DE2524063B2

DE2524063B2 - Elektronisches Musikinstrument mit digitaler Musiktonerzeugung

Info

Publication number: DE2524063B2
Application number: DE2524063A
Authority: DE
Inventors: Shizuoka Hamamatsu; Takatoshi Okumura; Toshio Takeda; Norio Hamamatsu Tomisawa; Yasuji Hamakita Uchiyama
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1974-05-31
Filing date: 1975-05-30
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DE2524063C3; US3979989A; DE2524063A1; GB1499025A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstrument mit digitaler Musiktonerzeugung, mit einem Frequenzzahlenspeicher, der für jede gedrückte Taste eine mehrstellige digitale Frequenzzahl entsprechend der Tonhöhe dieser Taste ausgibt, mit einem Wellenformspeicher, der Amplitudenwerte mindestens einer Wellenform an zahlreichen diskreten Abtastpunkten in verschiedenen Speicheradressen gespeichert enthält, und mit einer Abtast-Steuereinheit, die die Geschwindigkeit, mit der die Inhalte der einzelnen Speicheradressen ausgelesen werden, in Abhängigkeit von der Frequenzzahl steuert.

Bei sinem bekannten Musikinstrument dieser Art (DE-OS 19 35 306) ist in einem Speicher die Wellenform eines Musiktones gespeichert, und diese Wellenform kann mit unterschiedlicher Geschwindigkeit aus dem Speicher ausgelesen werden, um Tonsignale mit verschieden hohen Grundfrequenzen zu erzeugen. Der Wellenformspeicher enthält die Amplituden von zahlreichen Abtaststellen der Wellenform in Speicheradressen gespeichert. Die Geschwindigkeit, mit der die Speicheradressen nacheinander aufgerufen werden, bestimmt die Höhe des zu erzeugenden Tones. Sie hängt von der Frequenzzahl ab, die einer jeden Taste zugeordnet ist. Die Amplituden sind in digitaler Form gespeichert und werden erst unmittelbar vor der Tonerzeugung in Analogspannung umgesetzt.

Bei einem analog arbeitenden elektronischen Musikinstrument (DE-AS 19 53 503), bei dem die Tonsignale synthetisch von mehreren Oszillatoren, denen Frequenzteiler und Filter nachgeschaltet sind, erzeugt werden, ist es bekannt, einen Schwebungseffekt dadurch zu erzielen, daß die Frequenz der Obertöne herabgesetzt wird, um die Verhältnisse der Frequenzen der Obertöne zur Grundfrequenz des Signals zu erhöhen. Durch diese Frequenzabweichung oder Tonhöhenabweichung wird ein Musiktoneffekt erzielt, der eine Annäherung an die von natürlichen Musikinstrumenten erzeugten Töne darstellt. Bei einem elektronischen Musikinstrument mit analoger Tonerzeugung, bei dem die Frequenzabweichung durch Teilung der Grundtonfrequenz erzielt wird, ist das Verhältnis von Frequenzabweichung zu Grundtonhöhe konstant. Dies hat zur Folge, daß der Schwebungseffekt in höheren Tonbereichen übermäßig stark hervortritt, dagegen aber in den unteren Tonbereichen unzureichend ist. Ferner ist es möglich, durch zwei Oszillatoren mit geringfügig unterschiedlichen Frequenzen Schwebungen zu erzeugen, die die Frequenzabweichungen für die verschiedenen Grundtöne darstellen. Die Einstellwerte der beiden Oszillatoren, die für jede Taste vorhanden sein müssen, werden jedoch leicht von Änderungen der Umgebungstemperatur beeinflußt, was dazu führt, daß die Frequenzabweichung für jeden Ton unregelmäßig variiert und ein stabiler Schwebungseffekt nur schwer zu erreichen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem elektroni-

sehen Musikinstrument der eingangs genannten Art eine definierte Tonhöhenabweichung zu erzielen, die für alle Tasten einer Tastatur, unabhängig von der Grundtonhöhe, gleich ist. Dabei soll die Erzeugung der Frequenzzahl des von dem Grundto.; abweichenden Tones mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln erfolgen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß a) eine Schaltung zur Erzeugung einer mehrstelligen digitalen Abweichungs-Frequenzzahl mit dem einsn Eingang einer Addier- oder Subtrahierschaltung verbunden ist, b) der Frequenzzahlenspeicher mit dem anderen Eingang der Addier- oder Subtrahierschaltung verbunden ist, und c) der Ausgang der Addier- oder Subtrahierschaltung mit der Abtast-Steuereinheit verbunden ist, wobei die Addier- oder Subtrahierschaltung aus der Frequenzzahl und der Abweichungsfrequenzzahl eine modifizierte Frequenzzahl erzeugt, deren Wert die Auslesegeschwindigkeit der Speicheradressen des Wellenformspeichers bestimmt und die Schaltung zur Abgabe einer Abweichungs-Frequenzzah) nur mit einigen niedrigstwertigen Stellen der Addier- oder Subtrahierschaltung verbunden ist, während der Frequenzzahlenspeicher auch mit den höherwertigen Stellen der Addier- oder Subtrahierschaltung verbunden ist.

Das Musikinstrument erzeugt infolge der Berechnung der modifizierten Frequenzzahl durch Summen- oder Differenzbildung zwischen der nominellen Frequenzzahl und der Abweichungsfrequenzzahl für jede Note einen Ton, dessen Frequenz um ein ganz bestimmtes konstantes Maß von der Nominaltonhöhe abweicht. Da dies sowohl für den Grundton als auch für die Obertöne gilt, entsteht die Wirkung eines von einem natürlichen Musikinstrument, z. B. von einer Orgel, erzeugten Tones. Die Bildung der modifizierten Frequenz durch Differenz- oder Summenbildung ist schaltungstechnisch einfach durchführbar und liefert Töne, die über einen weiten Frequenzbereich den richtigen Höreindruck vermitteln. Dadurch, daß die Schaltung zur Abgabe der Abweichungsfrequenzzahl nur mit einigen niedrigstwertigen Stellen der Addier- oder Subtrahierschaltung verbunden ist, ist die Größe der Frequenzabweichung beschränkt, weil die Abweichungsfrequenzzahl, die von dem Frequenzzahlenspeicher gelieferte Frequenzzahl nur bis zu einem gewissen Grade verändern kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Inhalt der Schaltung zur Abgabe der AbweichungF-Frequenzzahl leicht verändert werden kann, und daß bei einer solchen Veränderung die Frequenzabweichungen für die Töne einer ganzen Tastatur gleichermaßen verändert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schaltung zur Abgabe einer Abweichungs-Frequenzzahl mehrere Wählschalter aufweist, an denen die Größe der Frequenzabweichung für jede Tastatur getrennt einstellbar ist, und einen Kodierer, der für jede Stellung der Wählschalter für die betreffende Tastatur die Abweichungsfrequenzzahl erzeugt.

Dabei können die einzelnen Frequenzabweichungen bo für jede Tastatur separat bestimmt und eingestellt werden. Auf diese Weise können die Klangeindrücke der Töne, die an verschiedenen Tastaturen gespielt werden, noch stärker voneinander differenziert werden. Der Ausdruck »Tonhöhenabweichung« bezieht sich im folgenden auf die Abweichung von der Nominaltonhöhe bzw. der Nominalfrequenz eines Musiktones. Bei der Anwendung der Tonhöhenabweichung bei einem System zur Erzeugung einzelner Musikton-Wellenformen entsteht ein Schwebungseffekt zwischen mehreren in Oktavenbeziehung zueinander stehenden Tönen. Dieser Schwebungseffekt wird im folgenden als »Oktavenschwebungseffekt« bezeichnet. Er entsieht dadurch, daß die Frequenzen der in Oktavenbeziehung zueinander stehenden Töne urn denselben Betrag verändert werden. Auf diese Weise entsteht künstlich eine gewisse Verschiebung in dem Intervall der Töne, deren Frequenzen normalerweise in einer exakt harmonischen Obertonbeziehung zueinander stehen sollten.

Ein besonderer Effekt kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt werden, daß mindestens zwei Gruppen aus je einem Frequenzzahlenspeicher, einer Schaltung zur Abgabe einer Abweichungs-Frequenzzahl, einer Addier- oder Subtrahierschaltung und einem Wellenformspeicher vorgesehen sind, und daß die Abweichungs-Frequenzzahlen in beiden Gruppen voneinander verschieden sind, wodurch Musiknoten gleichzeitig zweimal mit unterschiedlichen Tonhöhen durch Drücken einer einzigen Taste erzeugbar sind.

Die beiden verschiedenen Systeme, die synchron betrieben werden und Töne mit unterschiedlichen Abweichungen von dem Nominalton erzeugen, bewirken, daß beim Drücken einer einzelnen Taste ein leicht schwankender Klang entsteht. Dies wird nachfolgend als »Einzeltasten-Schwebungseffekt« bezeichnet. Musiktöne mit diesem Einzeltasten-Schwebungseffekt haben einen tragenden, feierlichen Klang, der demjenigen einer Orgelpfeife gleicht.

Ausführungsbeispiele eines elektronischen Musikinstrumentes nach der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstrumentes,

F i g. 2(a) bis 2(d) zeigen jeweils Diagramme der verwendeten Taktimpulse,

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer detaillierten logischen Schaltung des Tastendatensignalgenerators 2 aus Fig.l,

F i g. 4 zeigt eine detaillierte logische Schaltung eines Tastenübertragers 3 aus Fig. 1,

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild des Frequenzzahlengenerators aus Fig. 1,

F i g. 6 zeigt eine grafische Darstellung der Beziehungen zwischen der Nominaltonleiter und der modifizierten Tonleiter,

F i g. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Schaltung zur Erzeugung der Abweichungsfrequenzzahl entsprechend der Art der ausgewählten Tastatur der die gedrückte Taste angehört,

Fig. 8(a) bis 8(h) zeigen die Zeitabläufe der Signale an den jeweiligen Stellen des Frequenzzahlgenerators 4,

F i g. 9 zeigt eine Schaltung der Bruchzahl- und Ganzzahlzähler nach F i g. 1 und

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstrumentes.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
I. Operationsprinzip

Zur Erleichterung des Verständnisses wird die Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstruments kurz erläutert.

Wenn der Frequenz einer jeden Note (im folgenden als »Nominalfrequenz« bezeichnet) in einer Tonleiter, deren Oktavenbeziehung eine exakte harmonische Obertonbeziehung ist (im folgenden als »Nominaltonleiter« bezeichnet) gleichmäßig eine bestimmte Frequenzabweichung Af(Hz) erteilt wird, erhält man eine neue Tonleiter, die aus geänderten Frequenzen besteht, die jeweils die Frequenzabweichung Af in bezug auf die Nominalfrequenz haben (im folgenden als »modifizierte Tonleiter« bezeichnet). Wenn die Frequenz eines Grundtones in der Nominaltonleiter /^Hz) ist, so sind die harmonischen Obertöne, die in Oktavenbeziehung zum Grundton stehen, jeweils 2f, Af, 8f,..., \6f. In der modifizierten Tonleiter sind die Frequenzen dieser Obertöne jeweils f-Af, If-Af, Af-Af, Sf-Af, \6f~Af...

Aus den vorhergehenden Erläuterungen geht hervor, daß die in Oktavenbeziehung stehenden Töne der modifizierten Tonleiter nicht in einer exakten harmonischen Obertonbeziehung stehen. Wenn die Oktaven als erste Oktave, zweite Oktave usw. bezeichnet werden, wobei mit der niedrigsten Frequenz begonnen wird, beträgt die Frequenzdifferenz zwischen einem höherfrequenten Ton If-Af, und einem durch Verdopplung der Frequenz eines niederfrequenten Tones f—Af'm der ersten Oktave entstandenen Tones

(2f-Af)-2(f-Af)=Af.

Die Frequenzdifferenz zwischen einem höherfrequentenion 4/"— Afund einem Wert, der durch Verdopplung der Frequenz eines niederfrequenten Tones 2f— Af in der zweiten Oktave entstanden ist, beträgt

(4f-Af)-2(2f-Af)=Af.

und die Frequenzdifferenz zwischen einem höherfrequenten Ton Sf-Af und einem Wert, der durch Verdopplung der Frequenz eines niederfrequenten Tones 4f— Af in der dritten Oktave entstanden ist beträgt

(8f-Af)-2{4f-Af)=Af.

Aus der obigen Beschreibung sieht man, wie die beiden Töne in der Oktave nicht in einer exakten harmonischen Obertonbeziehung stehen, und daß die Frequenzdifferenz zwischen der Frequenz eines hochfrequenten Tones und einem Wert, der durch Verdopplung der Frequenz eines niederfrequenten Tones entstanden ist, konstant den Wert Af hat. Es ist bereits bekannt, daß der ähnliche Klang zweier derartiger Töne infolge der vorhandenen Frequenzdifferenz Ton-Schwankungen, d. h. Schwebungen, erzeugt. Eine konstante Schwebung wird erzeugt, wenn man mehrere derartiger in Oktavenbeziehung zueinander stehender Töne gleichzeitig abstrahlt, wobei gleichgültig ist, ob sie in einem höherfrequenten Bereich oder in einem niederfrequenten Bereich liegen.

Nach der Erfindung werden die Tonabweichungen bei der oben erläuterten modifizierten Tonleiter durch digital durchgeführte Grundtonsteiierung erzeugt

II. Generelle Konstruktion

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines elektronischen Musikinstrumentes ist eine Manualschaltung 1 vorgesehen, die den jeweiligen Tasten entsprechende Schaltkontakte aufweist Ein Signalgenerator 2 für die Tastendaten enthält einen Tastenadressen-Codewortgenerator, der Tastenadressen-Codewörter 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 das der -, gedrückten Taste entsprechende Tastenadressen-Codewort erzeugt wurde. Dieses Tastendatensignal wird einem Tasten-Übertrager 3 zugeführt. Dieser enthält einen Tastenadressen-Generator, der synchron mit dem obenerwähnten Codewort-Generator für Tastenadres-

K) sen arbeitet, einen Tastenadressen-Codewortspeicher, der mehrere Tastenadressen-Codewörter zu speichern und nacheinander und repetierend auszugeben vermag, und eine logische Schaltung, die, wenn sie ein Tastendatensignal empfangen hat, dieses an den

i) Tastenadressen-Codewortspeicher weiterleitet, um das entsprechende Tastenadressen-Codewort zu speichern, unter der Bedingung, daß dieses spezielle Tastenadressen-Codewort bisher noch in keinem Kanal des Speichers enthalten ist, und daß einer der Kanäle des

2» Speichers zur Speicherung dieses Tastenadressen-Codewortes zur Verfügung steht.

Ein Frequenzzahlengenerator 4 erzeugt selektiv die Nominalfrequenzzahl oder die modifizierte Frequenzzahl entsprechend der gedrückten Taste, wenn sie ein

r> Tastenadressen-Codewort erhält. Die Frequenzzahl besteht aus einem Bruchzahlbereich und einem Ganzzahlbereich, wie im folgenden noch erläutert wird, und wird einer Abtaststeuereinheit zugeführt, die Bruchzahlzähler 5a,5bund einen Ganzzahlzähler 5centhält.

jo 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.

ι > Er liefert ein Übertragssignal an den Ganzzahlzähler 5c, wenn sich in dem Zähler 5c ein Übertrag ergibt.

Der Ganzzahlzähler 5c zählt kumulativ die Übertragsignale und die Eingangssignale des Ganzzahlbereiches, und liefert nacheinander Ausgangssignale, die die

M) Ergebnisse der Addition darstellen. Die Ausgangssignale des Ganzzahlzählers 5c werden mehreren Eingängen eines Weilenformspeichers 6 zugeführt. Die Wellenform eines Musiktones wird für eine Periode an η Stellen durch punktweise Tastung erzeugt und die Amplituden

4", der getasteten Wellenform sind in Adressen 0 bis n— 1 des Weilenformspeichers 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 5c entsprechenden Adressenstellen enthalten sind.

Wenn die Frequenzzahl durch F und die Anzahl (Anzahl der Ereignisse pro Sekunde), mit der Fin der Abtaststeuereinheit addiert wird, durch A repräsentiert ist, und wenn die Anzahl der Probenpunkte für eine Periode der Wellenform eines Musiktones durch π repräsentiert ist, dann ist die Frequenz des zu reproduzierenden Musiktones

Dementsprechend ist die Frequenzzahl

F = — · /(wobei — eine Konstante ist). (2)
A \ A J

). J

Wenn die Nominalfrequenzzahl entsprechend einer Nominalfrequenz fx durch Fx repräsentiert ist, ist die

modifizierte Frequenzzahl entsprechend der modifizierten Frequenz fx—Af durch die folgende aus der obigen Gleichung (2) resultierende Gleichung gegeben:

•(/■ν - I/)

Ix

G - ■')·

(3)

Wenn die Differenz der I-rcquenzzahlcndcrNominalfiequcnz und der modifizierten Frequenz mit IF bezeichnet wird, gill:

/ι
A

I/

IF.

(4)

Dies bedeutet, daß die Differenz Af zwischen der r, Nominalfrequenz und der modifizierten Frequenz in der Frequenzzahl direkt als Differenz/JFrepräsentiert ist.

Die modifizierte Frequenzzahl Fx-AF erhält man, indem man eine konstante Abweichung AF der Frequenzzahl von der Nominalfrequenzzahl Fx subtrahiert. Umgekehrt erhält man die Nominalfrequenzzahl F* durch Hinzuaddieren der Frequenzzahlendifferenz AFzu der modifizierten Frequenzzahl Fx-AF.

Der Frequenzzahlengenerator 4 enthält einen Frequenzzahlenspeicher 7, der die dem jeweiligen Tastenadressen-Codewort entsprechende Frequenzzahl oder die modifizierte Frequenzzahl (im folgenden als »gespeicherte Frequenzzahl« bezeichnet) speichert, und eine Addier- oder Subtrahierschaltung 8. Der Frequenzzahlenspeicher gibt nach Erhalt eines Tastenadressen-Codewortes von dem Tastenübertrager 3 eine dem Tastenadressen-Codewort entsprechende gespeicherte Frequenzzahl aus. Die Addier- oder Subtrahierschaltung 8 führt nach Erhalt der ausgelesenen gespeicherten Frequenzinformation eine Subtraktion oder Addition y, durch und liefert das Ergebnis der Rechnung an den Frequenzzahlzähler.

Zur Steuerung der Abgabe der Abweichungsfrequenzzahlen 4 F an die Addier- oder Subtrahierschaltung 8 dient eine Schaltung 9. Die Abweichungsfrequenzzahl AF wird der Schaltung 9 durch Betätigung eines Operators zugeführt. In Abhängigkeit davon, ob die Abweichungs-Frequenzzahl der Addier- oder Subtrahierschaltung 8 zugeführt wird oder nicht, wird die gespeicherte Frequenzzahl selbst oder das Ergebnis der Rechnung der Addier- oder Subtrahierschaltung 8 selektiv dem Frequenzzahlzähler zugeführt. Die Abtast-Steuereinheit erzeugt als Antwort auf diese Eingangssignale entweder die Nominalfrequenz oder die modifizierte Frequenz.

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. Dementsprechend sind die Zeitbeziehungen zwischen den den den Betrieb dieser Zähler usw. steuernden Taktimpulsen außerordentlich wichtige Faktoren für die Arbeitsweise des elektronischen Musikinstrumentes.

Wenn man davon ausgeht, daß die maximale Anzahl der gleichzeitig zu erzeugenden Musiktöne 12 beträgt, sind die Beziehungen zwischen den verschiedenen in dem elektronischen Musikinstrument vorkommenden Taktimpulsen in den Fig.2(a) bis 2(d) dargestellt Fig.2(a) zeigt einen Haupttaktimpuls Φ\, dessen Impulsperiode 1 us beträgt Diese Impulsperiode wird im folgenden als »Kanalzeit« bezeichnet Fig. 2(b) zeigt eine Taktimpulsfolge Φ2, bei der die Impulsbreite 1 us und die Impulsperiode 12 μ5 beträgt. Diese Impulsperiode von 12 u.s wird im folgenden als »Tastenzeit« bezeichnet. F i g. 2(c) zeigt eine Taktimpulsfolge Φ3 von Tasten-Abtastimpulsen, deren Impulsperiode gleich 256 Tastenzeiten ist. Eine Tastenzeit wird durch 12 \is geteilt und jeder Bruchteil der geteilten Tastenzeit wird als erster, zweiter... zwölfter Kanal bezeichnet F i g. 2(d) zeigt eine Taktimpulsfolge Φα, deren Impulse nur während des zwölften Kanals in jeder Tastenzeit erzeugt werden. Ein Kanal bezeichnet in der vorliegenden Beschreibung einen Zeitkanal des time-sharing-Systems.

111. Erzeugung der Tastenadressen-Codes

F i g. 3 zeigt die Konstruktion des Signalgenerators 2 für die Tastendaten im Detail. Ein Tastenadressengenerator KAG\ besteht aus 8stufigen Binärzählern. Der Takt Φ2 mit der Impulsperiode von 12 us (im folgenden als Tastentakt bezeichnet) wird dem Eingang des Tastenadressengenerators KAG\ zugeführt Der dem Tastenadressengenerator KAG\ zugeführte Tastentaktimpulse ändert das Codewort, d. h. die Kombination der 1 und 0 in jeder der binären Zählstufen.

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

Von dem Tastenadressengenerator KAG\ werden 256 verschiedene Code Wörter erzeugt, von denen 215 Codewörter der entsprechenden Anzahl von Tasten zugeteilt sind. Die Stellen des Tastenadressengenerators KAGi von der geringstwertigen Stelle bis zur höchstwertigen Stelle sind mit den Bezugszeichen TVi, N₂, N₃, Na, Bu B₂, Ki und K₂ bezeichnet. Hierin bilden K₂ und Kt einen Tastaturteil, der das Manual bzw. die Tastatur angibt B₂ und B\ bilden einen Blockteil, der einen Block in der Tastatur bzw. dem Manual repräsentiert, und N\ bis Na bezeichnen die Note in dem jeweiligen Block. 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 den 3 Noten oberhalb der tatsächlich existierenden höchsten Note (Note Q von Block 4) in dem Solo-Manual S, dem oberen Manual i/und dem unteren Manual L entsprechen, und die Tastenadressen, die den Blocks 3 und 4 in der Pedaltastatur entsprechen, bei der beschriebenen Ausführungsform des Musikinstrumentes keinen Tasten zugeordnet sind.

Die Bit-Ausgänge des Tastenadressen-Codewortgenerators KAGi werden zur sequentiellen Abtastung jeder Taste über Dekodierer der Tastenschaltung zugeführt Die Abtastung beginnt bei Block 4 des Solo-Manuals 5, durchläuft die Blocks 3, 2 und 1 des Solo-Manuals 5, die Blocks 4,3,2,1 des oberen Manuals i/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 Di ist ein konventioneller Binär-zu-Eins-Dekodierer, an dessen Eingang die 4stelligen Binärwörter aus Kombinationen der Stellen N\ bis Mi

des Tastenadressengenerators KAG\ anstehen und an dessen Ausgang an einer von 16 einzelnen Ausgangsleitungen Ho bis H\5 nacheinander und sequentiell ein Ausgangssignal erzeugt wird. Das Binärwort am Eingang bezeichnet in jedem Augenblick jeweils eine Ausgangsleitung. Die Ausgangsleitung H₀ ist über Dioden mit den Tastenschaltern verbunden, die jeweils der höchsten Note eines jeden Blocks (außer Block 4) der jeweiligen Tastatur entsprechen. Die Ausgangsleitung H\ ist in gleicher Weise an die in der zweithöchsten Note eines jeden Blocks, mit Ausnahme von Block 4, entsprechenden Tastenschalter gelegt. Für die 3 Codewörter der höchsten Noten in Block 4 des Solo-Manuals 5, des oberen Manuals t/und des unteren Manuals L sind keine Tasten vorhanden und dementsprechend sind die Ausgangsleitungen Ho bis A/2 in den Blocks 4 nicht angeschlossen. Ausgangsleitung A/3 und die folgenden Ausgangsleitungen sind in gleicher Weise mit den entsprechenden Tastenschaltern eines jeden Blocks (auch von Block 4) verbunden.

F i g. 3 zeigt die Verbindungen zwischen den jeweiligen Tastenschaltern und den Ausgangsleitungen Ho bis f/15 mit Bezug auf die Blocks 3 und 4 des Solo-Manuals 5 und den Block t der Pedaltastatur P. Der erste Buchstabe der an den Tastenschaltern verwendeten Symbole bestimmt die Art der Tastatur, die dem ersten Buchstaben hinzugefügte Ziffer die Blocknummer und die dem Buchstaben K hinzugefügte Zahl einen Dezimalwert des entsprechenden Codewortes aus N\ bis M.

Jeder Tastenschalter hat einen Schaltkontakt. Eine Kontaktstelle ist jeweils in der oben erläuterten Weise angeschaltet und die andere Kontaktstelle bildet einen gemeinsamen Kontakt für jeden Block. Die gemeinsamen Kontakte S4M— Pi Λ/sind jeweils mit UN D-Toren Ao bis Au verbunden.

Der Dekoder D₂ ist ein konventioneller Binär-zu-Eins-Dekodierer, dem 4stellige Binärwörter eingegeben werden, die aus Kombinationen der Signale B\, B₂, K\ und K₂ des Codewortgenerators KAG\ für die Tastenadressen bestehen, und an dessen Ausgang jeweils eine der 16 einzelnen Ausgangsleitungen J₀ bis /15 nacheinander, und sequentiell erzeugt wird, wobei das Binärwort am Eingang jederzeit eine der Ausgangsleitungen bestimmt. Die Ausgangsleitungen /0 bis /15 (mit Ausnahme von Ji₂ und /13) sind an die Eingänge der UND-Schaltungen Yo bis Vn geschaltet Die Ausgänge der UND-Schaltungen K₀ bis Yi₃ sind über ein ODER-Tor ORi mit dem Eingang eines Verzögerungs-Flip-Flop DFi verbunden.

Der Inhalt der von dem Codewortgenerator KAGi erzeugten Codewörter ändert sich jedesmal, wenn ein Taktimpuls Φ₂ angelegt wird.

Wenn eine bestimmte Taste gedrückt wird, wird der der gedrückten Taste entsprechende Schaltkontakt geschlossen. Wenn der Tastenadressengenerator KAGi ein Codewort erzeugt, das der gedrückten Taste entspricht, wird von einem der UND-Tore Ao bis A13 eine Ausgangs-»7« erzeugt Dieses Ausgangssignal wird über das ODER-Tor ORi weitergeleitet Es handelt sich um ein Tastendatensignal KD*, das das Schließen eines Schaltkontaktes anzeigt Das Signal wird durch das Verzögerungs-Flip-Flop DFi und eine Tastenzeit verzögert und zu dem Signal KD* umgeformt Die Tastendatensignale KD* und KD werden sequentiell 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 gedrückt sind, werden Tastendatensignale, die jeweils den gedrückten Tasten entsprechen, in der gleichen Weise erzeugt und man erhält Musiktöne mit unterschiedlichen Wellenformen, die jeweils diesen Tastendatensignalen entsprechen. Aus Gründen der Einfachheit wird in der nachfolgenden Erläuterung nur der Fall betrachtet, daß nur eine einzige Taste gedrückt ist und man dementsprechend nur eine Wellenform erhält.

F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild des Tasten-Übertragers 3 in detaillierterer Form. Der Tastenadressenspeicher 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 an den Frequenzzahlengenerator 4 als Frequenz-Bestimmungssignal.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Tastenadressenspeicher KAM ein Schieberegister mit 12 Worten zu je 8 Bits verwendet. Die Steuerung des Schieberegisters erfolgt durch den Haupttaktimpuls Φι, der in Intervallen von 1 μ5 erzeugt wird. Der Ausgang der letzten Stufe dieses Schieberegisters ist mit dem Frequenzzahlspeicher verbunden und gleichzeitig erfolgt eine Rückkopplung auf den Schieberegistereingang. Jede Tastenadresse wird demnach in dem Schieberegister mit einer Zykluszeit von 1 Taktzeit (12 μβ) rezirkuliert, bis er von seinem entsprechenden Kanal gelöscht wird.

Der Tastenadressengenerator KAG₂ ist von gleicher Konstruktion wie der Tastenadressengenerator KAG\. Diese beiden Generatoren KAGi und KAG₂ arbeiten in genauer Synchronisation miteinander. Der Taktimpuls Φ₂ wird als Eingangssignal für beide Generatoren KAGi und KAG₂ benutzt und die Tatsache, daß die jeweiligen Bits des Tastenadressengenerators KAG₂ alle »0« sind, wird durch eine UND-Schaltung An festgestellt und das Erkennungszeichen Φ3 wird den Rücksetzanschlüssen der betreffenden Bits des Tastenadressengenerators KAGi als Tastenabtast-Taktsignal zugeführt. Der Tastenübertrager 3 bewirkt, daß der Tastenadressenspeicher KAM einen dem Tastendatensignal KD entsprechendes Tastenadressen-Codewort speichert, wenn dieses ansteht und die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind:

Bedingung (A): Das Tastenadressen-Codewort ist mit keinem der bereits in dem Tastenadressenspeicher KAM gespeicherten Codewörter identisch.

Bedingung (B): In dem Tastenadressen-Codespeicher KAM ist noch ein freier Kanal, d. h. ein Kanal, in dem noch kein Codewort gespeichert ist, yorhanden.

Es sei nun angenommen, daß ein Tastendatensignal KD* von der ODER-Schaltung ORi erzeugt wird Zu dieser Zeit besteht Koinzidenz zwischen Tastenadresse des Tastenadressengenerators KAGi mit dem Codewort des Tastenadressengenerators KAGy Die Tastenadresse bezeichnet die Note der gedrückten Taste. Während der 12 \is wird die Tastenadresse KA* einer Vergleichsschaltung KA C zugeführt, in der sie mit jedem Ausgang der Kanäle des Tastenadressenspeichers KAM verglichen wird. Wenn Koinzidenz festgestellt wird, wird ein Koinzidenzsignal EQ* von dem Vergleicher KAC in Form eines »!«-Signals

erzeugt. Dieses Signal ist »0«, wenn keine Koinzidenz besteht. Das Koinzidenzsignal EQ* wird einem Koinzidenz-Detektorspeicher EQM und ferner einem Eingang einer ODER-Schaltung OR2 zugeführt. Der Speicher EQM ist ein Schieberegister mit einer geeigneten Anzahl von Schiebestellen, z.B. 12 bei diesem Ausführungsbeispiel. Der Speicher EQM schiebt die Signale EQ* nacheinander, d. h. er verzögert sie um eine Tastenzeit, wenn das Signal EQ* »1« ist und erzeugt dadurch ein Koinzidenzsignal EQ( = 1).

Jedes Ausgangssignal von der ersten bis zur elften Stelle des Koinzidenz-Detektorspeichers EQM wird der ODER-Schaltung OR₂ zugeführt. Dementsprechend erzeugt die ODER-Schaltung OR2 ein Ausgangssignal, wenn entweder das Signal EQ* des Vergleichers KAC oder einer der Ausgänge von der ersten bis zur elften Stelle des Schieberegisters EQM»\« ist.

Das Ausgangssignal £ EQ des ODER-Tores OR2 wird einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Tores Λ17 zugeführt. Das UND-Tor Λ17 erhält an seinem anderen Eingangsanschluß den Impuls Φ4. Da die in dem Schieberegister vor dem ersten Kanal gespeicherte Information eine Falschinformation ist, wird die richtige Information, d. h. die Information, die das Ergebnis des Vergleiches zwischen der Tastenadresse KA * und den Codewörtern in den jeweiligen Kanälen des Tastenadressenspeichers KAM darstellt, nur dann erhalten, wenn das Vergleichsergebnis in jedem Kanal vom ersten bis elften Kanal dem Koinzidenz-Detektorspeicher EQM zugeführt wird, und wenn das Vergleichsergebnis des zwölften Kanals direkt dem ODER-Tor OR₂ zugeführt wird. Dies ist der Grund dafür, warum der Taktimpuls Φα der UND-Schaltung Au zugeführt wird.

Wenn das Signal £ EQ bei anstehendem Taktimpuls Φ4 »1« ist, erzeugt das UND-Tor Au ein »!«-Signal, das über ein ODER-Tor OR3 einem Verzögerungs-Flip-Flop DF₂ zugeführt wird. Das Signal wird von diesem Verzögerungs-FIip-FIop DF₂ um eine Kanalzeit verzögert und über ein UND-Tor A,₈ auf das ODER-Tor OR₃ zurückgekoppelt Auf diese Weise wird das »1 «-Signal während einer Tastenzeit gespeichert, bis ein nächster Taktimpuls Φ4 der UND-Schaltung /4ia über einen Inverter /5 zugeführt wird. Dieses Freigabesignal UNB zeigt an, daß dasselbe Codewort wie die Tastenadresse KA* nicht in dem Tastenadressenspeicher KAM gespeichert ist, wenn es »1« ist, und daß das Codewort der Tastenadresse KA* in dem Speicher KAM bereits gespeichert ist, wenn es »0« ist

Wie oben schon erläutert, wird die Bedingung (A) während der Erzeugung des Tastendatensignals KD* geprüft Anders ausgedrückt: Es wird geprüft ob das Tastendatensignal ein altes Signal ist das bereits gespeichert ist oder ein neues Signal, das noch nicht im Speicher enthalten ist Das Freigabesignal UNB. das das Ergebnis der Überprüfung darstellt, wird während der nächstfolgenden Tastenzeit einem Eingangsanschluß einer UND-Schaltung Λ19 zugeführt Das Tastendatensignal KD wird um eine Tastenzeit verzögert und einem anderen Eingangsanschluß des UND-Tores A₂\ zugeführt. Es wird daher in einer Tastenzeit unmittelbar vor dem Anlegen des Tastendatensignals KD geprüft, ob eine Tastenadresse einem bereits in dem Speicher KAM gespeicherten Tastendatensignal KD entspricht Wenn das Freigabesignal UNB »1« ist wird das Tastendatensignal KD über das UND-Tor A\g einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Tores Λ20 zugeführt Wenn das Freigabesignal UNB »0« ist, gelangt das Tastendatensienal KD nicht aus dem UND-Tor Am heraus.

Um ein neues Tastenadressen-Codewort 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 Verfügung steht. Der Belegungsspeicher besteht aus einem 12stelligen Schieberegister, das eine »1« einspeichert, wenn ihm ein neues Tastensignal NKD von der UND-Schaltung 20 zugeführt wird. Dieses »1«-Signal

1» wird sequentiell und zyklisch in dem Belegungsspeicher BUM verschoben. Das neue Tastensignal wird gleichzeitig dem Tastenadressenspeicher KAM zugeführt, so daß dieser die neue 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 BUMzeigt also an, ob dieser Kanal belegt ist oder nicht.

Dieses Ausgangssignal wird im folgenden als Belegungssignal AiSbezeichnet.

Dieses Belegungssignal A\S wird einem der Eingangsanschlüsse des UND-Tores Λ20 über einen Inverter /2 zugeführt. Wenn das Signal A]S »0« ist, d. h.

2) ein bestimmter Kanal ist unbelegt, wird über das UND-Tor A₂o das Tastendatensignal als neues Tastensignal dem Belegungsspeicher BUM zugeführt, woraufhin dieser in seinen entsprechenden Kanal eine »1« einspeichert. Gleichzeitig wird das Tor G des Tasten-

5« adressenspeichers KAM so gesteuert, daß die Tastenadresse KA von einem Verzögerungs-Flip-Flop DF₃ in einen unbelegten Kanal des Speichers KAM eingespeichert wird.

Das Verzögerungs-Flip-Flop DF₃ verzögert das Ausgangssignal KA* des Tastenadressengenerators KAG um eine Tastenzeit so daß eine dem Tastendatensignal KD entsprechende Tastenadresse synchron mit dem Tastendatensignal KD gespeichert werden kann, weil das um eine Tastenzeit verzögerte Tastendatensignal KD*atm Tastenübertrager zugeführt wird.

Das neue Tastensignal NKD, das anzeigt, daß eine bisher nicht eingespeicherte Taste gedrückt worden ist, wird von der UND-Schaltung Λ20 über das ODER-Tor OR3 dem Verzögerungs-Flip-Flop DF₂ zugeführt, um dieses zu setzen und das Freigabesignal LWS wird »0«. Dementsprechend wird der Ausgang des UND-Tores v4i9 »0«, wenn das Freigabesignal LWS »0« wird, wodurch das neue Tastensignal SiKD zu »0« umgeschaltet wird. Diese Anordnung stellt sicher, daß die Tastenadresse KA in nur einem und nicht zwei oder mehreren, unbelegten Kanal des Tastenadressen-Codespeichers KAM gespeichert wird.

Auf diese Weise werden zwölf Arten von Tastenadressen in dem Tastenadressenspeicher KAM gespeichert und diese Adressen werden durch den Haupttaktimpuls Φι verschoben und die Ausgangssignale der letzten Stufe werden nacheinander dem Frequenzzahlengenerator 4 zugeführt und femer auf die Eingangsseite des Speichers KAM zurückgekoppelt um die Ausgangssignale zyklisch zu erzeugen. Da der Wechsel jeweils alle 1 us erfolgt, erscheint dasselbe Codewort alle 12 us.

Es sei darauf hingewiesen, daß die die Noten repräsentierende Tastenadresse Ni bis B₂ dem Frequenzzahlenspeicher zugeführt werden, und daß die die jeweilige Tastatur repräsentierenden Stellen K\, K₂ zur Steuerung eines Musiktones für jede Tastatur benutzt werden.

IV. Steuerung der Tonabweichung

F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Frequenzzahlgenerators 4. In diesem Beispie! wird ein Addierer 10 als Recheneinrichtung verwendet.

Der Frequenzzahlspeicher 7 speichert die jeweiligen Tastenadressen als der gespeicherten Frequenzzahl entsprechende modifizierte Frequenzzahl und erzeugt die modifizierte Frequenzzahl F\ bis Fn für eine spezielle Tastenadresse (eine Kombination, ausgewählt aus Nu Λ/2, M, AZ₄, B\ und B2), wenn diese Tastenadresse ansteht.

Die zuspeichernde Frequenzzahl besteht aus einer geeigneten Anzahl von Bits, z. B. 14 wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.

Ein Bit der höchstwertigen Stelle repräsentiert den Ganzzahlbereich und die übrigen Bits, z.B. 13, repräsentieren den Bruchzahlbereich. Die folgende Tabelle I zeigt Beispiele der modifizierten Frequenzzahl entsprechend den Tastenadressen der Tasten A\ bis As, S₅ und C₆. In der Tabelle bildet die F-Zahl die Frequenzzahl Fi bis Fh, ausgedrückt in Dezimalschreibweise, wobei die höchstwertige Stelle Fm in den Ganzzahlbereich eingesetzt ist.

Tabelle

Taste Modifizierte Frequenzzahlinformaiion F\-F\*

Binärer Bruchzahlbereich
14 U U Il W 9 8

F-Zahl

C₁.

1

O

1

Ü

O

1

O

1.814575

lh

1

!

O

1

O

i

O

1.713012

■u

1

O

1

O

1

O

1.617309

-I₅

1

O

Ü

O

1

O

1

O

1.525512

,4 j

O

1

O

1

O

0.761840

A>

O

1

O

1

O

1

O

0.380004

■<:

O

1

I

O

1

O

0.189086

•1,

O

j

O

1

I

1

0.093627

Die modifizierte Frequenzzahl
folgende Weise bestimmt:

Zuerst wird die Nominalfrequenzzahl in der Nominal-Tonleiter in Dezug auf jede Note unter Benutzung der obigen Gleichung (2) ermittelt. Die Nominal-Tonleiter braucht in diesem Falle nicht aus zwölf gleichmäßig temperierten Tönen mit der Frequenz von 440 Hz für die Note A3 als Kammerton 7.11 bestehen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Nominal-Tonleiter auf einen Wert festgelegt, der zur Verbesserung der Tonqualität der modifizierten Tonleiter einige Cent oberhalb der Tonleiter entsprechend dem temperierten 12-Tonsystem liegt. Das menschliche Gehör kann nur schwer den Tonhöhenunterschied in der Größenordnung von einigen Cent unterscheiden und die Tonqualität der Nominaltonleiter wird durch eine solche Tonhöhendifferenz nicht beeinträchtigt. Die in der Nominal-Tonleiter in Oktavenbeziehung zueinander stehenden Tonintervalle müssen jedoch in einer exakten harmonischen Obertonbeziehung zueinander stehen.

F i g. 6 zeigt schematisch das Intervall der Nominal-Tonleiter (Linie II) bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wobei die Frequenzen der jeweiligen Noten entsprechend gleichmäßiger Temperierung als Bezugsfrequenzen gewählt werden (Linie I repräsentiert 0 Cent). Ein Cent ist ein Hundertstel eines Halbtones in J°r gleichmäßig temperierten Tonleiter.

In Gleichung (2) ist A, das die Häufigkeit darstellt, mit der Fpro Sekunde gezählt wird, l/eine Tastenzeit bzw. dem Reziprokwert einer Tastenzeit. Wenn eine

Yav.jHzeit a (μδ) ist, so beträgt A= χ 10^b. Es sei ferner angenommen, daß die Probenzahl η in dem Wellenförm

bis Fm wird auf j-, speicher 6 gleich 64 ist, und daß die so erhaltene

Konstante '■ =0,00086365 beträgt. Die Nominalfrequenzzahl F, als Funktion der Nominalfrequenz f_x ist

Fx = 0.00086365 · fx ... (5)

Wenn die gewünschte Frcqucnzdiflercnz I/ au 2.1 Hz festgelegt wird, beträgt die Abwcichungs-Frcqucnzzahl I F gleich

IF = 0.00086365-2,1 = 0.00181366. (6)

Aus den obigen Gleichungen (3) und (4) erhält mar die F-Zahl der modifizierten Frequenzzahl F, bis F₁, durch folgende Gleichung:

F-Zahl = Fx - 0.00181366.

Dies bedeutet, daß die F-Zahl ein Wert ist, den mar erhält, indem man einen konstanten Wert gleichmäßig von der Nominalfrequenzzahl Fx subtrahiert.

Die modifizierte Frequenzzahl, die man durcr Gleichung (7) erhält, wird in dem Frequenzzahlspeichei 7 gespeichert, wie in Tabelle I dargestellt ist. Das au diese Weise bestimmte Intervall der modifizierten Skah zeigt Linie III in F i g. 6. Die Abweichung beträgt 0 Cen bei der Note <4₃ und steigt bei Noten höherei Frequenzen etwas an und wird bei Noten niedrigei Frequenzen entsprechend geringer bzw. negativ. Ein< solche Tonleiter hat die gewünschte Tonqualität, di( derjenigen der temperierten Tonleiter eines Klaviere gleicht.

Die gespeicherte Frequenzzahl aus dem Frequenz

zahlspeicher 7, d. h. bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die modifizierte Frequenzzahl F\ bis Fu, wird dem Addierer 10 als Summand zugeführt Andererseits wird die Abweichungs-Frequenzzahl P\ bis P₄ von der Schaltung 9 als zweiter Summ.oid zugeführt

Zur selektiven Erzeugung der modifizierten Frequenzzahl und der Nominalfrequenzzahl muß die Abweichungs-Frequenzzahl P\ bis P₄ mindestens denselben Wert haben wie AF.

Die Abweichungs-Frequenzzahl P\ bis Pa, z. B. F in Gleichung (6) ist daher der Maximalwert. Da AF in Gleichung (6) in Dezimalschreibweise ausgedrückt ist, wobei die erste Ordnung der vierzehnten Stelle einer Binärschreibweise entspricht, gilt, wenn die erste Stelle zur ersten Ordnung gemacht wird:

0.00181366 ·2¹³ = 15.

(8)

Die Abweichungs-Frequenzzahl P₁ bis P₄ wird daher durch einen vierstelligen Binärzahlwert ausgedrückt.

Aus Gleichung (7) ersieht man, daß das Resultat der Addition im Addierer 10 die Nominalfrequenzzahl Fx wird, wenn die Abweichungs-Frequenzzahl P\ bis P* gleich 1111 ist. Wenn die Abweichungsfrequenzzahl Pi bis P₄ gleich 0000 ist, wird die gespeicherte Frequenzzahl Fi bis Fi₄ direkt als Additionsergebnis ausgegeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung kann man eine Tonabweichungssteuerung bis hin zu sechszehn verschiedenen Werten vornehmen, weil nicht nur die modifizierte Frequenzzahl des Frequenzzahl-Speichers 7, sondern maximal noch fünfzehn weitere modifizierte Frequenzzahlen entsprechend den Kombinationen von P\ bis Pa erzeugt werden können. Genauer gesagt: Wenn die gespeicherte Frequenzzahl F] bis F₎₄ durch F₁ — Faus Gleichung (7) gebildet wird, so wird das Ergebnis der Addition am Ausgang des Addierers 10, d. h. Fy, das den Wert der tonhöhengesteuerten Frequenzzahl F_m \ bis F_n, η darstellt, entsprechend einem Wert AFy der Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis Pa durch folgende Gleichung bestimmt:

Fv = Fx- \F + IFv.

(9)

Wenn demnach die Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis Pt gleich AF'isX, erhält man die Nominalfrequenzzahl Fx als Ergebnis der Addition. Wenn Pi bis Pa gleich 0 ist, erhält man die modifizierte Frequenzzahl Fi bis F_M, und wenn Pi bis P₄ gleich AFa ist (0<AFa<AF), erhält man eine andere modifizierte Frequenzzahl.

Die Schaltung 9 enthält einen Wählschalter zur Erzeugung der gewünschten Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis Pa und eine Matrixschaltung zur Umsetzung eines von dem Wählschalter ausgesandten Signals in die Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis P₄. Wenn der Überlagerungseffekt für jede Tastatur separat erfolgen soll, oder wenn für jede Tastatur eine unterschiedliche Abweichungs-Frequenzzahl Δ F gewünscht wird, ist ein Operator und eine Matrixschaltung für jede Tastatur vorgesehen und zusätzlich eine Datenauswahlschaltung zur selektiven Ausgabe der Tonabweichungs-Frequenzinformation Pi bis P₄ für jede einzelne Tastatur in Abhängigkeit von den vom Tastenübertrager 3 kommenden Tastaturteil K\, K%.

Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform sind für die entsprechenden Tastaturen Wählschalter ST, UT, LT und PT und Kodierer SM, UM, LM und PM vorgesehen. Das Solomanual, das obere Manual und das untere Manual sowie die Pedaltastatur haben jeweils einen Wählschalter und einen Kodierer. Die Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis P₄ für die jeweilige Tastatur wird durch die Wählschalter STbis PFerzeugt und von den Kodierern SM bis PM einer Datenauswahlschaltung DS zugeführt Die Datenauswahlschaltung DS erhält ferner entsprechend den Stellen Ki, K₂ das Ausgangssignal eines Dekoders DEC und gibt selektiv die Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis P₄ entsprechend den Tastaturteil K₁ K₂ (d.h. einem der Ausgänge der Matrixschaltung) in Abhängigkeit vom Ausgang des Dekoders DEC ab. Wenn beispielsweise das Ausgangssignal des Dekoders dem Tastaturteil K\K₂ entspricht, der dem oberen Manual zugeordnet ist, so erzeugt der Kodierer UM ein Ausgangssignal Pi bis P₄ für das obere Manual und leitet dieses dem Frequenzzahlengenerator 4 zu.

Als Addierer 10 kann ein beliebiger digital arbeitender Addierer eingesetzt werden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Paralleladdierer verwandt, an dessen Eingangsanschlüsse B die gespeicherte Frequenz Fi bis Fj₄ von dem Frequenzzahlenspeicher 7 als Summand angelegt wird. An die Eingangsanschlüsse A der vier niedrigstwertigen Stellen wird die Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis P₄ von der Schaltung 9 als zweiter Summand angelegt Zusätzlich können ein Register zum zeitweiligen Speichern der Ausgangssignale einer jeden Stelle des Addierers 10 und ein Register zur zeitweiligen Speicherung (für 1 μ5) eines Übertragungssignals vorgesehen sein. In diesem Falle wird dem Addierer ein Zwischenresultat der Addition in dem ersten Register alle 1 μ$ zirkulierend eingegeben. Die Taktsteuerung erfolgt durch den Haupttaktimpuls Φι. Das Zwischenresultat wird dem von dem zweiten Register zugeführten Übertragssignal hinzuaddiert. Das Ergebnis der Addition Si bis Si₄ wird über eine Torschaltung 13 zum Ausgabe-Schieberegister 14 weitergeleitet.

Bei der Konstruktion des Frequenzzahlengenerators 4 muß die Operationszeit des Frequenzzahlenspeichers 7, bei dem es sich um einen geeigneten konventionellen Speicher handeln kann, wie einen Festwertspeicher, sowie die für die Addition im Addierer 10 benötigte Zeit in Betracht gezogen werden. Für eine einwandfreie Arbeitsweise ist es unerläßlich, daß die für die Addition benötigte Zeit mit der Operation des gesamten Systems synchronisiert wird. Erfindungsgemäß ist ein Synchronisiersignalgenerator 15 vorgesehen, der die Signale für die Synchronisierung zwischen den einzelnen Baugruppen des gesamten Systems erzeugt. Es sei angenommen, daß die Anzahl der gleichzeitig zu erzeugenden Musiktöne maximal 12 beträgt. Die Synchronisiersignalgeneratorschaltung 16 enthält ein 25-Bit-Schieberegister mit einem Eingang und paralleler Ausgabe, ein ODER-Tor ORa, das an die Ausgänge der ersten bis vierundzwanzigsten Stelle des Schieberegisters SR_t angeschlossen ist, und Inverter /3 und /₄. Der Inhalt des Schieberegisters SR\ wird, gesteuert durch den Takt Φι in jeweils 1 μβ um eine Stelle weitergeschoben und das Ausgangssignal der fünften Stelle wird als Synchronisierimpuls Sy 6 benutzt. Das Ausgangssignal der vierundzwanzigsten Stelle dient zur Erzeugung des Synchronisierimpulses Sy 25 und das Ausgangssignal der fünfundzwanzigsten Stelle zur Erzeugung des Synchronisierimpulses Sy 1. Die Beziehung zwischen den jeweiligen Impulsen Sy 1, Sy6, Sy 25 und Sy25 sind in Fig.8(c) bis 8(f) abgebildet. Fig.8(a) zeigt die Kanalzeit.

Eine Proben- und Halteschaltung 11a enthält die Tastenadressen N\ bis B₂ während einer Impulsperiode

der Synchronisierimpulse 5/1 (d. h. 25 μ$) der Speicher und liefert diese gespeicherte Tastenadresse an den Frequenzzahlenspeicher 7, bis der nächste Impuls Sy 1 kommt Eine Probenhalteschaltung 116 liefert in gleicher Weise die Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis P₄ => an eine noch zu erläuternde zweite Torschaltung, bis ein nächster Impuls Sy 1 eintrifft.

Eine erste Torschaltung 12a besteht aus mehreren UND-Schaltungen, von denen jede an einem Eingang mit einer entsprechenden Ausgangsstelle Fi bis F_]4 des ι ο Frequenzzahlenspeichers 10 verbunden ist und an ihrem zweiten Eingang den Synchronisationsimpuls Sy 6 empfängt.

Eine zweite Torschaltung 126 besteht in gleicher Weise aus mehreren UND-Schaltungen, von denen jede mit einem Eingang an die entsprechende Ausgangsstelle Pi bis P₄ der Probenhalteschaltung Ub angeschlossen ist. Diese Torschaltungen 12a und 12b liefern bei Ankunft des Synchronimpulses Sy6 die Frequenzzahl Fi bis Fm und die Tonabweichungsinformation Pi bis P₄ an den Eingang für den ersten bzw. zweiten Summanden des Addierers 10.

Da das Intervall zwischen den Synchronisierimpulsen SyI und Sy 6 5 μ5 beträgt, kann das Auslesen des Speichers 7 innerhalb von 5 μ5 beendet werden, wie F i g. 8(g) zeigt. Dementsprechend ist sichergestellt, daß die Operationszelt des Speichers 7 ausreichend lang ist. Ferner reicht für den Speicher 7 ein mit niedriger Geschwindigkeit arbeitender Festwertspeicher aus, so daß der Speicher 7 sehr kompakt und mit geringen jo Kosten hergestellt werden kann.

Eine dritte Torschaltung 13 enthält UND-Tore Λ21 bis A34, von denen jedes mit einem Eingang an die entsprechende Ausgangsstelle des Addierers 10 angeschlossen ist, während der andere Eingang den Synchronisierimpuls Sy 25 empfängt. Ferner enthält die Torschaltung 13 UND-Tore Λ35 bis A₄₈, von denen jedes mit einem Eingang ein Rückkopplungssignal von der letzten Stufe eines entsprechenden Schieberegisters von der Ausgangsschieberegistergruppe 14 erhält und am anderen Eingang das Signal Sy 25 empfängt, das die entgegengesetzte Polarität des Synchronisierimpulses Sy 25 aufweist. Ferner enthält die Schaltung 13 ODER-Tore OA₅ bis OR\», von denen jedes die Ausgangssignale entsprechender UND-Tore Ä21 bis Am ■»■> und A35 bis Aas empfängt. Wenn die dritte Torschaltung 13 den Synchronisierimpuls Sy 25 empfängt, liefert sie Signale Si bis Si₄, die die Ergebnisse der in dem Addierer 10 durchgeführten Addition repräsentieren (d. h. eine tonhöhengesteuerte Frequenzzahl F_n, 1 bis F_mi₄) an die jeweiligen Eingänge der Schieberegister der Ausgangsschieberegistergruppe 14. Wenn der Synchronisierimpuls Sy 25 nicht an die dritte Torschaltung 13 gelegt ist, laufen die Ausgangsdaten der Schieberegistergruppe 14 weiter um.

Da das Intervall zwischen den Synchronisierimpulsen Sy 6 und Sy 25 19 ^s beträgt, wie F i g. 18(h) zeigt, ist die Operation des Addierers 10 ausreichend abgesichert. Das Signal Sy 25 dient dazu, das Ergebnis der Addition zurückzustellen. t>o

Jedes Schieberegister der Ausgangsschieberegistergruppe 14 hat 12 Wörter, von denen jedes aus 14 Bit besteht, und wird von den Taktimpulsen Φι weitergeschoben. Die Ausgangsschieberegistergruppe 14 dient dazu, das Ergebnis der Addition Si bis Sh für mehrere fa5 Kanäle im time-sharing-Betrieb auszugeben. Wie F i g. 8(a), in der die jeweiligen Kanalzeiten dargestellt sind, und F i g. 8(b), in der eine Periode der Erzeugung der Synchronisierimpulse dargestellt ist, zeigen, werden die Tastenadresse M bis Bi bzw. die Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis P₄ in den Probehalteschaitungen 11a und Wb \n der Reihenfolge des ersten, zweiten ... Kanals jedesmal dann abgespeichert, wenn ein Synchronisierimpuls SyI an diese Probenhalteschaltungen 11a und 11 b gelegt wird.

Infolge dieser Betriebsweise werden die Ergebnisse der in dem A-ddierer 10 für jeden Kanal (d. h. für jede Taste oder jeden Ton) durchgeführten Addition sequentiell mit einem Intervall von 25 μ5 pro Kanal (d. h. jede Taste oder jeden Ton) ausgegeben. Dementsprechend werden 300 μ$ benötigt, bevor die Ergebnisse der Addition für alle 12 Kanäle aus dem Addierer 10 ausgegeben sind. Der Ausgang der jeweils letzten Stelle eines jeden Ausgabeschieberegisters der Ausgabeschieberegistergruppe 14 ist rückgekoppelt, und die Daten eines jeden Kanals zirkulieren in jeder Tastenzeit einmal, so daß die Schieberegistergruppe 14 in die Lage versetzt wird, in jeder Tastenzeit das Ergebnis der Addition Si bis S^ für einen bestimmten Kanal an die Abtast-Steuereinheit 5a bis 5c als tonhöhengesteuerte Frequenzzahlinformation F_n, \ bis F_mi₄ auszugeben. Neue Daten werden in einen bestimmten Kanal alle 300 yiS eingegeben.

Es sei angenommen, daß der Wählschalter für die Tonabweichungssteuerung 9 vier Stellpositionen hat. Wenn dbser Wählschalter auf eine Position eingestellt wird, in der kein Oktaven-Tonabweichungseffekt erzeugt wird (im folgenden als »Position IP« bezeichnet), dann wird die Frequenzdifferenz von 21 Hz der gespeicherten Frequenz hinzuaddiert, so daß die Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis P₄ gleich 1111 ist, und die von der Ausgabeschieberegistergruppe 14 erzeugte Frequenzzahl F_n, \ bis F_n, i₄ gleich der Nominalfrequenz ist, d. h. einem Wert, den man erhält, wenn man den vier niedrigstwertigen Stellen der in Tabelle I angegebenen gespeicherten Frequenzzahl Fi bis Fi₄ den Wert 111 hinzuaddiert. Wenn der Wählschalter auf eine Position eingestellt worden ist, in der eine leichte Oktavenhebung in der Größenordnung von 0,7 Hz durch Frequenzdifferenz erzeugt werden soll (im folgenden als »Position 2P« bezeichnet), wird eine Frequenzdifferenz von 1,4 Hz hinzuaddiert. Die Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis P₄ beträgt 1010 von der höchstwertigen Stelle an gezählt, wie aus Gleichungen (6) und (8) hervorgeht. Die Frequenzzahl F_n, 1 bis F_n, i₄ ist gleich der modifizierten Frequenzzahl, die durch Hinzuaddieren von 1010 zu den vier niedrigstwertigen Stellen der gespeicherten Frequenzzahl Fi bis Fi₄, die in Tabelle I aufgezeichnet ist, entstanden ist.

Wenn der Wählschalter auf eine Position eingestellt worden ist, in der eine Oktavenanhebung durch Frequenzdifferenz in der Größenordnung von 1,4 Hz erzeugt wird (im folgenden als »Position 3P« bezeichnet), wird eine Frequenzdifferenz von 0,7 Hz hinzugefügt. Die Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis P₄ ist 0101, gerechnet von der höchstwertigen Stelle an, und man erhält die modifizierte Frequenzzahl durch Hinzuaddieren von 0101 zur gespeicherten Frequenzzahl Fi bis Fi₄. Wenn der Wählschalter auf eine Position eingestellt ist, in der ein Oktavenanhebungseffekt durch Frequenzdifferenz in der Größenordnung von 2,1 Hz erzeugt wird (im folgenden als »Position 4P« bezeichnet), ist die Abweichungs-Frequenzzahl Pi bis P₄ gleich 0000, wie aus Gleichung (7) hervorgeht. In diesem Falle wird die gespeicherte Frequenzinformation Fi bis F_M direkt als modifizierte Frequenzzahl ausgegeben.

Auf die oben beschriebene Weise wird die modifizierte Frequenzzahl oder die Nominaifrequenzzahl selektiv von dem Frequenzzahlengenerator 14 entsprechend dem Wert der Abweichungs-Frequen7zahl P\ bis Pa ausgegeben.

V. Erzeugung der Wellenform eines Musiktones

Die niedrigstwertigen Stellen bis hinauf zur sechsten Stelle der Frequenzzahl F_n, \ bis F_n, u werden von der AusgabeiA-foieberegistergruppe 14 dem Bruchzahlzähler 5a zugeführt, die Stellen von der siebten Stelle an aufwärts bis zur dreizehnten Stelle werden dem Bruchzahlzähler 5Ό zugeführt und die höchstwertigen Stellen werden dem Ganzzahlzähler 5c zugeführt. Die Zähler 5a bis 5c enthalten Addierer AD\ bis AEh und Schieberegister SFi bis SFi, wie F i g. 9 zeigt Jeder der Addierer AD\ bis AD3 addiert das Ausgangssignal des Frequenzzahlenspeichers 4 und das Ausgangssignal des entsprechenden Schieberegisters 5Fi bis SF) miteinander. Die Schieberegister SFi bis SF3 können zwölf Arten von Ausgangssignalen in zeitlicher Folge von den Addierern AD\ bis ADi speichern, und sie auf die Eingangsseite der Addierer AD\ bis ADi zurückkoppeln. Die Schieberegister SFi 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 Abtast-Steuereinheit im time-sharing-Betrieb zu betreiben, da der Frequenzzahlenspeicher 4 die in den 12 Kanälen (Schieberegisterstellen) des Tastenadressenspe^;chers KAM gespeicherten Tastenadressencodes 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 Bruchzahlreichs in den ersten Kanal des Schieberegisters SFi eingespeichert. Nachdem eine Tastenzeit vergangen ist, wird eine neue Frequenzzahl F_n, \ bis F_m6 zu dem bereits in dem ersten Kanal gespeicherten Inhalt hinzuaddiert. Diese Addition wird in jeder Tastenzeit wiederholt und die Signale F_mi bis F_n, ₆ werden kumulativ zu den gespeicherten Inhalten hinzuaddiert. Wenn bei der Addition ein Übertrag stattfindet, wird ein Übertragssignal Cm von dem Zähler 5a zum nächsten Zähler 5b gegeben. Der Bruchzahlzähler üb besteht aus dem Addierer ADi und dem Schieberegister SF2, das ebenfalls eine kumulative Addition der Frequenzzahlen F_m7 bis F_mi3 durchführt, d.h. der nächsten 7 Bit des Bruchzahlbereichs. Das Übertragssignal C20 wird, wenn ein Übertrag als Ergebnis der Addition stattfindet, dem Addierer ADi zugeführt. Der Ganzzahlzähler 5c besteht aus dem Addierer ADi und dem Schieberegister SF3 und empfängt das Einzelbit F_mi4 und das Übertragssignal C20 vom Addierer ADt und erzeugt eine kumulative Addition in derselben Weise wie obi;n anhand der Bruchzahlzähler 5a und 5b beschrieben wurde. Die Ganzzahl-Ausgangssignale der in dem ersten Kanal des Schieberegisters SF3 gespeicherten 7 Bit werden nacheinander dem Wellenformspeicher zugeführt, um die auszulesenden Adressen zu bestimmen. Wenn eine Periode der Wellenform eines zu reproduzierenden Musiktones in Form von Probenpunkten mit einer Probenzahl /7=64 gespeichert ist, ist der Ganzzahlzähler 5c derart ausgebildet, daß er 64 Stellen hat und das Auslesen der Wellenformperiode ist beendet, wenn ein Kumulativwert der Frequenzzahl F_n, ι bi; F_n, u bis auf 64 angestiegen ist.

Wenn der Wählschalter der Schaltung 9 auf Position IP eingestellt ist, liegt ein von dem Wellenformspeicher 6 2rzeugter Musikton in der Nominaltonleiter so wie es durch Linie II in Fig.6 vorgegeben ist, und es erfolgt keine Oktavenanhebung. Wenn der Wählschalter auf die Stellung 2P gestellt ist, wird in der modifizierten Tonleiter ein Musikton entsprechend Linie IV in F i g. 6

ίο erzeugt, d. h. es erfolgt eine Oktavenanhebung in der Größenordnung von 0,7 Hz. Linie V entspricht dem Zustand, daß ein Musikton in der modifizierten Tonleiter entsprechend Position 3P des Wählschaiters erzeugt wird, und ein Oktavenanhebungseffekt in der Größenordnung von 1,4 Hz eintritt. Linie III entspricht dtm Fall, daß ein Musikton in einer modifizierten Tonleiter entsprechend Position 4P des Wählschalters erzeugt wird und ein Oktavenanhebungseffekt in der Größenordnung von 2,1 Hz erfolgt. Für die Note A sind

2(j die Frequenzen der erzeugten Töne:

A₁...	108,4Hz,
A₁...	218,93 Hz
A₁...	440Hz,
*Ai...*	882,1 Hz,
As...	1766,3Hz.

Wenn mehrere solcher Töne, die in Oktavenbeziehung zueinander stehen, simultan erzeugt werden, entsteht eine konstante Schwebung (2,1 Hz) unabhängig

jo von der Größe der Frequenz. Diese Schwebung ruft einen sehr gefälligen Musikeffekt hervor.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform des elektronischen Musikinstruments. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein System zur Erzeugung mehrerer Wellenformen von Musiktönen vorgesehen, und es werden Musiktöne erzeugt, die zwar der gleichen Note entsprechen, sich jedoch in ihren Frequenzen geringfügig unterscheiden. Diese geringfügigen Frequenzunterschiede rufen ein Schwanken des erzeugten Tones hervor und verursachen eine Schwebung. Dies ist der Einzeltasten-Schwebungseffekt. Dabei wird selbstverständlich auch ein Oktaven-Schwebungseffekt zwischen denjenigen Tönen erzeugt, die bei dieser Ausführungsform in Oiaavenbeziehung zueinander stehen. Bei der Ausführungsform nach F i g. 10 sind zwei Systeme A und B vorgesehen. Das Musikinstrument weist eine Tastaturschaltung 1, einen Tastendatengenerator 2, einen Tastenübertrager 3 auf, die von gleicher Konstruktion sind wie die entsprechenden Elemente bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Hinter dem Tastenübertrager 3 ist die Schaltung in zwei Systeme A und Saufgespalten.

Die Wellenform-Erzeugungssysteme A und S für die Musiktöne enthalten Frequenzinformationsgeneratoren 4/4,45, Schaltungen zur Abgabe von Abweichungs-Frequenzzahlen 9A 95, Abtast-Steuereinheiten SaA bis 5cA 5aß bis 5cö und Wellenformspeicher %A, 65. Die Konstruktion und der Betrieb dieser Teile sind jeweils die gleichen wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel, so daß auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet werden kann.

Zur Erzeugung von Tönen von der gleichen Note, jedoch mit unterschiedlichen Frequenzen, werden die Werte der Abweichungs-Frequenzzahl P\ bis Pt in den

b5 beiden Werten unterschiedlich gemacht. Dies erreicht man durch Vornahme verschiedenartiger Tonabweichungssteuerungen in den beiden Systemen.
Es sei beispielsweise angenommen, daß die Abwei-

chungs-Frequenzzahl P\ bis Pi im System A auf eine Position 4P eingestellt ist, wogegen die Abweichungs-Frequenzzahl P\ bis Pt im System Sauf eine Position 1 P eingestellt ist. Wenn die Taste der Note A\ gedrückt ist, wird eine Wellenform von 108,4 Hz vom System A erzeugt und gleichzeitig eine Wellenform von 110,5 Hz vom System B. Diese Wellenformen werden elektrisch oder auf andere Weise künstlich erzeugt, und wenn der erzeugte Ton reproduziert wird, wird infolge der Frequenzdifferenz von 2,1 Hz eine Schwebung erzeugt. In gleicher Weise werden, wenn eine Taste für die Note As gedruckt ist, Musiktöne von 1766,3 Hz und 1768,4 Hz erzeugt, und infolge der Frequenzdifferenz von 2,1 Hz wird eine Schwebung erzeugt. Aus der obigen Erläuterung geht hervor, daß infolge der konstanten Frequenzdifferenz von 2,1 Hz unabhängig von der Höhe der Frequenz einer ausgewählten Note eine konstante Schwebung hervorgerufen wird. Die konstante Schwebung ruft einen gefälligen Musikeffekt hervor und erzeugt insbesondere einen Musikton mit einer Tonqualität, die derjenigen einer Orgelpfeife gleicht.

Wie oben schon in Kapitel I erläutert wurde, wird eine Schwebung auch in dem Falle erzeugt, daß eine modifizierte Frequenz, die gegenüber der Nominalfrequenz einen Frequenzunterschied Afa aufweist und eine modifizierte Frequenz, die gegenüber der Nominalfrequenz einen Frequenzunterschied von Af aufweist, gleichzeitig erzeugt werden. Wenn beispielsweise das System A auf die Position 2P und das System Sauf die Position 4P eingestellt worden ist, haben die von den beiden Systemen erzeugten Töne eine Frequenzdifferenz {Al-Afa) von 1,4 Hz, so daß infolge dieser Frequenzdifferenz eine konstante Schwebung von 1.4 Hz erzeugt wird.

Mit dieser Ausführungsform können verschiedene

Schwebungseffekte erzeugt werden, indem die Abweichungs-Frequenzzahl P\ bis P_A in dem jeweiligen System entsprechend verändert wird. Wenn ferner die Schaltungen 9A 9ß so konstruiert sind, daß die Tonabweichungssteuerung für jede Tastatur individuell vorgenommen werden kann, wie anhand des ersten Ausführungsbeispiels erwähnt wurde, kann der Einzeltasteneffekt auch bei nur einer einzigen Tastatur erzeugt werden.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Wellenformerzeugungssysteme für Musiktöne vorgesehen. Die Anzahl der WelleniOrm-Erzeugungssysteme ist hierauf nicht beschränkt, sondern es kann auch eine größere Anzahl von Systemen vorgesehen sein. In diesem zuletzt genannten Falle wird infolge einer komplexen Schwankung in dem erzeugten Ton ein tieferer Schwebungseffekt erzielt.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die modifizierte Frequenzzahl früher in dem Frequenzzahlen-Speicher 7, TA oder 7B gespeichert als die gespeicherte Frequenzzahl. Diese Anordnung wurde getroffen, um die notwendige Berechnung in bezug auf die Abweichungs-Frequenzzahl durch Addition durchführen zu können, und dadurch die Konstruktion des Instruments zu vereinfachen. In dem Falle, daß die Nominalfrequenzzahl in den Frequenzzahlen-Speicher 7, TA oder TB eingespeichert wird, muß die Abweichungs-Frequenzzahl subtrahiert werden, um die modifizierte Frequenzzahl zu erhalten. Der Addierer 10 müßte daher durch einen Subtrahierer ersetzt werden. Die Nominaltonleiter ist nicht auf die bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigte Form begrenzt, sondern kann frei bestimmt werden, solange beim Zuhörer kein unangenehmes Gefühl hervorgerufen wird.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronisches Musikinstrument mit digitaler Musiktonerzeugung, mit einem Frequenzzahlenspeieher, der für jede gedrückte Taste eine mehrstellige digitale Frequenzzahl entsprechend der Tonhöhe dieser Taste ausgibt, mit einem Wellenformspeicher, der Amplitudenwerte mindestens einer Wellenform an zahlreichen diskreten Abtastpunkten in verschiedenen Speicheradressen gespeichert enthält, und mit einer Abtast-Steuereinheit, die die Geschwindigkeit, mit der die Inhalte der einzelnen Speicheradressen ausgelesen werden, in Abhängigkeit von der Frequenzzahl steuert, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine Schaltung (9) zur Erzeugung einer mehrsteL'igen digitalen Abweichungs-Frequenzzahl (AF) mit dem einen Eingang (A) einer Addieroder Subtrahierschaltung (8,10) verbunden ist,

b) der Frequenzzahlenspeicher (7) mit dem anderen Eingang (B) der Addier- oder Subtrahierschaltung (8,10) verbunden ist und

c) der Ausgang der Addier- oder Subtrahierschaltung (8) mit der Abtast-Steuereinheit (5a, 5b, 5c) verbunden ist,

wobei die Addier- oder Subtrahierschaltung aus der Frequenzzahl (F) und der Abweichungsfrequenzzahl (AF) eine modifizierte Frequenzzahl erzeugt, deren Wert die Auslesegeschwindigkeit der Speicheradressen des Wellenformspeichers (6) bestimmt und die Schaltung (9) zur Abgabe einer Abweichungs-Frequenzzahl (AF)nur mit einigen niedrigstwertigen Stellen der Addier- oder Subtrahierschaltung (8,10) verbunden ist, während der Frequenzzahlenspeicher (7) auch mit den höherwertigen Stellen der Addieroder Subtrahierschaltung (8,10) verbunden ist.

2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (9) zur Abgabe einer Abweichungs-Frequenzzahl (AF) mehrere Wählschalter (ST, UT, LT, /^aufweist, an denen die Größe der Frequenzabweichung für jede Tastatur getrennt einstellbar ist, einen Kodierer (SM, UM, LM, PM), der für jede Stellung der Wählschalter für die betreffende Tastatur die Abweichungsfrequenzzahl(AF)erzeugt(Fig. 7).

3. Musikinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Frequenzzahlenspeichers (7) an einen Tastenübertrager (3) angeschlossen ist, der für jede gedrückte Taste ein die Taste und die Tastatur kennzeichnendes digitales Kodewort erzeugt, und daß die die Tastatur kennzeichnenden Stellen (K\, K2) des Kodewortes der Schaltung (9) zur Abgabe einer Abweichungsfrequenzzahl (A F) zugeführt werden. «

4. Musikinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Frequenzzahlenspeicher (7) die Frequenzzahlen der Töne einer Nominaltonleiter gespeichert sind.

5. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Frequenzzahlenspeicher (7) die Frequenzzahlen der Töne einer modifizierten Tonleiter gespeichert sind.

6. Musikinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß b5 mindestens zwei Gruppen aus je einem Frequenzzahlenspeicher (7A₁ 7B), einer Schaltung (9A, 9B)zur Abgabe einer Abweichungs-Frequenzzahl (AF), einer Addier- oder Subtrahierschaltung (SA, SB) und einem Wellenformspeicher (6A 6B) vorgesehen sind, und daß die Abweichungs-Freqcenzzahlen in beiden Gruppen voneinander verschieden sind, wodurch Musiknoten gleichzeitig zweimal mit unterschiedlichen Tonhöhen durch Drücken einer einzigen Taste erzeugbar sind.