wellenform ATTbei Adressen, die von 0 ausgehen, bis zu einer vorbestimmten Adresse, z.B. 16, und eine Abkling-Wellenform DEC bei Adressen, die bei der nächstfolgenden Adresse beginnen und bis zur letzten, z. B. dreiundsechszigsten Adresse, reichen.

Die Zähloperation des Hüllkurvenzählers wird im folgenden mit Bezugnahme auf den ersten Kanal erläutert

Wenn das Anhall-Startsignal ES einem Anschluß 7ΈΊ zugeführt wird, gibt eine UND-Schaltung Asi einen Taktimpuls APan den Addierer ADs. Die UND-Schaltung Aai ist zuvor dadurch vorbereitet worden, daß an ihren anderen Eingängen die invertierten Ausgangssignale »0« einer UND-Schaltung A₈o bzw. einer ί ODER-Schaltung ORw anlagen. Die Umkehrung der Signale der UND-Schaltung A₈₀ und der ODER-Schaltung OR₃O erfolgte durch Inverter INe und IN$. Der Addierer ADs und das Schieberegister SR₅ zählen nacheinander die Ahhall-Taktimpülse und geben dabei

ίο die Anhali-Wellenform ATTdes Hüllkurvenspeichers 2 aus. Wenn der gezählte Wert 16 erreicht hat wird ein Ausgangssignal »1« von der ODER-Schaltung OR» erzeugt und der Anhall-Taktimpuls AP wird von der UND-Schaltung Asi nicht mehr durchgelassen. Der Anhall-Taktimpuls AP wird weiterhin daran gehindert bei den folgenden Zählungen die UND-Schaltung 81 zu passieren. Demnach wird die Zählung beendet und die in der Adresse 16 des Hüllkurvenspeichers EM gespeicherte Amplitude wird weiterhin ausgelesen. Aul diese Weise ist der Dauerzustand erreicht.

In diesem Stadium erhält die UND-Schaltung A«2 ein »!«-Signal von der ODER-Schaltung OR-a und ein weiteres »!«-Signal, das durch Inversion des Ausgangssignals »0« der UND-Schaltung Ago durch den Inverter IN₆ entstanden ist. Wenn das Abkling-Startsignal DIS dem Anschluß TEi zugeführt wird, läuft der Abkling-Taktimouls DP durch die UND-Schaltung A& und gelangt zum Addierer ADi. Dadurch wird bewirkt, daß der Hüllkurvenzähler 20 die Zähloperation für die Zählwerte nach 16 wieder aufnimmt und die Abkling-Wellenform aus dem Hüllkurvenspeicher 21 ausgelesen wird. Wenn der gezählte Wert 63 erreicht hat werden alle Eingänge der UND-Schaltung Ago »1«, so daß die UND-Schaltung Aso am Ausgang ein »1«-SignaI erzeugt. Die UND-Schaltung A«i hört auf, den Abkling-Taktimpuls DPdurchzulassen und die Zähloperation wird beendet. Das Auslesen der Hüllkurven-Wellenform ist beendet.

VI. Beschreibung eines
weiteren Ausführungsbeispiels

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Musikinstruments.

Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform darin, daß die regellose Frequenzmodulation durch die Abweichungsfrequenzzahl nur während einer bestimmten Zeitperiode vom Beginn der Tonreproduktion aus erfolgt und daß der Modulationsfaktor sich stufenweise während dieser Zeitperiode von einem bestimmten Wert bis auf 0 hin verringert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Tiefensignalgenerator 11 in F i g. 1 durch einen Tiefensignalgenerator 18 ersetzt der in Betrieb gesetzt wird, wenn eine Taste gedrückt wird, und dann Tiefensignale erzeugt die sich stufenweise ändern. Ferner ist ein Taktimpulsgenerator 19 vorgesehen, der den Tiefensignalgenerator 18 mit Taktimpulsen versorgt die sich in Abhängigkeit von der Tastatur voneinander unterscheiden. Die Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels ist in bezug auf die übrigen Teile im wesentlichen die gleiche wie nach Fi g. 1. Die folgende Beschreibung berücksichtigt daher nur die unterscheidenden Merkmale beider Ausführungsbeispiele.

Der Tiefensignalgenerator 18 beginnt nach Erhalt eines das Anschlagen einer Taste angebenden Signals ES von dem Tastenübertrager 3 mit dem Zählen der von dem Taktimpulsgenerator 19 erzeugten Taktimpulse und erzeugt Tiefensignale Wi, Wj, deren Wert sich

stufenweise von »Tiefe 3« (Anfangszustand) auf »Tiefe 2«,... abschwächt, wie Fig. ll(b) zeigt. Die Verringerung des Tiefenbereichs erfolgt in Übereinstimmung mit vorbestimmten Zählbereichen I, It, III ...,die stufenweise erhöht werden. Diese Tiefensignale W\, Wt werden dem Kodezahlgencratof 9 zugeführt, wodurch die Absolutwerte der ersten und der zweiten Abweichungsfreqjr^nzzahl stufenweise in der in F i g. 1 l(c) gezeigten Weise verringert werden. Der Frequenzmodulationsfaktor der Rausch-Frequenzmodulation hat daher seinen Maximalwert, wenn die Taste gerade- angeschlagen worden ist und wird im Laufe einer bestimmten Zeitspanne auf 0 reduziert (d. h. auf »Tiefe 0« in Fig.ll(b)).

Gemäß Fig. 12 enthält der Tiefensignalgenerator 18 einen Addierer AD* und ein Schieberegister SRi mit 12 Wörtern zu je 6 Bit. Wenn das Anhall-Startsignal ES vom Tasten-Übertrager 3 angelegt wird, wird der Takt

über eine UND-Schaltung Aea gelegt und in jeder Tastenzeit für jeden Kanal kumulativ addiert. Das Ergebnis der Addition wird dem jeweiligen Kanal des Schieberegisters SRz über eine Torstellung G\ zugeführt. Die Ausgangssignale des Schieberegisters SRi Werden auf einen Eingangsanschluß B des Addierers ADa rückgekoppelt und in diesem kumulativ addiert. Der Ausgang ae der der höchstwertigen Stelle und der Ausgang as der nächstfolgenden Stelle des Schieberegisters SRi werden jeweils über Inverter /Λ/9 und /Λ/s mit Anschlüssen Te und Ts verbunden, an denen Signale ans· .-hen. die durch Invertierung der Signale der Ausgänge a% und a& erzeugt worden sind. Die Signale an den Anschlüssen Fsund Te werden als Tiefensignale Wi, W₂ benutzt. Um zu verhindern, daß der Taktimpuls CP anliegt, wenn die Zählung auf 48 angestiegen ist, und um dadurch die Zählung auf 48 zu halten, sind UND-Schaltung At\ und ein Inverter /Λ/10 vorgesehen.

Wie Fig. 13(a) und 13(b) zeigen, ist das Signal as, aj = 0 0, und das Tiefensignai W₂, W\ ist 1 1 (»Tiefe 3«), wenn der Zählwert zwischen 0 und 15 liegt. Wenn der Zählwert zwischen 16 und 31 liegt, ist das Signal at, a₅ = 0 1, und das Tiefensignai W₂, W, ist 1 0 (»Tiefe 2«). Wenn der Zählwert bei 32 bis 47 liegt, ist das Signal ae, a₅= 1 0 und das Tiefensignal W₂, Wi ist 0 1 (»Tiefe 1«). Wenn der Zählwert 48 bis 63 liegt, ist das Signal as, as = 1 1 und das Tiefensignal IV₂, Wy ist 0 0 (»Tiefe 0«). Demnach verringert sich die Tiefe, je weiter der Zählwert ansteigt, wie die Fig. ll(a) und ll(b) zeigen und die Rauschtiefe, d. h. der Frequenzmodulationsfaktor, verringert sich stufenweise innerhalb eines vorbestimmten Intervalls nach dem Anschlagen einer Taste in der in Fig. 13(c) gezeigten Weise. Beispielsweise liegt der Frequenzmodulationsfaktor während einer Zeitperiode i/Ji nach dem Anschlagen einer Taste beim Maximalwert (»Tiefe 3«) und wird nach einer Zeit tn zu 0 (»Tiefe 0«).

Die Schnelligkeit mit der die Rauschtiefe sich ändert kann verstellt werden, indem man die Frequenz des Taktes CP ändert. Der Taktimpulsgenerator 19 kann so konstruiert werden, daß er einen Taktimpuls erzeugt, der in Abhängigkeit von der Tastatur variiert. In diesem Fall svefden in Abhängigkeit von den Tastaturangaben K\, K₂ unterschiedliche Takte erzeugt Und die oben erwähnte Zeitperiode wird in Abhängigkeit von der Tastatur, der die jeweils gedruckte Taste angehört, unterschiedlich.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel einer Hüllkurven-Wellenform eines durch Drücken einer Taste erzeugten Musiktones. Die Hüllkurven-Wellenform besteht aus einer Anhall-Hüllkurve ATT. die durch den Anschlag erzeugt wird, einer Abkling-HUllkurve DEC die beim Loslassen der Taste erzeugt wird und einem Haltezu-Stand SUS. F i g. 13(c)und 13(d) zeigen deutlich, daß die Rauschtiefe während des Ansteigens (Anhall) eines Tones den Maximalwert hat, so daß der Rauscheffekt *.. H Uwnn^l Jnp Λ «l*»!).- *v»~

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die erste und die zweite Abweichungsfrequenzzahl regellos erzeugt, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Frequenz des Musiktones weicht regellos entweder nach der Frequenz f\ oder nach der Frequenz h hin ab, wodurch ein rauher an Heiserkeit erinnernder Musikton mit instabilem Grundton erzeugt wird. Da der Frequenzmodulationsfaktor vom Beginn des Anschlagens einer Taste stufenweise abgeschwächt wird, wie F i g. 13{c) zeigt, wird der größte Rauscheffekt während der Zeit tn\ erzeugt (d. h. die Abweichung in den Frequenzen /i und f₂ ist am größten). Die Frequenzabweichung /i und h wird danach stufenweise reduziert, und nachdem eine Zeitspanne t_n vergangen ist, wird ein Musikton mit stabiler Grundtonhöhe, d. h. ein Musikton entsprechend der Grundfrequenz, erzeugt. Auf die beschriebene Weise wird der Rauscheffekt einem Musikton nur während der Anhallzeit erteilt, so daß der Musikton während der Anhallzeit einen instabilen Grundton mit einer rauhen oder rohen Rauschkomponente erhält und danach einen stabilen Grundton einnimmt.

Da die Wahrscheinlichkeit, daß die erste und die zweite Abweächungsfrequenzzahl erzeugt wird, jeweils gleich ist, hat der Grundton, den das menschliche Gehör empfindet, den Mittelwert der Frequenzen /i und f₂, d. h. die Tonhöhe der Grundfrequenz. Damit wird ein einzigartiger musikalischer Rauheitseffekt während der Anhallzeit erzeugt, ohne daß der Zuhörer den Eindruck eines unangenehmen Geräusches erhält, wodurch ein gefälliger Musikton, der eine enge Anlehnung an ein natürliches Blasinstrument hat, reproduziert wird.

Die Frequenzmodulation kann auch während einer bestimmten Zeitperiode vom Anschlagen der Taste an konstant bleiben und die Tiefe der Frequenzmodulation kann sich danach ändern, wenn mit einer derartigen Anordnung ein gewünschter spezieller Musikeffekt erzielt wird.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Musikinstrument mit digitaler Musiktonerzeugung, mit einem Frequenzzahlenspeicher, aus dem für jede gedrückte Taste eine mehrstellige digitale Frequenzzahl entsprechend der dieser Taste zugeordneten Tonhöhe auslesbar ist, mit einem Musikton-Wellenformspeicher, der die Amplituden mindestens einer Wellenform an zahlreichen diskreten Abtastpunkten in verschiedenen Speicheradressen gespeichert enthält, und mit einer durch Taktimpulse gesteuerten Abtast-Steuereinheit, die die zeitliche Folge, mit der die Inhalte der einzelnen Speicheradressen ausgelesen werden, in Abhängigkeit von der Frequenzzahl steuert, dadurch gekennzeichnet, daß