DE2551328C2

DE2551328C2 - Elektronisches Musikinstrument

Info

Publication number: DE2551328C2
Application number: DE19752551328
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Württemberger, Nikolaus, 7530 Pforzheim
Priority date: 1975-11-15
Filing date: 1975-11-15
Publication date: 1977-12-29
Also published as: DE2551328B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Musikinstrument.

Der Wunsch der Musiker beim Spielen von Instrumenten besteht darin, akustische Vorgänge willkürlich erzeugen zu können, was durch Ingangsetzen von mechanischen oder elektrischen Klangerzeugern von Musikinstrumenten geschieht. Bei den herkömmlichen Musikinstrumenten erfolgt vermittels mechanischer Bedienungselemente durch den Musiker die Steuerung der Tonerzeugung. Die Qualität von Musikinstrumenten läßt sich vor allem danach beurteilen, wieviel verschiedene Betätigungen der Musiker schnell, genau und differenziert, in Klangvarianten

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Elektronischen Musikinstrumenten haften seit der Entwicklung der elektronischen Klangerzeugung nun verschiedene Nachteile an, so daß diese bisher nicht Es ist schon versucht worden, diese Mangel zu beseitigen. So wurde nach der DT-PS 9 44 649 vorgeschlagen, z. B. die Druckschwankungen des Atems vom Spieler zu erfassen und damit den Klang des elektronischen Instruments dynamisch zu beeinflussen und zu beleben, wodurch die Klangfarbe verbessert werden soll.

Nach der DT-AS 1139 726 und DT-AS 12 30 295 wurden Verfahren angegeben, die Töne primär wiederum einem konventionellen mechanischen Instrument zu entnehmen und elektronisch so weiter zu verarbeiten, daß zwar neue Klänge entstehen, bei welchen aber manches von dem komplexen und lebendigen ursprünglichen Klangablauf fehlt. Mit der OS 24 05 882 wurde schließlich die Konstruktion eines elektronischen Musikinstruments vorgeschlagen, welches eine feste Vorprogrammierung von Klangeigenschaften weitgehend vermeidet, indem es dem Konzept mechanischer Instrumente folgt und deren Bedienungssysteme mittels elektronischer Komponenten zu verwirklichen sucht.

Ein Musikinstrument kann um so ausdrucksfähiger gespielt werden, eine je größere Zahl von Klangparametern gleichzeitig, weitgehend unabhängig voneinander und feinfühlig, kontinuierlich vom Spieler gesteuert werden kann. Die Zahl der mit den erwähnten Qualitäten beeinflußbaren Klangparametern ist nun gleich der Zahl, der mit denselben Qualitäten zur Verfügung stehenden Steuersignale. So besitzt das Theremininstrument nach »N. C r ο w h u r s t: Electronic Musical Instruments 1971, S. 78 bis 80« nur zwei Steuersignale der erwähnten Qualitäten, wobei jede Hand ein Signal erzeugt. Auch das Instrument nach der DT-OS 23 38 513 besitzt, wie dort beschrieben (S. 7, Z. 5 bis 7), im ganzen nur drei solche Steuersignale, WGbei das erste durch den sogenannten Lippendurckwandler, das zweite durch den sogenannten Atemwandler, und das dritte durch die Finger in quantisierter Form erzeugt wird. Somit sind die Steuerungsmöglichkeiten hier auch nur durch Zeitverzögerungen und Verkoppelungen aus 3 Ausgangssignalen gegeben und somit nur Automatismen und nicht willkürlich erzeugbar. Somit setzten alle bekannten Vorschläge der freien Entfaltung beim Spielen des Instruments durch den Musiker noch zu enge Grenzen.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein elektronisches Musikinstrument zu verwirklichen, welches sich weitgehend den physiologischen Gegebenheiten des Spielers anpaßt, während sich der Spieler bisher immer nach den physikalisch bedingten Eigenheiten des Instruments richten mußte. Das Musikinstrument soll überdies durch angepaßte Handform bei entspannter Haltung und natürlicher Handstellung gespielt werden können mit großer Variationsbreite durch Steuerungsmöglichkeit für mehrere Signale je Finger, wodurch der Spieler eine große Zahl von Klangparametern ständig beeinflußen kann. Das elektronische Musikinstrument, das von einem Spieler bedienbar ist, mit elektronischen Kläiigeizeugern, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung hierzu durch je eine Auflagefläche für die Handteller, welche Auflageflächen im Bereich der auf ihr aufliegenden, gespreizten Finger um die Fingerkup-

pen einiger der Finger herum verteilt, jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise drei bis fünf, analoge Sensoren in Porm von kontinuierlich ansprechenden Wandlerelementen aufweisen, die — bei geringer Verlagerung der Fingerkuppen relativ zu diesen — Steuersignale abgeben, welche zur Steuerung der klan^bestimmenden Parameter,?.. B. Anteil und Amplitude der Spektralkomponenten, Rauschen, Nachhall, der elektronischen Klangerzeuger verfügbar sind.

Beim erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstrument werden die Auflageflächen für die Handteller vorzugsweise durch einen zwischen beiden Händen zu haltenden, insbesondere aus zwei Flachschalen bestehenden Hohlkörper gebildet. Hierbei kann in der Auflagefläche der Handteller jeweils eine Speiseelektrode für Wechselspannung vorhanden sein, derart, daß die Finger bei Annäherung und Entfernung kapazitiv auf die Sensoren wirken. Weiter kann der Hohlkörper eine Öffnung mit eingebautem Mikrofon als Klangerzeuger aufweisen und einen elektronischen Klangerzeuger enthalten, wobei die in elektronische Signale umgesetzten, z. B. durch Pfeifen an der Öffnung entstehenden, Schallschwingungen hinter dem Mikrofon für weitere Steuerfunktionen am elektronischen Klangerzeuger anstehen. Hiermit werden die einzelnen Komponenten der Organbewegungen von Mund, Zunge, Hände und Finger, welche besonders feinfühlig sind, einzeln erfaßt und stehen zur Steuerung der elektronischen Klangerzeuger zur Verfügung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels nachfolgend erläutert und zwar zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstruments, Fig. 2 und 3 den Schnitt und eine Teilansicht zu Fig. 1,

F i g. 4 einen vergrößerten Querschnitt hierzu und

Fig.5 eine beispielsweise Schaltungsanordnung für den elektronischen Klangerzeuger.

Wie aus der Zeichnung insbesondere F i g. 1 und 2 ersichtlich wird, besteht das ausführungsgemäße elektronische Musikinstrument aus einem zwischen beide Hände 1 zu nehmenden Hohlkörper 2, welcher zweckmäßigerweise aus zwei Halbschalen 2a und gebildet ist.

In Fig. 2 ist sodann eine Hälfte mit der Hand 1 und den Fingern 3 im Schnitt dargestellt Die Finger betätigen hierbei Sensoren S, welche Signale zur Steuerung der elektronischen Klangerzeuger im Instrument abgeben. Hierzu sind entsprechend Fig.3 die Sensoren 5 an beiden Handauflageflächen 2a und 2b des Hohlkörpers 2 entlang den anliegenden, schwach gespreizten Fingern 3 angeordnet und zwar hier jeweils ein Sensor S vor jeder Fingerkuppe 3a und rechts und links jeden Fingers 3 jeweils ein Sensor 5 im Vorderfinger- 3b und ein Sensor S im Mittelfingerbereich 3c. Die Handteller 1 liegen hierbei jeweils einer Speiseelektrode 4 an der Auflagefläche 2a bzw. 2b an, die eine schwache Trägerwechselspannung, z. B. 10 V bei 10 KHz in die Hände einkoppelt, so daß die Finger bei Annäherung und Entfernung an die Sensoren S durch kapazitive Einstreuung auf diese wirken.

Die Sensoren bestehen beispielsweise aus einer gegen galvanische Berührung isolierten leitenden Fläche, welche mit einer Demodulatorschaltung im Instrument verbunden ist, an deren Ausgang eine der in die Elektrode eingestreuten Wechselspannung analoge Gleichspannung steht. Die Elektrode läßt sich besonders günstig durch einen Leitlackfleck mit Isolierlacküberzug herstellen. Die Sensoren können jedoch auch aus lichtempfindlichen Bauteilen, Dehnungsmeßstreifen, druckabhängig leitendem Kunststoff u.dgl. bestehen; > wicht^;g ist vor allem ihre besondere Anordnung und ihre analoge Reaktion auf geringfigige Fingerverlagerungen. Auch ist eine in kleinen Stufen angenäherte analoge Funktionsweise denkbar. Zweck einer derartigen Sensoranordnung ist es, verhältnismäßig viele voneinander unabhängige analoge Steuersignale gleichzeitig erzeugen zu können.

Wie weiter ersichtlich, weist der aus zwei Flachschalen 2a und 2b gebildete Hohlkörper 2 eine Öffnung 5 mit eingebautem Mikrofon 6 auf, womit die, z. B. durch ij Pfeifen, an der Öffnung 5 entstehenden Schallschwingungen aufgenommen werden und entsprechend ihrer Amplitude und Frequenz als weitere Steuersignale für die elektronischen Klangerzeuger dienen. Der die Sensoren S außen aufnehmende Hohlkörper 2 nimmt neben der Öffnung 5 mit Mikrofon 6 die elektronischen Schaltungen entsprechend Fig.5 und gegebenenfalls die Stromquelle (Batterie) auf, so daß nur eine Anschlußbuchse 7 für die Leitung zur Tonwiedergabe vorzusehen ist.

Die Betätigung der Sensoren S erfolgt beim Anlegen der Handteller 1 auf die Speiseelektrode 4 durch Verlagerung der Fingerspitzen 3a in Richtung A bzw. der Fingerränder 36 bzw. 3c in Richtung B bzw. C, wie sich dies aus F i g. 3 in Verbindung mit der Querschnittdarstellung nach Fig.4 ergibt, wobei entsprechend der kapazitiven Beeinflussung die Sensoren S Steuersignale an die elektronischen Klangerzeugungselemente über die Leitungen 8a bis Sx geben. Hierbei sind die auf dem Musikinstrument aufgebrachten Sensoren SaIs leitende Flächen mit Leitungen 8a bis 8x z. B. mittels Lackisolation 9 abgedeckt, wie dies aus F i g. 4 im Schnitt ersichtlich wird.

Nach Fig.5 ist ein Schaltungsbeispiel zur Erläuterung gezeigt, mit den Klangerzeugungselementen in Verbindung mit den Sensoren S nach Fig. 1, und zwar ergibt sich der Prinzipaufbau des elektronischen Klangsynthetisierers aus dem Blockschaltbild wie folgt: Die Frequenzinformation des durch das Mikrofon 6, wie geschildert, aufgenommenen Signals läßt über einen Periodendauervergleicher 10 und eine Regelstufe U den spannungsgesteuerten Oszillator 12, z. B. auf der 30fachen Frequenz des Mikrofonsignals schwingen. Aus der Oszillatorfrequenz werden im Teiltongenerator durch Frequenzteilung die wichtigsten Harmonischen und Subharmonischen zu dem Mikrofonsignal und seinen Suboktaven gewonnen und vom Sensor S wahlweise obertonarm oder obertonreich gemacht und weiter über die mit den Sensoren S la bis χ gesteuerten Verstärker 14 in der Summierstufe 15 zusammengefaßt. Der Analogmultiplizierer 16 moduliert das Signal, und zwar gesteuert durch die Sensoren S3, S4, S5 und S6 wahlweise mit einem durch S 7 frequenzgesteuertem Tieffrequenzgenerator 17, einer Rauschquelle 18, einem von der Hüllkurve des Mikrofonsignals durch den DiTferenziator 19 abgeleiteten Dynamiksignal und einer statischen Gleichspannung 20, mit welcher der Verstärkerfaktor des Multiplizierers bis zum Verzerrungseinsatz vergrößert werden kann. Die Resonanzfilter 21, durch die Sensoren S8a bis χ in der Resonanzschärfe f>5 und Verstärkung beeinflußbar, heben bestimmte, durch die Sensoren S9a bis χ veränderbare Frequenzbereiche an. Der Sensor SlO steuert über den Regelverstärker die Zumischung des in der Halleinrichtung 23 erzeugten

Nachhalls in der Summierstufe 24. Im Regelverstärker 25 wird dem Signal die von dem Hüllkurvendemodulator 26 gelieferte Amplitudeninformat'ion des Mikrofonsignals wieder aufgedrückt. Mit dem Sensor SIl werden die Regelverstärker 27 und 28 vor den Ausgangsbuchsen 29 und 30 gegensinnig gesteuert, so daß bei einer stereophonen Wiedergabe der Klangeindruck über die Hörebene verschoben werden kann.

Die gesamte Elektronik läßt sich mit den üblichen Miniaturisierungstechniken im Hohlkörper 2 nach F i g. 1 unterbringen, so daß das Musikinstrument zwischen beiden Händen mit der öffnung 5 vor dem Mund gehalten und gespielt werden kann, wobei das Mikrofon 6 entsprechend angeregt wird. Anstelle se erzeugter Tonschwingungen können diese auch mi anderen Instrumenten oder Tonquellen erzeugt um sodann in einer elektronischen Klangveränderungs schaltung, welche durch ein Sensorsystem der beschrie benen Art gesteuert ist, modifiziert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronisches Musikinstrument, das von einem Spieler bedienbar ist, mit elektronischen Klangerzeugern, gekennzeichnet durch je eine Auflagefläche für die Handteller, welche Auflageflächen im Bereich der auf ihr aufliegenden, gespreizten Finger um die Fingerkuppen einiger der Finger herum verteilt jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise drei bis fünf, analoge Sensoren in Form von kontinuierlich ansprechenden Wandlerelementen aufweisen, die bei geringer Verlagerung der Fingerkuppen relativ zu diesen Steuersignale abgeben, welche zur Steuerung der klangbestirnmenden Parameter (Anteil und Amplitude c^er Spektralkomponenten, Rauschen, Nachhall) der elektronischen Klangerzeuger verfügbar sind.

2. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen für die Handteller durch einen zwischen beiden Händen zu haltenden, insbesondere aus zwei Flachschalen bestehenden Hohlkörper gebildet sind.

3. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auflagefläche der Handteller jeweils eine Speiseelektrode für Wechselspannungen vorhanden ist, derart, daß die Finger bei Annäherung und Entfernung kapazitiv auf die Sensoren wirken.

4. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren aus kleinen, gegen galvanische Berührung isolierten, kapazitiv wirkenden Elektroden bestehen.

5. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß druck- oder lichtempfindliche Sensoren Verwendung finden.

6. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren auf galvanische Berührung ansprechen.

7. Elektronisches Musikinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine öffnung mit eingebautem Mikrofon als Klangerzeuger aufweist.

8. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper die elektronischen Klangerzeuger enthält.

gleichwertig an die Seite guter mechanischer Instrumente zu setzen sind. Hierbei wirkt sich vor allem störend die geringe Komplexität des Klangaufbaus sowie der einförmige Klangablauf und die fehlende geschmeidige Reaktion auf die Bedienungselemente