DE2641452A1

DE2641452A1 - Elektronisches musikinstrument

Info

Publication number: DE2641452A1
Application number: DE19762641452
Authority: DE
Inventors: Teruo Hiyoshi; Kiyoshi Ichikawa; Shigeki Ishii; Akira Nakada; Shigeru Yamada
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1975-09-17
Filing date: 1976-09-15
Publication date: 1977-03-31
Also published as: US4083283A; DE2641452C2; JPS5617680B2; JPS5237028A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstrument mit einem Hüllkurvenspeicher, der Amplitudenwerte der Hüllkurve eines Musiktones an einzelnen Adressen gespeichert enthält, einer ersten Schaltung zur Bestimmung der auszulesenden Adressen des Hüllkurvenspeichers und mit einer zweiten Schaltung zur Lieferung von Taktimpulsen jeweils nach dem Drücken und Loslassen einer Taste an die erste Schaltung.

Die bekannten elektronischen Musikinstrumente, wie elektrische Orgeln, elektrische Klaviere usw. haben zum Teil eine Pedaltastatur, die von dem Spieler mit einem Fuß gespielt wird, um eine Baßbegleitung für die gespielte Musik zu erzeugen. Die Pedaltastatur wird im allgemeinen vom Spieler mit einem Fuß betätigt und ein mit dem Knie zu betätigender Hebel oder ein Pedal, das mit dem Knie bzw. dem anderen Fuß betätigt wird, dient zur Erzeugung eines besonderen Ausdruckseffektes. Wenn der Spieler

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der elektronischen Orgel beim Spielen der Pedaltastatur daher von einer zur anderen Taste übergeht, kann er jeweils die nächste Tasteerst drücken, nachdem er die vorhergehende-Taste lösgelassen hat. Das Ergebnis ist, daß der gedämpfte Klang der ersten Taste beim Drücken der nächsten Taste noch vor dem Anstiegsbereich des Musiktones vorhanden ist. Es ist daher sehr schwierig, beim Spielen derartiger Musikxnstrumente einen Legato-Ef fekt mit der Pedaltastatur zu erzielen.

Der Ausdruck "Legato-Effekt" ist im vorliegenden Falle in einem allgemeinen Sinne zu verstehen und bedeutet, daß der Klang der früheren Taste allmählich und glatt in denjenigen der späteren Taste übergeht, während eine bestimmte konstante Klanglautstärke beibehalten wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisches Musikinstrument der eingangs genannten Art so auszubilden, daß beim Spielen, der Peäältastatur ein Legato-Ef fekt erzielbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß · eine Einrichtung vorgesehen, die unabhängig von dem Drücken öder Freigeben der Taste die nachfolgende Zufuhr von Taktimpulsen zu der ersten Schaltung verhindert , wenn die von der ersten Schaltung bezeichnete Adresse auf einem vorbestimmten. Schritt angelangt ist, so daß die auszulesende Adresse auf diesem Schritt stehenbleibt. ■■■"'.

Bei dem erfindungsgemäßen Musikinstrument wird das Auslesen der Amplituden-Hüllkurve der Abklingphase einer

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Einzelnote aus dem Hüllkurvenspeicher verhindert, damit trotz des Wechsels der Grundtonfrequenz von einer Note zur nächsten keine Lautstärkeunterbrechung eintritt und beide Töne hinsichtlich des Klangvolumens nahtlos ineinander übergehen. Derartige Lautstärke-Zeitsteuerungen beim Übergang zwischen zwei Musiktönen sind insbesondere für die auf der Pedaltastatur gespielten Musiknoten zweckmäßig.

Generell besteht die Hüllkurve eines Musiktonsignales bei einem elektronischen Musikinstrument aus einer Anhallphase, die den Anstiegsteil unmittelbar im Anschluß an das Drücken der Taste bildet, einer Aufrechterhaltungsphase, bei der im Anschluß an die Anhallphase ein konstantes Niveau aufrechterhalten wird, und einer Abklingphase, die nach dem Loslassen der Taste den Amplitudenabfall steuert. Nach der Erfindung wird ein Legato-Effekt dadurch erreicht, daß das Aufrechterhaltungsniveau sukzessive und glatt beibehalten wird, während der Klang der früheren Taste auf denjenigen der nächstfolgenden Taste übergeht. Das elektronische Musikinstrument, bei dem die Erfindung anwendbar ist, enthält einen Hüllkurvenspeicher zur Speicherung einer Anhall-Wellenform und einer Abkling-Wellenform, einen Hüllkurvenzähler zum Auslesen der in dem Hüllkurvenspeicher gespeicherten Amplitudenwerte der Hüllkurven-Wellenform, einen Taktimpulsgenerator zur Erzeugung von Anhall-Taktimpulsen und Abkling-Taktimpulsen und eine Einrichtung zur Verhinderung der Zufuhr von Taktimpulsen des Taktimpulsgenerators zu dem Hüllkurvenzähler, ohne Rücksicht darauf, ob die gedrückte Tast noch gedrückt oder freigegeben ist. Dadurch wird das Auslesen der Hüllkurvenform

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der Abklingphase des Musiktonsignales aus dem Hüllkurvenspeicher verhindert, wie es ausschließlich für den Klang der Pedaltastatur gewünscht wird. Das erfindungsgemäße elektronische Musikinstrument kann so ausgebildet werden, daß das Legato-Spiel nur für die Baßtastatur durchgeführt wird. Damit kann man eine ausgezeichnete Baßbegleitung erzielen. Bei dem Legato-Effekt wird verhindert, daß die Hüllkurve eines gespielten Musiktones in die Abklingphase eintritt, selbst wenn die erste Taste losgelassen wurde, so daß die Tonhöhe unmittelbar auf den Ton der zweiten Taste übergeht. Die Zufuhr von Taktimpulsen von dem Taktimpulsgenerator zu* dem Hüllkurvenzähler wird unabhängig davon unterbrochen, ob eine gedrückte Taste noch gedrückt gehalten oder freigegeben wird, selbst wenn bereits die Taste der nächstfolgenden Note gedrückt ist.

Das erfindungsgemäße Musikinstrument erzielt einen reichen Klangeffekt beim Legato-Spiel durch übergangsloses und glattes.überwechseln von einem Ton zum nächstfolgenden Ton, wobei eine bestimmte konstante Lautstärke beibehalten wird. Während beim normalen Spiel nach dem Drücken einer Taste der gesamte Inhalt des Hüllkurvenspeichers für diese Taste ausgelesen wird, ist bei dem erfindungsgemäßen Instrument bei Einstellung des Legato-Spieles die Taktzufuhr zu dem Hüllkurvenzähler unterbrochen, so daß die auszulesenden Adressen im Hüllkurvenspeicher nicht fortgeschaltet werden, so daß das Aufrechterhaltungsniveau des Amplitudenwertes beibehalten wird, und zwar unabhängig davon, ob die Taste noch gedrückt oder bereits losgelassen worden ist. Der Ton wird also gehalten. Wenn die nächstfolgende Taste gedrückt wird, wird der neue Ton mit derselben Lautstärke gespielt, ohne daß ein Lautstärkeübergang zwischen beiden Tönen stattfindet.

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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Fig. 1(a) zeigt eine grafische Darstellung der generellen Musiktoncharakteristik einer Hüllkurven-Wellenform,

Fig. 1(b) zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1(a) die Verhältnisse bei dem Legato-Effekt der Pedaltastatur nach der Erfindung,

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des gesamten elektronischen Musikinstrumentes,

Fig. 3(a) bis 3(j) zeigen Zeitdaigramme zur Erläuterung der Operation des Musikton-Zuordners, der in dem Musikinstrument enthalten ist, und

Fig. 4(a) bis 4(e) zeigen Zeitdaigramme der Wellenformen an den verschiedenen Stellen des elektronischen Musikinstrumentes zur Erzeugung eines Legatospiels mit der Pedaltastatur, zur Erläuterung der Betriebsweise.

Fig. 1(a) zeigt die generelle Charakteristik der Hüllkurvenform eines Musiktones in einem elektronischen Musikinstrument. Die Amplituden-Hüllkurve des Musiktones besteht aus einer Anhallphase A, die den Anstiegsteil des Klanges unmittelbar nach dem Drücken einer Taste darstellt, einer Haltephase S, in der im Anschluß an die Anhallphase A die Amplitude auf einem bestimmten Wert gehalten wird, und einer Abklingphase D, in der der Ton, ausgehend von dem Halteniveau, nach dem Loslassen der ersten Taste zunehmend abgeschwächt wird.

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Wenn in dem elektronischen Musikinstrument, wie beispielsweise einer elektronischen Orgel, ein Legato-Effekt nicht benötigt.wird, werden, wenn die zweite Taste gedrücktwird, nachdem die,erste Taste losgelassen worden ist, die Hüllkurven der jeweiligen Musiktöne nacheinander in der Reihenfolge:.Anhallphase A, Haltephase S und Abklingphase D gespielt und beendet.

Wie Fig. 1(b) zeigt, in der die Wellenform der Hüllkurve der Musiktoncharakteristik nach der Erfindung.dargestellt ist, verhindert die.Geräteschaltung, daß die Hüllkurve in die Äbklingphase D geht, selbst wenn die erste Taste bereits, losgelassen worden ist, und hält das Aufrechterhaltungsniveau unverändert bei, so daß das Halteniveau nicht rückgesetzt, sondern nachfolgend beibehalten wird, währ end die zweite Taste bereits gedrückt ist. Auf.diese Weise entsteht ein Legato-Effekt dadurch, daß die erste und die zweite Taste nacheinander gedrückt werden. Das erfindungsgemäße elektronische Musikinstrument erreicht den Legato-Effekt, indem sich nur der Grundton entsprechend der ersten bis zur zweiten Taste verändert., während die Klanglautstärke auf konstantem Niveau beibehalten wird.

In Fig. 2 ist das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstrumentes dargestellt. Das Musikinstrument enthält einen Hüllkurvengenerator 1, dessen Aufbau für die Erfindung charakteristisch ist und der im folgenden detaillierter erläutert wird.

Die Tastatur 2 enthält (nicht dargestellte) Tastenschal-"

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ter, die den jeweiligen (nicht dargestellten) Tasten in der üblichen Weise entsprechen. Die Erkennungsschaltung 3 für gedrückte Tasten erkennt (detektiert) den öffnungs- oder Schließvorgang der den jeweiligen Tasten entsprechenden Tastenschalter und erzeugt ein mehrstelliges binäres Äusgangssignal, das die gedrückte Taste kennzeichnet.

Die Musikton-ZuordnungsSchaltung oder der Tastenzuordner 4 empfängt dieses Signal, das die gedrückte Taste kennzeichnet, von der Erkennungsschaltung 3 und hat die Aufgäbe,der Zuordnung des Musiktones oder der Note, die durch das Signal der Erkennungsschaltung 3 gekennzeichnet ist, zu einem von mehreren Kanälen, deren Anzahl der Zahl der gleichzeitig zu erzeugenden Töne entspricht und beispielsweise zwölf beträgt. Der Tastenzuordner 4 enthält Tastenkodewort-Speichereinheiten, die den jeweiligen Kanälen entsprechen und Tastenkodewörter KC zu speichern vermögen, die die Tasten in den jeweiligen den Kanälen entsprechenden Speichereinheiten angeben. Der Inhalt eines Kanals entspricht daher jeweils einem bestimmten Musikton, der wiederum der gedrückten Taste entspricht. Die Tastenkodewörter KC, die in den jeweiligen Kanälen gespeichert sind, werden nacheinander im time-sharing-Betrieb ausgelesen. Wenn daher mehrere Tasten an der Tastatur 2 gleichzeitig gedrückt werden, werden die Musiktöne dieser gedrückten Tasten jeweils verschiedenen Kanälen zugeordnet. Die Tastenkodewörter KC, die jeweils eine Taste repräsentieren, werden jeweils in einer Speichereinheit gespeichert, die einem Kanal entspricht. Die Speichereinheiten bestehen beispielsweise aus zirkulierenden Schieberegistern.

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Es sei beispielsweise angenommen, daß die Tastenkodewörter KC zur Kennzeichnung der jeweiligen Tasten in der Tastatur 2 aus 2-Bit-Kodezeichen K₃, K., die die Art der Tastatur kennzeichnen, 3-Bit-Kodezeichen B₃, B₂, B₁, die den Oktaven-Tonbereich kennzeichnen, und 4-Bit-Kodezeichen N₄, N~, N„, N₁, die die Musiknote innerhalb einer Oktave bezeichnen, bestehen. Ein Kodewort ist daher neunstellig und die Anzahl der Kanäle beträgt zwölf. Daher verwendet man vorzugsweise ein Schieberegister mit zwölf Wörtern, wobei jedes Wort aus 9 Bits besteht.

- .9

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TABELLE

Kennzeichnung	obere	K₂	Tastenkodewörter	-K₁	^B3	^B2	^B1	^N4	^N3	KC	^N1
der Tasten	untere	0	1						^N2
	Pedal-	1	0
Tastatur	1.	1	1			-
	2.			0	0	0
	3.			0	0	1
	4.			0	1	0
Oktave	5.			0	1	1
	6.			1	0	0
	C*			1	0	1
	D						0	0		0
	D^#						0	0	0	1
	E						0	0	0	0
	F						0	1	1	0
	A*						0	1	0	1
	G						0	1	0	0
Musiknote	G*						1	0	1	0
	A						1	0	0	1
	A*						1	0	0	0
	B						1	1	1	0
	C						1	1	0	1
							1	1	0	0
	1

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Da dieses Aüsführungsbeispiel des elektronischen Musikinstrumentes aus einem System in dynamischer Logik konstruiert ist, bei dem die verschiedenen Zähler, Logikschaltungen, Speicher usw. gemeinsam für alle Kanäle im time-sharing-Betrieb benutzt werden, so daß das Instrument imstande ist, mehrere Musiktöne gleichzeitig zu erzeugen,, ist die zeitliche Zuordnung der Taktimpulse für den Betrieb, des Instrumentes von großer Wichtigkeit, Fig. 3 (a) zeigt eine Darstellung der Mastertaktimpulse φ* , die die time-sharing-Operation für die Kanäle takten und jeweils eine. Impulsperiode bzw. einen Abstand von 1 με haben. Ein Tastenkodewort KC besteht aus zwölf Kanälen, die nacheinander und sequentiell durch die Mastertaktimpulse ^voneinander getrennt werden. Jede Impulslänge von 1 με, die auf die-, se Weise abgeteilt ist und einem Kanal entspricht, wird im folgenden als "Zeitfenster" bezeichnet. Die jeweiligen .Zeitfenster entsprechen hintereinander dem ersten bis zwölften Kanal und werden im folgenden entsprechend Fig. 3(b) als erste bis zwölfte Kanalzeit bezeichnet. Die jeweiligen Kanalzeiten werden auf diese Weise zyklisch erzeugt. Daher werden die TastenkodewÖrter KC, die die Taste des gespielten' und von der Zuordnungsschaltung 4 zugeordneten Musiktones repräsentieren und in den genannten Schieberegistern gespeichert sind, sequentiell entsprechend den einzelnen Kanalzeiten ausgegeben und daher den Kanälen im time-sharing-Betrieb zugeordnet.

Es sei angenommen, daß beispielsweise die Note C der zweiten Oktave der Pedaltastatur dem ersten Kanal, die Note G- der fünften Oktave des oberen Manuals" dem zweiten Kanal, die Note C der fünften Oktave des oberen Manuals dem dritten Kanal und die Note E der vierten

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Oktave des unteren Manuals dem vierten Kanal zugeordnet ist. Dem fünften bis zwölften Kanal seien keine Töne zugeordnet. Der Inhalt der Tastenkodewörter KC, die synchron mit den jeweiligen Kanalzeiten im time-sharing Betrieb von dem Tastenzuordner 4 ausgegeben werden, nimmt die in Fig. 3(c) dargestellte Form an. Die Ausgangssignale des fünften bis zwölften Kanals sind "0".

Da bei einem derart ausgebildeten Musikinstrument die Pedaltastatur mit einem Fuß des Spielers betätigt wird, kann zu jeder Zeit nur eine Note gespielt werden. Zur Eliminierung eines solchen einzelnen Musiktones oder der Notenbetätigung mit einem Fuß weist der Tastenzuordner 4 ein "monophones System" für die Pedaltastatur auf. Dieses System ordnet die Noten der Pedaltastatur stets einem bestimmten Kanal zu, beispielsweise dem ersten Kanal. DiesesEinzel-Musikton-Pedalsystem dient der Unterscheidung der Tastatur auf der Grundlage des Tastenkodewortes KC zur Identifizierung der gedrückten und von der Detektorschaltung 3 ermittelten Taste, um das Tastenkodewort KC der gedrückten Taste in der Speichereinheit des ersten Kanals, die speziell für die Pedaltastatur vorgesehen ist, in dem Musikton-Zuordner 4 zu speichern, wenn das Tastenkodewort KC von der Pedaltastatur erhalten wurde. Demnach sind die Musiknoten des oberen und des unteren Manuals dem zweiten bis zwölften Kanal zugeordnet.

Die Musikton-Zuordnungsschaltung 4 erzeugt ein Anhall-Startsignal oder Eintastsignal AS, das angibt, daß die Musiknote für die gedrückte Taste in dem zugeordneten Kanal synchron mit den jeweiligen Kanalzeiten im time-

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sharing-Betrieb gespielt werden sollte. Der Musikton-Zuordner 4 erzeugt ferner ein Abkling-Startsignal oder Austastsignal DS, das angibt, daß die gedrückte und dem jeweiligen Kanal zugeordnete Taste freigegeben wurde, wodurch die entsprechende Musiknote abfällt. Diese Anhall- und Abkling-Startsignale AS und DS dienen der Steuerung der Hüllkurve des Musiktones oder der Musiknote.

Zusätzlich gibt die Musikton-Zuordnungsschaltung 4 ein Löschsignal CC aus, um die Zuordnung der Musiknote du-rch Löschen der verschiedenen Speicher, die dem betreffenden Kanal entsprechen, auf ein Abkling-Endesignal DF hin zu beenden. Das Abkling-Endesignal DF wird von dem Hüllkurvengenerator 1 empfangen, der nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird und gibt an, daß die Musiknote oder der Abklingvorgang in dem betreffenden Kanal beendet ist.

Ferner erzeugt der Musikton-Zuordner 4 Tastatursignale UE, LE, PE, die die Zugehörigkeit der entsprechenden Tastenkodeworter KC zu den einzelnen Tastaturen angeben, synchron mit der Ausgabe der Tastenkodeworter. Die oben erwähnte Beziehung der entsprechenden Tastenkodeworter KC zu den Tastaturen kann man über den Inhalt der Bits K„, K₁ erhalten, die die Tastatur kennzeichnen, der das Tastenkodewort KC angehört. Haben die Ausgangssignale des Musikton-Zuordners 4 die in Fig. 3Cc) dargestellte Form, so wird in der ersten Kanalzeit das Tastatursignal PE für die Pedaltastatur erzeugt, wie Fig. 3(f) zeigt. In der zweiten und in der dritten Kanalzeit wird das Signal UE für das obere Manual erzeugt, wie Fig. 3(d)

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zeigt,und in der vierten Kanalzeit wird das Signal LE für das untere Manual erzeugt, wie Fig. 3(e) zeigt. Wenn die Ausgangssignale der Musikton-Zuordnerschaltung 4 die in Fig. 3(c) dargestellte Form haben, wird, unter der Annahme, daß die dem ersten und zweiten Kanal zugeordneten Tasten vorläufig gedrückt bleiben, und daß die dem dritten und vierten Kanal zugeordneten Tasten freigegeben werden, wodurch die entsprechenden Musiktöne in ihrer Amplitude abfallen, die Erzeugung der betreffenden Musiktöne in der Zeitfolge des Zeitfensters t. des vierten Kanals beendet und dabei wird von der Musikton-Zuordnungsschaltung 4 das Abkling-Endesignal DF erzeugt. In dem Zeitfenster t~ wird von dem Musikton-Zuordner 4 das Löschsignal CC um zwölf Kanalzeiten gegenüber dem Abkling-Endesignal verzögert ausgegeben. Das Anhall-Startsignal AS, das Abklingstartsignal DS, das Abkling-Endesignal DF und das Löschsignal CC werden von der Musikton-Zuordnungsschaltung 4 gemäß Fig. 3(g) bis 3(j) jeweils ausgegeben. Da im vorliegenden Falle nun das Löschsignal CC während des Zeitfensters t~ ^von der Musikton-Zuordnungsschaltung 4 ausgegeben wurde, werden das Anhall-Startsignal AS und das Abkling-Startsignal DS jedes Kanales gelöscht. Zu dieser Zeit werden auch das Tastenkodewort KC in der in Fig. 3(c) erkennbaren vierten Kanalzeit und das Signal LE, das das untere Manual kennzeichnet und in Fig. 3(e) dargestellt ist, gelöscht, jedoch sind diese Signale in der Zeichnung aus Gründen der besseren Erläuterung noch dargestellt.

Auf diese Weise sind die jeweiligen Signale KC, AS, DS, CC und UE bis PE, die von der Musikton-Zuordnungsschaltung 4 an die Kanäle ausgegeben werden, durch die Kanal-

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zeiten, in denen sie auftreten, für die einzelnen Kanäle unterscheidbar festgelegt.

Die detaillierten Schaltungen der Musikton-Zuordnungsschaltung 4 und der Erkennungsschaltung 3 für gedrückte Tasten werden an dieser Stelle nicht näher erläutert, da sie nach bekannten Vorbildern ausgeführt werden können. Das Detail des monophonen Systems für das Pedal wird aus demselben Grunde nachfolgend nicht näher erläutert* Im einzelnen können anstelle der oben erläuterten Baugruppen auch entsprechende anders konstruierte Einrichtungen verwendet werden.

Da die von der Musikton-Zuordnungsschaltung 4 ausgegebenen Tastenkodewörter KC die gedrückten Tasten repräsentieren, können sie als Adressensignal verarbeitet werden/ das das Auslesen einer numerischen Frequenzzahl aus einem Frequenzzahlspeicher 5 ermöglicht, die in bestimmter Beziehung zu der Musiktonfrequenz der gedrückten Taste steht.

Der Frequenzzahlspeicher 5 besteht beispielsweise aus einem Festwertspeicher, der die den einzelnen Tastenkodewörtern KC der jeweiligen Tasten entsprechenden Frequenzzählen F(konstant) in fester Form gespeichert enthält. Die Adresse, in der die Frequenzzahl F gespeichert ist, ist durch das Kodewort KC festgelegt, so daß nach Erhalt eines Kodewortes KC die zugehörige Frequenzzahl ausgegeben wird.

Obwohl der erwähnte Frequenzzahlspeicher 5 im vorliegenden Falle aus einem Festwertspeicher besteht, kann er

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im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch auf andere Weise konstruiert sein.

Ein Frequenzzahlzähler 6 führt in regelmäßigen Abständen kumulative Additionen der Frequenzzahl F hintereinander durch, um die Amplitude der Musxktonwellenform in konstanten Zeitabständen abzutasten. Die Frequenzzahl F besteht aus digitalen Ziffern, die der Musiktonfrequenz jeweils proportional ist. Beispielsweise handelt es sich um ein 15-stelliges Binärsignal. Diese Frequenzzahl F kann in Stellenwertschreibung als gebrochene Zahl geschrieben werden und setzt sich dann zusammen aus einem Ganzzahlbereich, der von der höchstwertigen Stelle der 15 Bits gebildet wird, und einem Bruchzahlbereich, der von den übrigen 14 Stellen der Frequenzzahl gebildet wird. Der Ganzzahlbereich stellt die Ziffer vor dem Komma und der Bruchzahlbereich die Stellen hinter dem Komma dar.

Der Wert der Frequenzzahl F kann für eine bestimmte Abtastgeschwindigkeit eindeutig festgelegt werden, wenn die Musiktonfrequenz angegeben wird. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß der Wert qF ansteigt, wobei q die Zahlen 1, 2, 3 ... darstellt, mit denen die Frequenzzahl F sequentiell akkumuliert wird, so wird, wenn die im Frequenzzahlzähler 6 akkumulierte Frequenzzahl qF 64 in Dezimalschreibweise wird, die Abtastung einer Musiktonwellenform beendet. Die kumulative Addition der Frequenzinformation F erfolgt alle 12 μβ, wobei die gesamte Kanalzeit in einem Zyklus umläuft. Der Wert der Frequenzzahl F für eine bestimmte Frequenz ergibt sich dabei zu

F = 12 X 64 X f X 10~⁶.

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f bezeichnet hierin die Frequenz des Musiktones. Auf diese Weise kann dieser Wert der Frequenzzahl F vorzugsweise in dem Frequenzzahlzähler 6 entsprechend der zu erhaltenden Frequenz f gespeichert werden. Beispielsweise beträgt die Musiktonfrequenz für die Note C„ 65,106 Hz. Für diese Frequenz ergibt sich eine Frequenzzahl F von 0,052325. Die Werte der Frequenzzahl F können für die anderen Noten in entsprechender Weise erreichnet werden.

Der Frequenzzahlzähler 6 führt eine kumulative Addition der Frequenzzahl F in einem Kanal mit bestimmter konstanter Abtastgeschwindigkeit durch, die z.B. 12 μβ beträgt. Dadurch erhöht sich der Wert qF alle 12 μΞ, was dazu führt, daß der Phasenwinkel der auszulesenden Musiktonwellenform in Zeitintervallen von 12 με um einen bestimmten Betrag weiterläuft. Wenn der akkumulierte Wert qF die Zahl 64 in Dezimalschreibweise erreicht, fließt der Zähler über und nimmt den Wert "0" an. Auf diese Weise wird das Auslesen einer Wellenform beendet. Da die Zahl 64 in Dezimalschreibweise durch ein binäres 6-Bit-Signal ausgedrückt werden kann, sollte der Zähler eine Wortlänge von 20 Bits haben, um die kumulative Addition der Frequenzzahl F auszuführen, die allein aus 15 Bits besteht und solange kumulativ addiert wird, bis der Wert qF 64 wird. Von den 20 Stellen, die der Zähler aufweist, bilden das 1. bis 14. Bit den Bruchzahlbereich und das 15. bis 20. Bit bilden den Ganzzahlbereich. Vorzugsweise sollte der Frequenzzahlzähler 6- aus einem 20-stelligen Addierer und einem 12-stufiqen Schieberegister (jede Stufe mit 20 Bit) bestehen, damit er für sämtliche Kanäle im time-sharing-Betrieb benutzt werden kann.

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In dem Musikton-Wellenformspeicher 7 ist die Wellenform eines Musiktones in Form der Amplitudenwerte an 64 Abtaststellen gespeichert. Die Amplitudenwerte der einzelnen Abtastpunkte sind an den zugehörigen Adressen gespeichert. Die Werte qF am Ausqanq des Frequenzzahlzählers 6 stellen das Eingangssignal des Wellenformspexchers dar und geben die auszulesenden Adressen an. Die Anzahl der Adressen des Musikton-Wellenformspeichers 7 beträgt 64 und die Daten der 15. bis 20. Stelle, die dem Ganzzahlbereich des Wertes qF entsprechen, werden dem Musikton-Wellenformspeicher 7 als Adressensignale zugeführt. Die Daten der 1. bis 14. Stelle entsprechen dem Bruchzahlbereich des Wertes qF und werden lediglich intern in dem Frequenzzahlzähler 6 für die kumulative Addition verwandt.

Wenn der akkumulierte Wert qF,der im Frequenzzahlzähler steht, ansteigt, werden die Adressen zur Kennzeichnung der Amplituden der auszulesenden Wellenform nacheinander und sequentiell.ausgeliefert, um die Amplituden der gesamten in dem Speicher 7 gespeicherten Musikton-Wellenform nacheinander mit der jeweils durch die Frequenzzahl vorgegebenen Geschwindigkeit auszulesen.

Die Amplitudenhüllkurve der so erhaltenen Musikton-Wellenform wird so gesteuert, daß die in den Hüllkurvenspeicher 8 gespeicherte Hüllkurven-Wellenform unter Steuerung durch das Ausgangssignal des Hüllkurvenzählers 9 ausgegeben wird. Wenn das Anhall-Startsignal oder das Abkling-Startsignal von der Musikton-Zuordnungsschaltung 4 an den Hüllkurvenzähler 9 geliefert wird, werden von diesem Anhall-Taktimpulse ACP oder Abkling-

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Taktimpulse DCP gezählt, wodurch sich der Zählerstand ständig verändert und der Zähler die Adressen zürn Auslesen des Hüllkurvenspeichers 8 ausgibt.

Bei dem dargestellten Hüllkurvengenerator 1 weist der Hüllkurvenzähler 9 einen 6-stelligen (6-Bit) Addierer und ein 12-stufiges 6-Bit-Schieberegister 11 auf. Das Schieberegister 11 wird von dem Mastertaktimpuls φ~ getaktet. Das Ergebnis der Addition in dem Addierer 10 wird nach zwölf Kanalzeiten auf den Addierer zurückgegeben und dadurch wird ein von der ODER-Schaltung 12 gelieferter Taktimpuls hinzuaddiert. Demnach dient der Hüllkurvenzähler 9 zum kumulativen Zählen der von der ODER-Schaltung 12 separat für jeden Kanal im time-sharing-Betrieb gelieferten Taktimpulse. Der Zählerstand des Hüllkurvenzählers, 9 wird dem Hüllkurvenspeicher 8 als Adressensignal zugeführt zum Auslesen derjenigen Amplitude der Hüllkurven-Wellenform, die an der durch den Zählwert ausgedrückten Adresse gespeichert ist. Der Hüllkurvenspeicher 8 teilt die Wellenform der in Fig. 1(a) dargestellten Ahhallphase A in siebzehn Teile auf und speichert die Anhall-Wellenform an Adressen, die bei 0 beginnen und bis zu einer bestimmten Adresse, z.B. 16, laufen. Der Hüllkurvenspeicher 8 teilt ferner die Wellenform der Abklingphase D in siebenundvierzig Teile und speichert die Abkling-Wellenform an Adressen, die von siebzehn bis zur höchsten Adresse, z.B. 63, laufen.

Der Taktimpulsgenerator 13 erzeugt Anhall-Taktimpulse ACP und Abkling-Taktimpulse DCP, wobei die Taktimpulse ACP und DCP für die einzelnen Tastaturen unterschiedlichen Frequenzen haben können, so daß in Abhängigkeit

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von den Tastatursxgnalen UE, LE und PE Anhall- und Abkling-Taktimpulse ACP und DCP mit unterschiedlichen Frequenzen ausgegeben werden. Es wäre auch möglich, die Konstruktion so vorzunehmen, daß die Frequenzen der jeweiligen Taktimpulse ACP und DCP in beliebiger Weise frei verändert werden können, was in derselben Weise geschehen kann wie es oben hinsichtlich der verschiedenen Tastaturen beschrieben wurde.

Im folgenden wird nun der Zählvorgang des Hüllkurvenzählers 9 in bezug auf den ersten Kanal erläutert, dem die Note der Pedaltastatur zugeordnet ist. Fig. 4 zeigt die Zeitdiagramme für die erste Kanalzeit.

Wenn die Taste der Note D in der Pedaltastatur zu einer Zeit t gedrückt wird, erzeugt die Musikton-Zuordnungsschaltung 4 das Anhall-Startsignal AS, wie es in Fig. 4(a) dargestellt ist, in der ersten Kanalzeit. Das auf diese Weise erzeugte Anhall-Startsignal AS wird einer UND-Schaltung 14 (Fig. 2) zugeführt, und bereitet diese für das Durchschalten vor. Da das Ausgangssignal des Hüllkurvenzählers 9 zu diesem Zeitpunkt "0" ist, hat die UND-Schaltung 14 bereits "1"-Signale empfangen, die durch Invertieren der "0"-Signale einer UND-Schaltung 15 und einer ODER-Schaltung 16 mit Invertern 17 bzw. 18 entstanden sind. Die Anhall-Taktimpulse ACP gelangen also über die UND-Schaltung 14 und die ODER-Schaltung 12 zu dem Addierer 10, so daß die Zählung der Anhall-Taktimpulse ACP in dem Hüllkurvenzähler 9 beginnt. Wenn der Zählwert die Zahl 16 erreicht hat, erzeugt das 5. Bit von der am weitesten rechts liegenden Stelle des Schieberegisters 11 ein "!"-Signal und demnach wird auch das

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Ausgangssignal der ODER-Schaltung 16 "1". Als Ergebnis hiervon werden die Anhall-Taktimpulse ACP daran gehindert, die UND-Schaltung 14 zum Zwecke der Weiterzählung zu durchlaufen. Selbst wenn der Zählwert den Wert 15 durch den Hüllkurvenzähler 9 übersteigt, wird derselbe Vorgang , wie er oben beschrieben wurde, im Hinblick auf die Anhall-Taktimpulse ACP fortgesetzt. Daher wird die Zählung plötzlich angehalten und die an der Adresse 16 des Hüllkurvenspexchers 8 gespeicherte Amplitude wird kontinuierlich ausgelesen. Der Haltezustand wird mit einem bestimmten konstanten Niveau beibehalten, nachdem die Wellenform der Anhallphase A gemäß Fig. 4(e) ausgelesen wird.

In diesem Haltezustand empfängt die UND-Schaltung 19 ein "1"-Signal von der ODER-Schaltung 16 und ferner ein "1"-Signal, das durch Invertierung des Ausgangssignals "0" der UND-Schaltung 15 mit dem Inverter 17 entstanden ist. Wenn daher das Abkling-Startsignal DS "1" wird, bewirkt dies, daß die UND-Schaltung 19,die über die UND-Schaltung 20 zugeführten Abkling-Taktimpulse DCP zum Addierer 10 durchläßt. Wenn jedoch ein Legato-Effekt für die Note der Pedaltastatur vorgesehen ist, wird die UND-Schaltung 20 gesperrt und verhindert, daß die Abkling-Taktimpulse DCP zu der UND-Schaltung 19 durchdringen können.

Genauer gesagt: wenn ein Legato-Effekt an der Pedaltastatur erreicht werden soll, wird ein Schalter 21 geschlossen, so daß das Signalniveau an Leitung 25 "0" wird und der ODER-Schaltung 22 ein "0"-Signal zugeführt wird. Andererseits befindet sich das Flip-Flop 23 nor-

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malerweise im Rücksetz-Zustand und der andere Eingang der ODER-Schaltung 22 wird daher von dem Rücksetz-Flip-Flop 23 "0". Auf diese Weise wird das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 24 in den Kanalzeiten der Pedaltastatur "0" und bewirkt hierdurch, daß die UND-Schaltung 20 sperrt.

In diesem Zustand können die Signale UE und LE für das obere und das untere Manual der ODER-Schaltung 24 zugeführt werden, so daß die UND-Schaltung 20 für alle Noten des oberen und des unteren Manuals durchschaltet, so daß die Abklingtakte DCP dem Addierer 10 zugeführt werden und der Legato-Effekt für die Manuale verhindert wird.

Wenn die Taste der Note D zur Zeit t, losgelassen wird, während der Legato-Schalter 21 sich im EinschaItzustand befindet und an Leitung 25 ein "0"-Signal ansteht, wird das Abkling-Startsignal DS "1", wie es in Fig. 4(b) dargestellt ist. Da jedoch der Abkling-Taktimpuls DCP die UND-Schaltung 20 nicht durchlaufen kann, behält der Hüllkurvenzähler 9 den Zählwert 16 bei. Daher wird ein bestimmtes konstantes Halteniveau zum Auslesen des Hüllkurvenspeichers 8 beibehalten, wie in Fig. 4(e) dargestellt ist, was dazu führt, daß die Note D weitergespielt wird.

Wenn die Taste der Note E zur Zeit t an der Pedaltasta-

tür gespielt wird, wird die Taste der Note D, die dem für die Pedaltastatur bestimmten ersten Kanal zugeordnet ist, zwangsweise an der Zuordnung gehindert, ohne Rücksicht darauf, daß die Musiknote weiterhin von der

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Zuordnungsschaltung 4, die das monophone System für die Pedaltastatur annimmt, im Spielzustand gehalten wird. Die Taste der neu gedrückten Note E wird nunmehr dem ersten Kanal· zugeordnet. Daher wird das in dem Speicher für den ersten Kanal gespeicherte Tastenkodewort KC der Note D nach E zur Zeit t geschrieben, um die Musikton-Wellenform der Frequenz der Note E aus dem Musikton-Wellenformspeicher 7 auszulesen. Das Abkling-Startsignal· DS des ersten Kanals wird gleichzeitig mit dem oben erwähnten Vorgang zwangsweise auf "0" gesetzt. Das Anhall-Startsignal AS wird im Hinblick auf die Note D formell rückgesetzt, jedoch wird das Anhall-Startsignal AS in bezug-auf die Note E auf dieselbe Weise erzeugt,so daß das Änhall-Startsignal AS tatsächlich während der ersten Kanalzeit kontinuierlich erzeugt wird. Da der Zählerstand des Schieberegisters.11 16 beträgt, kann die UND-Schaltung 14 nicht arbeiten. Daher wird eine bestimmte konstante Amplitude beibehalten und von dem Hüllkurvenspeicher 8 weiterhin ausgelesen. Wie in Fig. 4(e) dargestellt ist, wird auf diese Weise der Legato-Effekt erzielt, weil die Amplitudenhüllkurve konstant ist und nur der Grundtort der Musiknote sich von D nach E verändert.

Selbst wenn die Taste der Note E zur Zeit t, losgelassen wird, behält die Amplitudenhüllkurve noch das Halteniveau auf dieselbe Weise bei, und wenn zur Zeit t die Taste der Note G an der Pedaltastatur gedrückt wird, kann der Legato-Effekt in derselben Weise ausgeführt werden wie oben beschrieben. Selbst obwohl die Taste der Note G zur Zeit t_f losgelassen wird und das Abkling-Startsignal DS "1" wird, wird das Halteniveau dennoch

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beibehalten.

Wenn der Pedal-Legato-Schalter 21 geöffnet wird, entsteht an Leitung 25 eine positive Spannung + Vcc, die den Eingang der ODER-Schaltung 22 "1" werden läßt, so daß der Legato-Effekt beendet wird.

Um den Legato-Effekt einfach während des Spielens des oberen oder unteren Manuals mit beiden Händen zu beenden, ist ein normalerweise geöffneter Schalter 26 vorgesehen, der sich selbst zurückstellt und die Versorgungsleitung + Vcc mit dem Setzeingang des Flip-Flbps 23 verbindet. Das Stellglied dieses Schalters 26 ist vorzugsweise an einer Stelle angebracht, an der es für den Spieler des elektronischen Musikinstrumentes mit einem Fuß erreichbar ist. Beispielsweise kann das Stellglied oder das Betätigungspedal des Schalters 26 in der Nähe der Zehenlage eines bekannten Ausdruckspedals (expression pedal) untergebracht sein, an dem die Lautstärke des Musiktones durch Niederdrücken verändert werden kann.

Im folgenden wird nun der Betrieb des normalerweise geöffneten Schalters 26 unter Bezugnahme auf die Schaltung in Fig. 2 erläutert. Wenn der Legato-Ende-Schalter

26 zur Zeit t geschlossen wird, wird dem Widerstand

27 die positive Spannung + Vcc zugeführt, wodurch ein "1"-Signal an den Setzeingang des Flip-Flops 23 gelegt wird. Das Flip-Flop 23 wird auf diese Weise gesetzt und erzeugt an seinem Ausgang Q ein "1"-Signal, wie es in Fig. 4(d) dargestellt ist. Das "1"-Signal des Flip-Flops 23 wird über die ODER-Schaltung 22 und 24 der UND-Schaltung 20 zugeführt und macht diese leitend.

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X.S

Da das Äbkllng-Startsignal DS, das das Freigeben der Taste der Note G anzeigt, das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 16 und das Ausgangssignal des Inverters 17 zu dieser Zeit sämtlich "1" sind, werden die Abkling-Taktimpulse DCP über die UND-Schaltungen 20 und 19 und weiter über die ODER-Schaltung 12 dem Addierer 10 zugeführt. Der Hüllkurvenzähler 9 beginnt daher die Taktimpulse DCP zu zählen, so daß der Zählwert gemäß 17, 18, ... ansteigt und die Amplitudenhüllkurve der in den Adressen 17, 18, ... des Hüllkurvenspeichers 8 gespeicherten Abklingphase D ausgelesen werden.

Wenn der Zählwert im Hüllkurvenzähler 9 den Maximalwert von 63 annimmt, ist die Amplitude der letzten Adresse aus dem Hüllkurvenspeicher 8 ausgelesen* Dann wird das Auslesen der Hüllkurven-Wellenform der Abklingphase D beendet. Da sämtliche Bits des Zählwertes des Registers 11 zu diesem Zeitpunkt "1" werden, schaltet die UND-Schaltung 15 durch und erzeugt ein "1"-Signal, das als Signal DF zur Beendigung des Abklingens verwendet wird und in Fig. 4(c) dargestellt ist.

Die Musikton-Zuordnungsschaltung 4 empfängt das Abkling-Endesignal DF von der UND-Schaltung 15 und erzeugt dadurch das Löschsignal CC. Dieses Abkling-Endesignal DF, das von der UND-Schaltung 15 kommt, wird dem Rücksetzeingang des Flip-Flops 23 zugeführt und setzt dieses zurück. Das Löschsignal CC wird von einem Inverter 28 auf "0" invertiert und sperrt die UND-Torgruppe 29, die zwischen dem Addierer 10 und dem Register 11 vorgesehen ist. Daher wird das Ausgangssignal des Addierers 10 daran gehindert, den gespeicherten Zählwert des Registers

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11 für den ersten Kanal auf "O" zu setzen oder zu löschen, Ferner löscht das Löschsignal CC das der Note G entsprechende Tastenkodewort, das Anhall-Startsignal AS und das Abkling-Startsignal DS jeweils für den ersten Kanal, so daß diese Signale "0" werden.

Aus der obigen Beschreibung ersieht man, daß der Legato-Effekt beendet werden kann, indem das Flip-Flop 23 mit dem normalerweise geöffneten Schalter 26 gesetzt werden kanu. Auf diese Weise kann die Schaltungsanordnung des elektronischen Musikinstrumentes den Legato-Betrieb von neuem durchführen, indem das Flip-Flop 23 nach Beendigung des Musiktones oder der Note bzw. des Abklingens gesetzt wird. Insofern, als das Signal an Leitung 25 "0" ist, solange der Pedal-Legato-Schalter 21 eingeschaltet ist, kann der Impulstakt DCP während der Setzperiode des Flip-Flops 23 die UND-Schaltung 20 passieren. Wenn diese jedoch rückgesetzt ist, wird der Impulstakt DCP am Passieren der UND-Schaltung 20 gehindert. Daher kann das Legato auch für diejenige Note angewandt werden, die von der Pedaltastatur nach Beendigung der Musiknote G in Fig. 4(e) ausgewählt wird.

Die Amplituden der von dem Hüllkurvenspeicher 8 ausgelesenen Hüllkurven-Wellenformen können dem Musikton-Wellenformspeicher 7 zugeführt werden und dabei die Amplitude der aus diesem Wellenformspeicher ausgelesenen Musikton-Wellenform steuern.

Der Musikton-Wellenformspeicher 7 und der Hüllkurvenspeicher 8 können so arbeiten, daß die abgetastete Wellenform als Analogspannung in Abhängigkeit von den di-

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αν

gitalen Adresseneingangssignalen derart ausgelesen wird, daß aus den analogen Hüllkurvenamplituden,die von dem Hüllkuryenspeicher 8 ausgegeben werden,.analoge Musikton-Wellenformamplituäen gebildet werden, indem die Ausgangsspannung des Hüllkurvenspeichers 8 als Versorgungsspannung für den Musikton-Wellenformspeicher 7 verwandt wird. Auf diese Weise werden die Musikton-Wellenformamplituden und die Hüllkurvenamplituden miteinander kombiniert. Die Amplituden der von dem Musikton-Wellenformspeieher 7 ausgelesenen Musikton-Wellenformen werden in Abhängigkeit von den Amplituden der Hüllkurven-Wellenformen variiert und gesteuert. Das auf diese Weise hüllkurvengesteuerte Musikton-Wellenformsignal wird einer Tonfarben- und Lautstärke-Steuerschaltung 30 zur Steuerung der Tonfarbe und der Lautstärke des Musiktones zugeführt und das Ausgangssignal der Tonfarben- und Lautstärke-Steuerschaltung 30 wird einem Audiosystem 31 zur Abstrahlung der Musiktöne zugeleitet.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise in dem Falle, daß als Hüllkurvenspeicher 8 oder als Musikton-Wellenformspeicher 7 Festwertspeicher verwendet werden, eine (nicht dargestellte) Multiplizierschaltung separat in der oben erläuterten Schaltung des elektronischen Musikinstrumentes vorgesehen, die die Musikton-Wellenform mit der Hüllkurvenamplitude multipliziert und das Ausgangssignal des derart betriebenen Multipliz.ierers wird anschließend in ein Analogsignal umgesetzt, bevor es dem Audiosystem 31 zur Erzeugung der Musiktöne zugeleitet wird.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltung kann ein Legato

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ausschließlich auf der Pedaltastatur gespielt werden, indem der Pedal-Legato-Schalter 21 eingeschaltet wird. Das Legato kann auf einfache Weise beendet werden, indem lediglich der Schalter 26 mit einem Fuß des Spielers betätigt wird, so daß durch einfach durchzuführende Schaltvorgänge die Leistung des Musikinstrumentes erheblich gesteigert werden kann.

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Claims

Patentanspruch

Elektronisches Musikinstrument mit einem Hüllkurvenspeicher, der Amplitudenwerte der Hüllkurve eines Musiktones an einzelnen Adressen gespeichert enthält, einer ersten Schaltung zur Bestimmung der auszulesenden Adressen des Hüllkurvenspeichers und mit einer zweiten Schaltung zur Lieferung von Taktimpulsen jeweils nach dem Drücken und Loslassen einer Taste an die erste Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (19, 20) vorgesehen ist, die unabhängig von dem Drücken oder Freigeben der Taste die nachfolgende Zufuhr von Taktimpulsen (DCP) zu der ersten Schaltung (9) verhindert, wenn die von der ersten Schaltung (9) bezeichnete Adresse auf einem vorbestimmten Schritt angelangt ist, so daß die auszulesende Adresse auf diesem Schritt stehenbleibt.

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