DE2656298C3 - Elektronisches Gerät zur Veränderung des Klanges von Musikinstrumenten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät zur Veränderung des Klianges von Musikinstrumenten nach dem Oberbegriff desi Anspruchs 1.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elektronisches Gerät zur Veränderung des Klanges von Musikinstrumenten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei dem nicht nur die Lautstärke und die Tonhöhe, sondern auch die Klangfarbe des jeweils veränderten Klanges durch den zu verändernden Klang beeinflußbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Gerät erfindungsgemäß entsprechend den Maßnahmen des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Durch die Erfindung erfolgt eine amplitudengetreue Wiedergabe des spektralen Anteils jedes umzusetzenden Frequenzgemisches für den mit Selektionsfiltern ausgestatteten Bereich durch Verwendung eines spannungsgesteuerten Verstärkers für jede umzusetzende Frequenz. Dadurch kann die Klangfarbe bei der Wiedergabe durch den Klangcharakter des steuernden Musikinstruments z. B. durch verschiedenartiges »Anblasen« beeinflußt werden.

Außer der Grundverzögerung durch die Selektionsfilter erfolgt keine Verzögerung im Toneinsatz.

Eine einfache Realisierung eines Frequenzvibratos ist ohne weiteres möglich.

Mit einer Weiterbildung der Erfindung ist eine simultane Umsetzung eines Einzeltones in ein Frequenzgemisch (z. B. Suboktave, Quinte, Terz, Oktave) möglich. Andere Weiterbildungen der Erfindung erlauben getrennte stufenlose Einstellung der Amplituden der verschiedenen umgesetzten Frequenzintervalle bzw. Erzeugung einer Vielfalt von Klangfarben bzw. simultane Imitation mehrerer Musikinstrumente.

Die Zeichnung zeigt ein Prinzipschaltbild einer beispielhaften Ausführung des Gerätes nach der Erfindung.

Die von einem Tonabnehmer 1 oder Mikrophon abgegebene Spannung (Tonspannung) wird in einem Eingangsverstärker VE verstärkt. Der niederohmige

Ausgang dieses Verstärkers ist mit den parallelgeschalteten Eingängen von selektiven Filtern Fl, ..., FN verbunden. Die Anzahl der Filter richtet sich nach dem gewünschten Bereich der Grundfrequenzen, die umgesetzt werden sollen. Es muß für jeden Grundton, der umgesetzt werden soll, ein Filter vorhanden sein.

Die Filter sind so ausgelegt und abgestimmt, daß jeweils nur die den entsprechenden Tönen (z. B. c, eis, d, dis,...) zugeordneten Grundfrequenzen durchgelassen werden. Wählt man den Grundfrequenzbereich genügend groß, d. h. stehen über mehrere Oktaven Filter zur Verfügung, dann wird beim Anliegen einer obertonhaltigen Tonspannung nicht nur der Filter mit der zugehörigen Grundfrequenz eine Ausgangsspannung liefern, sondern es werden auch die Filter ansprechen, die den entsprechenden Harmonischen zugeordnet sind.

Der Ausgang eines jeden Filters Fl,.., FTVist mit

einem Gleichrichter Gl CN und einem Tiefpaß

TPt, ..^ TPNbeschaltet, so daß beim Anliegen einer Tonspannung am Ausgang des Tiefpasses eine zur Amplitude der Filterausgangsspannung proportionale Gleichspannung entsteht. Mit dieser Gleichspannung werden ein oder mehrere spannungsgesteuerte Verstärker AAi, ..„ AAN, ABi,..., ABN, Ad, ...,ACN ausgesteuert. Diese arbeiten in der Weise, daß bei konstanter Amplitude der Eingangsspannung die Amplitude der Ausgangsspannung proportional zum Steuerstrom bzw. zur Steuerspannung ist. Ist die Steuerspannung Null, so ist auch die Ausgangsamplitude Null. Man kann nun an die Eingänge der spannungsge- jo steuerten Verstärker jede beliebige Tonfrequenz anlegen und damit jede beliebige Frequenzumsetzung erreichen.

Legt man beispielsweise an den Signaleingang eines der spannungsgesteuerten Verstärker eine von einem Tongenerator Γ erzeugte Frequenz, die eine ode- zwei Oktaven höher oder tiefer liegt als die von dem Musikinstrument erzeugte Steuerfrequenz, so erhält man bei Anliegen einer Steuerspannung am Ausgang eine Frequenz, die entsprechend um eine oder zwei Oktaven höher oder tiefer liegt. Dies entspricht einer Oktavwandlung.

Genauso wie die Oktave kann jedes beliebige andere Tonintervall zur steuernden Grundfrequenz, beispielsweise die Terz, Quinte oder Sexte, dadurch erzeugt werden, daß die entsprechende Tonfrequenz an den Eingang des zugeordneten spannungsgesteuerten Verstärkers gelegt wird. Legt man mit Hilfe von Schaltern SCH sowohl die Grundfrequenz oder Ok_tave als auch die Terz und die Quinte an den Eingang des spannungsgesteuerten Verstärkers, so erhält man an seinem Ausgang den zu dem Grundton (Steuerton) gehörenden Akkord. Man kann also mit Hilfe eines einzigen Tones eines Musikinstrumentes einen Akkord erzeugen.

Jedem selektiven Filter mit Gleichrichter und Tiefpaß ist mindestens ein spannungsgesteuerter Verstärker nachgeschaltet. Es lassen sich mit den Ausgangsspannungen der Filter jedoch auch gleichzeitig mehrere (z. B. drei spannungsgesteuerte Verstärker) steuern. Man kann dann beispielsweise die erste Reihe der spannungsgesteuerten Vent-.kci AAi, ..., AAN mit Frequenzen beschälten, die zwei Oktaven unter den vom Musikinstrument erzeugten Steuerfrequenzen liegen. Entsprechend können die Eingänge der zweiten Reihe von spannungsgesteuerten Verstärkern AB Ϊ,..., ABN mit Frequenzen beschultet werden, die eine Oktave unter der Steuerfrequenz liegen. Die Eingänge der dritten Reihe von spannungsgesteuerten Verstärkern ACi, ..., ACN können dann mit Frequenzen beschaltet werden, die eine Oktave höher liegen als die Steuerfrequenzen. Die Ausgangsströme der spannungsgesteuerten Verstärker je einer Reihe werden addiert und über Potentiometer PA, PB, PC, die zur Einstellung der relativen Amplituden dienen, den Klangformern KA, KB, KC zugeführt Die Ausgangsspannungen der Klangformer KA, KB, KC werden überlagert und mit dam Eingang des Verstärkers VA verbunden. Zur direkten Wiedergabe der vom Tonabnehmer 1 aufgenommenen Signale kann die Ausgangspannung des Eingangsverstärkers VF, über eine Einstellvorrichtung P zusätzlich den Ausgangsspannungen der Klangformer überlagert werden.

Sind die an die Signaleingänge der spannungsgesteuerten Verstärker angelegten Tonspannungen nicht sinusförmig, sondern mit hohem Obertongehalt behaftet, wie das z. B. bei sägezahn- oder rechteckförmigen Schwingungen der Fall ist, so lassen sich in den Klangformen KA, KB, KC in bekannter Weise charakteristische Klänge erzeugen, mit denen Musikinstrumente nachgeahmt werden können.

Sind die den spannungsgesteuerten Verstärkern zugeführten Tonspannungen jedoch sinusförmig bzw. werden nach der Addition der Ausgangsströme der spannungsgesteuerten Verstärker bei obertonreichen Schwingungen nur die Grundschwingungen herausgefiltert, so erhält man eine Frequenzumsetzung unter Beibehaltung des Klangcharakters des Steuertons bzw. der Steuertöne bei polyphonem Spiel. Die Ausgangsspannungen der verschiedenen Klangformer KA, KB, KC werden überlagert und dem Ausgangsverstärker VA zugeführt.

Zur Erzeugung der Eingangsfrequenzen für die spannungsgesteuerten Verstärker eignen sich Tongeneratoren, wie sie bei elektronischen Orgeln üblich sind. Von diesen Tongeneratoren können alle benötigten Tonfrequenzen abgenommen werden. Weisen diese Generatoren einen sogenannten Oktavschieber auf, mit dessen Hilfe alle Ausgangsfrequenzen des Generators stufenlos um eine oder mehrere Oktaven verschoben werden können, so kann mit dem Gerät nach der Erfindung neben der Erzeugung vieler Effekte auch transponiert werden. Beispielsweise kann dann auf einer Elektro-Gitarre, deren mechanische Saitenschwingungen kaum hörbar sind, in einer relativ geläufigen Tonart gespielt werden, während am Ausgang des Gerätes nach der Erfindung jede gewünschte Tonart erzeugt werden kann. Außerdem wird der Bereich der Ausgangsfrequenzen des Gerätes nach der Erfindung um eine oder mehrere Oktaven erweitert.

Eine zusätzliche Belebung der Musik bringt das sogenannte Frequenzvibrato, das nahezu jeder Orgellongenerator aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Gerät zur Veränderung des Klanges von Musikinstrumenten unter Verwendung von Tonabnehmern, Verstärkern und Filtern, wobei einem den Klang des Musikinstruments aufnehmenden Empfänger mit anschließendem Verstärker parallel zueinander liegende, selektive, jedem zu übertragenden Grundton zugeordnete Filter nachgeschaltet sind, deren Ausgangssignale Wandlern zur Umwandlung in Gleichspannungssignale zugeleitet werden, und die Gleichspannungssignale jeweils Steuereingängen von Steuerungsmitteln zugeleitet werden, an deren Signaleingängen jeweils eine einem Tonfrequenzgenerator entnommene Frequenz anliegt und deren Ausgänge mit dem Eingang eines Verstärkers -verbunden sind, wobei Mittel zur Steuerung der Amplitude des Ausgangssignals des Geräts durch die Lautstärke des Musikinstruments vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Wandler Gleichrichter (Gi, ..., GN) mit jeweils nachgeschalteten Tiefpaßfiltern (TPt, ..., TPN) vorgesehen sind, deren gleichgerichtete und geglättete Ausgangsspannungen den Steuereingängen (S) der als spannungsgesteuerte Verstärker (AA 1, ..., AAN,

ABi ABN, ACi, ..., ACN) ausgebildeten

Steuerungsmittel zugeleitet werden, an deren Signaleingängen (E) jeweils die dem Tonfrequenzgenerator (T) entnommenen Frequenzen anliegen und deren Ausgänge unter Zwischenschaltung von Klangformungsfiltern (KA, KB, KC) mit dem Eingang eines Ausgangsverstärkers (VA) verbunden sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Ausgängen (BA 1 BA N; BB 1, ...,

BBN; BCi BCN) jeweils einer Gruppe der

spannungsgesteuerten Verstärker (AA 1 AA N;

AB i,...,ABN;ACi,.. ,ACN)]eun Klangformer (KA; KB, KC)nachgeschaltet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden spannungsgesteuerten Verstärker (AA 1, ..., AA N; ABi ABN;

ACi AC N)']e eine Vorrichtung (PA, PB, PC) zur

Einstellung der relativen Amplitude der Ausgangsspannung vorgesehen ist.

4. Gerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Verstärkers (VE)übev eine Einstellvorrichtung (P)direkt auf den Ausgangsverstärker (VA) geschaltet ist.

5. Gerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Signaleingängen (E) der spannungsgesteuerten Verstärker (AA 1,..., AA N;

ABi ABN; ACi ACN) über Schalter

(SCH) wahlweise mehrere Tonfrequenzen zuführbar sind.

6. Gerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tonfrequenzgenerator (T) mit sinusförmigen Ausgangsspannungen vorgesehen ist.

Ein derartiges Gerät ist durch die US-PS 35 39 701 bereits bekannt geworden. Dies hat jedoch folgende Nachteile:

1. Der in Magnettontechnik aufgebaute Generator kann jeweils nur die Töne eines Musikinstrumentes speichern; d. h, zum Wechseln eines zu imitierenden Instrumentes oder seiner Klangfarbe muß der Tonträger (Magnettrommel oder Platte) ausgewechselt werden.

2. Mehrere Instrumente können nicht gieichzeitig imitiert werden.

3. Eine monophone Spielweise kann nicht gleichzeitig in eine polyphone Spielweise umgesetzt werden.

4. Aufgrund der bei jedem Instrument vorhandenen Obertöne werden bei der Umsetzung die umgesetzten Töne verfälscht, wenn der Bereich der vorhandenen Filter für die Grundfrequenzen eine Oktave überschreitet.

5. Bei der Umsetzung von Frequenzgemischen werden die umgesetzten Klänge verfälscht, da die Amplituden der im Eingangsfrequenzgemisch vorhandenen Töne normalerweise unterschiedlich sind. Bei der Wiedergabe wird nur die Gesamtlautstärke, nicht aber die der im Gemisch vorhandenen Einzeltöne berücksichtigt

6. Da der Toneinsatz nur an einer bestimmten Stelle des rotierenden Tonträgers erfolgen kann, treten bei der Wiedergabe zeitliche Verzögerungen auf.

7. iiin Frequenzvibrato ist mit einfachen Mitteln nicht zu erreichen.