DE2537412A1

DE2537412A1 - Steuerschaltung zur klangerzeugung bei einem elektronischen musikinstrument

Info

Publication number: DE2537412A1
Application number: DE19752537412
Authority: DE
Inventors: Gerald L Kmetz
Original assignee: National Semiconductor Corp
Current assignee: National Semiconductor Corp
Priority date: 1974-08-23
Filing date: 1975-08-22
Publication date: 1976-03-04
Also published as: CA1027784A; FR2282688A1; JPS5126518A; US3875842A

Description

Steuerschaltung zur Klangerzeugung bei einem elektronischen Musikinstrument

Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden US-Anmeldung Serial-No. 500 138 vom 23«. August 1974-in Anspruch genommen_o

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerschaltung zur Klangerzeugung bei einem elektronischen Musikinstrument mit einer ersten Gruppe von selektiv betätigbaren Spieltasten zur Erzeugung von Klängen, die den jeweiligen Noten der musikalischen Tonleiter entsprechen, und mit einer zweiten Gruppe von selektiv betätigbaren Registertasten zur Erzeugung weiterer Klänge, die in ihrer Frequenz in einem vorbestimmten Zusammenhang mit den Noten stehen, die der Betätigung der genannten Spieltasten zugeordnet sind.

Bei einem elektronischen Musikinstrument, wie beispielsweise einer elektronischen Orgel, umfaßt das Instrument eine Klaviatur mit Spieltasten, die den Noten der musikalischen Tonleiter entsprechen, die erklingen sollen, sowie weitere Registertasten, die betätigt werden, um andere musikalische Klänge zu erzeugen, die in ihrer Frequenz nach vorbestimmten Zusammenhängen in Beziehung

- 1 609810/0331

zu den Tönen stehen, die durch Betätigung der Spieltasten erzeugt werden. Die Spieltasten und die Registertasten sind mit einer Schaltermatrix verbunden, um in dieser Schalter zu schließen. Die Schließvorgänge der Schalter werden sequentiell abgetastet, um die parallelen Datenanordnungen für die Schalterzustände in serielle Daten im Zeitmultiplexverfahren umzuwandeln«. Daten für die Register werden gespeichert und zur Steuerung einer Schaltung eingesetzt, die auf die von den Spieltasten stammenden Daten anspricht, um in den seriellen Datenfluß zusätzliche Datenbits einzufügen, die zusätzlichen Tönen entsprechen, die mit jenen Tönen gekoppelt werden sollen, die den gerade gespielten Spieltasten zugeordnet sind. Die kombinierten seriellen Daten werden dann zu einem Serien/Parallel-Umsetzer geleitet, dessen Ausgangssignale einer Reihe von Tongeneratoren zur Erzeugung der Töne der musikalischen Tonleiter zugeführt werden. Eine wechselweise Wiederkehr, beispielsweise in der Form des sogenannten "Marimba-Taktes¹,¹ wird dadurch erzielt, daß eine der Registertasten betätigt wird, die ein Signal erscheinen läßt, das auf die serielle Datenfolge der Töne einwirkt, um in wiederkehrender und abwechselnder Form mit einer unterhalb des Hörfrequenzbereichs liegenden Folgefrequenz aus der Datenfolge für die Töne diejenigen Töne zu entfernen, die zuerst in eine und dann in eine zweite Gruppe von Tönen in jeder Oktave der musikalischen Tonleiter fallen, wodurch der genannte "Marimba-Takt" erzeugt wirdo

Bisher sind elektronische Orgeln vorgeschlagen worden, wo die Hauptklaviatur mit Tastenschaltern, die den Tönen der musikalischen Tonleiter entsprechen, sequentiell abgetastet werden, um die parallel auftretenden Daten für die Schaltzustände der Tasten-

2
609010/0331

schalter, die den Anschlägen bestimmter Tasten entsprechen, in eine serielle Datenfolge nach dem Zeitmultiplexverfahren umzuwandeln. Anschließend wird diese Datenfolge einer zweiten Schaltung zugeleitet, nämlich einem Verzögerungs-Schieberegister, wo bestimmte verzögerte Ausgangs-Bits der Datenfolge in Abhängigkeit von den Schaltzuständen hinzugefügt werden, die der Betätigung bestimmter Registertasten (auf einer anderen Klaviatur) entsprechen, so daß die Ausgangssignale, die der Schließung der Registertasten , nämlich für gekoppelte Töne, entsprechen, der Datenfolge hinzugefügt werden, die durch Schließung der Spieltasten der ersten Klaviatur erzeugt worden ist_e Die zusammengesetzte Datenfolge wird sodann in serieller Form einem Serien/Parallel-Umsetzer zugeleitet, der die seriell angeordneten Daten in parallel angeordnete Ausgangssignale umwandelt, zur Betätigung einer Reihe von Tongeneratoren. Ein derartiges elektronisches Musikinstrument ist in der US-PS 3 697 661 vom 10. Oktober 1972 beschrieben»

Es ist ebenfalls vorgeschlagen worden, in einem elektrischen Musikinstrument, wie beispielsweise einer elektronischen Orgel, eine Schalteranordnung zu verwenden, wobei die Schalter der Anordnung durch das Spiel auf den Tasten der Klaviatur betätigt werden. Die durch diese Tasten ausgelösten Schließungen der Schalter werden wiederholt und sequentiell abgetastet, um ein Signal im Zeitmultiplexverfahren zu erzeugen, das anschließend einer Logikschaltung zur Zuweisung der Tongeneratoren zugeleitet wird, um Signale zu erzeugen, die die gewünschten Töne in der musikalischen Tonleiter darstellen, die den entsprechenden Schließungen von Schaltern zugeordnet sind. Diese Ausgangssignale der Tongeneratoren werden zum Erzeugen der niederfrequenten Töne der musikalischen Tonleiter verwendet.

609810/0331

Registertasten waren ebenfalls vorgesehen. Diese Tasten wurden getrennt abgetastet, um ein Signal im Zeitmultiplexverfahren zu erzeugen, das anschießend dekodiert wurde, um bestimmte Töne aus einer Tonspeicheranordnung abzurufen,. Ein derartiges Musikinstrument ist in der US-PS 3 610 799 vom 5. Oktober 1971 offenbart.

Der Nachteil der beiden offenbarten Erfindungen liegt in der erforderlichen Vielzahl von Schaltelementen, Verbindungsleitern und Anschlüssen zur Erzielung der gewünschten Registerkopplung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vereinfachte, und gegenüber den vorbekannten Schaltungen verbesserte Multiplexerschaltung für die Tonauswahl bei einem elektronischen Musikinstrument zu schaffen.

Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene erfindungsgemäße Steuerschaltung zur Klangerzeugung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung zur wiederholten und sequentiellen Abtastung von Schaltern vorgesehen ist, die den genannten Spiel- und Registertasten zugeordnet sind, um deren Betätigung festzustellen und daraus ein wiederkehrendes Zeitmultiplexsignal zu entwickeln, das Signalanteile für die gespielten Tafeten enthält, die einer Zuweisung von solchen Tönen im Zeitmultiplexverfahren entsprechen, die der Betätigung der genannten Schalter für die Spieltasten zugeordnet sind, daß das Zeitmultiplexsignal einen Signalanteil für die Register enthält, der den Zuweisungen von solchen Daten im Zeitmultiplexsignal entspricht, die der Betätigung der genannten Registertasten zugeordnet sind, daß eine Schaltung zur Aufnahme und Speicherung der genannten Signalanteile

603Ö1Ö/0331

für die Register vorgesehen ist, die Daten des Zeitrnultiplexsignals entsprechen, die der Betätigung entsprechender Registerschalter zugeordnet sind, daß eine dritte Schaltung zur Erzeugung eines Signals vorgesehen ist, die auf die Signalanteile für die Register in dem genannten MuItipiex-Datensignal und auf solche Signalanteile für die Spieltasten anspricht, die der Zuweisung von solchen Tönen im Zeitmultiplexverfahren entsprechen, die der Betätigung der genannten Spieltasten zugeordnet sind, daß die genannte dritte Schaltung aus diesen Signalanteilen ein drittes Zeitmultiplexsignal entwickelt, das zusätzliche Zuweisungen im Zeitmultiplexverfahren von Tönen in diesem Signal enthält, daß derartige Signalanteile für zusätzliche Zuweisungen von Tönen im dritten Zeitmultiplexsignal in ihrer Frequenz Tönen entsprechen, die in einer vorbestimmten Art und '^weise durch Betätigung der genannten Registertasten festgelegt und zu solchen Tönen in Beziehung stehen, die der Betätigung entsprechender Spieltasten zugeordnet sind, und eine vierte Schaltung zur Erzeugung eines Signals vorgesehen ist, die auf das genannte dritte Zeitmultiplexsignal anspricht und die selektive Betätigung entsprechender Spiel- und Registertasten wiedergibt, um ein viertes Ausgangssignal zu entwickeln, aus dem Klänge erzeugt werden, die das elektronische Musikinstrument erzeugen sollo

Nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung werden die Schaltzustände von Schaltern, die dem Spiel auf Tasten nach den Tönen der musikalischen Tonleiter entsprechen, abgetastet, um einen ersten Signalanteil im Zeitmultiplexverfahren zu erzeugen. Schaltzustände von Schaltern, die ausgewählten Registertasten oder Kopplertasten entsprechen, werden ebenfalls abgetastet, um einen

- 5 609810/0331

zweiten Signalanteil im Zeitmultiplexverfahren zu erzeugen. Dieser zweite Signalanteil wird gespeichert, und die gespeicherten Signale werden zur Einwirkung auf den ersten Signalanteil für die Spieltasten verwendet, um ein zusammengesetztes Zeitmultiplex-Ausgangssignal abzuleiten, das anschließend in ein paralleles Format umgewandelt wird, um die entsprechenden Tongeneratoren einzuschalten.

Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung werden die Schaltzustände der Schalter, die den Betätigungen von Tasten der Klaviatur des Instrumentes entsprechen, wiederholt und sequentiell abgetastet, um ein Zeitmultiplexsignal daraus zu erzeugen. Eine Schaltung wird beim Drücken einer anderen ^lj:aste eingeschaltet und dient dazu, die Töne der Tonleiter in jeder Oktave in eine vorbestimmte Anzahl von Gruppen einzuteilen und wechselweise das Ansprechen der Generatoren beim Spielen von Tönen in der ersten und dann in weiteren dieser Gruppen zu unterbinden, und zwar mit einer Folgefrequenz, die unterhalb des Hörfrequenzbereichs liegt, um dadurch einen sogenannten "Marimba-Takt" zu erzeugen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und anhand der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1: ein Schaltbild, teilweise in Blockdarstellung, eines Teils der erfindungsgemäßen Steuerschaltung zur Klangerzeugung für eine elektronische Orgel,

Fig. 2: ein Schaltbild, teilweise in Blockdarstellung, zur Veranschaulichung des übrigen Teils der erfindungsgemäßen Steurschaltung für eine elektronische Orgel,

609810/0331

Fig. 3: das Schaltbild für einen Schalter aus der Schaltermatrix der Steuerschaltung nach Fig_o 1,

Fig. 4: ein Schaltbild eines Teils der Steuerschaltung nach Figo 1,und

Figo 5: die der Schaltung nach Fig. 4 zugeordneten Signalverläufe.

Es wird nunmehr auf Fig„ 1 und Fig. 2 bezug genommen, dort ist ein elektrisches Schaltbild für eine elektronische Orgel dargestellt, das die Merkmale der vorliegenden Erfindung einschließt. Die elektronische Orgel umfaßt eine Schaltermatrix 11, die zwölf Spalten und sieben Zeilen aufweist, um eine Matrixanordnung von insgesamt 84 Schaltern zu bilden, wobei jeder Schalter durch eine Taste der Klaviatur betätigt wird. Ein einzelner Schalter aus der Schaltermatrix 11 wird in Fig. 3 gezeigt und umfaßt einen Schalter 12, der in Reihe mit einer Diode 13 zwischen den horizontal und den vertikal verlaufenden Leiter 14, bzw. 15» der Sc halt er matrix geschaltet ist. Somit ist ein Schalter 12 und eine Diode 13 an jedem Kreuzungspunkt zwischen den Leitern 14 und 15 vorgesehen. Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die Registertasten oder Registerschalter, bis zu 23 derartiger Schalter, während die Spieltasten 61 von den vorhandenen Schaltern umfassen» Die Schaltermatrix 11 wird, bei den Schaltern für die Registertasten beginnend, und anschließend auf den Schaltern für die Spieltasten abgetastet, und zwar werden die letzteren in der zeitlichen Reihenfolge von der niedrigsten zur höchsten Frequenz der musikalischen Tonleiter abgetastet.

- 7

Die zwölf Spaltenausgänge der Schaltermatrix werden dem Eingang einer MuItiplexerschaltung 16 zugeleitet, die zwölf Eingangsleitungen auf einer Ausgangsleitung in einer ähnlichen Weise zusammenfaßt, wie es als Beispiel durch die "UND"-Gatter 4-7-57 in Verbindung mit dem "ODER"-Gatter 59 dargestellt ist. Die Schalterzeilen, nämlich die horizontal verlaufenden Vielfachleitungen 14- (Fig.. 3)» werden sequentiell, bei den Schaltern für die Registertasten beginnend, bis zum letzten der Schalter für die Spieltasten, am Ende für die höchste Frequenz, über sieben Ausgänge eingeschaltet, die vom Ausgang eines Oktavenzählers 17» beispielsweise in der Form eines 12-Bit-Ringzählers, abgehen» Genauer gesagt, weist der Oktavenzähler 17 sieben Ausgangsleitungen auf, die jeweils mit einer entsprechenden von den sieben horizontalen Vielfachleitungen 14· der Schaltermatrix 11 verbunden sind. Wenn der Zählwert im Oktayenzähler 17 von einer ersten zur zweiten Oktave fortschreitet, usw., so wird die entsprechende der sieben Ausgangsleitungen des Oktavenzählers 17 eingeschaltet, um die entsprechende horizontale Vielfachleitung 14- der Schaltermatrix 11 unter Spannung zu setzen,.

Eine Taktgeberschaltung 18 dient zur Erzeugung einer Taktimpulsfolge mit einer geeigneten hohen Folgefrequenz, wie beispielsweise 100 kHa.. Der Ausgang der taktgeber schaltung 18 wird mit dem Eingang

">9
eines Tonzählersf beispielsweise in der Form eines 12-Bit-Ringzählers, verbunden, der zwölf einzelne Tonausgangsleitungen in einem Tonausgangsleitungsbündel 21 aufweist. Das Tonausgangsleitungsbündel 21 gibt einen Impuls für jeden gerade abgetasteten Ton ab und liefert somit Ausgangsimpulse mit der Taktfrequenz* Eine Oktavenausgangsleitung 22 des Tonzählers 19 entspricht jedem zwölften Ton oder gibt einen Impuls pro Oktave ab. Dieser Oktaven-

8 609810/0331

-S-

ausgangsimpuls des Tonzählers 19 wird dem Oktavenzä&ler 17 zugeleitet und dient dazu, den Zählwert am Ausgang des Oktavenzählers 17 für öede gerade abgetastete Oktave von Tönen fortschreiten zu lassen,,

Die zwölf Tonausgangsleitungen des Tonausgangsleitungsbündels 21 des Tonzählers 19 werden dem Eingang der Multiplexerschaltung 16 zum wiederholten, schrittweisen . Aufschalten der Ausgänge aus der Schaltermatrix 11 mittels der Multiplexerschaltung 16 zugeleitet. Anders ausgedrückt, beginnt das jeweilige Ausgangssignal zur Tonzählung bei der ersten Spalte der Schaltermatrix 11 und schaltet mit jedem folgenden Iisipuls den Eingang der Multiplexerschaltung zu jedem folgenden Spaltenausgang der Schaltermatrix 11 weiter» Nach dem Ende der Abtastung des zwölften Tones bewirkt das Oktavenausgangssignal auf der Oktavenausgangsleitung 22 des Tonzählers die Wiederholung der Zählfolge über die Spalten der vertikalen Vielfachleitungen 15 der Schaltermatrix 11.

Die Schaltermatrix 11 wird durch das Ausgangssignal des Oktavenzählers 17 unter Spannung gesetzt und mittels der Multiplexerschaltung 16 erst auf den 23 Schaltern für die Registertasten und dann auf den 61 Schaltern für die Spieltasten abgetastet, und somit ein Zeitmultiplexsignal am Ausgang der Multiplexerschaltung erzeugt, das 84 zugeordnete Zeitsegmente aufweist«, Die ersten 23 Zeitsegmente entsprechen dem Zeitmultiplex-Ausgangssignal für die Schaltzustände der Klaviatur mit den Registertasten, und die folgenden 61 Zeitsegmente entsprechen dem Zeitmultiplexsignal für die Schaltzustände der Klaviatur mit den Spieltasten, wobei diese '^x'asten jeweils den Tönen der musikalischen Tonleiter entsprechen.

603810/0331

Die ersten 23 Zeitsegmente für die Registertasten entsprechen Kopplersignalen und anderen Steuerbefehlen, die, das Spiel auf der elektronischen Orgel betreffend, gewählt worden sind_o

Somit dient die Multiplexerschaltung 16 als Parallel/Serien-Umsetzer zur Umwandlung der parallel angeordneten Daten für die Schaltzustände der Klaviatur in der Schaltermatrix 11 in serielle Daten am Ausgang dieser Multiplexerschaltung 16„

Die ersten 23 Zeitsegmente werden einem Serien/Parallel-Umsetzer^, beispielsweise einem statischen Schieberegister, zugeführt,, Der Serien/Parallel-Umsetzer 25 untersteht der Steuerung durch eine Registertasten-Steuerschaltung 26» Diese Registertasten-Steuerschaltung 26 erhält ein Eingangssignal vom Oktavenzähler 17, das dem Zählwert 144 oder dem Anfangszählwert für die Abtastung der 23 Registertasten entspricht«, Auf dieses Eingangssignal hin wird in der Registertasten-Steuerschaltung 26 der Q-Ausgang eines bistabilen Multivibrators 27 in der sogenannten "J-K^w-Bauweise in den logischen Zustand "1" versetzt. Die Registertasten-Steuerschaltung hält diesen Zustand für diejenige Anzahl von Zeitsegmenten aufrecht, die der Anzahl der Registertasten in der Schaltermatrix 11 entspricht. In dem Fall, wo 23 Registertasten vorhanden sind, wird die elfte Tonausgangsleitung des Tonausgangsleitungsbündels 21 einer ¹¹UND"-Verknüpfung mit dem Ausgangssignal der zweiten Oktavenausgangsleitung des Oktavenzählers 17 in einem ^HUND»-Gatter 20 unterzogen, um ein Eingangssignal für den bistabilen Multivibrator 27 zur Änderung seines logischen Ausgangssignals von "1" auf "0" am Q-Ausgang zu erzeugen« Das Ausgangssignal vom Q-Ausgang des bistabilen Multivibrators 27 wird in einem »UND^tt-Gatter 28 mit einem

€09010/0331

Taktimpulsausgang OP, der von der Taktgeberschaltung 18 abgenommen ist, einer "UND"-Verknüpfung unterzogen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das dem Serien/Parallel-Umsetzer 25 zugeführt wird, um das Einschieben der Bits für die ersten 23 ^eitsegmente in diesen letzteren zu bewirken. Der Q-Ausgang des bistabilen Multivibrators 27 wird ebenfalls einem Eingang eines zweiten "UND"-Gatters 29 zur "UND"-Verknüpfung mit dem seriellen Datenausgangssignal der Multiplexerschaltung 16 zugeleitet, um die ersten 23 Zeitsegmente des genannten Datenausgangssignals auf den Serien/Parallel-Umsetzer 25 aufzuschalten« Wenn der logische Zustand am Q-Ausgang des bistabilen Multivibrators 27 auf "0" übergeht, so wird dieses Ausgangssignal durch eine Umkehrstufe 31 in den logischen Spannungswert "1" umgekehrt, der in einem "UND"-Gatter 32 mit dem seriellen Datenausgangssignal von der Multiplexerschaltung T6 einer "UND"-Verknüpfung unterzogen wird, um die übrigen 61 Bits der Zeitsegmente für die Spieltasten auf ein 24—Bit-Verzögerungs-Schieberegister 33 aufzuschalten. Somit werden die Datenausgangssignale für die Registertasten dem ^Üerien/Parallel-Umsetzer 25 zugeführt, und die Datenausgangssignale für die Spieltasten durch das 24—Bit-Verzögerungs-Schieberegister 33 geleitet. Drei Speicherausgänge, 34·» 35 und 36, des Serien/Parallel-Umsetzers 25 entsprechen jeweils einem Suboktaven-Kopplerausgang 34-, einem Gleichklang-Kopplerausgang 35 und einem Superoktaven-Kopplerausgang 36„ Da die Spieltasten in der Schaltermatrix 11 vom niederfrequenten zum höherfrequenten Ende abgetastet worden sind, so wird ein Suboktaven-Kopplerausgangssignal, das der Frequenz einer 16 Fuß langen Orgelpfeife einer herkömmlichen Orgel entspricht, durch Verwendung des unverzögerten Ausgangssignals des "UND"-Gatters 32 zur "UND"-Verknüpfung mit dem Suboktaven-Koppler- oder -Registerausgang in einem "UND"-Gatter 37 erzeugte

609810/0331

Auf ähnliche Weise wird das Gleichklang-Ausgangssignal, das der Frequenz einer 8 Fuß langen Orgelpfeife einer herkömmlichen Orgel entspricht, an dem 24-Bit-Verzögerungs-Schieberegister 33 bei einem Ausgang 38 mit 12 Bit Verzögerung abgenommen, und mit dem Gleichklang-Kopplerausgang 35 in einem "UND"-Gatter 39 einer "UND"-Verknüpfung unterzogen, um das Gleichklang-Kopplerausgangssignal zu erzeugen. Auf dieselbe Weise wird der Superoktaven-Kopplerausgang in einem "UND"-Gatter 41 einer "UND"-Verknüpfung mit dem um 24· Bit verzögerten Signal, das einer 4 Fuß langen Orgelpfeife einer herkömmlichen Orgel entspricht und am Ausgang 42 des 24-Bit-Verzögerungs-Schieberegisters 33 auftritt, unterzogen, um das Superoktaven-Kopplerausgangssignal zu erzeugen.

Die gekoppelten Suboktaven-, Gleichklang- und Superoktaven-Ausgangssignale der "UND"-Gatter 37, bzw. 39 und 41 werden den Eingängen eines "ODER"-Gatters 43 zugeleitet, dessen Ausgang mit einem 12-Bit-Verzögerungsglied 44 verbunden ist, das beispielsweise durch ein ^-Bit-Schieberegister gebildet wird, um dadurch am Anschluß Y1 ein Ausgangssignal zu erzeugen, das von Fachleuten als "direktes Ausgangssignal" (straight output) bezeichnet wird» Dieses Ausgangssignal besteht aus einer seriellen Zeitmultiplex-Bitfolge, der, sofern gewünscht, die Kopplerfunktion überlagert ist. Diese Kopplerfunktion hängt von der Auswahl entsprechender Registertasten ab und dient dazu, Bits für solche Töne einzufügen, die einer tiefer oder höher liegenden Oktave als diejenige Oktave entsprechen, die dem Spiel auf jeder Spieltaste entspricht. Außerdem erscheinen die Bits für die (Töne, die den angeschlagenen Spieltasten entsprechen, nicht in der seriellen Bitfolge des "direkten" Ausgangssignals, wenn die Registertaste für den Gleichklang nicht gewählt worden ist«

12 609810/0 331

Dieses "direkte" Ausgangssignal wird anschließend einem Eingang eines 85-Bit-Serien/Parallel-Umsetzers 4-5 (Siehe J¹Igο 2) zugeleitete Die serielle Bitfolge tritt in den Serien/Parallel-Umsetzer 4-5, wie beispielsweise ein Zweireihen-Schiete?egister der Bauweise ein, die in der US-PS 3 697 661 offenbart ist. Nachdem die Bitfolge in ein derartiges Schieberegister des 85-Bit-Serien/Parallel-Umsetzers 4-5 eingeschoben worden ist, werden die Bits mittels eines Auslesesignals Z, das vom Oktavenzähler 17 abgenommen wird, parallel in die zweite Speicherzellenreihe des Zweireihen-Schieberegisters im Serien/Parallel-Umsetzer 4-5 ausgeschoben. Diese Bits oder Daten in der zweiten Speicherzeilenreihe dienen als Eingangssignale für eine "direkte" (straight) Tongeneratorschaltung 46 zur Steuerung der entsprechenden Tongeneratoren unter 85 verschiedenen Tongeneratoren zur Erzeugung von Klängen im Hörfrequenzbereich, die den Noten der musikalischen Tonleiter entsprechen,,

Nach einer weiteren Ausführungsform weist eine elektronische Orgel mit der erfindungsgemäßen Schaltung das Merkmal auf, daß zusätzliche Kopplerfunktionen vorgesehen sind, die dem Fachmann unter dem Begriff des "zusammengefaßten" Kopplerausgangssignales (unified coupler output) bekannt sind. Bei diesen Kopplerfunktionen werden zusätzliche Töne von gespielten Tönen abgeleitet und liegen um ganze oder Teile von Oktaven von dem gespielten oder Gleichklang-Ton entfernte Diese "zusammengefaßte" Kopplerfunktion wird auf eine Weise erreicht, die der Erzielung der "direkten" Kopplerfunktion ähnelt, die oben unter Bezugnahme auf den Serien/Parallel-Umsetzer 25 und die ^egistertasten, die den Ausgängen 34-, 35 und 36 entsprechen, beschrieben worden sind₀

13 -

10/0331

Genau gesagt, sind beispielsweise 11 verschiedene Registertasten für die "zusammengefaßte" Kopplerfunktion vorhanden, die für die Einfügung in die ersten 23 Zeitsegmente des Datenausgangssignales von der Multiplexerschaltung 16 ausgewählt werden können. Die Eingangssignale von diesen registertasten werden im Serien/Parallel-Umsetzer 25 an den mit 1 bis 11 bezifferten Speicherstellen gespeichert, die den Ausgängen mit der Bezeichnung ^MX" entsprechen. Diese Ausgänge X werden jeweils als ein Eingang für die "UND¹¹-Gatter 4-7-57 verwendet. Die jeweiligen zweiten Eingangs signale für diese "UND"-Gatter entsprechen verzögerten Bits für den Grundton, die aus einem 48-Bit-Verzögerungs-Schieberegister 58 abgenommen werden, dem entweder das am "ODER"-Gatter 4-3 abgenommene "direkte" gekoppelte Ausgangssignal, oder das vom Verzögerungsanschluß 38 des 24-Bit-Verzögerungs-Schieberegisters 33 abgenommene, nicht gekoppelte Gleichklang-Ausgangssignal zugeleitet wird. Die entsprechend verzögerten zusätzlichen Ausgangssignale, die von den Ausgängen der "UND"-Gatter 47-57 abgenommai werden, werden einem "ODER"-Gatter 59 zugeleitet, um das "zusammengefaßte" Ausgangssignal Y1¹ zu erzeugen, das anschließend dem Eingang 1 eines 97-Bit-Serien/Parallel-Umsetzers 9i in der ]?orm eines Zweireihen-Schieberegisters, zugeführt wirdo Anschließend wird das Ausgangssignal Y1¹ mittels des Auslesesignals Z in die Speicherzellen der zweiten Reihe des 97-Bit-Serien/Parallel-Umsetzers 9 parallel eingeschoben, um einen "zusammengefaßten" Tongenerator 10 zu steuern, der die Töne erzeugt, die dem "zusammengefaßten¹¹ Ausgangssignal Y1¹ zugeordnet sind, wie oben unter Bezugnahme auf die Tongeneratorschaltung 46 beschrieben worden ist„

- 14 6Ö9S1Ö/0331

Es kann entweder das "direkte" gekoppelte oder das nicht gekoppelte Gleichklang-Zeitmultiplex-Ausgangssignal dem Ein ;ng des 48-Bit-Verzögerungs-3chieberegisters 58 zugeführt werden. Die Auswahl des speziellen, dem Eingang des 48.Bit-Verzögerungs-Schieberegisters 58 zugeführten Signals erfolgt durch die Betätigung der geeigneten Schalter für Registertasten in der Schaltermatrix 11, wodurch erreicht wird, daß der logische Ausgangsspannungswert "1" am Ausgang 61 des Serien/Parallel-Umsetzers 25 erscheint, sofern das "direkte" gekoppelte Eingangssignal am 48-Bit-Verzögerungs-Schieberegister 58 gewünscht wird. Dieser logische Spannungswert ^H1^H am Ausgang 61 wird einem ^HUND^M-Gatter 62 zur "UND"-Verknüpfung mit dem "direkten" gekoppelten Ausgangssignal aus dem "ODER"-Gatter zugeführt, um zu erreichen, daß das " direk ^M gekoppelte Ausgangssignal über ein "ODHl"-Gatter 63 und anschließend über eine Leitung 64 dem Eingang des 48-Bit-VerzÖgerungs-Schieberegisters 58 zugeführt wird. Wenn eine oder mehrere Registertasten für die "zusammengefaßte" Kopplerfunktion gedrückt werden, so erscheint ein entsprechendes Ausgangssignal am Ausgang X, das sodann die entsprechenden "UND"-Gatter 47-57 an den Auegängen des 48-Bit-Verzögerungs-Schiebtregisters 58 öffnet und das "zusammengefaßte" Ausgangs-Bignal am Ausgang des "ODER"-Gattere 59 erzeugt. Wenn der logische Spannungswert am Ausgang 61 des Serien/Parallel-Umsetzers 25 "0" ist, so bewirkt dies, daß das Gleichklang-Ausgangssignal vom Verzögerungsausgang 58 dem Eingang des 48-Bit-Verzögerungs-Schieb·- regietera 58 über die Leitung 64 zugeführt wird. Noch genauer g«*agt» wird das Ausgangssignal vom Ausgang 61 dem Eingang eines zweiten "UND"-Gatters 65 über eine Umkehrstufe 66 zugeleitet, und da· «weit« Eingangssignal zum "UND"-Gatter 65 umfaßt das Gleichklang-Auegangssignal vom Verzögerungsausgang 58, so daß der logische

- 15 -

603810^0331

Spannungswert "O" am Ausgang 61 bewirkt, daß das Gleichklang-Ausgangssignal durch das "UND"-Gatter 65 und das "ODER"-Gatter 6J auf die Leitung 64, und von dort aus zum 48-Bit-Verzögerungs-Schieberegister 58 für die "zusammengefaßte" Kopplerfunktion gelangt.

Eine Freigabeschaltung 70 für wechselweise Wiederholung ist in Reihe mit der Leitung 64 geschaltet, um dem "zusammengefaßten" gekoppelten Ausgangssignal Ϊ1¹ eine sogenannte "Marimba-Takt"-Funktion zu überlagern. Wenn jedoch die Freigabeschaltung 70 für die wechselweise Wiederholung gesperrt ist, so gelangen die Signale auf der Leitung 64 über diese Schaltung direkt zum 48-Bit-Verzögerungs-Schieberegister 58<>

Die Freigabeschaltung 70 für wechselweise Wiederholung oder zur Erzeugung des Marimba-Taktes umfaßt eine Dekodierschaltung mit einem "ODER"-Gatter 71 für die Freigabe der wechselweisen Wiederholungo Dieses "ODER"-Gatter 71 nimmt einzelne Leitungseingange vom Tonzähler 19 für die Unterteilung einer jeden üktave in vier Dreitongruppen auf. So umfaßt beispielsweise die Dreitongruppe A die ersten drei Tonausgangsleitungen der Oktave, die Dreitongruppe B die nächsten drei Tonausgangsleitungen der Oktave, die Dreitongruppe 0 die nächsten drei Tonausgangsleitungen, usw. Die erste und dritte Dreitongruppe von Leitungen aus dem Tonausgangsleitungsbündel 21 wird dem "ODER^M-Gatter 71 zugeleitet. Die Ausagngssignale des "ODER"-Gatters 71 umfassen ein Ausgangssignal jzft und ein Ausgangssignal /zfe auf den Leitungen 72, bzw_o 73« Das Ausgangs signal 6Λ auf der Leitung 72 weist den logischen Spannungswert ^M1" während des Zeitintervalls auf, wo die Töne auf der leitung 64 entweder in die Dreitongruppe A oder in die Dreitongruppe C fallen. Das Ausgangs-

609810/03^1

signal /62 auf der Leitung 73 weist jedesmal dann den logischen Spannungswert "1" auf, wenn die Töne auf der Leitung 64 in die Dreitongruppe B oder D fallen« Die Ausgangssignale der Leitungen 72 und 73 werden jeweils einem Eingang eines entsprechenden "UND"-Gatters 74·, bzw_o 75, zur "UND"-Verknüpfung mit der seriellen Bitfolge auf der Leitung 64 mit den Ausgängen 76 und 77 für die Registertasten zugeführt. Diese Ausgänge 76 und 77 am Serien/Parallel· Umsetzer 25 sind mit jzfi, jzfe gekennzeichnet.

Die Ausgangsignale der Ausgänge 76 und 77 für die Registertasten werden in der in Figo 4 gezeigten Weise abgenommen. Bine Oszillatorschaltung 81 mit veränderlicher Frequenz, der auf einer Frequenz 2f1, unterhalb des Hörfrequenzbereichs mit einigen Hz schwingt, erfährt eine Frequenzeinstellung durch manuelle Einstellung eines Potentiometers 82 zur Veränderung der Frequenzsteuerspannung, die der Oszillatorschaltung 81 aus einer Spannungsquelle 83 zur Steuerung der Schwingfrequenz 2f1 der rechteckförmigen Ausgangsspannung zugeleitet wird_o Diese rechteckförmige Ausgangsspannung ist als Spannungsverlauf (a) in Figo 5 dargestellt., Ein durch eine Taste betätigter Wiederholungsschalter 84 , der von der Schaltermatrix 11 unabhängig ist, steuert das Ausgangssignal der Oszillatorschaltung 81 ο Das Ausgangssignal der Oszillatorschaltung 81 wird einem bistabilen Multivibrator 85 zugeführt, dessen Ausgan^ssignale an dem Q- und dem <p Ausgang die Folgefrequenz f1 und damit den Verlauf gemäß (b) nach Fig_e 5 aufweisen₀ Das Ausgangssignal vom Q-Ausgang wird einem "NICHT-UND"-Gatter 86 zusammen mit einem ausgekoppelten Signal mit der Wellenform (c) gemäß Fig_e 5 einer ersten "NICHT-UND"-Verknüpfung, und weiterhin, in einem weiteren "NICHT-UlO)"-Gatter 87 einer weiteren "NICHT-UND"-Verknüpfung mit

- 17 609810/0331

dem Ausgangssignal vom Schalter 84 für die Wiederholung unterzogen, um ein Ausgangssignal jzfi zu erzeugen Dieses Ausgangssignal OA weist den Verlauf (c), wie in Fig. 5 gezeigt, auf und umfaßt eine Rechteckimpulsfolge mit der Folgefrequenz f1 und einem Tastverhältnis von 0,25» Auf ähnliche Weise wird das Ausgangssignal vom Q-Ausgang des bistabilen Multivibrators 85 in einem "NICHT-UND"-Gatter 88 einer ^MNIOHT-UND"-Verknüpfung mit einem ausgekoppelten Signal mit der Wellenform (a) und einer weiteren "NICHT-UND"-Verknüpfung in einem "NICHT-UND"-Gatter 89 mit der Spannung am Schalter 84 für die Wiederholung unterzogen, um ein Ausgangssignal jzfö mit dem Verlauf (d) nach Fig« 5 zu gewinnen. Die Ausgangssignale j^1 und 02 werden den Verbindungspunkten 8 zwischen den Dioden 13 und umgekehrt (in Sperrichtung) geschalteten Dioden 7 über Lastwiderstände 6 zugeführt«, Die Ausgangs spannung en jzfi und werden in der Schaltermatrix 11 abgetastet, um die Zuweisung

der Zeitsegmente für die Registertasten zur Speicherung im Serien/Parallel-Umsetzer 25 abzuleiten. Genauer gesagt, werden die Ausgangssignale /^1 und #2 über die Dioden 7 auf die Vielfachleitung 14 geschaltet, wenn die geweiligen Ausgangsspannungen φΛ und %2 den logischen Spannungswert "1", und die horizontal verlaufende Vielfachleitung 14 den niedrigen logischen Spannungswert "0" aufweist, doh. nicht unter Spannung steht, während im anderen Fall, wenn die horizontal verlaufende Vielfachleitung 14 den logischen Spannungswert "1" aufweist, so werden die Ausgangsspannungen jzM und *fe , wenn sie ebenfalls den logischen Spannungswert "1" aufweisen, über die Dioden 13 der jeweils abgetasteten vertikal verlaufenden Vielfachleitung 15 zugeleitet«

Somit umfassen die Ausgangssignale &Λ und $2 auf den Ausgängen 76 und 77 zwei Impulsfolgen, die zueinander in Gegenphase sind

18 -

609810/0331

und ein Tastverhältnis von 0,25 bei einer Folgefrequenz f1 aufweisen. Wenn also der Schalter 84 für die Wiederholung beim Marimba-Takt eingeschaltet wird, so erscheint das Ausgangssignal *ii mit dem logischen Spannungswert ^M1" auf dem Ausgang 76 (Fig.1), der im "UND"-Gatter 74 derart einer "UND"-Verknüpfung unterzogen wird, daß nur das Anschlagen von solchen Tönen ermöglicht wird, die in die Dreitongruppen A und 0 fallen, während bei den anderen Halbwellen mit der Folgefrequenz f1 (der Wiederholungsfrequenz oder dem Marimba-Takt), wenn das Ausgangssignal jzf2 auf dem Ausgang 77 den logischen Spannungswert "1^M aufweist, dieses Ausgangssignal *fe im "UND"-Gatter 75 einer "UND"-Verknüpfung unterzogen wird, um nur den Anschlag solcher Töne zu ermöglichen, die zu den Dreitongruppen B und D gehören. Die Ausgangssignale der "UND"-Gatter 74 und 75 werden über das "ODER"-Gatter 78 dem 48-Bit-Verzögerungs-Schieberegister 58 zugeführt.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Schaltung nehmen die Ausgangssignale <ii und j^2 den logischen Spannungswert "1" mit einer Folgefrequenz unterhalb des Hörfrequenzbereichs in abwechselnder Reihenfolge an, um eine wechselweise Wiederholung des Erklingens der Töne in den beiden Dreitongruppen A und C, oder B und D zu erzeugen. Außerdem wird die Spannung vom Schalter 84 für die Wiederholung dem Tongenerator 10 für die "zusammengefaßten" Töne zugeleitet, um die Zeitkonstanten des Erklingens der Töne derart zu verändern, daß diese einen Schlagzeug-Klangeffekt im Gegensatz zu einem Flöten-Klangeffekt entsprechen. Diese Veränderung der Hüllkurve beim Auslösen der Tongeneratoren, im Sinne von einem Flöten-Klang zu einem Schlagzeug-Klang, ist herkömmlich.

- 19 -

609810/0331

Durch den Einsatz gemeinsamer Schaltungsbaugruppen, wie der Taktgeberschaltung 18, des Tonzählers 19 und des Oktavenzählers in Verbindung mit einer entsprechenden Schaltermatrix 11 für die Klaviatur, sowie Multiplexerschaltungen 16, usw., können zusätzliche Klaviaturen untergebracht werden, außer, daß ihre entsprechenden "direkten" Ausgangssignale Y2, usw. und die "zusammengefaßten" Ausgangssignale Y2¹ den gemeinsamen Schieberegistern 4-5 und 9 für die Serien/Parallel-Umsetzung über "ODER"-Gatter 91, bzw. 92, zugeführt werden müssen.

- Patentansprüche -

20 -

0 9 β 1 0 / 0 3 3 1

Claims

P ATENTANSPRÜCHE

Steuerschaltung zur Klangerzeugung bei einem elektronischen Musikinstrument mit einer ersten Gruppe von selektiv betätigbaren Spieltasten zur Erzeugung von Klängen, die den jeweiligen Noten der musikalischen Tonleiter entsprechen, und mit einer zweiten Gruppe von seLektiv betätigbaren Registertasten zur Erzeugung weiterer Klänge, die in ihrer Frequenz in einem vorbestimmten Zusammenhang mit den Noten stehen, die der Betätigung der genannten Spieltasten zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (16) zur wiederholten und sequentiellen Abtastung von Schaltern (12) vorgesehen ist, die den genannten Spiel- und Registertasten zugeordnet sind, um deren Betätigung festzustellen und daraus ein wiederkehrendes Zeitmultiplexsignal zu entwickeln, das Signalanteile für die gespielten Tasten enthält, die einer Zuweisung von solchen Tönen im Zeitmultiplexverfahren entsprechen, die der Betätigung der genannten Schalter (12) für die Spieltasten zugeordnet sind, daß das Zeitmultiplexsignal einen Signalanteil für die Register enthält, der den Zuweisungen von solchen Daten im Zeitmultiplexsignal entspricht, die der Betätigung der genannten Registertastenn zugeordnet sind, daß eine Schaltung zur Aufnahme und Speicherung der genannten Signalanteile (25) für die Register vorgesehen ist, die Daten des Zeitmultiplexsignals entsprechen, die der Betätigung entsprechender Registerschalter zugeordnet sind, daß eine dritte Schaltung (24, 31-34, 35,36,37-44) zur Erzeugung eines Signals vorgesehen ist, die auf die Signalanteile für die Register in dem genannten Multiplex-Datensignal und auf solche Signalanteile für die Spieltasten

60 98 10/033 1

anspricht, die der Zuweisung von solchen Tönen im Zeitmultiplexverfahren entsprechen, die der Betätigung der genannten Spieltasten zugeordnet sind, daß die genannte dritte Schaltung aus diesen Signalanteilen ein drittes Zeitmultiplexsignal entwickelt, das zusätzliche Zuweisungen im Zeitmultiplexverfahren von Tönen in diesem Signal enthält, daß derartige Signalanteile für zusätzliche Zuweisungen von Tönen im dritten Zeitmultiplexsignal in ihrer Frequenz Tönen entsprechen, die in einer vorbestimmten Art und Weise durch Betätigung der genannten Registertasten festgelegt und zu solchen Tönen in Beziehung stehen, die der Betätigung entsprechender Spieltasten zugeordnet sind, und eine vierte Schaltung (47-59)» die zur Erzeugung eines Signals vorgesehen ist, die auf das genannte dritte Zeitmultiplexsignal anspricht und die selektive Betätigung entsprechender Spiel- und Registertasten wiedergibt, um ein viertes Ausgangssignal zu entwickeln, auö dem Klänge erzeugt werden,die das elektronische Musikinstrument erzeugen soll.
2. Steuerschaltung zur Klangerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte elektronische Musikinstrument eine elektronische Orgel umfaßt, und daß die genannte Schaltung zur Aufnahme und Speicherung einen Serien/Parallel-Umsetzer (25) umfaßt, um die Signalanteile für die Ragister im Zeitmultiplexsignal zu empfangen und in parallel angeordnete Ausgangssignale (34, 35, 36) umzuwandeln.
3. Steuerschaltung zur Klangerzeugung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Serien/Parallel-Umsetzerschaltung (25) ein Schieberegister zur Aufnahme der Signalanteile für die Register umfaßt „

22 -

6 09810/0331

.H.
4. Steuerschaltung zur Klang erzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Musikinstrument eine elektronische Orgel umfaßt, und daß die genannte dritte Schaltung (24, 31-34-, 35, 36, 37-44) zur Erzeugung eines Signals ein Verzögerungs-Schieberegister ($3) einschließt, dem die Signalanteile zugeführt werden, die der Zuweisung von solchen !Tönen entsprechen, die der Betätigung entsprechender Spieltasten zugeordnet sindo
5. Steuerschaltung zur Klangerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Tonerzeugungsschaltung einschließt, die auf das genannte vierte Ausgangssignal anspricht, um Töne zu erzeugne, die den Noten der musikalischen Tonleiter entsprechen, gemäß der selektiven Betätigung der genannten Schalter (12) für die Spiel- und Registertasten.
6. Steuerschaltung zur Klangerzeugung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Musikinstrument eine elektronische Orgel umfaßt, daß diese Anordnung ferner Klaviaturen umfaßt, und daß die Spiel- und ^Kegisterschalter (12) in Wirkungsbeziehung mit den entsprechenden Tasten der genannten Klaviaturen stehen,
7. Steuerschaltung zur Klangerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schaltung (70) zur mit einer unterhalb des Hörfrequenzbereichs liegenden Folgefrequenz (fi) wiederkehrenden und wechselweisen Enfernung solcher Signalanteile einschließt, die der Betätigung der genannten Spielschalter (12) entsprechen und erst in eine erste Tongruppe (A,G) und dann in eine zweite Tongruppe (B,D) in jeder Oktave der musikalischen Tonleiter fallen.

- 23 -

TS Π 9 H 1 Π / m 3 1
8. Steuerschaltung zur Klangerzeugung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (70) zur wiederkehrenden und wechselweisen Entfernung von Signalanteilen eine Schaltung (71-75) zur Erkennung einer ersten und einer zweiten Gruppe von Zeitsegementen in einem der genannten Zeitmultiplexsignale einschließt, daß die genannte erste und zweite Gruppe von Zeitsegmenten einer ersten und einer zweiten Tongruppe (A,C, bzw. B,D) in jeder Oktave der musikalischen Tonleiter entspricht, und daß eine Schaltung (81-89) vorgesehen ist,für die wiederkehrende und wechselweise Entfernung solcher Signalanteile aus dem Zeitmultiplexsignal mit einer unterhalb des Hörfrequenzbereichs liegenden Folgefrequenz (fi), die der Betätigung der genannten Spielschalter (12) innerhalb der einen und dann der anderen der genannten ersten und zweiten Gruppe von Zeitsegmenten entsprechen.

, η Q μ ι η / π

Leerseite