DE2635424A1 - Polyphones musikinstrument (polyphoner tongenerator) - Google Patents

Description

Dr.-fiag. Wilhelm ßeichel
Kpl-Ing. Wolfgang ßeichel

6 Frankfurt a. M. 1
Parkßiraß© 13

8525

DEUTSCH RESEARCH LABORATORIES, LTD., Sherman Oaks, VStA

Polyphones Musikinstrument (Polyphoner Tongenerator)

Die Erfindung bezieht sich auf ein polyphones Musikinstrument, dessen Töne dadurch erzeugt werden, daß ein Hauptdatensatz berechnet wird, daß diese Daten zu Zwischenspeichern transferiert werden und daß die Zwischenspeicherinhalte in Musikklänge umgesetzt werden.

Die Vorteile einer digitalen Schwingungsformerzeugung in einem elektronischen Musikinstrument sind in der US-PS 3 515 792 und in der US-PS 3 809 786 angegeben. Diese Vorteile umfassen:

a. realistische Simulation von Orgeltönen und anderen musikalischen Klängen, beispielsweise von einem Piano, einer Flöte, Schellen, gezupften Saiten usw.;

b. Erzeugung derselben Schwingungsform und damit derselben Tonqualität, und zwar unabhängig davon, welche Note oder Oktave gespielt wird,

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c. vereinfachte Realisierung von Grundton- und Obertonregistern;

d. gesteuerte Auswahl der Einsatz- und Freigabeoder Abfallcharakteristik der erzeugten musikalischen Noten;

e. vollkommen elektronischer Betrieb und

f. einfache Konstruktion unter Anwendung von gruppenweise hergestellter, digitaler Mikro-Elektronik.

Bei der aus der US-PS 3 515 792 bekannten Orgel werden die Musiknoten oder musikalischen Töne dadurch gewonnen, daß eine digitale Darstellung einer Schwingungsform, die beispielsweise für einen Orgelpfeifenton charakteristisch ist, gespeichert wird und dann diese gespeicherte Schwingungsform mit einer auswählbaren Taktfrequenz wiederholt ausgelesen wird, die die Grundfrequenz der erzeugten Note bestimmt. In einem Schwingungsformspeicher sind somit die tatsächlichen Amplitudenwerte für eine Vielzahl von Abtastpunkten gespeichert. Ein Frequenzgenerator erzeugt ein Taktsignal mit einer Frequenz, die durch die Note bestimmt wird, die auf der Orgeltastatur oder den Pedalen ausgewählt worden ist. Die gespeicherten Amplituden oder Amplitudeninkremente werden wiederholt mit der ausgewählten Taktfrequenz, die für jede Note verschieden ist, aus dem Speicher ausgelesen, um den ausgewählten Musikton zu gewinnen. Das Einsetzen und Ausschwingen wird durch programmierte Teilung oder durch Teilung und Subtraktion der ausgelesenen Amplitude oder der ausgelesenen Inkrementwerte erreicht.

Bei der aus der US-PS 3 809 786 bekannten Orgel werden die Musiknoten dadurch gewonnen, daß die Amplituden von aufeinanderfolgenden Abtastpunkten einer komplexen Schwingungsform berechnet und diese Amplituden während der Ausführung der Berechnungen in Noten umgesetzt werden. Ein diskreter Fourier-Algorithmus wird verwendet,

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um aus einer gespeicherten Gruppe von harmonischen Koeffizienten C_n jede Amplitude und eine ausgewählte Frequenzzahl R zu berechnen, bei der es sich im allgemeinen nicht um eine ganze Zahl handelt, die die Schwingungsformperiode erstellt. Die vorzugsweise digital vorgenommenen Berechnungen treten unabhängig von der Schwingungsformperiode zu regelmäßigen Zeitintervallen t auf. Bei federn Intervall t wird die Zahl R dem Inhalt eines harmonischen Intervalladdierers hinzuaddiert, um den Schwingungsabtastpunkt qR anzugeben, wobei q = 1, 2, 3, .... . Für jeden Abtastpunkt qR werden W einzelne Harmonischenkomponentenwerte C_n sin (π nqR/W) berechnet, wobei η = 1, 2, 3, ···· W. Diese Werte werden algebraisch summiert, um die momentane Schwingungsformamplitude zu erhalten, die einem Digital/Analog-Umsetzer und dann einem Klangsystem zur Wiedergabe der erzeugten Musiknote zugeführt wird. Das Einsetzen, Ausschwingen und andere Modulationseffekte der Notenamplituden werden durch programmgemäße Teilung der harmonischen Koeffizienten erreicht. Bei einem polyphonisehen Musikinstrument wird die Zeitaufteilungs- und Multiplextechnik angewendet, um für jede ausgewählte Note die Abtastpunktamplituden getrennt zu berechnen und diese Amplituden durch Summieren zu vereinigen, um den gewünschten musikalischen Gesamtklang zu erzeugen.

Die aus der US-PS 3 515 792 bekannte Orgel kann man modernen Musikinstrumenten der Gattung Tonsynthesizer oder Tongenerator nicht leicht anpassen, da bei solchen modernen Musikinstrumenten die Toneigenschaften einer Note glatte kontinuierliche Zeitänderungen umfassen sollen. Die in dem Speicher gespeicherte Schwingungsform ist eine starre Darstellung einer vorgeschriebenen Tonstruktur. Man benötigt teuere digitale Filter, um die harmonische Struktur der gespeicherten Schwingungsformen zu modifizieren. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von gespeicherten

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Schwingungsformen besteht darin, daß man bei der Realisierung der Zeitaufteilungstechnik in einem polyphonen System hohe Systemtaktfrequenzen benötigt. Für einen Tonsynthesizer oder Tongenerator sind Töne erforderlich, die etwa 32 Oberwellen oder Harmonischen entsprechen. Bei Cy hat die 32. Harmonische eine Frequenz von 2093 χ 32 = 67 kHz. Dies liegt weit oberhalb des Hörbereiches. Die effektive einzelne Kanaltaktfrequenz, die zum Auslesen einer solchen Schwingungsform benötigt wird, hat bei C« einen Wert von 2 χ 67 =134 kHz. Ein im Zeitaufteilungsbetrieb oder Zeitmultiplexbetrieb arbeitendes polyphones 12-Noten-System, das von einem einzigen Schwingungsformspeicher Gebrauch macht, müßte eine minimale Systemtaktfrequenz von 1,6 MHz haben.

Die aus der US-PS 3 809 786 bekannte Rechnerorgel überwindet viele Schwierigkeiten der modernen Tonmusik, die durch nicht flexible Schwingungsformen im Speicher der digitalen Orgel hervorgerufen werden. Die Rechnerorgel stellt strenge Anforderungen an die Höhe der Frequenz der Systemtaktgeber. Wenn man bei C~ mit einem einzigen Kanal einen Ton der 32 .Harmonischen erzeugen will, muß der Systemtakt eine Frequenz von 4,29 MHz haben. Ein im Zeitaufteilungsbetrieb arbeitendes polyphones 12-Ton-System mit einem einzigen Rechenkanal erfordert eine minimale Systemfrequenz von 51,43 MHz. Wenn man bei der aus der US-PS 3 809 786 bekannten Rechnerorgel eine Harmonischenbegrenzung vornimmt, benötigt man für eine Maximalfrequenz von 20,9 kHz (zehnte Harmonische von Cy) mit einem einzigen Kanalsystem einen Takt von 1,34 MHz und bei einem polyphonen 12-Noten-System eine minimale Systemtaktfrequenz von 16,1 MHz. Eine weitere Herabsetzung der Systemtaktfrequenz kann man durch Verwendung von zusätzlichen Schaltungsmaßnahmen erreichen, wie es aus der US-PS 3 809 788 bekannt ist.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein polyphones elektronisches Musikinstrument zu schaffen, bei dem eine zeitveränderliche Schwingungsformsynthese in einer gegenüber dem Stand der Technik vollkommen anderen Art und Weise erreicht wird und dennoch die aufgeführten Vorteile einer digitalen Schwingungsformerzeugung beibehalten werden, die mit der Verwendung von in wirtschaftlicher Weise gruppenmäßig hergestellten digitalen Mikro-Elektronik-Bauteilen kompatibel sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem polyphonen elektronischen Musikinstrument nach der Erfindung ein Rechenzyklus und ein Datentransferzyklus wiederholt und unabhängig voneinander ausgeführt, um Daten bereitzustellen, die in Musiknoten umgesetzt werden. Während des Rechenzyklus wird eine Hauptdatengruppe erzeugt, indem von einem diskreten Fourier-Algorithmus Gebrauch gemacht wird, und zwar unter Verwendung einer Gruppe oder eines Satzes von harmonischen Koeffizienten, die die grundsätzliche resultierende Musiknote charakterisieren. Die Berechnungen werden mit einer schnellen Frequenz vorgenommen, die mit irgendeiner Musikfrequenz nicht synchron ist. Mittel zur zeitlichen Änderung der Amplituden der berechneten orthogonalen Funktionen sind vorhanden, so daß der musikalische Effekt von Gleitformantfiltern hervorgerufen werden kann. Die harmonischen Koeffizienten und die orthogonalen Funktionen werden vorzugsweise in digitaler Form gespeichert, und auch die Berechnungen werden vorzugsweise digital ausgeführt. Am Ende des Rechenzyklus ist ein Hauptdatensatz erzeugt worden, der in einem Datenregister zwischengespeichert wird.

Im Anschluß an einen Rechenzyklus wird ein Ladezyklus eingeleitet, in dessen Verlauf der Hauptdatensatz zu einer Gruppe von Lese-Schreib-Speichem transferiert wird. Der Transfer für jeden Speicher wird durch die Er-

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fassung oder Peststellung eines Synchronisierbit eingeleitet und wird von einem Taktgeber zeitlich gesteuert, der mit dem Haupttaktgeber asynchron ist und der eine Frequenz von Pf hat, wobei f die Frequenz einer besonderen Note ist, die einem Speicher zugeordnet ist, und P ist das Zweifache der maximalen Zahl der Harmonischen in der musikalischen Schwingungsform. Der Transferzyklus ist beendet, wenn alle Speicher geladen worden sind. Zu dieser Zeit wird ein neuer Rechenzyklus eingeleitet. Die Tonerzeugung wird kontinuierlich ohne Unterbrechung während der Rechen- und Ladezyklen vorgenommen.

Ein im Zeitmultiplexbetrieb arbeitender Digital-Analog-Umsetzer setzt die Ausgabedaten der Lese-Schreib-Speicher in analoge Spannungen um, die den einzelnen Tonkanälen zugeordnet sind. Der Digital/Analog-Umsetzer wird für alle Speicherausgabedatenumsetzungen zeitsequentiell gesteuert, um das Einsetzen, Ausklingen, Halten, Abfallen, Freigeben und andere Amplitudenmodulationseffekte vorzusehen.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung erläutert, wobei in verschiedenen Figuren vorkommende gleiche Komponenten mit denselben Bezugszahlen versehen sind. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das einen Rechenzyklus und einen Ladezyklus darstellt,

Fig. 2 typische musikalische Schwingungsformen, die von der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung erzeugt werden,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Harmonischenkombination-Subzyklus eines Rechenzyklus,

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Fig. 4a den Frequenz-Amplituden-Verlauf eines herkömmlichen analogen Tiefpaßfilters,

Fig. 4b den Frequenz-Amplituden-Verlauf eines herkömmlichen analogen Hochpaßfilters,

Fig, 4c die Harmonischenzahl-Amplituden-Relation für ein effektives Tiefpaßfonnantfilter,

Fig. 4d die Harmonischenzahl-Amplituden-Relation für ein effektives Hochpaßformantfilter,

Fig. 5 ein Blockschaltbild mit Mitteln zum Erzielen eines Gleitformantfilters,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines polyphonen Tongenerators mit Mitteln zur Harmonischenbegrenzung während eines Rechenzyklus,

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines polyphonen Tongenerators zur Erläuterung des Transfers von asynchronen zu synchronen Zeittakten und der im Zeitmultiplexbetrieb erfolgenden Digital/Analog-Umsetzung,

Fig. 7a ein Zeitfolgediagramm für die im Zeitmultiplexbetrieb erfolgende Digital/Analog-Urasetzung,

Fig. 8 ein Blockschaltbild mit Mitteln für Instrument enabteilungskoppler,

Fig. 9 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer Synchronisierbiterfassung und von Einsatz/Abfall-Zählern,

Fig. 10 ein logisches Schaltbild zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Synchronisierbitdetektors und der Funktion eines Notenselektorsteuersignals,

Fig. 11 ein Blockschaltbild eines polyphonen Tongenerators, der von Walsh-Funktionen Gebrauch macht, und

Fig. 12 ein Blockschaltbild eines nach der Erfindung ausgebildeten polyphonen Tongenerators.

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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Die Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele soll jedoch den Schutzumfang nicht einschränken.

Bauliche und betriebliche Eigenschaften, die zuerst an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert werden, sind auch späteren Ausführungsbeispielen eigen, es sei denn, sie sind augenscheinlich unzutreffend oder durch besonderen Hinweis ausgenommen.

Ein in der Fig. 1 dargestellter polyphoner Tonsynthesizer oder Tongenerator 10 erzeugt über ein Klangsystem 11 eine Musiknote oder einen Musikton, der durch Betätigung eines Schalters ausgewählt wird, der Instrumententastaturschaltern 12 angehört. In der Fig. 2 sind typische Musikschwingungsformen dargestellt, die über eine Leitung 13 dem Klangsystem 11 zugeführt werden, wenn der den Musiknoten C^, C^ bzw,, C*,- zugeordnete Instrumententastatur schalter betätigt wird. Jede dieser Schwingungsformen wird dadurch erzeugt, daß zunächst ein Hauptdatensatz berechnet wird. Der Hauptdatensatz wird dann in den Ober- oder Zeitbereich transformiert (Datenamplituden als Funktion der Zeit) und schließlich zeitlich so gestreckt, daß seine Grundperiode (d.h. die erste harmonische Periode) dem betätigten Schalter der Instrumententastatur 12 entspricht.

Es ist bekannt, daß die Klangcharakteristik eines besonderen Musikinstruments sinusförmige Komponenten der Grundfrequenz und von anderen Frequenzen enthält, die im allgemeinen zu der Grundfrequenz in einer harmonischen Beziehung stehen. Die relativen Amplituden dieser Komponenten bestimmen die Tonqualität des Klangs, und zwar unabhängig von der relativen Phase der einzelnen Komponenten.

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Ein Musiksignal, das von dem einen Verstärker und einen Lautsprecher enthaltenden Klangsystem 11 wiedergegeben wird, besteht im allgemeinen aus einer analogen Spannung mit einer Schwingungsform (d.h. Spannung als Funktion der Zeit), die eine Überlagerung oder Zusammensetzung der harmonischen Komponenten des entsprechenden Klanges ist. Eine solche komplexe Schwingungsform kann man mathematisch mit den Termen der harmonischen Komponenten der bekannten Fourier-Reihen für periodische Schwingungen beschreiben. Der in der Fig. 1 dargestellte Tongenerator 10 erzeugt zunächst durch Synthese einen Hauptdatensatz, der auf der Grundlage der folgenden einzelnen Fourier-Reihe berechnet wird:

M M

Z_M = ΣΖ e sin(2nNq/2M) + 2Z d„ sin(2nNq/2M) (1) ^N q-1 ^q q=1 ^q

Dabei gilt: N = 1, 2, ... 2¥ ist die Nummer eines Hauptdatensatzwortes, q = 1, 2, ...M ist die harmonische Nummer, M = ¥ ist die Anzahl der bei der Synthese des Hauptdatensatzes benutzten Harmonischen, c sind die harmonischen Koeffizienten für einen Ton Nr. 1 und d sind die harmonischen Koeffizienten für einen Ton Nr. 2. q wird manchmal als Ordnung der Harmonischenkomponente bezeichnet. Obwohl das Ausführungsbeispiel lediglich für eine Kombination aus zwei Tönen oder "Registern" erläutert wird, erstreckt sich die Erfindung auf eine beliebige Anzahl von Tönen. Die Anzahl M der Harmonischen kann bei der Planung oder bei der Konstruktion gewählt werden. Im allgemeinen wird eine Anzahl von 32 Harmonischen (M = 32) als ausreichend zur Synthese von klaren Tonklängen eines Musiktongenerators erachtet. M kann kleiner oder gleich ¥ sein. ¥=N/2 ist die maximal mögliche Anzahl von Harmonischen für einen Hauptdatensatz mit N ¥örtern.

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Nachdem der Hauptdatensatz berechnet worden ist, werden diese Daten in dem in der Fig. 1 dargestellten Tongenerator derart gestreckt, daß sie Musiknoten oder Musiktonen entsprechen, die durch Betätigung der Instrumententastaturschalter 12 verlangt werden.

Bei der Betätigung eines Schalters der Instrumententastatur 12 wird diese Betätigung durch einen Notendetektor und Zuordner 14 erfaßt und festgestellt. Die Erfassung einer betätigten Taste führt zu einer Zuordnung eines im Detektor und Zuordner 14 enthaltenen Zwischenspeichers, dessen Daten den betätigten besonderen Tastaturschalter identifizieren. Der Detektor und Zuordner 14 gibt über eine Leitung 59 an eine AblaufSteuereinheit 16 die Information ab, daß eine auf der Instrumententastatur 12 betätigte Taste erfaßt worden ist·

Die logische Zeitsteuerung des in der Fig. 1 dargestellten Tongenerators erfolgt durch einen Haupttaktgeber 15. Vom Haupttaktgeber 15 führt eine Taktsteuerleitung 17 zur Ablauf Steuereinheit 16. Für den Haupttaktgeber 15 kann man einen verhältnismäßig großen Bereich von Frequenzen verwenden. Eine Frequenz von 1,1352 MHz wird bevorzugt.

Die Ablauf Steuereinheit 16 gibt an einige Taktgeber Steuersignale ab, um die Synchronisation von verschiedenartigen logischen Funktionen zu ermöglichen. So werden beispielsweise auf einer Leitung 18 von der Ablaufsteuereinheit 16 logische Steuersignale zum Detektor und Zuordner 14 übertragen.

Die Arbeitsweise des Tongenerators 10 wird an Hand von Binärzahlen erläutert. Negative Werte erhält man in üblicher Weise durch Bildung des Zweierkomplements. Der Rechenzyklus ist als ein sich wiederholender Vorgang definiert, dessen Funktion in der Berechnung der Glei-

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chung (1) besteht. Zu Beginn des Rechenzyklus werden ein Wortzähler 19, ein Harmonischenzähler 20 und ein Addiererakkumulator 21 in ihren Anfangs zustand gebracht. D.h., diese Einheiten werden so eingestellt, daß sie einen Wert von 1 haben· In einer Tabelle I sind für die Systemlogikblöcke oder Systemlogikeinheiten die Inhalte zusammengestellt, die während der Rechenfunktion benutzt werden. Zu einer Zeit t^, die der ersten Bitzeit des Rechenzyklus entspricht, ist der Inhalt des Wortzählers 19 gleich der Zahl 1, Der Inhalt des Harmonischenzählers 20 beträgt ebenfalls 1, Die Zahl im Harmonischenzähler 20 wird zur Zeit t<j über ein Tor 22 in den Addierakkumulator 21 gegeben. Ein Speicheradreßdecodierer 23 erhält die Zahl aus. dem Addiererakkumulator 21 und veranlaßt, daß aus einer Sinuskurven-Tabelle 24 der Wert sin 2 (1x1 )/W ausgelesen wird. Der Kürze wegen wird in der Tabelle I die folgende Bezeichnung benutzt:

S_Nq = sin nN_q/W (2)

Die Sinuskurven-Tabellenadresse wird durch die folgende symbolische Bezeichnung abgekürzt:

(Nxq) = TTWq/W (3)

Ein Speicheradreßdecodierer 25 erhält die im Wortzähler 19 enthaltene Zahl, um entweder einen Harmonischenkoeffizientenspeicher 26 oder einen Harmonischenkoeffizientenspeicher 27 auszuwählen. Die Auswahl erfolgt durch einen Modulo-32-Zähler, der mit einem bistabilen Tor verbunden ist, so daß entweder der eine oder der andere der beiden Harmonischenkoeffizientenspeicher adressiert wird. Zusätzlich zur Auswahl eines der Harmonischenkoeffizientenspeicher adressiert der Speicheradreßdecodierer 25 auch die geeignete Harmonischenzahl, die jeder Bitzeit in dem Rechenzyklus entspricht, wie es in der Tabelle I dargestellt ist. 709308/0829

Tabelle I

HC ADD MR

t N q ^q SA

1111 (1x1)

2 2 11 (2x1) C₁ C₁S₁ 2

C₁S₁ 1

32	32	1	32	(32x1)
33	1	1	1	(1x1)
64	32	1	32	(32x1)
65	1	2	2	(1x2) • · ·

C₂ C₂S₂

32 1

32 1

C₁S₁+C₂S₂-Hi₁

96 32 2 64 (32x2) C₂ c_£S₆₄ 32 C₁S₃₂+c₂S₆₄+d₁S₃₂

97 1 2 2 (1x2) d₂ d₂S₂ 1

S₁

128 32 2 64 (32x2)

32

Dabei gilt:

t: Bitzeit im Rechenzyklus

N: Inhalt des Wortzählers 19

q: Harmonischenzahl, Inhalt des Harmonischenzählers 20 Nq: Inhalt des Addiererakkumulators 21
SA: Sinuskurven-Tabellenadres se

HC: Harmonischenkoeffizienteneingabe zu einem Multiplizierer 28

ADD: Eingabe zu einem Addierer 33

MR: laufende Wortadresse zur Eingabe in ein Hauptregister

MRC: Inhalt des Hauptregisters bei der Adresse MR

(Nxq): TlNq/W

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Zur Zeit t^ veranlaßt der Speicheradressendecodierer 25» daß der Harmonischenkoeffizient c,. aus dem Harmonischenkoeffizientenspeicher 26 ausgelesen wird. Die Eingangssignale zum Multiplizierer 28 sind c.j an einer Leitung 29 und S^ an einer Leitung 30. Am Ausgang des Multiplizierers tritt daher der numerische Wert c^S^ auf.

Die Funktionen eines Komplement-Bildners 31 und eines Phasen-Einstellers 32 werden noch beschrieben, nachdem die anderen prinzipiellen Tätigkeiten während des Rechenzyklus erläutert worden sind. Bis zur Beschreibung dieser beiden genannten Funktionen wird angenommen, daß der Komplement-Bildner 31 keine Komplementierung irgendeiner Eingangszahl vornimmt, so daß sowohl positive als auch negative Zahlen ohne Wechsel des algebraischen Vorzeichens vom Komplement-Bildner 31 dem Addierer 33 zugeführt werden.

Ein Hauptregister 34 ist eine Lese-Schreib-Gruppe von Registern, die vorzugsweise ein Ringschieberegister enthalten. Der Inhalt des Hauptregisters 34 wird zu Beginn des Rechenzyklus anfangs auf einen Wert von 0 gestellt. Zur Zeit t^ wird der Wert C₁S^ in die Wortadresse 1 des Hauptregisters gegeben.

Bei der zweiten Bitzeit t₂ ^wi^rd der Wortzähler auf einen Wert von 2 inkrementiert. Der Oberwellen- oder Harmonischenzähler 20 wird auf dem Wert von 1 gehalten und hält diesen Wert auch während der ersten 32 Bitzeiten des Rechenzyklus bei. Der Addiererakkumulator 21 erhält zu jeder Bitzeit den laufenden Wert von q des Harmonischenzählers 20. Zur Zeit t₂ nimmt daher der Addiererakkumulator den Wert N=2 an. Der Wert S₂, der der Adresse (2x1) entspricht, wird von der Sinuskurven-Tabelle zum Multiplizierer 28 transferiert. Weiterhin wird zur Zeit tp der Oberwellen- oder Harmonischenkoeffizient C₁ aus dem Oberwellen- oder Harmonischenkoeffizientenspei-

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eher 26 gelesen. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 28 hat einen Wert von c^Sp, der zu dem anfänglichen Wert von 0 des Wortes Nr. 2 im Hauptregister 34 hinzuaddiert wird, so daß das Nettoergebnis darin besteht, daß der Wert c-jSp in die Wortposition zur Zeit t~ gegeben wird.

Die erste Subroutine des Rechenzyklus wird für 32 Bitzeiten iteriert. Am Ende der ersten Subroutine sind die Inhalte des Hauptregisters 34 die ersten 32 Werte, die in der Tabelle I unter der Spaltenüberschrift MRC (Hauptregisterinhalt) dargestellt sind.

Der Takt oder die Zeit t« leitet die zweite Subroutine des Rechenzyklus ein. Zur Zeit t„ kehrt der Wortzähler 19 zu seinem Anfangswert von 1 zurück, da diese Einheit ein Zähler (Modulo W) ist und für W der Wert 32 ausgewählt wurde. Die Rückschaltung des Wortzählers 19 wird vom Speicheradreßdecodierer 25 festgestellt. Aufgrund dieser Feststellung wird veranlaßt, daß der Speicheradreßdecodierer 25 den Harmonischenkoeffizientenspeicher 27 für die nächsten aufeinanderfolgenden 32 Bitzeiten im Rechenzyklus adressiert. Die Rückschaltung des Wortzählers 19 wird auch durch den Addiererakkumulator 21 festgestellt, der daraufhin zu einem Wert von 0 zurückkehrt. Zur Zeit t„ erhält daher der Addiererakkumulator 21 den laufenden Wert von 1 vom Harmonischenzähler 20. Dieser Wert veranlaßt wiederum, daß der Wert S>. an der Leitung 30 erscheint. Gleichzeitig erscheint an der Leitung 29 der Harmonischenkoeffizient D₁· Nach erfolgter Multiplikation wird der Wert d-S* dem ersten Wort im Speicherregister 34 hinzuaddiert, um den laufenden Wert von c^S^+d^S^ zu erzeugen, wie es in der letzten Spalte in der Tabelle I für die Bitzeit t·,, dargestellt ist.

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Die zweite Subroutine des Rechenzyklus wird für 32 Bitzeiten iteriert. Am Ende der zweiten Subroutine des Rechenzyklus entspricht der Inhalt des Hauptregisters den in der Tabelle I angegebenen Werten für die Bitzeiten t« bis tg^.

Der Takt oder die Zeit tgc leitet die dritte Subroutine des Rechenzyklus ein. Zur Zeit tg₅ nimmt der Wortzähler 19 wiederum seinen Anfangswert von 1 an. Die Rückschaltung des Wortzählers 19 wird vom Speicheradreßdecodierer 25 festgestellt, der daraufhin den Harmonischenkoeffizientenspeicher 26 für die nächsten aufeinanderfolgenden 32 Bitzeiten adressiert· Zur Bitzeit tg,-ist der Harmonischenzähler 20 auf den Wert q=2 vorgeschritten. Er behält diesen Wert für 64 aufeinanderfolgende Bitzeiten bei und bewirkt, daß der Harmonischenkoeffizient C₂ für 32 aufeinanderfolgende Bitzeiten adressiert wird und daß danach der Harmonischenkoeffizient dg für 32 aufeinanderfolgende Bitzeiten adressiert wird. Zur Zeit tg,- erhält der Addiererakkumulator 21 den laufenden Wert q=2 vom Harmoni schenzähler 20. Der Wert ^C2^S2 ^wir<* ^dem ^iihal* des Wortes Nr. 1 im Hauptregister 34 hinzuaddiert. Das Register enthält daher zu dieser Zeit den Wert C₁S

Die dritte Subroutine des Rechenzyklus wird für 32 Bitzeiten iteriert. Am Ende der dritten Subroutine entspricht der Inhalt des Hauptregisters 34 den in der Tabelle I für die Bitzeiten tg,- bis t«g aufgeführten Werten.

Die vierte Subroutine ist der dritten Subroutine ähnlich, wobei der Harmoni schenkoef f izient d₂ den Harmonischenkoeffizient C₂ ersetzt, der während der dritten Subroutine benutzt wurde. Zur Bitzeit t«y ist daher der Inhalt des Wortes Nr. 1 im Hauptregister 34 gleich dem Wert c^ S^+C₂S^d₁ S₁+d₂S₂.

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Der Rechenzyklus schreitet mit den verschiedenen Subroutinen voran, bis die letzten 64 Bitzeiten für den Wert q=32 im Harmonischenzähler 20 beendet sind. Am Ende des Rechenzyklus betragen die Werte für (jede Adreßzahl des Hauptregisters 34 den durch die Gleichung (1) gegebenen Werten, wobei die Indizes N=1, 2, ... 32 den Hauptregisteradreßnummern entsprechen.

Es ist nicht erforderlich, daß 64 Wortnummern im Hauptregister 34 sind, wie es durch die Gleichung (1) angegeben ist. Lediglich die eine Hälfte dieser Werte muß während des Rechenzyklus berechnet werden, da man die übrigen Werte unmittelbar durch die bekannte ungeradsymmetrische Eigenschaft der trigonometrischen Sinusfunktion erhalten kann. Die übrigen Werte ergeben sich somit durch die ungerad-symmetrische Beziehung:

^ZN ^{= Z}65-N

(4) N = 33, 34, ... ,64. .

Der Rechenzyklus erfordert insgesamt 32xUx32 Bitzeiten, wobei U die Anzahl der Harmonischenkoeffizientengruppen ist, die zur Synthese der Daten für einen komplexen Musikton verwendet werden. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist U=2. Das Rechenzeitintervall ist gleich einer Bitzeit. Die Sinuskurven-Tabelle 24 kann einen Festwertspeicher enthalten, der die Werte sin(n/16)9 speichert, und zwar für 9=1, 2, ... 64. Es ist von Vorteil, den Multiplizierer 28 in einer solchen Weise zu verwirklichen, daß sowohl der Multiplikator als auch der Multiplikand stets positive Zahlen sind. Bei einer bevorzugten Realisierung sind daher in der Sinuskurven-Tabelle lediglich die positiven Werte für 9=1, 2, ... 32 gespeichert. Wenn 33^9-64, wird dem Phasen-Einsteller 32 ein 1-Signal zugeführt, um anzuzeigen, daß der Sinuskur-

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venwert, der zu der betreffenden Bitzeit ausgelesen worden ist, ein negativer Wert ist. Wenn 0^9^32, wird ein 0-Signal abgegeben. Zusätzlich zu der Aufgabe, den Multiplizierer 28 nur mit positiven Eingangswerten arbeiten zu lassen, übernimmt der Phasen-Einsteller 32 noch die wichtige Aufgabe, den Maximumwert des Hauptdatensatzes zu minimisieren. Bekanntlich ist das Ohr gegenüber der relativen Phase der einzelnen Oberwellen oder Harmonischen in einem Musikton unempfindlich. Die Phase oder das algebraische Vorzeichen von irgendeiner der einzelnen harmonischen Komponenten der Gleichung (1) kann man daher umkehren, ohne daß der von dem in der Fig. 1 dargestellten polyphonen Tongenerator 10 hervorgerufene Klang geändert wird. In dem Phasen-Einsteller 32 ist eine Tabelle von 32 Werten von 1 und 0 gespeichert. Diese werden durch den entsprechenden Wert von q für jede spezifische Bitzeit im Rechenzyklms adressiert, um ein Phasensteuersignal zu gewinnen. Da es keine eindeutige optimale Gruppe von Phasenkoeffizienten gibt, die den Spitzenamplitudenwert für alle möglichen komplexen Musikschwingungsformen minimisieren, wird die folgende Gruppe von Werten benutzt, die, wie experimentell bestätigt, ausreichende Ergebnisse liefert:

0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,1,1,0,0,1,1,0,1,1,0, 1,0,0,1,0,1,0,1

Der Phasen-Einsteller 32 kombiniert die q-adressierten gespeicherten Phasendaten mit den vom Speicheradreßdecodierer 23 empfangenen Quadrantendaten in einem Exklusiv-ODER-Glied, um ein Steuersignal zu erzeugen, das dem Komplement-Bildner 31 zugeführt wird. Auf diese Weise wird das positive Produkt des Multiplizierers 28 entweder durch den Komplement-Bildner 31 unmodifiziert dem Addierer 33 zugeführt, oder das Produkt wird bezüglich seines algebraischen Vorzeichens wirksam umgekehrt, und zwar durch ein

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Signal, das veranlaßt, daß der Eingangswert des Komplement-Bildners 31 einer Komplementbildung unterzogen wird. Der Ausdruck "Komplement" wird für den üblichen binären Vorgang des Zweierkomplements benutzt.

Anstelle der Speicherung der Phasenwerte in einer Tabelle kann man auch eine verdrahtete Digitallogik verwenden, um die gewünschten Werte für jeden Eingangswert der Harmonischenzahl q zu erzeugen.

Mit der Beendigung des Rechenzyklus leitet die Ablaufsteuereinheit 16 den Beginn des Datentransferzyklus ein. Während des Datentransferzyklus werden die Inhalte des Hauptregisters 34 in einer sorgfältig gesteuerten Weise Notenschieberegistern 35 und 36 zugeführt. Obwohl der Datentransferzyklus lediglich an Hand von zwei Notenschieberegistern erläutert wird, soll dies keine Einschränkung darstellen, und es kann eine beliebige Anzahl solcher Register vorhanden sein.

Jedes Notenschieberegisterwort hat seine eigene separate Bitposition für ein Synchronisierbit. Diese Bitposition ist stets eine 1 für ein Wort im Register und eine 0 für alle anderen Wörter. Das Synchronisierbit wird von verschiedenen Logikblöcken benutzt, um den Anfangsphasenzustand der als Ring ausgebildeten Notenschieberegister zu erfassen. Allgemeiner kann die Synchronisierung aus einem Synchronisierzeitdatenwort bestehen.

Wenn zunächst eine erste Taste der Instrumententastatur 12 betätigt worden ist, wird durch den Notendetektor und Zuordner 14 ein Notentaktgeber 37 zugeordnet. Der Notentaktgeber 37 und ein Notentaktgeber 38 werden vorzugsweise durch einen spannungsgesteuerten Oszillator realisiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Notentaktgeber mit dem Haupttaktgeber 15 nicht verriegelt, sondern laufen asynchron. Wenn der Notendetektor und Zu-

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ordner 14 das Schließen eines Instrumententastaturschalters erfaßt bzw. feststellt, transferiert er eine Steuerspannung oder ein Erfassungssignal an jeden Notentaktgeber, das diese Taktgeber veranlaßt, mit einer Frequenz zu arbeiten, die dem 64fachen der Grundfrequenz entspricht, und zwar entsprechend den auf der Instrumententastatur gedrückten Tasten.

Die Notentaktgeber 37 und 38 veranlassen die ihnen zugeordneten Notenschieberegister 35 und 36 die Daten mit ihren individuellen Taktfrequenzen ringzuschieben. Wenn das das Synchronisierbit enthaltende Wort aus dem Notenschieberegister 35 gelesen wird, wird seine Gegenwart durch einen Synchronisierbitdetektor 39 erfaßt. Wenn ein Synchronisierbit erfaßt oder festgestellt worden ist,, wird eine Phasenzeit eingeleitet und ein Phasensignal einem Notenselektor 40 zugeführt, der das besondere Notenschieberegister identifiziert und dazu dient, den ersten Subzyklus des Datentransferzyklus einzuleiten. Sobald der erste Subzyklus eingeleitet worden ist, kann er durch die Erfassung eines weiteren Synchronisierbit durch den Synchroni si erbitdetekt or 39 nicht beendet werden. Das weitere Synchronisierbit könnte beispielsweise vom Notenschieberegister 36 stammen.

Bei Beginn des ersten Subzyklus des Datentransferzyklus benutzt der Notenselektor die über eine Leitung empfangene Information, um das Ausgangssignal an einer Leitung 43 vom Taktselektor 42 zu veranlassen, vom Haupttaktgeber 15 auf eine Taktfrequenz überzugehen, die vom Notentaktgeber 37 erzeugt wird. Die Wortinhalte des Hauptregisters 34 werden dann sequentiell zu einem Komplement-Bildner 44 transferiert. Während des Datentransfers vom Hauptregister 34 transferiert der Addierer die Daten lediglich vom einen Ende des Registers zum anderen Ende,

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ohne die Daten zu modifizieren. Die ersten 32 Wörter des Hauptregisters 34 werden durch den Komplement-Bildner 44 unmodifiziert zu dem Notenselektor 40 transferiert. Nachdem die ersten 32 Wörter des Hauptdatensatzes ausgelesen sind, wird die Schieberichtung des Hauptregisters 34 für den zweiten Subzyklus des Ladezyklus umgeschaltet, so daß die restlichen 32 Wörter in der umgekehrten Wortfolge 32, 31, 30, ... 1 ausgelesen werden. Wenn die Inhalte des Hauptregisters das zweite Mal während der zweiten Hälfte des Ladezyklus gelesen werden, arbeitet der Komplement-Bildner 44, um das Komplement (negative Werte) jedes Eingabedatenworts zu transferieren. Der Notenselektor 40 sendet die Daten zu einem Ladeselektor 45. Der Ladeselektor 45 bzw. ein Ladeselektor 46 arbeiten, um die ihnen zugeordneten Notenschieberegister zu laden oder um den Notenschieberegistern zu gestatten, in einem Ringschiebemodus zu arbeiten, wenn der entsprechende Datentransfersubzyklus beendet worden ist. Vorzugsweise ist ein Vor/ Rückwärtszähler vorgesehen, um das Zweirichtungslesen des Hauptregisters 34 zu steuern.

Nachdem das Notenschieberegister 35 mit den Daten geladen worden ist, die vom Hauptregister mit der durch den Notentaktgeber 37 bestimmten Taktfrequenz transferiert wurden, ist der erste Subzyklus des Datentransferzyklus beendet. Der zweite Subzyklus wird eingeleitet, sobald der Synchronisierbitdetektor 39 in den aus dem Notenschieberegister 36 gelesenen Daten ein weiteres Synchronisierbit feststellt. Der zweite Subzyklus läuft analog zum ersten Subzyklus ab, wobei jetzt der Notentaktgeber 38 benutzt wird, um den Transfer der Daten vom Hauptregister 34 zeitlich zu steuern.

Am Ende des Datentransferzyklus kann die Ablaufsteuereinheit 16 einen neuen Rechenzyklus einleiten. Während der Ausführung eines solchen neuen Rechenzyklus werden aus beiden Notenschieberegistern 35 und 36 unter der

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Steuerung ihrer einzelnen Notentaktgeber 37 und 38 Daten unabhängig ausgelesen. Durch die beschriebenen Maßnahmen ist der berechnete und vorübergehend im Hauptregister 34 gespeicherte Hauptdatensatz jetzt gestreckt worden, so daß er einer Musikschwingungsform bei Notenfrequenzen entspricht, die den betätigten Tasten der Instrumententastatur entsprechen.

Die Ausgangsdaten jedes Notenschieberegisters 35 und 36 werden mit Hilfe von Digital/Analog-Ümsetzern 47 und 48 in analoge Spannungen umgesetzt. Typische Musikschwingungsformen, die an Leitungen 49 und 50 auftreten, sind in der Fig. 2 dargestellt. Die Musikschwingungsformen werden von Verstärkern 51 und 52 verstärkt, und die gewünschte Einsatz/Abfall-Hülle wird mit Hilfe von Einsatz/Abfall-Generatoren 53 und 54 bereitgestellt. Die beiden Ausgangssignale der Verstärker 51 und 52 werden in einer Summierschaltung 55 vereint, und das resultierende zusammengesetzte Signal wird dem Klangsystem 11 zugeführt.

Der Rechenzyklus und der Datentransferzyklus sind unabhängig voneinander, jedoch derart programmiert, daß sie aufeinanderfolgend ablaufen. Während eines Rechenzyklus werden die auszugebenden Musiktöne kontinuierlich erzeugt und nicht unterbrochen. Auch während des Datentransferzyklus werden die einzelnen Töne nicht unterbrochen, so daß die Musiktöne keine Diskontinuitäten aufweisen, falls die Harmonischenkoeffizienten nicht geändert worden sind. Falls irgendeine Steuereinrichtung geöffnet worden ist, beispielsweise irgendein Schalter 56 oder 57, ändert sich die Tonqualität mit der Beendigung des nächst nachfolgenden Rechenzyklus und Datentransferzyklus. Die Schalter 56 und 57 werden im allgemeinen "Register" oder Tonschalter genannt.

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Eine alternative Anordnung zur Synthese des Hauptdatensatzes ist in der Fig. 3 dargestellt. Vor dem Beginn jedes Rechenzyklus ist ein Harmonischenkombinationszyklus hinzugefügt. Der Harmonischenkombinationszyklus wird durch die AblaufSteuereinheit 16 eingeleitet. Der Zyklus wird dadurch in Gang gesetzt, daß dier Wortzähler 19 und der Harmonischenzähler 20 auf einen Wert von 1 eingestellt werden. Der Addiererakkumulator 21 erhält ein Signal über eine Leitung 65 von der AblaufSteuereinheit 16. Dieses Signal bleibt während des gesamten Harmonischenkombinationszyklus konstant und veranlaßt, daß der Addiererakkumulator 21 einen konstanten Wert von 32 hat. Der Speicheradreßdecodierer 23 adressiert daher den Wert S-g von der Sinuskurven-Tabelle 24 zu jeder Bitzeit des Harmonischenkombinationszyklus. S«.g ist im allgemeinen gleich 1 oder nahezu 1, was von der numerischen Genauigkeit der Sinuskurven-Tabelle 24 abhängt.

Zu Beginn des Harmonischenkombinationszyklus wird der gesamte Inhalt eines Harmonischenregisters 60 durch ein Steuersignal von der AblaufSteuereinheit 16 anfangs auf einen Wert von 0 eingestellt. Während des Harmonischenkombinationszyklus erhält der Phasen-Einsteller 32 ein konstantes Signal über eine Leitung 66 von der Ablaufsteuereinheit 16. Das Signal an der Leitung 66 veranlaßt den Phasen-Einsteller, zu jeder Bitzeit den Wert 0 abzugeben. Der Komplement-Bildner 31 nimmt daher zu jeder dieser Bitzeiten keine Komplementbildung der numerischen Werte vor, die er vom Multiplizierer 28 erhält.

Der Harmonischenkombinationszyklus beginnt mit der ersten Bitzeit h^. Zur Zeit h₁ hat der Wortzähler 19 einen Wert von 1, der den Speicheradreßdecodierer 25 veranlaßt, den Harmonischenkoeffizientenspeicher 26 zu adressieren. Da der Harmonischenzähler 20 zur Zeit tu einen Wert von 1 aufweist, wird der Harmonischenkoeffizient c. aus dem

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Harmonischenkoeffizientenspeicher 26 ausgelesen und zu einem Datenselektor 64 transferiert, falls sich der Schalter 56 in seiner geschlossenen Stellung befindet. Während des Harmonischenkombinationszyklus gestattet der Datenselektor 64, daß die an einer Leitung 67 auftretenden Signale zum Multiplizierer 28 transferiert werden, während gleichzeitig ein Transfer von an einer Leitung anliegenden Daten verhindert wird.

Die Eingabedaten zum Multiplizierer 28 zur Zeit h-j sind c-j und S^g. Während des Harmonischenkombinationszyklus verhindert ein Tor 62, daß irgendwelche Daten vom Hauptregister 34 zum Addierer 33 gelangen können, wohingegen ein Tor 61 gestattet, daß Daten vom Harmonischenregister 60 den Addierer 33 erreichen können. Zur ersten Bitzeit h^ ist daher das Ausgangssignal des Addierers 33 gleich der Summe von 0+CjS.jg. Da S₁ g gleich oder nahezu gleich 1 ist, nimmt die Summe näherungsweise den Wert von c-j an. Ein Ladeselektor 63 gestattet, daß das Ausgangssignal des Addierers 33 in eine Wortposition des Harmonischenregisters 60 geladen wird. Das Harmonischenregister 60 ist eine Lese-Schreib-Gruppe von Registern, die vorzugsweise ein Ringschieberegister enthalten.

Für die ersten 32 Bitzeiten des Harmonischenkombinationszyklus werden der Wortzähler 19 und der Harmonischenzähler 20 aufeinanderfolgend inkrementiert und haben die Werte 1, 2, ... 32. Auf diese Weise werden die Inhalte des Harmonischenkoeffizientenspeichers 26 veranlaßt, daß sie zum Harmonischenregister 60 transferiert werden.

Der zweite Subzyklus des Harmonischenkombinationszyklus wird zur Zeit h« eingeleitet, die der Bitzeit 33 entspricht. Zur Zeit h„ wird der Wortzähler 19 automatisch auf einen Wert von 1 zurückgesetzt, da es sich bei ihm um einen Modulo-32-Zähler handelt. Der Speicheradreßdecodierer 25 stellt daher zur Zeit h-,·* das Rückschalten

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oder Rückstellen des Wortzählers 19 fest und veranlaßt demzufolge, daß der Harmonischenkoeffizientenspeicher 27 während der nächsten aufeinanderfolgenden 32 Bitzeiten des zweiten Subzyklus des Harmonischenkombinationszyklus adressiert wird.

Zur Zeit h,, wird der Harmonischenkoeffizient d^

33 ·

zum Multiplizierer 28 transferiert, wenn der Schalter 57 geschlossen ist. Die beiden Eingangssignale zum Addierer 33 sind c, (bereits während des ersten Subzyklus zum Harmonischenregister δθ transferiert) und d,j. Unter der Steuerung des Ladeselektors 63 wird dann der Wert c^+d^ zum Harmonischenregister 60 transferiert. Dieser Kombinationsvorgang wird während der 32 Bitzeiten des zweiten Subzyklus des Harmowischenkombinationszyklus iteriert. Der Zyklus endet zur Zeit hg^, wobei der Inhalt des Harmonischenregister 60 gleich der Summe der Harmonischenkoeffizienten in den Harmonischenkoeffizientenspeichern 26 und 27 ist. Im Harmonischenregister 60 können in Abhängigkeit vom Zustand der Tonschalter 56 und 57 entweder irgendeine oder beide Gruppen von Koeffizienten kombiniert werden.

Die Modifikation des Harmonischenkombinationszyklus für irgendeine Vielzahl von Harmonischenkoeffizietenspeichern ist augenscheinlich. Der Harmonischenkombinationszyklus benötigt 32g Bitzeiten, wobei g die Anzahl der Harmonischenkoeffizientenspeicher ist.

Wenn der Harmonischenkombinationszyklus beendet ist, startet die AblaufSteuereinheit 16 einen Rechenzyklus. Zusätzlich zu allen bereits beschriebenen Anfangssignalen für den Rechenzyklus werden gewisse weitere Signale benötigt, wenn ein Harmonischenkombinationszyklus entsprechend der in der Fig. 3 dargestellten Anordnung dem Rechenzyklus vorausgegangen ist. Während des Rechenzyklus werden der Speicheradreßdecodierer 23 und der Phasen-Ein-

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steller 32 in ihren normalen Betrieb befohlen, wie es zuvor für den Rechenzyklus beschrieben ist. Dem Datenselektor 64 wird jetzt von der AbIaufSteuereinheit 16 befohlen, die an der Leitung 68 empfangenen Daten zum Multiplizierer 28 zu transferieren. Das Tor 61 erhält den Befehl, einen Datentransfer vom Harmonischenregister 60 zum Addierer 33 zu unterbinden und das Tor 62 läßt den Transfer von Daten vom Hauptregister 34 zum Addierer 33 zu. Der Ladeselektor 63 erhält von der Ablaufsteuereinheit 16 den Befehl, Daten vom Addierer 33 zum Hauptregister 34 zu transferieren. Diese Befehle oder Steuerungen bringen die in der Fig. 3 dargestellte Anordnung in die in der Fig. 1 dargestellte Konfiguration für den Rechenzyklus, allerdings mit der Ausnahme, daß die im Harmonischenregister 60 enthaltenen Daten anstelle der direkt aus den Harmonischenkoeffizientenspeichern 26 und 27 gelesenen Daten die Eingabedaten für den Multiplizierer 28 darstellen.

Der Rechenzyklus für die in der Fig. 3 dargestellte Anordnung benötigt 32 χ 32 = 1024 Bitzeiten und ist unabhängig von der Anzahl der Harmonischenkoeffizientenspeicher. Das Harmonischenkombinationszeitintervall, das für einen Harmonischenkombinationszyklus erforderlich ist, beträgt das 32fache der Anzahl von Stopps gemessen in Zeitintervallen einer Bitzeit.

Eine augenscheinliche Modifikation bei der Verwendung eines Harmonischenkombinationszyklus in Verbindung mit einem Rechenzyklus besteht darin, daß nach dem ersten Harmonischenkombinationszyklus ein solcher Zyklus vor einem Rechenzyklus weggelassen wird, falls nicht eine Änderung im Zustand der Tonschalter 56 und 57 festgestellt worden ist. Die Weglassung von redundanten Rechenzyklen ist von Vorteil, wenn es erwünscht ist, die Rechenzykluszeit so kurz wie möglich zu halten, und zwar

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widerspruchsfrei mit der Zeitlogik des Restes des polyphonen Tongenerators.

In der Fig. 4a ist entsprechend einer üblichen Annäherung durch gerade Linien das Amplituden-Frequenz-Verhalten eines Tiefpaßfilters mit einer Steigung von -12 dB/Oktave und einer Grenz- oder Eckfrequenz f dargestellt, die durch den -3 dB-Punkt definiert ist. Ein gleitendes Formantfilter ist ein Filter, dessen Eckfrequenz f_u sich zu einer anderen Frequenz f_u in einer vorgeschriebenen Weise bewegt. Die Änderung der Eckfrequenz kann man mit Hilfe einer manuell betätigbaren Steuereinrichtung einstellen. Die Änderung kann aber auch automatisch entsprechend einer vorbestimmten Funktion von der Zeit vorgenommen werden. Zeitfunktionen, die sich experimentell als geeignet erwiesen haben, enthalten eine sich 'linear mit der Zeit ändernde Eckfrequenz, und zwar zwischen vorbestimmten Grenzen, und tragen dafür Sorge, daß die Änderung proportional zur Einsatz/Abfall-Hülle der erzeugten Töne erfolgt. In der Fig. 4b ist das durch gerade Linien angenäherte Amplituden-Frequenz-Verhalten eines Hochpaßfilters mit einer Steigung von 12 dB/Oktave und einer Eckfrequenz f, dargestellt, die durch den -3 dB-Punkt definiert ist. Ein gleitendes Formantfilter des Hochpaßtyps ist ein Filter, bei dem sich die Eckfrequenz f_L in einer vorgeschriebenen Weise zu einer Eckfrequenz Ii bewegt. Gleitende Formantfilter können entweder vom Tiefpaßtyp oder vom Hochpaßtyp sein oder eine Kombination aus diesen beiden Typen darstellen.

Die Fig. 4c zeigt ein effektives Tiefpaßfilter, das man durch Dämpfung der Harmonischenkoeffizienten erhält. Eine Kurve 1 hat eine Eckfrequenz, die der Harmonischen Nr. 8 entspricht, während eine Kurve 2 eine Eckfrequenz aufweist, die einer Harmonischen Nr. 16 entspricht. In der Fig. 4d ist ein effektives Hochpaßfilter dargestellt,

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wobei eine Kurve 3 eine Eckfrequenz hat, die einer Harmonischen Nr. 8 entspricht, und eine Kurve 4 eine Eckfrequenz hat, die einer Harmonischen Nr. 17 entspricht.

In der Fig. 5 ist die Einfügung einer Subanordnung in die Anordnung des in der Fig. 1 dargestellten Tongenerators 10 gezeigt, um Mittel vorzusehen, die für ein effektiv leitendes Formantfilter in dem polyphonen Tongenerator sorgen. Einem Vergleicher 72 wird über eine Leitung 71 der laufende Wert q der Harmonischennummer des Rechenzyklus eingegeben· Weiterhin wird über eine Leitung 74 dem Vergleicher 72 ein Wert q„ zugeführt. Unter q ist die Harmonischennummer zu verstehen, die die effektive Eckfrequenz des effektiven Tiefpaßfilters bestimmt. Ein Formanttaktgeber 70 liefert eine vorgegebene Zeitfunktion, um einem Eingang des Vergleichers 72 einen sich zeitlich ändernden Wert q zuzuführen. Zu jeder Bitzeit des Rechenzyklus vergleicht der Vergleicher 72 den Wert von q+u mit dem Wert von q . Wenn q+u kleiner oder gleich q_ ist, gibt der Vergleicher 72 einen Wert Q'=1 über eine Leitung 75 an einen Formantkoeffizientenspeicher 73 ab. Wenn der Vergleicher 72 zu irgendeiner Bitzeit einen Vergleich ausführt und feststellt, daß q+u größer als der Wert von q_ ist, wird ein Wert Q^q+u-q,, als Adresse zu dem Formantkoeffizientenspeicher 73 übermittelt. Entsprechend dem Eingabewert von Q¹ wird ein Dämpfungsfaktor oder Formantkoeffizient G aus dem Formantkoeffizientenspeicher 73 adressiert. Ein Formantmultiplizierer 74 multipliziert den aus der Sinuskurven-Tabelle 24 adressierten laufenden Wert mit dem aus dem Formantkoeffizientenspeicher 73 adressierten Wert G. Das vom Formantmultiplizierer 74 erzeugte Produkt wird über die Leitung 30 zum Multiplizierer 28 übermittelt.

Der am Ausgang des Formanttaktgebers 70 auftretende Signalwert u kann entweder in Abhängigkeit von der Zeit zunehmen oder abnehmen. In der Tabelle II sind geeignete

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Werte für den Formantkoeffizientenspeicher 73 zusammengestellt. Die Verstärkungsfaktoren G sind gespeichert und werden durch die aufgeführten Werte von Q¹ adressiert. Die mit dB bezeichneten Spalten geben die den Verstärkungsfaktoren G entsprechenden Dämpfungswerte in Dezibel an. Der Formantkoeffizientenspeicher 73 enthält vorzugsweise einen Festwertspeicher, in dem die Werte von Q¹ gespeichert sind.

	dB	0	Tabelle II	G	£1	dB	G
	2,05	1,00000	17	-19,08	0,11111
1	-3,88	0,79012	18	-19,79	0,10240
2	-5,35	0,64000	19	-20,48	0,09467
3	-7,04	0,52892	20	-21,13	0,08779
4	-8,43	0,44444	21	-21,76	0,08163
5	-9,72	0,37870	22	-22,37	0,07610
6	-10,92	0,32653	23	-22,96	0,07111
7	-12,04	0,28444	24	-23,53	0,06660
8	-13,09	0,25000	25	-24,08	0,06250
9	-14,09	0,22145	26	-24,62	0,05877
10	-15,02	0,19753	27	-25,14	0,05536
11	-15,92	0,17729	28	-25,64	0,05224
12	-16,77	0,16000	29	-26,13	0,04938
13	-17,57	0,14512	30	-26,60	0,04675
14	-18,35	0,13223	31	-27,07	0,04432
15	0,12098	32	-27,52	0,04208
16

Ein dem Vergleicher 72 über eine Leitung 76 zugeführtes T-Steuersignal bestimmt, ob das synthetische Gleitformantfilter im Tiefpaßmodus oder im Hochpaßmodus arbeiten soll. Wenn das T-Steuersignal eine 1 ist, arbeitet das effektive Gleitformantfilter im Tiefpaßmodus,

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wie es bereits "beschrieben worden ist. Wenn das T-Steuersignal eine O ist, arbeitet das effektive Gleitformantfilter im Hochpaßmodus, wie es im folgenden Absatz erläutert wird.

Bei einem T-Steuersignal von 0 vergleicht der Vergleicher 72 zu jeder Bitzeit des Rechenzyklus den Wert von q+u mit dem Wert von q · Falls q+u größer oder gleich

q_rt ist, gibt der Vergleicher 72 über die Leitung 75 einen c

Wert Q'=1 an den Fornantkoeffizientenspeicher 73 ab. Wenn der Vergleicher 72 zu irgendeiner Bitzeit einen Vergleich ausführt und dabei feststellt, daß q+u kleiner als q ist, wird der Wert Q'=q_-(q+u) zum Formantkoeffizientenspeieher 73 übermittelt.

Eine Modifikation macht von zwei Vergleichern Gebrauch, so daß eine Kombination von effektiven Gleitformantfiltern gleichzeitig verwirklicht werden kann, wobei jeder dieser Vergleicher einem Hochpaßmodus und einem Tiefpaßmodus gewidmet ist. Einen einzigen Vergleicher kann man auch derart ausbilden, daß er gleichzeitig die Wertvergleiche für den Hochpaßmodus und den Tiefpaßmodus vornimmt. In den Formantkoeffizientenspeieher 73 kann man sehr leicht andere Werte für Q¹ einprogrammieren, um andere Filterkurven als die einfachen Tiefpaß- und Hochpaßfilterkurven vorzusehen.

Anstelle der Verwendung einer Tabelle für die Formantkoeffizienten ist es beispielsweise auch möglich, eine Schaltung zu benutzen, die aufgrund des Ausgangssignals eines Vergleichers geeignete Werte berechnet. Werte für G der Tabelle II können beispielsweise unter Verwendung der folgenden Beziehung bestimmt werden:

G = Exponentialfunktion von 10,1151 x 40 log_1Q(8/7+n)j .

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Der in der Fig. 1 dargestellte polyphone Tongenerator 10 wurde in Verbindung mit der Synthese von Tönen mit 32 Oberwellen oder Harmonischen beschrieben. Diese Anzahl von Harmonischen führt zu einer Maximalfrequenz von 2093 x 32 = 66,97 kHz, wenn auf der Instrumententastatur die obere Musiktaste Cy betätigt wird. Das menschliche Ohr kann das Vorhandensein einer derart hohen Frequenz nicht feststellen. Es ist erwünscht, die höchste erzeugte Obertonfrequenz auf einen Wert zu begrenzen, der mit der menschlichen Gehörfähigkeit in Einklang steht, Daraus ergeben sich gewisse Vereinfachungen der Anordnung, die im folgenden beschrieben werden.

In der Tabelle III sind maximale Obertonfrequenzen zusammengestellt, die vorgegebenen Harmonischen für den Instrumententastaturbereich entsprechen. Die in der Spalte 4 aufgeführte maximale Frequenz wurde mit der Einschränkung berechnet, daß keine Obertonfrequenz 15000 Hz übersteigen soll. In der Spalte 3 ist die maximale Harmonischennummer für jede Note angegeben, und zwar unter Berücksichtigung der vorgegebenen maximalen Frequenz von 15 kHz. Alle Noten von C₂ bis A*^ liegen innerhalb des Maximums der verwendeten 32 Harmonischen. Oberhalb von A*4 muß der Gehalt an Harmonischen eingeschränkt werden, damit die maximale Frequenz nicht überschritten wird. In der Spalte 6 sind die maximalen Frequenzen angegeben, wenn man in dem Oktavenbereich Cc bis B,- 21 Harmonische und in dem Oktavenbereich Cg bis C₇ 10 Harmonische verwendet.

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- 31 Tabelle III

Note Frequenz Harmonische Max.Freq. Harmonische Max,Freq. C₂ 65,4 32 2093 130,8
277,2

4186 8870

A4	440,0	32	14,080	32	15,804
A*4	466,2	32	14,917	21	10,988
B4	493,9	30	14,817	21	11,642
C5	523,3	28	14,651	21	12,334
C*5	554,4	26	14,414	21	13,067
D5	587,3	25	14,683	21	13,844
D*5	622,3	24	14,934	21	14,668
E5	659,3	22	14,504	21	15,540
F5	698,5	21	14,660	21	16,464
F*5	740,0	20	14,800	21	17,443
G5	784,0	19	14,896	21	18,480
G*5	830,6	18	14,951	21	19,579
A5	880,0	17	14,956	21	20,743
A*5	932,3	16	14,917	10	10,465
B5	987,8	15	14,817	10	11,088
C6	1046,5	14	14,651	10	11,747
C*6	1108,7	13	14,414	10	12,445
D6	1174,7	12	14,096	10	13,185
	1244,5	12	14,934	10	13,969
E6	1318,5	11	14,504	10	14,800
F6	1396,9	10	13,969	10	15,680
F*6	1480,0	10	14,800	10	16,612
G6	1568,0	9	14,112	10	17,600
G*6	1661,2	9	14,951	10	10,647
A6	1760,0	8	14,080	10	19,755
A*6	1864,7	9	14,917	10	20,930
B6	1975,5	7	13,829
C7	2093,0	7	14,651

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In der Fig. 6 ist eine Unteranordnung dargestellt, die mit der in der Fig. 1 gezeigten Anordnung des Tongenerators 10 kombiniert ist, um eine Harmonischenbegrenzungsfunktion entsprechend den Spalten 5 und 6 der Tabelle III zu verwirklichen. Das Ausgangssignal des Komplement-Bildners 31 wird über eine Leitung 88 dem Addierer 33 zugeführt. Der Addierer 33 arbeitet in Verbindung mit dem Nr.1 Hauptregister 34· in einer Weise, wie es bereits an Hand der Fig. 1 erläutert wurde. Für Werte der Harmonischennummer q von weniger als 11 veranlaßt ein Tor 85, daß ein Nr. 3 Hauptregister 86 mit denselben Daten wie das Nr. 1 Hauptregister 34 geladen wird. Für Werte von q, die größer als 10 sind, sperrt das Tor 85 die an einer Leitung 83 auftretenden Daten vom Addierer 33, so daß diese Daten das Nr. 3 Hauptregister 86 nicht erreichen können. Für diese Werte von q veranlaßt das Tor 85, daß der Inhalt des Nr. 3 Hauptregisters 86 ohne Änderung ringgeschoben wird. Ein Tor 84 arbeitet in Verbindung mit einem Nr. Hauptregister 89 in einer analogen Weise wie die Kombination aus dem Tor 85 und dem Nr. 3 Hauptregister 86. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß das Tor 84 verhindert, daß an der Leitung 83 auftretende Werte mit einer Harmonischenzahl von mehr als 21 das Nr. 2 Hauptregister 89 erreichen.

Die drei Hauptregister 34, 89 und 86 werden jeweils durch ein gemeinsames Taktsignal zeitlich gesteuert, das über die Leitung 43 vom Taktselektor 42 aus zugeführt wird. Die Ausgangssignale der Hauptregister 34, 89 und 86 werden zu einem Datenselektor 87 übertragen. Die Ablaufsteuereinheit 16 veranlaßt, daß der Datenselektor 87 von einem Hauptschieberegister Daten transferiert, die der Note entsprechen, die einem besonderen Notenschieberegister zugeordnet sind. Wenn somit ein Notenschieberegister einem Notentaktgeber zugeordnet worden ist, der einem betätigten Instrumententastaturschalter im Bereich Cp bis B^ entspricht, erfolgt der Transfer vom Nr. 1 Hauptregister 34

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zum Notenschieberegister. Wenn ein Notenschieberegister einem Taktgeber zugeordnet worden ist, der einem betätigten Ta statur s ehalt er im Bereich C,- bis Bc entspricht, dann erfolgt der Transfer vom Nr. 2 Hauptregister 89 aus zu dem Notenschieberegister. In ähnlicher Weise veranlassen Noten in dem Bereich Cg bis Cy, daß vom Nr. 3 Schieberegister 86 ein Datentransfer zu einem zugeordneten Notenschieberegister erfolgt.

Die Harmonischenbegrenzung in dem polyphonen Tonsynthesizer kann man ohne weiteres auf eine beliebige Vielzahl von Oktaven oder Notenbereichsteilen aufteilen, und zwar in Abhängigkeit von der Anzahl der verwendeten Haupt*- register und zugehörigen Tore. Die Anzahl dieser Register beeinflußt nicht die Anzahl der»Bitzeiten im Rechenzyklus, die auf demselben Wert bleibt, der für eine Anordnung gefordert wird, die nur von einem einzigen Hauptregister ohne Harmonischenbegrenzung Gebrauch macht..

In der Fig. 7 ist eine alternative Ausgangs- oder Ausgabeunteranordnung für die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung des Tongenerators 10 dargestellt. Ziel der in der Fig. 7 gezeigten Unteranordnung ist es, gemeinsame Schaltungselemente in zeitlicher Aufteilung bzw. im Zeitmultiplexbetrieb zu benutzen, um die mehrfache Verwirklichung von wiederholt vorkommenden, gleichen Schaltungsteilen zu vermeiden, wenn beispielsweise die Anzahl der Notenschieberegister erhöht wird. In der Fig. 7 ist eine im Zeitmultiplexbetrieb arbeitende Ausgabeunteranordnung für drei Notenschieberegister dargestellt, die drei gleichzeitig betätigten Noten auf der Instrumententastatur entsprechen. Diese Unteranordnung kann auf eine beliebige Anzahl von Notengeneratoren ausgedehnt werden.

Die Arbeitsweise der Fig. 7 ist für einen Zustand beschrieben, der irgendeinem Ladezyklus nach der Einleitung eines solchen Zyklus folgt. Die Notenschieberegister

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35 und 36 sowie ein Notenschieberegister 93 arbeiten alle unter der Steuerung von den ihnen zugeordneten Notentaktgebern 37 und 38 sowie einem Notentaktgeber 91 in einem herkömmlichen Ringschiebemodus. Diese Taktgeber sind im allgemeinen in bezug auf den Haupttaktgeber 15 asynchron. Wenn ein Datenwort zum Ausgang eines Notenschieberegisters geschoben ist, wird es durch die zugehörige Ladeselektorschaltung zurück zum Registereingang ringgeschoben. Gleichzeitig wird jedes Ausgangsdatenwort zu Pufferregistern 94-, 95 und 96 transferiert, die jeweils einem der Notenschieberegister 35, 36 und 93 zugeordnet sind. Die AblaufSteuereinheit 16 veranlaßt, daß ein Datenwort in jedem der
Pufferregister sequentiell zu einem Datenselektor 97
transferiert wird. Die Zeitsequenz des Datentransfers von den Pufferregistern 94, 95 und 96 zum Datenselektor 97 ist in der Fig. 7a dargestellt. Die Abtastfrequenz für den
Datentransfer von irgendeinem Pufferregister sollte mit
einer Frequenz f χ 2 χ s erfolgen, wobei f die Maximalfrequenz und s ein Sicherheitsfaktor ist, um die Möglichkeit einer Frequenzdoppeldeutigkeit herabzusetzen. Bei
Harmonischenbegrenzung tritt entsprechend der Tabelle III ein Maximalwert von 20,930 kHz auf, der mit einem Sicherheitsfaktor von 2 ***'' - 1,0823 zu einer ausreichenden Abtastfrequenz von 46,03 kHz für einen einzelnen Kanal
führt.

Die zu einer Abtastzeit ausgewählten Daten werden mit Hilfe eines Digital/Analog-Umsetzers 98 in ein analoges Signal umgesetzt. Die resultierende Spannung wird
von einem Datenselektor 99 an irgendeine von drei Abtast- und Halte schaltungen 100, 101 und 102 gelegt. Die Anzahl dieser Abtast- und Halteschaltungen entspricht der Anzahl der Notenschieberegister. Das analoge Signal wird auf
seiner gegenwärtigen Amplitude so lange gehalten, bis ein einzelnes Pufferregister unter der Steuerung der Ablauf-Steuereinheit 16 erneut veranlaßt wird, seinen laufenden

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Inhalt zu transferieren. Die Ausgangssignale von allen Abtast- und Halteschaltungen werden in der Summierschaltung 55 addiert und dann an das Klangsystem 11 abgegeben.

Die AblaufSteuereinheit 16 enthält Momentaninformation über den Zustand der Hülle einer Note. Die Ablaufsteuereinheit 16 befiehlt daher, daß zu jeder Datenselektorzeit aus einem Einsätz/Abfall-Speicher 103 ein Wort ausgelesen wird, das für den momentanen Hüllenzustand der dieser besonderen Datenselektorzeit zugeordneten Note geeignet ist. Die aus dem Einsatz/Abfall-Speicher adressierten digitalen Wörter werden von einem Digital/Analog-Umsetzer 104 in analoge Spannungen umgesetzt. Diese analogen Spannungen werden dem Digital/Analog-Umsetzer 98 zugeführt, damit sie die maximale Umsetzspannung steuern können, die für die laufende Datenselektorzeit erzeugt wird.

Die digitale Einsatz/Abfall-Ühteranordnung aus dem Einsatz/Abfall-Speicher 103 und dem Digital/Analog-Um-* setzer. 104 kann durch eine übliche Analoghüllenerzeugungsschaltung ersetzt werden, die für einen Tongenerator geeignete Amplitudensteuersignale erzeugt.

In der Fig. 8 ist eine Unteranordnung dargestellt, die in Kombination mit der in der Fig. 1 gezeigten Anordnung des Tongenerators 10 benutzt werden kann, um einzelne Hauptdatensätze für einen polyphonen Tongenerator vorzusehen, der eine Vielzahl von Instrumententastaturen aufweist. Jedem Satz von Tastaturschaltern sind eigene individuelle Tonklänge zugeordnet oder, mit anderen Worten, jedem Satz ist eine eigene Gruppe von Harmonischenkoeffizientenspeichern zugeordnet. Es ist üblich, eine Instrumententastatur und die zugehörige Tongenerator-Unteranordnung mit "Abteilung" des Instruments zu bezeichnen. Die in der Fig. 8 dargestellte Unteranordnung ist für ein Instrument mit einer oberen und einer unteren Tastatur

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sowie einer Pedaltastatur, wie bei einer elektronischen Orgel, ausgerüstet.

Der Rechenzyklus der in der Fig. 8 gezeigten Unteranordnung setzt sich aus drei Hauptsubzyklen zusammen, von denen jeder der Berechnung eines Hauptdatensatzes für jede der drei Instrumentenabteilungen entspricht. Der Einfachheit halber werden die drei Rechensubzyklen im folgenden Ober-, Pedal- und Unter-Zyklus genannt. Während des Ober-Zyklus adressiert der Speicheradreßdecodierer 25 die Inhalte eines Ober-Harmonischenkoeffizientenspeichers 111. Wenn ein Schalter 110 geschlossen ist, werden die Ober-Harmonischenkoeffizienten zu einem Ober-Verstärkungsmultiplizierer 112 transferiert. Der Ober-Verstärkungsmultiplizierer 112 multipliziert, oder teilt, die Ober-Harmonischen durch eine Zahl, die im allgemeinen kleiner oder gleich 1 ist. Das Teilungssteuersignal tritt an einer Leitung 113 auf. Auf diese Weise werden die Beträge der Harmonischenkoeffizienten von dem Spieler während der Benutzung des Instrumentes entsprechend seinem eigenen Geschmack eingestellt. Das Ausgangssignal vom Ober-Verstärkungsmultiplizierer 112 wird dann als ein Eingangssignal dem Multiplizierer 28 zugeführt. Alle Logikblöcke, die dem Multiplizierer 28 vorangehen, arbeiten in einer Weise, wie es bereits in Verbindung mit dem in der Fig. 1 dargestellten Tongenerator 10 beschrieben ist. Auch der Komplement-Bildner 31 und der Addierer 33 arbeiten in der bereits beschriebenen Weise.

Während des Ober-Zyklus gestattet ein Ober-Tor 115 den Transfer der ihm zugeführten Eingangssignale, während ein Pedal-Tor 231 und ein Unter-Tor 117 ihre Eingangssignale an einem Transfer von Daten hindern. Weiterhin arbeitet während des Ober-Zyklus ein Registerselektor-Tor 114 in einer solchen Weise, daß dem Addierer 33 lediglich Daten vom Ober-Hauptregister 116 zugeführt werden. Der

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Addierer 33, das Ober-Tor 115, das Ober-Hauptregister und das Registerselektor-Tor 114 arbeiten daher während des Ober-Zyklus in Kombination als ein Ringschieberegister, um sequentiell Zahlen dem Inhalt des Ober-Hauptregisters 116 hinzuzufügen. Der Pedal-Zyklus läuft in einer dem Ober-Zyklus analogen Weise ab. Während des Pedal-Zyklus werden Pedal-Harmonischenkoeffizienten aus einem Pedal-Harmonischenkoeffizientenspeicher 118 ausgelesen. Diese Koeffizienten werden von einem Pedal-Verstärkungsmultiplizierer 120 durch ein Teilungssteuersignal an einer Leitung 125 modifiziert, wenn ein Schalter 119 geschlossen ist. Das Ober-Tor 115 und das Unter-Tor 117 sperren ihre Eingangsdaten an einem weiteren Transfer, während das Pedal-Tor 231 die ihm zugeführten Eingabedaten an ein Pedal-Hauptregister 121 transferiert. Das Registerseiektor-Tor 114 transferiert nur Daten vom Pedal-Hauptregister, während von den anderen Hauptregistern empfangene Daten gesperrt sind. Während des Pedal-Zyklus wird daher das Pedal-Hauptregister als Ringschiebekombination zusammen mit dem Addierer 33 geladen.

Der Unter-Zyklus läuft in einer dem Ober-Zyklus analogen Weise ab, und dabei wird ein Unter-Hauptregister 122 geladen.

Während der Subzyklen des Rechenzyklus können Abteilungskoppler betätigt werden. Die Abteilungskoppler werden von Schaltern 128 und 129 gesteuert, die Kopplerschalter genannt werden. Wenn der Schalter 129 geschlossen ist, wird der Inhalt des Unter-Hauptregisters 122 wirksam dem Inhalt des Ober-Hauptregisters 116 hinzugefügt, um einen Unter-nach-Oberabteilungskoppler vorzusehen. In der Oberabteilung betätigte Tasten rufen dann einen Klang hervor, der eine Kombination aus dem gegenwärtigen Oberabteilungsklang und dem gegenwärtigen Unterabteilungsklang ist. Während des Unter-Zyklus veranlaßt

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das Schließen des Schalters 129, daß das Ober-Tor 115 seine Eingangsdaten transferiert. Das Ober-Hauptregister 116 wird daher mit Daten geladen, die mit den in das Unter-Hauptregister 122 gegebenen Daten identisch sind. Während des Ober-Zyklus arbeiten alle Tore 117, 231 und 115 in ihrer normalen Weise. Das Ergebnis davon ist, daß am Ende des Ober-Zyklus das Ober-Hauptregister Daten enthält, die die Summe von Daten sind, die bei einem Ober-Zyklus berechnet werden wurden und die Wort für Wort Daten hinzugefügt sind, die während des UnterZyklus erzeugt worden sind.

Wenn der Schalter 128 geschlossen ist, ist ein Unter-nach-Pedalabteilungskoppler vorhanden. Das Schließen des Schalters 128 veranlaßt während des Unter-Zyklus, daß das Pedal-Tor 231 seine Eingangsdaten transferiert, so daß das Pedal-Hauptregister 121 die gleichen Daten enthält, die in das Unter-Register 122 geladen werden. Während des Pedal-Zyklus wird der Inhalt des Pedal-Hauptregisters 121 gleich der Summe der Daten im Unter-Hauptregister und der Daten, die normalerweise dem Pedal-Hauptregister 121 zugeordnet sind.

Obwohl die Fig. 8 ein einziges Hauptregister für jede der drei Instrumentenabteilungen zeigt, kann man alle oder irgendeines dieser Hauptregister durch eine Vielzahl von Registern ersetzen, wie es in der Fig. 6 gezeigt und vorstehend beschrieben ist, so daß gleichzeitig mit der Abteilungskopplung eine Harmonischenbegrenzung vorgenommen werden kann. Weiterhin ist es augenscheinlich, daß alle oder irgend einer der Harmonischenkoeffizientenspeicher nach der Fig. 8 durch eine Hannonischenregister- Unteranordnung von der in der Fig. 3 gezeigten Art ersetzt werden können.

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In der Fig. 9 sind Einzelheiten des Synchronisier-Mtdetektors 39 des in der Fig. 1 gezeigten Tongenerators 10 dargestellt. Die Fig. 9 zeigt insbesondere die Art und Weise, in der Synchronisierbits von den Notenschieberegistern erfaßt werden und Daten von asynchronen Taktgebern in einen gemeinsamen Synchronismus mit dem Haupttaktgeber 15 gebracht und zur Steuerung eines Einsatz/ Abfall-Speichers 103 von der in der Fig. 7 gezeigten Art benutzt werden. Die Arbeitsweise der in der Fig. 9 dargestellten Logikblöcke wird für eine Zeit beschrieben, die dem ersten Ladezyklus folgt. Wie es bereits an Hand der Fig. 1 erläutert wurde, ist das niedrigstwertige Bit jedes Notenregisters für ein Synchronisierbit reserviert. Obwohl die Anordnung des Tongenerators 10 für Notenregister mit nur einer einzigen 1 in dem niedrigstwertigen Bit für die 64 Wörter beschrieben worden ist, wird nun ein Extra-1-Bit in diese Bitposition für Wort 33 eingefügt. Zu Beginn jeder Periode des zusammengesetzten Tons als auch bei jeder Halbperiode wird daher ein Synchronisierbit zirkuliert. Das Startbit zu Beginn der Periode wird benutzt, um zur Aufrechterhaltung der Schwingungsformintegrität einen Ladezyklus einzuleiten und um in Verbindung mit dem Halbzyklusbit Zeit- oder Taktinformation zu liefern, um einen Einsatz/Abfall-Hüllengenerator von der in der Fig. 7 gezeigten Art zu steuern.

Wenn entweder ein Startbit oder ein Halbzyklusbit zur Zeit des Auslesens eines Wortes aus dem Nr. 1 Notenschieberegister 35 festgestellt wird, wird dieses Bit von einer Fangschaltung 130 zwischengespeichert. Ein Randdetektor 131 erzeugt immer dann ein Impulssignal, wenn eine in der Fangschaltung 130 enthaltene Verriegelung gesetzt wird. Das Ausgangssignal des Randdetektors wird über eine Leitung 132 einer Rücksetzschaltung 133 zugeführt. Gleichzeitig dient dieses Ausgangssignal zum Inkrementieren eines Einsatz/Abfall-Zählers 134. Zu Be-

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ginn des Einsatzes einer Note gibt der Notendetektor und Zuordner 14 (Fig. 1) an eine Leitung 135 ein Signal ab, um den Einsatz/Abfall-Zähler 134 zurückzusetzen. Wenn der Notendetektor und Zuordner 14 feststellt, daß der betreffende Tastaturschalter freigegeben (geöffnet) worden ist, wird der Einsatz/Abfall-Zähler erneut zurückgestellt, so daß er Halbzyklen für die Abfallhüllensteuerfunktion zählt. Die in der Fig. 9 dargestellten Logikblöcke 36, 136, 137, 138 und 139 arbeiten in einer zu den Logikblöcken 35, 130, 131, 133 und 134 analogen Weise.

Die Fig. 10 zeigt die Realisierung der Fig. 9 mit logischen Gliedern. Das Notenregister 35 in der Fig. 9 ist aus Gründen der Erläuterung durch ein äquivalentes 64-Bit-Wort-Synchronisierbitregister 150 ersetzt. Jedes aus dem Synchronisierbitregister 150 gelesene Startbit und Halbzyklusbit wird über eine Leitung 151 einem Umschalte-Flipflop 152 zugeführt. Eine Kombination aus einem Bitverzögerungsglied 153, einem Umkehrglied 154 und einem UND-Glied 155 arbeitet wie ein Randdetektor, um immer dann an eine Leitung I56 einen Ausgangsimpuls zu legen, wenn das Flipflop 152 zurückgesetzt wird. Der Impuls an der Leitung 156 signalisiert den Start eines Zyklus für das Notenschieberegister, das dem Synchronisierbitregister 15Q entspricht. Das Signal an der Leitung 156 wird von dem in der Fig. 1 dargestellten Synchroni sierbitdetektor 39 benutzt. Eine Kombination aus einem UND-Glied 157, NAND-Gliedern 158 und 159 und einem Umkehrglied I60 arbeitet wie eine Signalverriegelung. Die Verriegelung wird jedesmal gesetzt, wenn ein Startbit oder Halbzyklusbit am Ausgang des Synchronisierbitregisters 150 erscheint und an einer Leitung 140 vom Haupttaktgeber 15 ein Impuls auftritt. Die Verriegelung wird zurückgesetzt, wenn das Ausgangssignaides Synchroni si erbi tr egi st er s 150 den Wert 0 annimmt. Eine Kombination aus einem Bitverzögerungsglied I6OA, einem Umkehr-

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glied 161 und einem UND-Glied 162 arbeitet wie ein Randdetektor, um immer dann einen Impuls zu erzeugen, wenn an einer Leitung 163 der Verriegelung ein Signal auftritt. Das Signal dieses Randdetektors wird benutzt, um den Eins tz/Abfall-Zähler 134 zu inkrementieren.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Tongenerator 10 kann man die in der Sinuskurven-Tabelle 24 gespeicherten Sinusfunktionen durch Kosinusfunktionen ersetzen. Im Falle einer solchen Substitution wird die Hauptdatenfunktion durch die wie folgt definierten Fourier-Reihen erzeugt:

M M

+ Σ_ d_n cos(27TNq/2M) (5)

q=1 ^q

Die Parameter haben denselben Bereich wie die in Verbindung mit Gleichung (1) genannten Parameter. Da die trigonometrische Kosinusfunktion in bezug auf den Halbzykluspunkt von gerader Symmetrie ist, kann man den in der Fig. 1 dargestellten Komplement-Bildner 44 im Tongenerator 10 weglassen.

Es ist aus der Mathematik bekannt, daß für eine Periode einer Schwingungsform, beispielsweise bei Musikklängen, allgemein gehaltene harmonische Reihen die Fourier-Reihen von den Arten nach der Gleichung (1) und der Gleichung (5) enthalten, jedoch nicht auf diese Reihen beschränkt sind. Die verallgemeinerten harmonischen Reihen werden in der folgenden Form geschrieben:

Z_n=Za_n0(n) (6)

q. ^H

Mit 0_q(n) wird dabei irgendeine Familie von orthogonalen Funktionen oder orthogonalen Polynomen bezeichnet. In Analogie zu den herkömmlichen Fourier-Reihen werden die Koeffizienten a_n verallgemeinerte harmonische Fourier-Koeffizienten genannt. Die Gleichung (6) wird auch häufig

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diskrete verallgemeinerte Fourier-Transformation genannt. Die orthogonalen Polynome enthalten Legendre-, Gengenbauer-, Jacobi- und Hemite-Polynome. Die orthogonalen Funktionen enthalten Walsh-, Bessel- und trigonometrische Funktionen. In den Ansprüchen wird der Ausdruck orthogonale Funktion in verallgemeinerter Form benutzt und soll sowohl orthogonale Funktionen als auch orthogonale Polynome umfassen.

Einen allgemeinen polyphonen Tongenerator, der den in der Fig. 1 dargestellten Tongenerator 10 umfaßt, kann man für irgendeine der orthogonalen Funktionen oder Polynome dadurch verwirklichen, daß die Sinuskurven-Tabelle 24 durch Tabellen ersetzt wird, deren Werte solche orthogonalen Funktionen oder Polynome sind. In Abhängigkeit von der Symmetrie der ausgewählten Funktionen oder Polynome wird der Komplement-Bildner 31 benutzt, falls in bezug auf den Mittelpunkt eine ungerade Symmetrie auftritt, und er wird weggelassen, falls die Symmetrie gerade ist. Falls die ausgewählte Funktion oder das ausgewählte Polynom weder eine gerade noch eine ungerade Symmetrie zeigt, wird der Komplement-Bildner 31 weggelassen und das Hauptregister 34 wird auf 64 Wörter ausgedehnt. In diesem Fall wird der Rechenzyklus auf Intervalle von N=1, ... 64 erweitert. Weiterhin wird während des Ladezyklus das Hauptregister 34 nur in einer Richtung gelesen, um seine 64 Datenwörter zu transferieren.

Die Walsh-Funktionen sind im Hinblick auf digitale Systeme interessant, da die Amplituden lediglich Werte von 1 oder 0 annehmen. Die Walsh-Funktion (Wal) kann in eine SaI- und eine Cal-Funktion zerlegt werden. Die SaI-Funktion ist in grober Annäherung der trigonometrischen Sinus-Funktion ähnlich und hat ebenfalls eine ungerade Symmetrie in bezug auf den Mittelpunkt. Die Cal-Funktion ist in grober Annäherung der trigonometrischen Kosinus-

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funktion ähnlich und hat in bezug auf den Mittelpunkt ebenfalls eine gerade Symmetrie. In der Fig. 11 ist derjenige Teil des Tongenerators 10 nach der Fig. 1 dargestellt, der zum Betrieb mit Sal-Funktionen modifiziert worden ist.

In einer Tabelle IV sind die Sal-Funktionen Sal (N) für Werte der "Sequenz" (analog zur herkömmlichen Frequenz) q von 1 bis 16 und für Werte von N von 1 bis dargestellt. Die Angaben für N größer als 32 erhält man durch Anwendung der Eigenschaft der ungeraden Symmetrie für N im Bereich von 33 bis 64:

Sal_q(N) = - Sal_q(65-N) (7)

Der Kürze halber ist die Tabelle IV auf Werte von q beschränkt, die kleiner als 17 sind, obwohl die Arbeitsweise der in der Fig. 11 dargestellten Unteranordnung für Werte von q beschrieben wird, die von 1 bis 32 reichen.

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Tabelle IV
E 12^4^67821011.121^141^16,

1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
2	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
3	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0
4	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0
5	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1
6	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1
7	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0
8	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0
9	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1
10	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1
11	1	1	0	0	0	0	1	1	0	0	1	1	1	1	0	0
12	1	1	0	0	0	0	1	1	0	0	1	1	1	1	0	0
13	1	1	0	0	1	1	0	0	0	0	1	1	0	0	1	1
14	1	1	0	0	1	1	0	0	0	0	1	1	0	0	1	1
15	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0
16	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0
17	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1
18	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1
19	1	0	0	1	1	0	0	1	0	1	1	0	0	1	1	0
20	1	0	0	1	1	0	0	1	0	1	1	0	0	1	1	0
21	1	0	0	1	0	1	1	0	0	1	1	0	1	0	0	1
22	1	0	0	1	0	1	1	0	0	1	1	0	1	0	0	1
23	1	0	0	1	0	1	1	0	1	0	0	1	0	1	1	0
24	1	0	0	1	0	1	1	0	1	0	0	1	0	1	1	0
25	1	0	1	0	0	1	0	1	1	0	1	0	0	1	0	1
26	1	0	1	0	0	1	0	1	1	0	1	0	0	1	0	1
27	1	0	1	0	0	1	0	1	0	1	0	1	1	0	1	0
28	1	0	1	0	0	1	0	1	0	1	0	1	1	0	1	0
29	1	0	1	0	1	0	1	0	0	1	0	1	0	1	0	1
30	1	0	1	0	1	0	1	0	0	1	0	1	0	1	0	1
31	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0
32	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0
33	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1

7 Q 9 8 0 8 / 0 8 2 9

In einer Tabelle V sind sowohl die herkömmlichen Pourier-Koeffizienten (trigonometrische Funktionen) und die Sal-Walsh-Koeffizienten für eine Schwingungsform aufgeführt, bei der es sich zum einen um eine einzige Sinusschwingung und zum anderen um eine Sinusschwingung mit der halben Periode der zuerst genannten Sinusschwingung handelt.

Die in der Fig. 11 dargestellten Logikblöcke 16, 19, 20, 22, 23, 25, 33, 34 und 44 arbeiten in der gleichen Weise, wie es bereits für die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung des Tongenerators 10 beschrieben wurde. Die Walsh-Sal-Tabelle 180 ersetzt die Sinuskurven-Tabelle 24 der Fig. 1 und wird während eines Rechenzyklus in der gleichen Weise adressiert. Der Speicheradreßdecodierer veranlaßt, daß die Walsh-Koeffizienten aus Walsh-Koeffizienten-Speichern 181 und 182 zu geeigneten Zeiten während einer Rechenfunktion ausgelesen werden. Anstelle des Multiplizierers 28 benutzt die Walsh-Funktionsanordnung einen Komplement-Bildner 183. Da zu irgendeiner Bitzeit die Sal-Funktion entweder 1 oder 0 ist, besteht die erforderliche effektive Multiplikation darin, entweder einen Walsh-Koeffizienten unverändert zu transferieren, wenn eine 1 in der Walsh-Sal-Tabelle 180 adressiert worden ist, oder den Walsh-Koeffizienten einer Komplementbildung zu unterziehen, wenn aus dieser Tabelle eine 0 adressiert worden ist.

Es ist augenscheinlich, daß die verschiedenartigen Unteranordnungen, die bereits in Kombination mit der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung des Tongenerators 10 beschrieben worden sind, gleichermaßen auf die Anordnung anwendbar sind, bei der die Sinuskurven-Tabelle durch eine Tabelle mit verallgemeinerten harmonischen Funktionen ersetzt worden ist, beispielsweise durch eine Tabelle mit den Walsh-Sal-Funktionen, und die Harmonischenkoeffizientenspeicher durch Speicher mit den verallgemeinerten harmonischen Koeffizienten ersetzt worden sind.

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	63	Tabelle V	B. 2	40,0851	Fourier-	Walsh-
	0	Sal-Walsh-	0,1171	Koef.	Koef.
	0	Ko ef.	-16,8030	.Harmonische	d.Sinusschwing.
	0	-0,0762	0	0,0406
Fourier	0	_3,4144	63	40,3554
Koeffizient	0	-0,0064	0	-0,2160
A.Sinusschwingung	0	-7,9651	0	-0,0762
1	0	-0,1409	0	-0,1150
2	0	-0,6137	0	-16,6737
3	0	0,2439	0	0,0002
4	0	0,3078	0	-0,1409
5	0	0,1841	0	0,1709
6	0	-1,5416	0	-3,5592
7	0	-0,0783	0	-0,0172
8	0	-4,1875	0	0,1841
9	0	0,1992	0	0,0920
10		0	-8,0822
11	0	-0,2455
12	0	0,1992
13
14
15
16

In der Fig. 12 sind die grundsätzlichen Systemlogikblöcke für einen polyphonen Synthesizer oder Tongenerator dargestellt, der die Grundanordnung des Tongenerators 10 in Verbindung mit Formantfiltern, Harmonischenregistern, Harmonischenbegrenzungseinrichtungen und im Zeitmultiplexbetrieb arbeitenden Ausgabedatenkanälen enthält. Bei der Funktionstabelle 201 handelt es sich um eine Tabelle mit verallgemeinerten harmonischen Funktionen.

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Obwohl eine digitale Mechanisierung beschrieben wurde, können die Systemfunktionen auch in analoger Form ausgeführt werden«, Die verschiedenen Schieberegister können durch analoge Einheiten ersetzt werden, beispielsweise durch ladungsgekoppelte Ein-Element-Speicherzellen-Einri chtungen·

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von asynchronen Taktgebern für die Notentaktgeber begrenzt. Es können auch Takte verwendet werden, die synchron von dem Haupttaktgeber 15 abgeleitet sind.

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Claims (28)

Patentansprüche

1. Musikinstrument,
gekennzeichnet durch

Mittel (24, 26, 27, 28, 33) zum Berechnen eines Hauptdatensatzes während eines Rechenzeitintervalls,

erste Speichermittel (34) zum Einschreiben des danach auszulesenden Hauptdatensatzes,

zweite Speichermittel (35, 36) zum Einschreiben von danach auszulesender Eingabeinformation,

Mittel (39, 40, 42) zum Auslesen des Hauptdatensatzes aus den ersten Speichermitteln (34) und zum Einschreiben des Hauptdatensatzes als Eingabeinformation in die zweiten Speichermittel (35, 36),

Mittel (37, 38) zum wiederholten Auslesen von Information aus den zweiten Speichermitteln (35, 36) mit asynchronen Geschwindigkeiten und

Mittel (11, 47, 48, 51, 52, 53, 54, 55) zum Erzeugen musikalischer Schwingungsformen aus der aus den zweiten Speichermitteln (35, 36) gelesenen Information.

2. Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Berechnen des Hauptdatensatzes enthalten:

einen Speicher (26, 27) zum Speichern eines Satzes harmonischer Koeffizienten, von denen jeder die relative Amplitude von einer betreffenden eines Satzes sinuskurvenförmiger harmonischer Komponenten spezifiziert, die den Hauptdatensatz bilden,

Mittel (28), die während jedes Rechenzeitintervalls wirksam sind, um jede der harmonischen Komponenten getrennt zu bewerten und zwar durch Multiplikation des für diese harmonische Komponente aus dem Speicher abgerufenen Koeffizientenwertes mit einem dieser Komponente zugeordneten sinusförmigen Wert für jedes Wort des Hauptdatensatzes, wobei das Argument des sinusförmigen Werts das Produkt aus einer Zahl, die das Wort des Hauptdatensatzes bezeichnet, und aus der Ordnung der harmonischen Komponente ist,

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_ 49 -

Mittel (33) zum Akkumulieren der bewerteten harmonischen Komponenten zum Erhalten des Hauptdatensatzes für jedes von seinen Wörtern und

Mittel zum Einschreiben der Hauptdatensatzwörter in die ersten Speichermittel (34).

3. Instrument nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch

eine Wortzählereinrichtung (19) zum Auswählen einer Zahl, die ein Wort im Hauptdatensatz angibt,

eine Harmonischenzählereinrichtung (20) zum Auswählen der Ordnungszahl der harmonischen Komponenten,

eine Addiererakkumulatoreinrichtung (21), die in jedem aufeinanderfolgenden Rechenzeitintervall wirksam ist, um die Ordnungszahl zu der vorher im Addiererakkumulator enthaltenen Summe zu addieren, wobei der resultierende Inhalt des Addiererakkumulators das genannte Argument des sinusförmigen Werts darstellt, und

Mittel (23, 24) zum Erhalten der den Bewertungsmitteln (28) zugeführten sinusförmigen Werte aufgrund des Inhalts der Addiererakkumulatoreinrichtung (21).

4. Instrument nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erhalten der sinusförmigen Werte enthalten:

eine Addiererakkumulatoreinrichtung (21), die gelöscht wird, wenn die Wortzählereinr-ichtung (19) auf eine erste Wortzahl des Hauptdatensatzes zurückgesetzt wird, und die während jedes Rechenzeitintervalls wirksam ist, um wiederholt den Inhalt der Harmonischenzählereinrichtung (20) zu der vorher in der Addiererakkumulatoreinrichtung (21) enthaltenen Summe zu addieren, wobei die Inhalte des Addiererakkumulators die genannten Argumente darstellen, einen Sinuskurventabellenspeicher (24) und eine Sinuskurventabellenzugriffseinrichtung (23), um . im Sinuskurventabellenspeicher (24) Zugriff zu den sinusförmigen Werten zu erhalten, die den in der Addiererakkumulatoreinrichtung (21) entwickelten Argumenten entsprechen.

5. Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Auslesen von Information aus den ersten Speichermitteln (34) enthalten:

eine Taktgeberselektoreinrichtung (42) zum Auslesen des Hauptdatensatzes aus den ersten Speichermitteln (34) mit asynchronen Geschwindigkeiten,

ein Synchronisierzeitdatenwort, das in den zweiten Speichermitteln (35, 36) gespeichert ist,

Mittel (39) zum Bestimmen der Phasenzeit, zu der das Synchronisierzeitdatenwort aus den zweiten Speichermitteln gelesen wird,

Mittel (40), die auf die Phasenzeit ansprechen, wobei die Taktgeberselektoreinrichtung (42) veranlaßt, daß der Inhalt aus den ersten Speichermitteln (34) mit asynchronen Geschwindigkeiten gelesen und in die zweiten Speichermittel (35, 36) eingeschrieben wird, und

Mittel, die das Ende des Einschreibens in die zweiten Speichermittel (35, 36) bestimmen und daraufhin veranlassen, daß die Taktgeberselektoreinrichtung (42) das Lesen aus den ersten Speichermitteln (34) beendet.

6. Instrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung digital ausgeführt wird und daß die Mittel zum Erzeugen der musikalischen Schwingungsformen enthalten:

ein Klangsystem (11),

einen Digital/Analog-Umsetzer (47, 48) zum Empfangen der aus den zweiten Speichermitteln (35, 36) ausgelesenen Information und zum Gewinnen einer analogen musikalischen Schwingungsform, die dieser ausgelesenen Information entspricht,

eine Hüllenerzeugungseinrichtung (53, 54) zum Modulieren der analogen musikalischen Schwingungsform, um einen Einsatz und einen Abfall oder eine Freigabe zu bewerkstelligen, und

eine Verstärkereinrichtung (51, 52) zum Zuführen der modulierten analogen musikalischen Schwingungsform zu dem Klangsystem (11).

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7. Musikinstrument,
gekennzeichnet durch

erste Speichermittel (34) zum Einschreiben eines danach auszulesenden Hauptdatensatzes, wobei eine Zahl N die Adresse von Wörtern in den ersten Speichermitteln bezeichnet,

Mittel zum Setzen der Inhalte der ersten Speichermittel (34) auf Nullwerte zu Beginn eines Rechenzyklus,

eine erste Einrichtung zum Berechnen von Zahlen Z(N) im Hauptdatensatz entsprechend der Beziehung

Z(N) = Σ c sin (2nNq/2¥), q=1 *

wobei q=1, 2, 3, ..· ¥, N=1, 2, ...W sowie W die Anzahl der Harmonischenkomponenten ist, die die Zahl Z(N) im Hauptdatensatz definieren und c_ der harmonische Koeffizient der entsprechenden qten Harmonischenkomponente ist und wobei die erste Einrichtung enthält:

einen Speicher (26) zum Speichern der Harmonischenkomponenten c ,

eine Sinuskurventabelle (24) mit einem Speicher zum Speichern von Werten von sin(rt 0/¥) für 0 "i 0 4 2W in Abständen von D, wobei D eine Auflösungskonstante ist,

eine Harmonischenkomponentenbewertungsschaltung (28), die den Harmonischenkoeffizientenspeicher (26) und die Sinuskurventabelle (24) benutzt, um für jede der ¥ Harmonischenkomponenten c sin (2nNq/2¥) in Übereinstimmung mit einem ausgewählten ¥ert für N zu berechnen, und

Mittel (33) zum aufeinanderfolgenden algebraischen Summieren des Ausgangs der Harmonischenkomponentenbewertungsschaltung mit dem Inhalt des ¥ortes N in den ersten Speichermitteln (34), und durch

eine zweite Einrichtung, die auf die erste Einrichtung anspricht, um den Hauptdatensatz von den ersten Speichermitteln (34) zu zweiten Speichermitteln (35, 36) zu transferieren, und eine dritte Einrichtung, die auf die zweite Einrichtung anspricht, um in Übereinstimmung mit dem Hauptdatensatz Musiknoten zu liefern.

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8. Instrument nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Harmonischenkomponenteribewertungsschaltung enthält:

einen Wortzähler (19), der zu jeder Rechenzeit in dem Rechenzyklus inkrementiert wird, wobei es sich um einen Modulo-W-Wortzähler handelt und der Inhalt des Wortzählers die Zahl N darstellt,

eine Modulo-W-Rücksetzschaltung, wobei ein Rücksetzsignal erzeugt wird, wenn der Wortzähler bei N gleich W zurückgesetzt wird,

einen Harmonischenzähler (20), der durch das Rücksetzsignal inkrementiert wird, wobei es sich bei dem Harmonischenzähler um einen Modulo-W-Zähler handelt, dessen Inhalt die harmonische Zahl q darstellt,

einen Addiererakkumulator (21) zum Addieren aufeinanderfolgender Werte des Inhalts q des Harmonischenzählers, wobei der Addiererakkumulator durch das Rücksetzsignal auf 0 gelöscht wird und der Inhalt des Addiererakkumulators Nq darstellt,

einen ersten Speicheradreßdecodierer (23) zur Adressierung der Sinuskurventabelle aufgrund des Wertes Nq im Addiererakkumulator, um aus der Sinuskurventabelle den entsprechenden gespeicherten Wert sin(2n Nq/2W) durch Zugriff abzurufen, und

eine Multipliziereinrichtung (28) zum Multiplizieren von jedem dieser adressierten Tenne sin(2n Nq/2W) mit dem harmonischen Koeffizienten c der entsprechenden qten harmonischen Komponente, wobei die Multiplikationsprodukte den Mitteln (33) zum aufeinanderfolgenden algebraischen Summieren zugeführt werden.

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9. Instrument nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum aufeinanderfolgenden algebraischen Summieren enthalten:

eine Phasenkonstanteneinrichtung (32), die auf die Harmonischenzahl q anspricht, wobei ein Phasensteuersignal erzeugt wird, das jeweils dem betreffenden Wert der Harmonischenzahl entspricht,

eine erste Komplementbildnereinrichtung (31), in der in Abhängigkeit von dem Phasensteuersignal das algebraische Vorzeichen der von der Multipliziereinrichtung (28) gelieferten Multiplikationsprodukts geändert wird,

eine die ersten Speichermittel adressierende Einrichtung, die auf die Zahl N in dem Wortzähler anspricht, wobei der in den ersten Speichermitteln (34) adressierte Inhalt ausgelesen wird, und

einen Addierer (33) zum algebraischen Summieren der von der Multipliziereinrichtung (28) gelieferten Produkte, deren Vorzeichen gegebenenfalls durch die erste Komplementbildnereinrichtung (31) geändert sind, und der aus den ersten Speichermitteln (34) ausgelesenen Inhalte, wobei die summierten Werte in den ersten Speichermitteln (34) gespeichert werden.

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10. Instrument nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die erste Einrichtung ansprechende Einrichtung zum Transferieren des Hauptdatensatzes aus den ersten Speichermitteln (34) zu den zweiten Speichermitteln (35, 36) während eines Ladezykluszeitintervalls enthält:

Mittel zum Speichern von Synchroni si er Signalen in den Inhalten der zweiten Speichermittel (35, 36),

Mittel (39) zum Feststellen des Vorhandenseins des Synchronisiersignals in dem aus den zweiten Speichermitteln gelesenen Inhalt, wobei ein Phasenzeitsignal erzeugt wird,

eine Taktgeberselektoreinrichtung (42) zum Auswählen eines Elements aus einer Vielzahl von Notentaktgeberimpulsgeschwindigkeiten aufgrund des Schließens von Instrumententastaturs ehalt era (12),

eine zweite Speicheradreßdecodiereinrichtung mit einem Vor/Rückwärts-Zähler, der gelöscht wird, wenn das Phasenzeitsignal erzeugt wird, und der durch, das ausgewählte Element der Notentaktgeberimpulsgeschwindigkeiten inkrementiert wird und den Zählerinhalt der ersten Speicheradressiereinrichtung zuführt, wobei die Inhalte der ersten Speichermittel mit dem ausgewählten Element der Notentaktgeberimpulsgeschwindigkeiten ausgelesen werden und der Inhalt des Vor/Rückwärts-Zählers aufeinanderfolgend von 1 bis N und anschließend von N bis 1 in umgekehrter Folge inkrementiert wird,

eine zweite Komplementbildnereinrichtung (44), über die die aus den ersten Speichermitteln (34) ausgelesenen Inhalte für die Auslesewörter 1 bis N Speicherlademitteln (45, 46) unverändert zugeführt werden und über die danach die aus den ersten Speichermitteln ausgelesenen Inhalte für die in umgekehrter Folge auftretenden Auslesewörter N bis 1 den Speicherlademitteln mit geändertem algebraischen Vorzeichen zugeführt werden, und

die genannten Speicherlademittel (45, 46) zum Speichern der über die zweite Komplementbildnereinrichtung geleiteten Inhalte der ersten Speichermittel (34) in den zweiten Speichermitteln (35, 36).

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11. Instrument nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Speichermittel enthalten:

einen ersten und einen zweiten Speicher (35» 36) zum Einschreiben von danach auszulesender Eingabeinformation aus den Speicherlademitteln (45, 46),

Mittel zum Speichern des Synchronisiersignals in den Inhalten dieses ersten und dieses zweiten Speichers,

Mittel (39) zum Feststellen des Vorhandenseins des Synchronisiersignals in den aus dem ersten und dem zweiten Speicher ausgelesenen Inhalten, wobei ein Phasenzeitsignal erzeugt

eine Notenselektoreinrichtung (40), die auf die Erzeugung

des Phasenzeitsignals anspricht, wobei die Speicherlademittel veranlaßt werden, die über die zweite Komplementbildnereinrichtung (44) zugeführten Inhalte der ersten Speichermittel in den ausgewählten ersten Speicher (35) oder in den ausgewählten zweiten Speicher (36) zu geben, und ^

eine dritte Adreßdecodiereinrichtung, die veranlaßt, daß die Inhalte des ersten und des zweiten Speichers (35, 36) mit Geschwindigkeiten ausgelesen werden, die vom Geschlossensein von Instrumententastaturschaltern (12) abhängen,

12. Instrument nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung enthält:

einen ersten und einen zweiten Notentaktgeber (37, 38) mit einstellbaren Geschwindigkeiten,

eine Zuordnereinrichtung (14) mit einer Schaltung zum Einstellen der Geschwindigkeiten des ersten und des zweiten Notentaktgebers in Abhängigkeit von der Schließung der Instrumententastatur schalter (12),

Mittel, die veranlassen, daß der erste und der zweite Notentaktgeber (37, 38) die Inhalte aus dem ersten und dem zweiten Speicher (35, 36) auslesen, und

• einen ersten und einen zweiten Umsetzer (47, 48), die die aus dem ersten und dem zweiten Speicher gelesenen Inhalte empfangen und entsprechend diesen Inhalten analoge musikalische Schwingungsformen liefern.

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13. Instrument nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Speichermittel (34), der Speicher (26), die Sinuskurventabelle (24) und die zweiten Speichermittel (35,36) digitale Baueinheiten sind, in denen die Koeffizienten und die Werte in digitaler Form gespeichert sind, und daß die erste Einrichtung ihre Funktionen digital "berechnet und die dritte Einrichtung einen Digital/Analog-Umsetzer enthält.

14. Instrument nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Notenauswahl durch die Zuordnereinrichtung (14) ausgeführt wird, die enthält:

Mittel zum Feststellen des Schließens von Instrumententastatur schaltern (12) und zum Erzeugen von entsprechenden Detektionssignalen,

Mittel zur Zuordnung der Detektionssignale zu Musiknoten mit Schaltungen zum Zuordnen des ersten und des zweiten Notentaktgebers zu den geschlossenen Instrumentenschaltern (12) und zum Einstellen der Geschwindigkeiten der Taktgeber auf Frequenzen, die das 2Nfache von denjenigen der Musiknoten betragen, und

Mittel, die das Öffnen der Instrumententastaturschalter (12) feststellen und daraufhin ein Freigabe- oder Abfallsignal erzeugen, mit Schaltungen, die auf das Abfallsignal ansprechen, um den ersten oder den zweiten Notentaktgeber zu sperren und dadurch das Auslesen der Inhalte aus dem ersten oder dem zweiten Speicher zu beenden.

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15. Instrument nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichne t, daß die erste Einrichtung enthält:

einen ersten und einen zweiten Harmonischenkoeffizientenspeicher (26, 27) zum Speichern von unterschiedlichen Sätzen von harmonischen Koeffizienten, die ausgewählt sind, um Noten einer ersten und einer zweiten Tonqualität zu erzeugen, und

einen ersten und einen zweiten Registerschalter (56, 57) zum Auswählen, ob der erste oder der zweite Harmonischenkoeffizientenspeicher oder die Kombination aus den beiden Harmonischenkoeffizientenspeichern von der Harmonischenkomponentenbewertungsschaltung zur Berechnung der Zahlen in dem Hauptdatensatz zu verwenden ist.

16. Musikinstrument,
gekennzeichnet durch

erste Speichermittel (34) zum Einschreiben eines danach auszulesenden Hauptdatensatzes, wobei eine Zahl M die Adresse von Wörtern in den Hauptspeichermitteln bezeichnet,

Mittel zum Einstellen der Inhalte der ersten Speichermittel auf Nullwerte zu Beginn eines Rechenzyklus,

eine erste Einrichtung zum Berechnen von Zahlen y(N) in dem Hauptdatensatz in Abhängigkeit von der Beziehung für eine diskrete verallgemeinerte Fourier-Transformation:

y(N) = £~ ^a _a0_a(N)j
q=1 ^{q q}

wobei q=1, 2, ...M, N=1, 2, ...M und M die Zahl eines verallgemeinerten Harmonischenkoeffizienten der entsprechenden verallgemeinerten qten Komponente ist, und wobei die erste Einrichtung enthält:

eine Harmonischenspeiehereinrichtung zum Speichern der verallgemeinerten Koeffizienten a ,

eine Funktionstabelle mit einem Speicher, der die Werte einer orthogonalen Funktion 0 (ND) speichert, wobei D eine Auflösungskonstante ist, und eine Bewertungsschaltung für die verallgemeinerten harmonischen Komponenten, die

"7" η Q Q η ο /ποτό

von der Harmonischenspeichereinrichtung und der Funktionstabelle Gebrauch macht, um für jeden der M verallgemeinerten harmonischen Komponenten a 0 (N) in Übereinstimmung mit einem ausgewählten Wert von N zu berechnen, und durch Mittel (33) zum aufeinanderfolgenden algebraischen Summieren des Ausgangs der Bewertungs schaltung für die verallgemeinerten harmonischen Komponenten mit dem Inhalt des Wortes N in den ersten Speichermitteln (34),

eine zweite Einrichtung, die auf die erste Einrichtung anspricht, um den Hauptdatensatz von den ersten Speichermitteln (34) zu zweiten Speichermitteln (35, 36) zu transferieren, und

eine dritte Einrichtung, die auf die zweite Einrichtung anspricht, um in Übereinstimmung mit dem Hauptdatensatz musikalische Noten zu liefern.

17. Instrument nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungs schaltung für die verallgemeinerten harmonischen Komponenten enthält:

einen Wortzähler (19), der zu jeder Rechenzeit in dem Rechenzyklus inkrementiert wird, wobei es sich bei diesem Wortzähler um einen Modulo-M-Zähler handelt und der Inhalt dieses Wortzählers die Zahl N darstellt,

eine Modulo-M-Rücksetzschaltung, die ein Rücksetzsignal erzeugt, wenn der Wortzähler bei N gleich M zurückgesetzt wird,

einen Harmonischenzähler (20), der von dem Rücksetzsignal inkrementiert wird, wobei es sich bei dem Harmonischenzähler um einen Modulo-M-Zähler handelt, dessen Inhalt die verallgemeinerte harmonische Zahl q darstellt,

einen ersten Speicheradreßdecodierer (23) zur Adressierung der Funktionstabelle aufgrund des Wertes von N in dem Wortzähler und des Wertes q in dem Harmonischenzähler, um aus der Funktionstabelle den entsprechenden gespeicherten Wert 0(N) durch Zugriff zu entnehmen, und

eine Multipliziereinrichtung (33) zum Multiplizieren von jedem dieser adressierten Terme 0 (N) mit dem verallgemeinerten harmonischen Koeffizienten a für die entsprechende qte verall-

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gemeinerte harmonische Komponente, wobei die Produkte dieser Multiplikation den Mitteln (33) zum aufeinanderfolgenden algebraischen Summieren zugeführt werden.

18. Instrument nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die orthogonalen Funktionen Walsh-Funktionen und die verallgemeinerten harmonischen Koeffizienten Walsh-Koeffizienten sind und daß die Multipliziereinrichtung einen Komplementbildner (183) enthält, der das algebraische Vorzeichen der Walsh-Koeffizienten ändert, wenn die entsprechende Walsh-Funktion einen Wert von 0 hat, und der das algebraische Vorzeichen nicht ändert, wenn die Walsh-Funktion einen Wert von 1 hat.

19. Instrument nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Harmonischenspeichereinrichtung enthält:

einen ersten und einen zweiten Harmonischenspeicher (181, 182) zum Speichern von unterschiedlichen Sätzen von verallgemeinerten harmonischen Koeffizienten, die ausgewählt werden, um Noten einer ersten und einer zweiten Tonqualität zu erzeugen,

einen ersten und einaizweiten Registerschalter (56, 57) zum Auswählen von Kombinationen des ersten und des zweiten Harmonischenspeichers, die von der Bewertungsschaltung für die verallgemeinerten harmonischen Komponenten verwendet werden,

eine dritte Harmonischenspeichereinrichtung zum Einschreiben von danach auszulesenden Daten und

eine Ladeselektoreinrichtung zum selektiven Einlesen des Ausgangs der Bewertungsschaltung für die verallgemeinerten harmonischen Komponenten in die dritte Harmonischenspeichereinrichtung oder in die ersten Speichermittel.

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20. Instrument nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rechenzyklus ein erstes und ein zweites Zeitintervall umfaßt, daß während des ersten Zeitintervalls der Harmonischenzähler (20) zur Inkrementierung konsonierend mit dem Wortzähler bei jeder Rechenzeit veranlaßt wird, der erste Speicheradreßdecodierer zur aufeinanderfolgenden Adressierung der in der Funktionstabelle gespeicherten Maximalwerte veranlaßt wird und die Mittel zum algebraischen Summieren an die Ladeselektoreinrichtung Daten liefern, die dann in die dritte Harmonischenspeichereinrichtung eingelesen werden, und daß während des zweiten Zeitintervalls der Harmonischenzähler (20) zur Inkrementierung durch das Rücksetzsignal veranlaßt wird, der erste Speicheradreßdecodierer zur Adressierung der Funktionstabelle aufgrund des Wertes N in dem Wortzähler und des Wertes q in dem Harmonischenzähler veranlaßt wird und die Ladeselektoreinrichtung zum Einlesen in die ersten Speichermittel veranlaßt wird.

21. Instrument nach Anspruch 8,
gekennzeichnet durch

Koeffizientenspeichermittel zum Speichern eines Satzes von Formantkoeffizienten G.. mit j = 1, 2, ... H, wobei H die Anzahl der Formantkoeffizienten ist,

einen Formanttaktgeber, der Taktsignale liefert,

eine Vergleichseinrichtung, die auf die Taktsignale anspricht und ein Adreßsignal an die Koeffizientenspeichermittel liefert und

eine Multipliziereinrichtung mit einem ersten und einem zweiten Multiplizierer, wobei der erste Multiplizierer jeden der adressierten Terme sin(2fl Nq/2W) mit einem aus dem Koeffizientenspeicher adressierten Formantkoeffizienten G.. multipliziert und diese Produkte dem zweiten Multiplizierer zugeführt werden und wobei der zweite Multiplizierer jeden von dem ersten Multiplizierer gelieferten Term mit dem Harmonischenkoeffizienten c der entsprechenden qten harmonischen Komponente multipliziert und die Multiplikationsprodukte G.c sin(2n Nq/2W) den algebraisch addierenden Mitteln zugeführt werden.

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22. Instrument nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizientenspeichereinrichtung eine Schaltung zum Berechnen von Werten der Formantkoeffizienten aufgrund von Signalen der Vergleichseinrichtung enthält.

23. Instrument nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, daß der Formanttaktgeber Mittel zum Erzeugen der Taktsignale aufgrund der Hülle der entsprechenden Musiknote aufweist.

24. Instrument nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur aufeinanderfolgenden algebraischen Summation enthalten:

eine erste und eine zweite Datenspeichereinrichtung,

eine erste Speicheradressiereinrichtung, die auf die Zahl N in dem Wortzähler anspricht, wobei die Inhalte in der ersten und der zweiten Datenspeichereinrichtung gleichzeitig zum Auslesen und Speichern adressiert werden,

einen Addierer zum algebraischen Summieren der von der Multipliziereinrichtung gelieferten Produkte und der aus der ersten Datenspeichereinrichtung gelesenen Inhalte, wobei die summierten Werte der ersten Speicheradressiereinrichtung zugeführt werden, durch die summierte Werte in der ersten Datenspeichereinrichtung gespeichert werden,

eine Toreinrichtung, mit der für Werte von q des Harmonischenzählers, die kleiner als die Zahl Q sind, die summierten Werte durch die erste Speicheradressiereinrichtung zur Speicherung in der zweiten Datenspeichereinrichtung veranlaßt werden und für Werte von q, die gleich oder größer als die Zahl Q sind, die erste Speicheradressiereinrichtung veranlaßt wird, daß die aus der zweiten Datenspeichereinrichtung gelesenen Inhalte ohne Veränderung in der zweiten Datenspeichereinrichtung gespeichert werden, und

eine erste Datenselektoreinrichtung, durch die aus der ersten und der zweiten Datenspeichereinrichtung gelesene Daten ausgewählt werden können.

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25. Instrument nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung enthält:

einen ersten und einen zweiten Notentaktgeber mit einstellbaren Geschwindigkeiten,

eine Zuordnereinrichtung mit einer Schaltung zum Einstellen der Geschwindigkeiten des ersten und des zweiten Notentaktgebers aufgrund des Schließens der Instrumententastaturschalter,

Mittel, die den ersten und den zweiten Notentaktgeber zum Auslesen der Inhalte aus dem ersten und dem zweiten Speicher veranlassen,

eine erste und eine zweite Puffereinrichtung, wobei aus dem ersten Speicher gelesene Daten nach ihrem Auslesen in der ersten Puffereinrichtung zurückgehalten werden und aus dem zweiten Speicher gelesene Daten nach ihrem Auslesen in der zweiten Puffereinrichtung zurückgehalten werden,

Mittel zum wiederholten aufeinanderfolgenden Auslesen der Inhalte der ersten und der zweiten Puffereinrichtung,

eine Umsetzeinrichtung zum Empfangen der aus der ersten und der zweiten Puffereinrichtung gelesenen Inhalte und zum Liefern von analogen Signalen, die diesen Inhalten entsprechen, wobei die analogen Signale aufgrund von der Umsetzeinrichtung zugeführten Amplitudensteuersignalen veränderliche Amplituden haben,

eine Datenselektoreinrichtung mit einer ersten und einer zweiten Halteschaltung zum Aufrechterhalten der analogen Signale nach ihrem Auslesen, wobei das analoge Signal, das dem aus der ersten Puffereinrichtung gelesenen Inhalt entspricht, in der ersten Halteschaltung gespeichert und das analoge Signal, das dem aus der zweiten Puffereinrichtung ausgelesenen Inhalt entspricht, in der zweiten Halteschaltung gespeichert wird, und

eine Summiereinrichtung, die die in der ersten und der zweiten Halteschaltung gespeicherten analogen Signale wiederholt ausliest und summiert.

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26. Instrument nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung enthält:

einen ersten und einen zweiten Speicher zum Speichern von verschiedenen Sätzen von verallgemeinerten harmonischen Koeffizienten, die ausgewählt sind, um Noten einer ersten und einer zweiten Tonqualität zu erzeugen,

einen ersten und einen zweiten Registerschalter, um auszuwählen, ob der erste oder der zweite oder die Kombination aus den beiden Speichern für die verallgemeinerten harmonischen Koeffizienten von der Harmonischenbewertungsschaltung zum Berechnen der Zahlen im Hauptdatensatz verwendet werden soll, und

eine erste und eine zweite Verstärkungseinrichtung, wobei aus dem ersten Speicher für verallgemeinerte harmonische Koeffizienten ausgelesene Daten aufgrund eines ersten Maßstabssteuersignals durch die erste Verstärkungseinrichtung maßstäblich geändert werden und aus dem zweiten Speicher für verallgemeinerte harmonische Koeffizienten ausgelesene Daten aufgrund eines zweiten Maßstabssteuersignals durch die zweite Verstärkungseinrichtung maßstäblich geändert werden.

27. Instrument nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum algebraischen Summieren enthalten:

eine Phasenkonstanteinrichtung, die auf die verallgemeinerte Harmonischenzahl q anspricht, wobei entsprechend jedem Wert der Harmonischenzahl ein Phasensteuersignal erzeugt wird,

eine erste Komplementbildnereinrichtung, die in Abhängigkeit von dem Phasensteuersignal das algebraische Vorzeichen der von der Multipliziereinrichtung zugeführten Produkte ändert,

eine erste Speicheradressiereinrichtung, die auf die Zahl N im Wortzähler anspricht, wobei in dem ersten Speichermittel adressierte Inhalte ausgelesen werden, und

einen Addierer zum algebraischen Summieren der von dem Multiplizierer gelieferten Produkte, deren algebraische Vorzeichen gegebenenfalls von der ersten Komplementbildnereinrichtung geändert sind, und der aus den ersten Speichermitteln ausgelesenen Inhalte, wobei die summierten Werte in den ersten Speichermitteln gespeichert werden.

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28. Instrument nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum aufeinanderfolgenden algebraischen Summieren enthalten:

eine erste und eine zweite Kombinationsdatenspeichereinrichtung,

ein erstes und ein zweites Datentor, durch die Eingabedaten zu der ersten und der zweiten Kombinationsdatenspeichereinrichtung aufgrund von Signalen gesperrt v/erden, die durch einen ersten und einen zweiten Kopplungsschalter ausgewählt werden, und

einen Addierer zum algebraischen Summieren der von dem Multiplizierer gelieferten Produkte und der Inhalte, die aus der ersten und der zweiten Kombinationsdatenspeichereinrichtung ausgelesen sind, und zwar unter der Auswahl des ersten und des zweiten Datentores, wobei die summierten Signale in der ersten und der zweiten Kombinationsdatenspeichereinrichtung unter der Auswahl durch das erste und das zweite Datentor gespeichert werden und wobei die erste Speicheradressiereinrichtung das erste und zweite Datentor veranlaßt: (1) Daten aus der ersten Kombinationsdatenspeichereinrichtung auszulesen und dem Addierer zuzuführen und anschließend zu bewirken, daß die summierten Signale sowohl in der ersten als auch in der zweiten Kombinationsdatenspeichereinrichtung gespeichert werden, und (2) Daten aus der zweiten Kombinationsdatenspeichereinrichtung auszulesen und dem Addierer zuzuführen und danach zu veranlassen, daß die summierten Signale in der zweiten Kombinationsdatenspeichereinrichtung gespeichert werden.

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