DE2554856A1

DE2554856A1 - Schaltungsanordnung und verfahren zur modulation eines musiktonsignales zur erzeugung eines rotierenden klangeffektes

Info

Publication number: DE2554856A1
Application number: DE19752554856
Authority: DE
Inventors: Tadao Sakai; Akira Takada
Original assignee: Roland Corp
Current assignee: Roland Corp
Priority date: 1974-12-07
Filing date: 1975-12-05
Publication date: 1976-06-16
Also published as: JPS5167125A; GB1522850A; NL173323C; US4008641A; NL7513834A; JPS5340886B2; NL173323B

Description

Lied!, Nöth, Zeitler Patentanwälte München 2 2 · Steinsdorfstraße 21 - 22 · Telefon 089 / 29 84

A 7636

ROLAND CORPORATION

No. 2-ban 26-go 3-chome Shinkitajima,

Suminoe-ku, Osaka-shi / JAPAN

Schaltungsanordnung und Verfahren zur Modulation eines Musiktonsignales zur Erzeugung eines rotierenden Klangeffektes

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Modulation eines Musiktonsignales und insbesondere eine derartige Modulation des Musiktonsignales, daß ein rotierender Klangeffekt erzeugt wird.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Modulationseffektes zu zeigen, durch welchen ein angemessener rotierender Klangeffekt erzeugt werden kann, wobei eine einfache Schaltung zur Anwendung kommen soll, die einen Phasenschieber und einen Amplitudenmodulator enthält.

Zur Lösung dieser Aufgabe enthält die Einrichtung zur Modulierung des Musiktonsignales zur Erzeugung eines rotierenden Klangeffektes die folgenden Merkmale:

Ein erster Kanal ist an einen Eingang für einen Musikton gekoppelt und beinhaltet einen Amplitudenmodulator. Wenigstens zwei weitere Kanäle, welche ebenfalls Amplitudenmodulatoren enthalten, sind an den Eingang für den Musikton über eine Verzögerungsschaltung gekoppelt. Ein Frequenzmodulator ist an den Amplitudenmodulator im ersten Kanal und an die Verzögerungsschaltungen zur Frequenzmodulation der Musiktonsignale gekoppelt. Ferner sind Phasenschieber zwischen den Frequenzmondulator und die entsprechenden Amplitudenmodulatoren in den weiteren Kanälen zur Phasen Schiebung der Musiktonsignale in diesen Kanälen gekoppelt. Die Ausgänge der Amplitudenmodulatoren sind akustisch oder elektrisch mit entsprechenden Einrichtungen verbunden,um die modulierten Musiktonsignale in Klang umzuwandeln, wobei das Musiktonsignal aus dem ersten Kanal in der Mitte des wiedergegebenen Klanges sich befindet und die Musiktonsignale für die weiteren Kanäle an entgegengesetzten Seiten des aus dem ersten Kanal kommenden Musiktonsignales. Der Frequenzmodulator, die Amplitudenmodulatoren und die Phasenschieber modulieren die Signale in den weiteren Kanälen in der Weise, daß bei maximalem Lautstärkepegel in einem Kanal in den anderen Kanälen ein minimaler Lautstärkepegel und umgekehrt vorhanden ist, daß bei maximalem Lautstärkepegel in einem Kanal die modulierte Fre-

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quenz im wesentlichen ein Maximum hat, daß bei maximalen Pegeln in den anderen Kanälen die modulierte Frequenz im wesentlichen ein Minimum aufweist und daß bei etwa gleichen Pegeln der Signale in den anderen Kanälen der Pegel und die Frequenz des Signales im ersten Kanal abwechselnd ein Maximum und ein Minimum aufweist, wodurch ein rotierender Klangeffekt erzeugt wird.

Anhand der Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Modulationseffektes;

Fig. 2 ein BlockschaliMld zur Erzeugung eines Modulationseffektes nach der Erfindung;

Fig. 3(1) Wellenformen der Signale an bestimmten Punkten der

bis 3(9)

Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Modulationseffektes nach der Erfindung;

Fig. 4 in schematischer Darstellung den Klangeffekt,der mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielt wird, und

Fig. 5 Blockschaltbilder von Ausführungsbeispielen der Erfindung, und 6

Zur Erzeugung eines Modulationseffektes ist ein elektronisches Musikinstrument bekannt geworden. Ein komplexer Modulationseffekt ist beispielsweise mittels einer Verzögerungsschaltung erzeugt worden. Ein Beispiel hierfür ist in der Figur 1 dargestellt.

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Bei der in der Figur 1 schematisch dargestellten Einrichtung wird das Musiktonsignal an der Eingangsklemme 1 geteilt und zwei Schaltungssystemen D₁ und D₀ zugeführt. Die dem System D. zugeführte Komponente wird mittels eines Verstärkers 4 verstärkt und an einen Lautsprecher 6 gelegt. Die dem System D₀ zugeführte Komponente wird durch eine Verzögerungsschaltung 3 geleitet, welche von einem Modulator 2 gesteuert ist. Anschließend wird diese Komponente in einem Verstärker 5 verstärkt und an einen Lautsprecher 7 gelegt. Der dem System Dq zugeführte Musikton ist, nachdem er durch die Verzögerungsschaltung 3 geleitet worden ist, durch eine Verzögerungszeit mit Hilfe des Modulators 2 moduliert. Außerdem ist dieser Ton durch einen Phasendifferenzeffekt beeinflußt, welcher zwischen dem in komplizierter Weise im System D₀ modulierten Musiktonsignal und dem Musiktonsignal, welches direkt durch das System D₁ hindurchgegangen ist, erzeugt wird. Hieraus ergibt sich ein ziemlich komplizierter Modulationseffekt bei der vorbeschriebenen Schaltungsanordnung. Demzufolge hat man bisher einen komplizierten Modulations effekt in einem Musiktonsignal erhalten.

In der Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Musikton signal an der Eingangsklemme 1 empfangen und in zwei Musiktonsignale G- und G« aufgeteilt. Das erste Tonsignal G₁ wird direkt an einen Amplitudenmodulator 4B weitergeleitet,während das zweite Tonsignal G₀ über die Verzögerungsschaltung 3 zu zwei Amplitudenmodulatoren 4A und 4C, welche an die Verzögerungsschaltung angeschlossen sind, weitergeleitet wird. Das Musiktonsignal G₀ wird durch eine Verzögerungszeit mit Hilfe einer Modulationswellenform f_Q, welche in Figur 3(1) gezeigt ist, moduliert. Diese Modulationswelle L· wird von dem Modulationssignalgenerator 2, der an die Verzögerungs-

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schaltung 3 angeschlossen ist, geliefert. Die Zeitphase des Musiktonsignales G₀ wird in Abhängigkeit vom Anwachsen und Abfallen der sich ändernden Spannung der Modulationswelle f_Q beschleunigt oder verlangsamt. Demzufolge ergibt sich eine Frequenzänderung in Abhängigkeit von der Änderung der Spannung der Modulations-

welle f pro Zeiteinheit, so daß das Musikton signal G₀ zu einem 0 β

frequenzmodulierten Signal wird, wie es in Figur 3(2) dargestellt ist.

Die Figur 3(3) zeigt die Frequenzänderung des Musiktonsignales G₀.

Das vom Modulationssignalgenerator 2 gelieferte Modulationssignal (etwa 0,2 - 10 Hz) wird ebenfalls an den Amplitudenmodulator 4B als Modulationswelle f_Q geliefert. Ferner wird es an einen Phasenschieber P₁ gelegt, in welchem seine Phase so verschoben wird, daß eine Modulationswelle f.,, wie sie in der Figur 3(4) dargestellt ist, erzeugt wird. Diese Modulationswelle wird an den Amplitudenmodulator 4A sowie an einen Phasenschieber P₀ gelegt. Infolge der Phasenverschiebung in diesem Phasenschieber wird eine Modulationswelle f₀ gebildet, welche in Figur 3(5) dargestellt ist. Diese Modulationswelle wird an den Amplitudenmodulator 4C gelegt. Die Modulationswelle fg wird durch den Phasenschieber P₁ um 90 phasenverzögert, so daß die Modulationswelle f. entsteht. Die Modulationswelle f- wird durch den Phasenschieber P₀ um 180 phasenverzögert, so daß die Modulationswelle f₀ entsteht. Demzufolge hat die Modulationswelle f₀ gegenüber der Modulationswelle f_n eine Voreilung von 90°.

Die Musiktonsignale G₁ und G₀ werden mit Hilfe der Amplituden-

-L Lt

modulatoren 4A, 4B und 4C amplitudenmoduliert, so daß sich Wellenformen ergeben, wie sie in den Figuren 3(6), 3(7) und 3(8)

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dargestellt sind. Die Wellenform in Fig. 3(6) entspricht dem modulierten Signal des Musiktonsignales G„, welches durch den Amplitudenmodulator 4A amplitudenmoduliert worden ist. Die Wellenform 3(7) ist die Wellenform des modulierten Musiktonsignales Gj, das durch den Amplitudenmodulator 4B moduliert worden ist. Die Wellenform 3(8) ist die des Musiktonsignales G«, welches vom Amplitudenmodulator 4C amplitudenmoduliert worden ist. Die Phasendifferenz zwischen den Scheiteln der Hüllkurven der modulierten Wellenformen 3(6), 3(7) und 3(8) beträgt 90°. Sie ist die gleiche, welche zwischen den Scheiteln der Modulationswellen f_Q, f^ und fg besteht. Die durch die Amplitudenmodulatoren 4A, 4B und 4C amplitudenmodulierten Musiktonsignale G.. und G„ werden über Verstärker 5A, 5B und 5C an Lautsprecher 6, 7 und 8 gelegt, welche entsprechende Töne erzeugen. Diese akkustisch gemischten Musiktonsignale haben komplizierte Modulationseffekte, und sie besitzen aufgrund der 90 Phasendifferenz zwischen den Scheiteln der Hüllkurven der amplitudenmodulierten Wellen außerdem einen Rotationsklangeffekt. Dieser Effekt soll im Zusammenhang mit der Figur 4 noch näher erläutert werden.

Die in der Figur 2 gezeigte Schaltungsanordnung arbeitet mit den Lautsprechern 6, 7 und 8 zusammen, welche in der Weise angeordnet sind, wie es in der Figur 4 gezeigt ist» Die Lautsprecher sind auf einer Geraden angeordnet und weisen zueinander gleiche Abstände auf. Auch für den Hörer ergeben sich von rechts nach links beim Betrachten der Lautsprecheranordnung gleiche Abstände. Der Zuhörer hat den Eindruck, daß der zusammengesetzte Klang der einzelnen Musiktöne, welche von den Lautsprechern 6, 7 und 8 kommen, ein rotierender Klang ist, d.h. es entsteht der Eindruck, wie wenn der Originalklang sich auf einem Kreis bewegt. Wie aus den Hüllkurven der Wellen der Figuren 3(6), 3(7) und 3(8) zu er-

sehen ist, sind die Musiktonsignale, welche von den Laifeprechern und 8 zum Zeitpunkt t_Q auf der Zeitachse der graphischen Darstellung kommen, ausgeglichen bzw. in Balance. Beide weisen nämlich die gleiche Lautstärke bzw. den gleichen Pegel auf, wie es in Fig. 3(9) dargestellt ist. Das vom Lautsprecher 7 kommende Tonsignal ist jedoch im wesentlichen Null, so daß für den Zuhörer der Eindruck entsteht, daß der Musikton in einem Punkt T_Q erzeugt wird, der auf einer Geraden L. liegt, die direkt vom Zuhörer ausgeht und vor ihm liegt. Während der Zeit, welche von t~ zu t^ verstreicht, werden die Lautstärken bzw. Tonpegel, welche von den Lautsprechern 6 und 8 kommen, unausgeglichen, wobei sich die Lautstärke des Lautsprechers 8 allmählich auf den Pegel 2 zum Zeitpunkt t« erhöht. Gleichzeitig fällt die Lautstärke des Lautsprechers 6 allmählich so weit ab, daß sie vernachlässigbar ist. Es ergibt sich dann eine resultierende Lautstärke mit einem Pegel 2 aus dem Lautsprecher Zusammen mit der Lautstärke vom Pegel 1 aus dem Lautsprecher ergibt sich für den Zuhörer der Eindruck, daß am Punkt T- auf der Geraden L der Ton erzeugt wird, ^Während des Zeitintervalls von t. nach t«, gelangen die Pegel der Lautstärken der Lautsprecher 6 und 8 wieder in Balance. Beide erzielen einen Pegel von 1 zum Zeitpunkt tg. Zu diesem Zeitpunkt ist der Pegel der Lautstärke des Lautsprechers 7 bei 2 angelangt. Da dies ein bedeutend höherer Pegel ist als der Pegel zum Zeitpunkt t^ ergibt sich für den Zuhörer der Eindruck, daß das Musiktonsignal im Punkt T« auf der Geraden 1_Q erzeugt wird. Dieser Punkt Tgist bedeutend näher am Zuhörer als der Punkt T_Q.

Während des Zeitintervalles von t_Q nach t- wird die Frequenz des aus dem Lautsprecher 8 kommenden Musiktonsignales zu einer höheren Frequenz verschoben. Die maximale Frequenz wird am

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maximalen Pegel erreicht, so daß für den Zuhörer der Eindruck entsteht, daß der Ton sich ihm nähert. Für den Zuhörer hat es den Anschein, daß die Tönquelle sich auf einem Kreisbogen vom Punkt T₀ nach T„ bewegt.

Während des Zeitintervalle t„ nach t„ sind die Beziehungen zwischen den Pegeln der Lautstärken, welche aus den Lautsprechern und 8 kommen, umgekehrt wie die vorstehend beschriebenen. Der Pegel der Lautstärke des Lautsprechers 6 wächst allmählich auf 2 zum Zeitpunkt t„ an. Der Lautstärkepegel des Lautsprechers 8 wird vernachlässigbar gering. Für den Zuhörer entsteht der Eindruck, daß der Klang des Musiktonsignales vom Punkt T„ auf der Geraden L kommt, und zwar aufgrund des relativen Lautstärkepegels 1 des Lautsprechers 7 und des Lautstärkepegels 2 des Lautsprechers 6. Im Zeitintervall von t„ nach t_ft kommen die Lautstärkepegel der Lautsprecher 6 und 8 wieder in Balance. Am Zeitpunkt t« haben beide einen gleichen Lautstärkepegel von 1, so daß sie ausbalanciert sind. Der Zuhörer hört den Musikton vom Punkt T_Q auf der Geraden 1_Q, da der Lautstärkepegel des Lautsprechers 7 im wesentlichen 0 ist. Innerhalb des Zeitintervalles t„ nach t_Q wird die Frequenz des Musiktonsignales aus dem Lautsprecher 6 zu einer niedrigeren Frequenz verschoben,und es wird die Minimumfrequenz bei maximalem Pegel erreicht, so daß für den Zuhörer es den Anschein hat, daß die Tonquelle entlang einem Kreisbogen vom Punkt T„ zum Punkt T_Q gelegt wird. Die Frequenz des aus dem Lautsprecher 7 kommenden Signales ist konstant. Die Wellenform dieses Signales ist in Figur 3(7) wiedergegeben. Demzufolge hat es für den Zuhörer den Anschein, daß die Musiktonquelle auf einem Kreis in Richtung T_Q—S> T- > T« —> T_

> T» bewegt wird.

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Im Gegensatz zu dem in der Figur 2 dargestellten System, wo die Phasendifferenz zwischen den entsprechend modulierten Wellen f_Q, f- und f_o 90° beträgt, kann die Phasendifferenz auch einen gewünschten Differenzwert zwischen 0 und 90 aufweisen. Ein entsprechendes System zur Erzeugung einer derart wählbaren Phasendifferenz ist in der Figur 5 dargestellt. Man kann hierbei einen im wesentlichen ähnlichen Effekt erzielen. In der Figur 5 bedeuten K₁ und K₀ Summierschaltungen, welche zwischen die Phasenschieberschaltungai P- sowie P₀ und die Amplitudenmodulatoren 4A sowie 4C geschaltet sind. In diesen Summierschaltungen werden Modulationswellen f und f. erzeugt, deren Phasendifferenz gegenüber der Modulationswelle f_Q im Bereich von * 90° liegt.

In der Figur 6 werden nur zwei Lautsprecher 6 und 8 verwendet im Gegensatz zu den Anordnungen in den Figuren 2 und 5, bei denen drei Lautsprecher 6, 7 und 8 zur akkustischen Mischung der modulierten Musiktonsignale verwendet werden. Das bedeutet, daß in der Figur 6 das Ausgangs signal des Amplitudenmodulators 4B an die beiden Verstärker 5A und 5C gelegt wird. Diese Verstärker stellen ein elektrisches Mischsystem dar, mit dem im wesentlichen der gleiche Effekt erzielt werden kann wie er im vorstehenden beschrieben worden ist.

Anstelle der Verzögerungsschaltung, welche in den Figuren 2, 5 und verwendet wird, können auch andere Systeme zur Anwendung kommen, wie beispielsweise ein elektronisches Verzögerungssystem, ein Phasenschieber mit gekoppeltem Widerstand und Kondensator oder eine Verzögerungsschaltung, in der Induktivitäten und Kapazitäten in Mehrfachstufen gekoppelt sind, lh Abhängigkeit des Verzögerungsschaltungstyps, der verwendet wird, kann das Modulations-

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signal f_Q in der Figur 3(1) auch eine entgegengesetzte Phase zu der vorbeschriebenen haben. In diesem Fall eilt f., gegenüber f~ um 90 voraus, während f„ gegenüber f_Q eine Nacheilung von 90 aufweist.

Die Einrichtung zur Erzeugung eines Modülationseffektes nach der Erfindung, bei der ein äußerst guter rotierender Musiktoneffekt erzielt wird, verwendet ein einfaches Schaltungssystem und ist demzufolge für ein elektronisches Musikinstrument nützlicher als herkömmliche Systeme.

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Claims

Patentansprüche

•\J Verfahren zur Erzeugung eines modulierten Musiktonsignales mit einem rotierenden Klangeffekt bei der Wiedergabe, bei dem das Musiksignal in mindestens zwei entsprechenden Tonquellen zugeordnete Kanäle aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet,

a) daß ausgehend von ausbalancierten Signalpegeln in mindestens zwei Kanälen der Signalpegel in einem ersten Kanal bei gleichzeitiger Signalfrequenzsteigerung auf einen Maximalwert angehoben und in einem zweiten Kanal auf einen Minimalwert abgesenkt wird,

b) daß dann im angehobenen ersten Kanal der Signalpegel abgesenkt und im zweiten Kanal der Signalpegel angehoben wird, bis beide Kanäle ausbalanciert sind,

c) daß anschließend im zweiten Kanal bei gleichzeitiger Signalfrequenzverringerung der Signalpegel auf einen Maximalwert angehoben und im ersten Kanal auf einen Minimalwert abgesenkt wird und

d) daß schließlich im zweiten angehobenen Kanal der Signalpegel wieder abgesenkt und im ersten Kanal der Signalpegel erhöht wird,bis beide Kanäle ausbalanciert sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ton signal in drei Kanäle aufgeteilt wird und eine der drei modulierten Komponenten des Musiktonsignales mit gleichbleibender Signalfrequenz in einem dritten Kanal zu einer mittleren Tonquelle

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geleitet wird, während die beiden anderen Komponenten in den ersten und zweiten Kanälen gemäß den Verfahrensschritten a - b im Anspruch 1 moduliert werden und zu an beiden Seiten der mittleren Tonquelle im gleichen Abstand angeordneten Tonquellen geleitet werden, in der Weise, daß der für die mittlere Tonquelle bestimmte Signalpegel bei ausbalancierten Kanälen nach Durchführung der Verfahrensschritte a und b einen Maximalwert und nach Durchführung der Verfahrens schritte c und d einen Minimalwert aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalfrequenz im ersten Kanal bei etwa maximalem Signalpegel auf einen Maximalwert und bei etwa maximalem Signalpegel im zweiten Kanal auf einen Minimalwert geschoben wird, während der Signalpegel im dritten Kanal abwechselnd bei ausbalancierten Signalpegeln im ersten und zweiten Kanal auf Maximal- und Minimalwerte bei konstanter Signalfrequenz moduliert wird.
4. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines modulierten Tonsignales mit mindestens zwei an einen Signaleingang angeschlossenen Kanälen, in welchen Komponenten des Musiktonsignales, von denen wenigstens eine in einem Kanal moduliert ist, zu entsprechenden Tonquellen weitergeleitet werden zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Signaleingang (1) zumindest drei Kanäle, von denen jeder einen mitder entsprechenden Tonquelle (3; 7; 8) verbundenen Amplitudenmodulator (4A; 4B; 4C)aufweist, in der Weise angeschlossen sind, daß ein dritter, der mittleren Tonquelle (7) zugeordneter Kanal direkt mit dem Signaleingang (t)und erste und zweite Kanäle, welche den zu beiden Seiten der Tonquelle im gleichen Abstand von dieser angeordneten Tonquellen (6, 8) zugeordnet sind, über eine Verzögerungs-

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schaltung (3) mit dem Signaleingang verbunden sind,und daß ein Frequenzmodulator (2) an die Verzögerungsschaltung (3) und den Amplitudenmodulator (4B) im dritten Kanal angeschlossen ist und zwischen den Frequenzmodulator und den Amplitudenmodulatoren (4A; 4C) im ersten und zweiten Kanal Phasenschieber (P^, P₃) geschaltet sind.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieber (P-, Pj in der Weise an die Amplitudenmodulatoren (4A, 4C) angeschlossen sind, daß der erste und der zweite Kanal gegenüber dem dritten Kanal eine Phasenverschiebung von 90 aufweist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Phasenschieber (P-, P„)an den ersten und zweiten Kanälen zugeordneten Summier schaltungen (K₁, Kjangeschlossen sind und der Ausgang einer jeden Summierschaltung mit dem zugeordneten Amplitudenmodulator (4A, 4C) im ersten und zweiten Kanal verbunden ist, in der Weise, daß. die Tonsignalkomponenten in diesen Kanä
über dem ersten Kanal.

ponenten in diesen Kanälen bis zu 90 phasenverschoben sind gegen-
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Amplitudenmodulatoren (4A, 4B, 4C) an Kopplungsmitteln angeschlossen sind, die akustische Wandler für jeden Kanal aufweisen, wobei die Kanäle akustisch miteinander gekoppelt sind.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsmittel akustische Wandler für den ersten und

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zweiten Kanal aufweisen und der Ausgang des dritten Kanals elektrisch mit den Ausgängen der ersten und zweiten Kanäle in der Weise verbunden ist, daß er gleichwertig unter diesen aufgeteilt ist.

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