DE2706045A1 - Elektronisches musikinstrument - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL-INQ. COOO MÖNCHEN 22

KARL H. WAGNER GEWORZMUHLSRASSE 5

POSTFACH£7 06045

12. Februar 1977 77-N-2O99

NIPPON GAKKI SEIZO KABUSHIKI KAISHA, 10-1, Nakazawa-cho, Hamamatsu-shi, Shlzuoka-ken, Japan

Elektronisches Musikinstrument

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Musikinstrument, welches einen musikalischen Klang durch Berechnung der Wellenform eines musikalischen Tons erzeugt, wobei sich die Erfindung insbesondere auf eine Verbesserung des Berechnungssystems der Musiktonwellen form bezieht. Ein durch ein natürliches Musikinstrument erzeugter Musikton stellt im allgemeinen eine Zusammensetzung aus einer Anzahl von Tonanteilen dar. Wenn man demgemäß durch ein elektronisches Musikinstrument einen Musikton erzeugen will, der demjenigen eines natürlichen Musikinstruments ähnelt, so muß eine zusammengesetzte Wellenform, d.h. eine Musiktonwellenform, aus einer Anzahl von unterschiedlichen Frequenzkomponenten, d.h. Tonanteilskomponenten, gebildet werden. Im großen und ganzen gibt es zwei Arten von Systemen zur Ausbildung einer Musiktonwellenform. Gemäß einem System wird eine Musiktonwellenform aus den Ausgangssignalen einer Anzahl von Oszillatoren synthetisiert. Gemäß einem anderen System erhält man eine Musiktonwellenform durch Berechnung. Das erstgenannte System macht eine Anzahl von Oszillatoren erforderlich, so daß ein dieses System verwendendes elektronisches Musikinstrument kompliziert im Aufbau Und teuer in der Herstellung ist. Somit ist dieses System nicht zur Erzeugung einer Musiktonwellenform geeignet, die aus einer Anzahl von Tontei!komponenten

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TELEFON: (OK) »H27 TELEGRAMM: PATLAW MÖNCHEN TELEX: 5-22039 patw d

besteht. Andererseits ergibt sich bei dem zuletzt genannten System die Möglichkeit des Erhalts einer beliebigen Musiktonwellenform durch relativ einfache Mittel/ und zwar einfach durch entsprechende Auswahl des Berechnungsverfahrens.

Ein bekanntes Verfahren des Systems zur Berechnung einer Musiktonwellenform ist in US-PS 3 809 786 beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine MusiktonweIlenform, bestehend aus einer Anzahl von harmonischen Komponenten, entsprechend einem diskreten Fourler-Algorithmus berechnet. Während der entsprechenden Tastintervalle (Sampling-Intervalle) der zu erzeugenden Musiktonwellenform werden die Tastwerte dieser entsprechen" den harmonischen Komponenten mit hoher Geschwindigkeit auf "on time"-Divisionsbasis erzeugt. Die Ergebnisse der Berechnung werden gesammelt, und es wird dadurch der Wert der Tastung der gewünschten Musiktonwellenform erhalten.

Dieses oben beschriebene bekannte Verfahren zeigt jedoch das folgende Problem. Wenn die Anzahl der harmonischen Komponenten! die eine Musiktonwellenform bilden, groß ist, so muß die Berechnungsgeschwindigkeit in einem sehr hohen Ausmaß erhöht werden und demgemäß ist eine Vorrichtung erforderlich, welche mit einer bemerkenswert hohen Arbeitsgeschwindigkeit arbeitet, um Berechnungsmittel zur Verwendung bei der Berechnung der Wellenform vorzusehen. Anders ausgedrückt ist die Anzahl der Tonanteile eines Musiktons, der erzeugt werden kann, begrenzt durch die inhärente Arbeitsgeschwindigkeit der verwendeten Berechnungsvorrichtung. Ferner ist es im Hinblick auf die Tatsache, daß eine Musiktonwellenform gemäß dem Fourier-Algorithmus berechnet wird, schwierig, eine Musiktonwellenform zu erzeugen, die^nicht harmonische Tonanteilskomponenten enthält.

Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein elektronisches Musikinstrument derart auszubilden, daß es eine Musiktonwellenform durch ein neues Berechnungssystem berechnet und dabei sämtliche Vorteile.der digitalen Wellenformerzeugung bekannter Verfahren aufweist. Die Erfindung hat sich ferner zum Ziel gesetzt, ein elektronisches Musikinstrument der oben beschriebenen Art derart auszubilden, daß es in der

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Lage ist, einen Musikton zu erzeugen, der eine Anzahl von Tonanteilen enthält. Die Erfindung sieht ferner ein Musikinstrument der oben beschriebenen Art vor, welches einen Musikton erzeugt, der in realistischer Weise dem Ton eines natürlichen Musikinstruments ähnelt. Das erfindungsgeroäße Musikinstrument hat dabei dennoch einen einfachen Aufbau.

Zur Erreichung der genannten Ziele wird gemäß den Ausführungsbeispielen des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips eine Musiktonwellenform durch Multiplikation und Division von trigonometrischen Funktionen berechnet, die die Zeit als unabhängige Variable verwenden. Die Geschwindigkeit dieser Berechnung kann in beliebiger Weise unabhängig von der Anzahl der Tonanteile einer solchen Musiktonwellenform eingestellt sein.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 bzw. Fig. 2 Diagramme von Grundspektren eines Musiktons, der durch das erfindungsgemäße Musiktonberechnungssystem erhalten wird;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Grundbeispiels eines erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstruments;

Fig. 4 bzw. 5 Diagramme von anderen Beispielen von Spektren eines Musiktons, erhalten durch das erfindungsgemäße Musiktonberechnungssystern;

Fig. 6A und 6B Blockdiagramme eines praktischen Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstruments;

Fig. 7 eine Zeiteteuerdarstellung, welche die Zeitsteuerimpulse für die Steuerung des Betriebsfortschritts des elektronischen Musikinstruments der Fig. 6A und 6B zeigt;

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Fig. 8 eine Schaltung eines konkreten Ausführungsbeispiels der Zeitsteuerschaltung gemäß Fig. 6A;

Fig. 9 eine Schaltung eines konkreten Ausführungsbeispiels der Tastaturschaltung der Fig. 6A;

Fig. 10 eine Schaltung eines konkreten Ausführungsbeispiels des umhüllenden Generators der Fig. 6B.

Bevor im einzelnen auf die Ausführungsbeispiele eingegangen wird, seien zunächst die Prinzipien der vorliegenden Erfindung erläutert.

In der vorliegenden Erfindung dienen die folgenden Gleichungen (1)oder (2) als die Grundformeln einer Musiktonwellenform, die aus einer Vielzahl von Tonteilkomponenten besteht:

F(x_# y) - Σ sinix + (k - l)y) (D k-1

F(x_# y) - Σ cos{x + (k - Dy) ₍₂)

k-l

dabei stellen x, y mathematische Funktionen dar, welche jeweils die Zeit t als eine unabhängige Variable verwenden.

Die durch die obige Formel (1) oder (2) angegebene Musiktonwellenform besteht aus η Tonteilkomponenten (Tonpartialkomponenten), die sich mit entsprechenden Phasenwinkeln y, wie in Fig. 1 gezeigt, verteilen. Es sei beispielsweise in den obigen Gleichungen angenommen, daß χ ■ ^t und y = U-t ist, wobei (J₁ bzw. O₂ Kreisfrequenzen darstellen. Demgemäß bedeuten diese Gleichungen eine Musiktonwellenform mit einer Spektralverteilung wie in Fig. 2 gezeigt.

Die rechte Seite der entsprechenden Gleichungen (1) und (2) kann wie folgt umgeformt werden:

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η sin(x

Σ sinix + (k - l)y} -

k-l

η cos(x + ¹ZZ^y)-sinjy

Σ cosix + (k - l)y} - Sr — ⁽⁴⁾

k-l sin|t/

Erfindungsgemäß wird eine durch Gleichung (1) oder Gleichung (2) dargestellte Musiktonwellenform durch Berechnung der rechten Seite der oben erwähnten Gleichung (3) oder Gleichung (4) erhalten. Demgemäß ist es erfindungsgemäß möglich,die Berechnung der Musiktonwellenform mit einer beliebigen Berechnungsgeschwindigkeit durchzuführen, und zwar unabhängig von den Tonteilkomponenten, die die gewünschte Musiktonwellenform bilden. Anders ausgedrückt ist es möglich, in einfacher Weise einen Musikton zu erhalten, der einem natürlichen Musikton ausserordentlich ähnlich ist und eine Anzahl von Tonanteilen enthält, ohne daß dabei die Befürchtung besteht, daß die zulässige Maximalzahl von Tonanteilskomponenten,enthalten in der Musiktonwellenform, durch die Arbeitsgeschwindigkeit der verwendeten Berechnungsmittel begrenzt ist.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstruments. Dieses Ausführungsbeispiel ist derart aufgebaut, daß man eine Musiktonwellenform durch Berechnung der rechten Seite der folgenden Gleichung (5) oder der Gleichung (6) erhält, die ihrerseits durch die Substitution der oben erwähnten Gleichungen (3) oder (4) mit χ β u^t oder y = «₂ t erhalten werden:

η sin(ci>it + ^-^küzt) 'Six&att

Σ sin{ta»it + (k-Dctfat} - i. £ _{5)

Σ cosiuit + (k-l)ωat} - ^ £ (6)

In Fig. 3 sei angenommen, daß eine ausgewählte Taste einer nicht gezeigten Tastatur niedergedrückt wird.

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Daraufhin gibt eine Tastaturschaltung 10 ein die niedergedrückte Taste repräsentierendes Tastendatensignal ab. Eine unabhängige Variable erzeugende Schaltung 12 besitzt Speicher 14, 16, und zwar zur Speicherung von Kreisfrequenzinformation υ., <■>-entsprechend jeweiligen Tasten der Tastatur in Digitalform, und besitzt ferner Akkumulatoren 18, 20. In den Speichern 14, 16 stehen entsprechende Adressen, beide durch ein Tastendatensignal bezeichnet, unter Zugriff» um die Kreisfrequenzinformation W₁ und u~ entsprechend der niedergedrückten Taste aus den Speichern 14, 16 auszulesen. Diese ausgelesene Kreisfrequenzinformation ^₁ bzw. ω- wird in die Akkumulatoren 18 bzw. 20 geleitet, und zwar für jede ZeitSteuerimpulsausgangsgröße φ von der nicht gezeigten Zeitsteuerstation, wobei diese Information in diesen Akkumulatoren akkumuliert wird und somit unabhängige Grundvariable χ = w.t und y ■ U₂t für die darauffolgende Berechnung gebildet werden.

Eine Rechenschaltung 22 ist derart aufgebaut, daß sie die Berechnung einer Musiktonwellenform durchführt, und zwar unter Verwendung der eingegebenen Variablen «.t, 4Lt entsprechend Gleichung (5) oder Gleichung (6). Die Variable u-t wird durch einen Multiplikator in einer Multiplizierschaltung 24 multipliziert. Das Ergebnis 2t und die Variable « t werden in einem Addierer 28 zueinander addiert. Das Ergebnis dieser Addition ist W₁1 + *>₂t und wird als eine Adresseninformation für einen Sinustabellenspeicher 28 verwendet; der Wert "sinb^t + *»₂t)" (in dem Fall, wo die Berechnung entsprechend Gleichung (5) ausgeführt wird) oder der Wert "cos(u.jt + ⁰^I—¹^₂*) * (*»enn die Berechnung entsprechend Gleichung (6) ausgeführt wird) wird aus dem Sinustabellenspeicher 28 ausgelesen und das Auslesesignal wird als ein Multiplikator an eine Multiplizierschaltung 34 geliefert. In einer Multiplizierschaltung 30 wird die Variable d»₂t durch einen Multiplikator 2. multipliziert. Das Ergebnis f- <J,t

« 2 am

wird als das Adresseninformationssignal für einen Sinustabellenspeicher 32 verwendet und es erfolgt Zugriff zum Sinustabellenspeicher 32 zum Zwecke des Auslesens des Werts siny U.t.

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Dieser ausgelesene Wert sin? w_ot wird entweder mit einem Multi-

n — 1

plikator sin (^t + ~ "^t) ^{oder mit} einem Multiplikator

cosiu.jt + Ujt) in der Multiplizierschaltung 34 multipliziert. Das Ergebnis dieser Berechnung wird als ein Dividend in eine Dividierschaltung 40 eingegeben. Die Variable tf~t wird

ι ^z

ebenfalls mit einem Multiplikator ·* in einer Multiplizier-

schaltung 36 multipliziert. Das Ergebnis j ^t dieser Berechnung wird als ein Adresseninformationssignal verwendet und es erfolgt Zugriff zu einem Sinustabellenspeicher 38, um den Wert sinj u-t auszulesen und als einen Divisor an die Dividierschaltung 40 zu liefern. Diese Dividierschaltung 40 dividiert den von der Multiplizierschaltung 34 gelieferten Dividenden durch den vom Sinustabellenspeicher 38 gelieferten Divisor. Die bisher erwähnten Berechnungen werden digital durchgeführt. Demgemäß werden Digitalrepräsentationen oder -darstellungen der Tastwerte der Musiktonwellenform entsprechend der niedergedrückten Taste aufeinanderfolgend am Ausgang der Dividierschaltung 40 abgeleitet.

Die Ausgangsgröße der Rechenschaltung 22 wird durch einen Digital/Analog-ümsetzer 42 in eine Analogspannung umgewandelt, die in einen Verstärker 44 eines Tonerzeugungssystems eingegebenen wird, um darinnen verstärkt zu werden, um dann als Musikton von einem Lautsprecher 46 abgegeben zu werden.

Es sei bemerkt, daß die unabhängige Variable erzeugende Schaltung 12 bzw. die Berechnungs- oder Rechenschaltung 22 auch in Analogausbildung aufgebaut sein kann. In einem solchen Fall kann die Ausgangsgröße der Berechnung direkt in das Tonerzeugungssystem eingegeben werden.

In der obigen Erläuterung wurde ein Fall beschrieben, wo die Niveaus oder Pegel der entsprechenden Tonteilkomponenten der Musiktonwellenform gleichförmig sind. Ein tatsächlicher Musikton besitzt jedoch eine Frequenzcharakteristik, die einem Musikinstrument eigen ist, d.h. hat eine Tonfarbe. Zum Erhalt

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eines Musiktons, der einem natürlichen Musikton unmittelbar ähnelt, ist es daher erforderlich, die relativen Pegel der entsprechenden Tontei!komponenten zu verändern, um dadurch eine Musiktonwellenform zu bilden, welche die gewünschten Frequenzeigenschaften aufweist.

Als Mittel zur Aufprägung einer gewünschten Frequenzcharakteristik auf eine Musiktonwellenform gibt es das Verfahren der Hindurchleitung der entsprechend der obigen Gleichung (3) oder Gleichung (4) berechneten Musiktonwellenform durch geeignete Filtermittel. Es besteht jedoch im allgemeinen eine beträchtliche Schwierigkeit hinsichtlich einer einfachen Herstellung der Filtermittel zur Verwendung bei Erreichung des eben erwähnten Ziels. Als ein weiteres solches Verfahren kann eine Technik ins Auge gefaßt werden, wo in die Berechnungsformein einer Musiktonwellenform die Gewichtungsfaktoren für die entsprechenden Tonteilkomponenten eingegeben werden. Dieses letztgenannte Verfahren ist beim Aufbau eines elektronischen Musikinstruments solange vorteilhaft, als die für diesen Zweck verwendeten Berechnungsformeln nicht zu kompliziert werden.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, die zur Berechnung einer Musiktonwellenform dienen, der eine Frequenzcharakteristik aufgeprägt ist.

Nimmt man beispielsweise einen Fall an, wo der Gewichtungskoeffizient für die entsprechenden Tonteilkomponenten sin <<* + (k - 1)jJ > ist. Die obige Gleichung (3) kann in die folgende Gleichung umgeformt werden:

n^-

F(x, y) - Σ sinia+ (k-l)B) sin{x+ (k-l)j/} k=l

. cos{(x-a) +ί^-i(t/-0)}·sin{-§-({/-ß)}

sin-

cos{(χ + α) +=-y-=-(y + β) }*sin{-3-({/ + β)}

dabei stellen«bzw.# Parameter zur Bestimmung der

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Frequenzcharakteristik dar.

Durch geeignete Auswahl oder Einstellung der Parameterwerte «. und ß kann man eine Musiktonwellenform mit einer Spektralverteilung gemäß Fig. 4 durch die Berechnung der obigen Gleichung (7) erhalten. Insbesondere kann man direkt eine Musiktonwellenform mit einer Frequenzcharakteristik äquivalent zu der nach Durchgang durch einen Bandpassfilter erhaltenen erreichen. Es sei bemerkt, daß in Fig.4 χ und y derart ausgedrückt sind, daß χ = ω., t und y = «,t ist (wobei U₁ bzw. u>₂ Kreisfrequenzen darstellen) . Anders ausgedrückt ist in Fig. 4 die Neigung der konvexen Umschließungs- oder Umhüllungskurve Z abhängig vom Wert des Parameters ß bestimmt und die Phase dieser Umschliessungskurve I hängt ihrerseits vom Parameter«, ab.

In der gleichen Weise wird der Gewichtungskoeffizient für die entsprechenden Tonteilkomponenten, sin ί*+ (k - 1)ß} in die Gleichung (3) eingeführt und es ergibt sich als Resultat die folgende Gleichung:

F(x, y) = Σ sin*{a + (k - 1)0}-sin{x + (k-l)y) k=l

20) }·βχη -jiy + 20)

sini(x-2a) + (y - 20) }»sin -"-(y -

sin-j-(i/- 20) *^ö;

Die Spektralverteilung der Musiktonwellenform, die man durch Berechnung der obigen Gleichung (8) erhält, wenn die Parameter« und β bestimmte Werte annehmen, ist. in Fig. 5 gezeigt. Wie man aus Fig. 5 ersieht, ist es möglich, aus der Berechnung von Gleichung (8) direkt eine Musiktonwellenform zu erhalten, die

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eine Frequenzcharakteristik ähnlich derjenigen aufweist, die man nach Durchgang durch einen Filter mit einer gewellten Frequenzcharakteristik erhält. Es sei bemerkt, daß in Fig. 5 χ und y als χ = O₁1 und y - eo_t ausgedrückt sind, und daß die Steigung und die Phase der gewellten Umschließungskurve £ von den Parametern B bzw.α abhängen.

Wie oben erläutert, ist es durch die Einführung eines Gewichtungskoeffizienten in die Berechnungsformeln möglich, die direkte Berechnung eines Musiktons mit einer beliebigen Frequenzcharakteristik, d.h. einer Tonfarbe, durchzuführen. Man erkennt ferner, daß durch eine Veränderung des Gewichtungskoeffizienten mit der Zeit es möglich ist, einen Musikton zu erhalten, dessen Tonfarbe sich mit der Zeit ändert. Beispielsweise kann in Gleichung (7) und Gleichung (8) als ein Mittel zur Aufprägung einer zeitabhängigen Veränderung der Tonfarbe vorgesehen sein, die Parameter « und B mit der Zeit zu verändern.

Fig. 6Ά und 6B sind Blockdiagramme, die ein praktisches Beispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstruments zeigen, welches derart ausgebildet ist, daß eine Musiktonwellenform entsprechend Gleichung (8) berechnet wird.

Die Arbeits- oder Betriebs-Zeitsteuerung dieses elektronischen Musikinstruments wird durch die Zeitsteuerimpulse 01o, 011, 012, 013, 02o, 021, 022, 023, 03o,031, 032, 033 gesteuert, die von einer ZeitSteuerschaltung 680 geliefert werden. Eine Erläuterung erfolgt unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 hinsichtlich der gegenseitigen Zeitsteuerbeziehungen der Gruppe dieser Zeitsteuerimpulse und bezüglich einem Beispiel der Zeitsteuerschaltung 680.

In Fig. 8 werden die Ausgangsimpulse f eines Taktimpulsoszillators (clock Impulsoszillators) 50 (vgl. Fig. 7A) fortlaufend durch einen Zähler 51 gezählt. Mit diesen Ausgangsgrößen des Zählers 51 wird eine erste Gruppe von Impulsen 011, 012, 013 (Fig. 7B), eine zweite Gruppe von Impulsen 021, 022, 023, (Fig. 7C) und eine dritte Gruppe von Impulsen 031, 032, 033 (Fig. 7D) gebildet. Mit den Impulsen der entsprechenden Gruppen

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- und zwar von der ersten bis zur dritten - werden Impulse 01o, 02o, 03o (Fig. 7E) über ODER-Schaltungen 52 bzw. 53 bzw. 54 gebildet.

Während der Periode T vom Zeitpunkt des Anstiegs des Impulses bis zum Zeitpunkt des Anstiegs des nächsten Impulses 011 wird die Berechnung der rechten Seite der Gleichung (8) einmal durchgeführt.

Es sei bemerkt, daß der Impuls 01ο die Zeitsteuerung der Berechnung des ersten Glieds sin(x+-y-j/) sinjy

sin|

der Gleichung (8) repräsentiert. Die Impulse 011, 012, 013 repräsentieren die entsprechende Zeitsteuerung der aufeinanderfolgenden Durchführung der Berechnung der entsprechenden Komponenten sin ^, sin =· y, sin(x + ) des ersten Glieds der Gleichung (8). Im folgenden werden die oben erwähnten Komponenten als die erste Komponente, die zweite Komponente und die dritte Komponente des ersten Glieds der Gleichung (8) bezeichnet. Der Impuls 02o stellt schließlich die Zeitsteuerung der Berechnung des zweiten Glieds sin{(x+2a) + ²^(J/ + 20) } -sin-5-(y + 28)

I 2 2 j

der Gleichung (8) dar.

Impulse 021, 022, 023 repräsentieren die entsprechende Zeitsteuerung der aufeinanderfolgenden Durchführung der Berechnung der entsprechenden Komponenten sin-i-(</ + 20) , sin-ly-iy + 20) undsin{(x+2a)+²ⁱ ₂ ^:^(y+2ß)} des zweiten Glieds der Gleichung (8). Im folgenden werden die oben erwähnten Komponenten als erste Komponente, zweite Komponente und dritte Komponente des zweiten Glieds der Gleichung (8) bezeichnet. In ähnlicher Weise repräsentiert der Impuls 03o die Zeitsteuerung der Berechnung des dritten Glieds sin{ (x - 2a) + (y - 20) } -sin-S-iy - 20)

ί ²T * j

ein4-(y - 20) der Gleichung (8). *

Die Impulse 031, 032, 033 repräsentieren die entsprechende Zeitsteuerung der aufeinanderfolgenden Durchführung der Berechnung der entsprechenden Komponenten _ei_ni(y-20), sin*(jf-20), sin{(x-2a)+ⁿ^i(y-20)} des dritten Glieds der Gleichung (8).

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Im folgenden werden die oben erwähnten Komponenten als erste bzw. zweite bzw. dritte Komponente des dritten Glieds der Gleichung (8) bezeichnet.

Die in Fig. 6A und 6B gezeigte Vorrichtung wird durch solche Impulse wie die oben erwähnten angesteuert, um die Gleichung (8) zu berechnen, und um so eine Musiktonwellenform auszubilden. Diese Vorgänge werden im folgenden erläutert, und zwar in der Reihenfolge der entsprechenden Rechenvorgänge der entsprechenden Glieder der Gleichung (8). Auf diese Weise ergibt sich eine weitere Erläuterung der erfindungsgemäßen Maßnahmen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6A und 6B sei angenommen, daß eine Taste der nicht gezeigten Tastatur niedergedrückt ist. Daraufhin wird durch die Tastaturschaltung 600 ein "Taste-ein"-Signal KON (Key-on) erzeugt. Ebenfalls wird aus dem R-Zahl-Speicher 601 ein Frequenzinformationssignal R mit einem Wert ausgelesen, der proportional zur Frequenz des der niedergedrückten Tasten entsprechenden Musiktons ist. Dieses Frequenzinformationssignal R, ausgelesen aus dem R-Zahl-Speicher 601, wird zu einem Akkumulator 603 übertragen, und zwar über ein Gatter 602, welches durch den Impuls pf11 mit einem konstanten Zyklus geöffnet ist, um im Akkumulator bei der Zeitsteuerung dieses Impulses (2(11 akkumuliert zu werden. Im einzelnen wird in diesem Akkumulator 603 ein Wert 1R für den zuerst erzeugten Impuls^11 nach "Taste-ein" erzeugt und ein Wert 2R für den als zweites erzeugten Impuls φλ 1 und in gleicher Weise darauf ein Wert qR für den q-ten Impuls 011. Auf diese Weise wird die Information entsprechend der Variablen χ der Gleichung (8) durch die entsprechende Zeitsteuerung der Impulse #11 gebildet. In diesem Fall besitzt der Akkumulator 603 einen Modul mit einem bestimmten Wert. Dieser Akkumulator 603 verhält sich derart, daß der Wert der Variablen χ von 0 bis zum Modul mit Intervallen von R ansteigt, und daß dann, wenn der Wert der Variablen χ den Wert des Moduls überstiegen hat, die Differenz zwischen diesem Wert und dem Wert des Moduls innerhalb des Akkumulators 603 zurückgehalten wird. In diesem Fall sei bemerkt, daß der Wert des Frequenzinformationssignals R, welches an den Akkumulator 603 angelegt ist, wie zuvor erwähnt, proportional

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zur Frequenz des zu erzeugenden Musiktons ist, und daß daher die Veränderung der Variablen x, d.h. die Frequenz der Wiederholung des Ansteigens des Wertes dieser Variablen, proportional zur Frequenz des zu erzeugen Musiktons ist. Eine Anordnung ist für den Betrieb derart vorgesehen, daß der Taktimpulsoszillator

50 durch das Taste-ein-Signal KON zur Rückstellung des Zählers

51 getriggert wird. Demgemäß sind die entsprechenden Gruppen der Impulse mit dem Aufbau des Taste-ein-Signals synchronisiert.

Ein Beispiel der oben erwähnten Tastaturschaltung 600 ist in Fig. 9 gezeigt. Die Symbole K₁ bis K stellen Tastenschalter dar, die entsprechend der Betätigung der entsprechenden Tasten der Tastatur geöffnet und geschlossen werden. Wenn eine ausgewählte Taste betätigt wird, so wird der entsprechende Tastaturschalter unter den Tastenschaltern K₁- K geschlossen, über diesen Schalter wird das Potential der Leistungsquelle E an eine der Eingangs klemmen des ODER-Gatters OR., angelegt und es wird von dort ein Taste-ein-Signal KON abgegeben. Gleichzeitig damit wird das Potential der Leistungsquelle E an die Einstellklemme (Set-Klemme) des speziellen der niedergedrückten Taste entsprechenden Flip-Flops unter den Flip-Flops FF₁ — FF angelegt, die entsprechend den entsprechenden Tasten angeordnet sind. Dadurch wird das entsprechende spezielle Flip-Flop in seinen Einstell- oder Set-Zustand gebracht. Die Ausgangsgröße des Flip-Flops in der Gruppe FF₁ - FF dient als das Adressensignal zur Bezeichnung der Adressefür den Zugriff zum R-Zahl-Speicher 601. Es sei bemerkt, daß die Rückstellung des Flip-Flops FF₁ - FF durch das Abfall-Beendungssignal (decay finishing signal) DF durchgeführt wird, welches nach Beendigung des Abfalls des Musiktons erzeugt wird, was weiter unten noch diskutiert wird.

Die entsprechenden Komponenten der entsprechenden Glieder der Gleichung (8) werden basierend auf den Werten χ = qR (wobei q = 1, 2, ...) der oben erwähnten Zeitsteuervariablen gebildet. Schließlich werden diese Komponenten akkumuliert und auf diese Weise wird ein Musikton gebildet.

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Das Verhalten der Vorrichtung dieses Beispiels wird im folgenden beschrieben, und zwar zusammen mit Bestandteilen der Vorrichtung gemäß den Fig. 6A und 6B.

I. Bildung von £ » ^-5 r ^J— ^{in der} ersten Komponente der

entsprechenden Glieder von Gleichung (8).

Eine Schift- oder Schiebe-Vorrichtung 604 führt die Division durch eine Schiebeoperation aus. Diese Schiebevorrichtung 604 gibt eine Zeitsteuervariable — - Y ab, und zwar basierend auf ³ m

der zuvor genannten Zeitsteuervariablen x, wobei m ein beliebig ausgewählter Wert ist.

Ein Komplement-Gatter 605 ist derart ausgelegt, daß es während der Perioden der Impulse 01o und 02o einen Einstellwert 2ß, der durch eine nicht gezeigte Einstellvorrichtung gegeben ist, abgibt und daß es einen komplementären Wert -2ß abgibt, der das binäre Komplement zum Einstellwert 28 ist.

Ein Gatter 6o7 ist derart ausgelegt, daß es entweder durch den Impuls 02o oder durch den Impuls 03o geöffnet wird, der über eine ODER-Schaltung 606 geliefert wird.

Aus der vorstehenden Erläuterung erkennt man, daß für die Periode des Impulses #2o der Einstellwert 2ß in einen Addierer 608 eingegeben wird, wohingegen für die Periode des Impulses 03o der Komplementwert -2ß in diesen Addierer 608 eingegeben wird. Demgemäß liefert dieser Addierer 608 für die Periode des Impulses j01o die Zeitsteuervariable y wie sie ist, während für die Periode des Impulses φ2ο der Wert y + 2ß geliefert wird, der die Summe aus der Zeitsteuervariablen y und dem Einstellwert 2ß ist. Ebenfalls für die Periode des Impulses 03o liefert er den Wert y - 2ß, der die Summe aus Zeitsteuervariabler y und Komplementwert -2ß ist. Es sei bemerkt, daß für die Periode des Impulses 03o der Addierer 608 eine konstante "1" aufaddiert, um die Substraktion (Addition des Komplements) in diesem Addierer 608 auszuführen.

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Die Ausgangsgrößen y, y + 26, y - 2β dieses Addierers 608 werden an eine Verschiebevorrichtung 609 übertragen, um ihr Eingangssignal zu halbieren. Im einzelnen wird für die Periode des Impulses 01 ο der Wert ¥ von der Verschiebevorrichtung 609 abge geben. Für die Periode des Impulses 02o wird der Wert ^v—1

von dort abgegeben. Schließlich wird für die Periode des Impul-

v — 2fi

ses 03o der Wert *—5—= von der Verschiebevorrichtung 609 abge geben. Diese Werte werden dem Gatter 611 des ersten Wählgatters 611 eingegeben.

II. Bildung von J y, j(y + 2ß), £(y - 2ß) in der zweiten Komponente der entsprechenden Glieder der Gleichung (8).

Die oben erwähnten Ausgangsgrößen ·£, *—-—= und %—^

der Verschiebevorrichtung 609 werden für die Perioden der Zeitsteuerimpulse 01o bzw. 02o bzw. 03o einer Multiplizierschaltung 620 zugeleitet, um darinnen mit η multipliziert zu werden. Als Resultat ergeben sich von der Multiplizierschaltung 620 die Ausgangsgrößen 2. y, £(y + 2B) und nj (y-2ß). Diese Ausgangsgrössen -5- y_# -j-(y + 20), -j-(y - 20) dienen als die Eingangsgrößen für aas zweite Wählgatter 622.

III. Bildung von χ + 2-j^y, U + 2a) + ^-j-^iy + 20) ,

(x - 2a) + Cy- 20) in der dritten Komponente der entsprechenden Glieder der Gleichung (8).

Für die Perioden, die nicht die Periode für den Impuls 03o sind, d.h. für die Perioden der Impulse 01o und 02o gibt ein Komplementgatter 631 einen Eineteil- oder Set-Wert 2« ab, der durch eine nicht gezeigte Einstellvorrichtung gegeben ist. Ebenfalls gibt dieses Kompleeentgatter 631 für die Periode des Impulses *3o die GrOBe -2« ab, welche der binäre Komplementwert des Einstellwertes 2« ist. Ein Gatter 633 wird entweder durch den Impuls 02o oder durch den Impuls e*3o geliefert, der über ein ODER-Gatter 632 geliefert wird. Wie man daraus erkennt, dient für die

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Dauer des Impulses φ2ο der Einstellwert 2a als eines der Zwei-Route-Eingangssignale für den Addierer 634. Für die Periode des Impulses φ3ο dient der Komplementwert -2x als ein derartiges Eingangssignal für diesen Addierer. Demgemäß liefert während der Periode des Impulses φ\ο dieser Addierer 634 eine Zeitsteuervariable x, während für die Periode des Impulses φ2ο der Addierer χ + 2« liefert, was die Summe der Zeitsteuervariablen χ und des Einstellwertes 2ος ist. Während der Periode des Impulses φ3ο liefert er ebenfalls χ - 2«, d.h. die Summe der Zeitsteuervariablen χ und des Komplementwertes -2oc . Für die Durchführung einer Substraktion (Addition des Komplements) addiert der Addierer eine konstante "1" in der gleichen Weise hinzu, wie dies für den erwähnten Addierer 608 ausgeführt wurde.

Ein Addierer 636 addiert "J-Jf* -^-(f/ + 20) _# ~(y -20), die Ausgangsgrößen einer Multiplizierschaltung 620 für die entsprechenden Impulsperioden 01o, φ2ο, φ3ο, und -^, - X—^ / - ^-j- , die binären Komplementwerte der Ausgangsgrößen einer Verschiebevorrichtung 609, die von einem Komplementgatter 635 geliefert werden, und dieser Addierer 636 qibt die entsprechendenAdditionsergebnisse </, ⁿ " * (y + 20) , ⁿ " ^ [y - 20) für die entsprechenden Impulsperioden φλο, φ2ο, φ3ο ab. Es sei bemerkt, daß diesem Addierer 636 eine konstante "1" durch die gesamten Perioden der Impulse φ 1ο, φ2ο, φ3ο hinzuaddiert wird, und zwar aus Gründen ähnlich denjenigen, die in Verbindung mit den Addierern 608 und 634 erwähnt wurden.

Die Ausgangsgrößen χ, χ + 2«, χ - 2«· des Addierers 634 und die Ausgangsgrößen "-lly, ²^(J/+ 20) , ^-i(j/- 20) des Addierers 636, die oben erläutert wurden, werden ferner in einem Addierer 637 für die entsprechenden Perioden der Zeitsteuerimpulse 01o, φ2ο und φ3ο aufaddiert, so daß die folgenden Werte gebildet werden, d.h.:

χ + S-^i/, (x+ 2a) + 2-^(^ + 20), (x-2a) + 2_Z-!_({/ - 20),

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diese Werte dienen als die Eingangsgrößen für ein drittes Wählgatter 639.

IV. Bildung der entsprechenden Glieder der Gleichung (8) (Teil 1).

Als Nächstes werden die entsprechenden Glieder des rechten Teils der Gleichung (8) berechnet, und zwar durch die Ausgangsgrößen der Wählgatter 611, 622, 639, die oben erläutert wurden. Diese Berechnungen werden unter Verwendung logarithm!scher Angaben ausgeführt. Im einzelnen wird das erste Glied

sin (χ + J/) sin-S-«/

I -_u — J

sin-«- j als Beispiel, einer logarithmischen

Berechnung gemäß log sin(X + y) + log sin-rj-«/ - log sin-^- unterworfen.

Während der Periode des Impulses 01o werden die Impulse 011, 0 12, 013 aufeinanderfolgend erzeugt und sie werden über ODER-Gatter 610, 621, 638 an die Wählgatter 611, 622, 639 angelegt, um dadurch diese Wählgatter 611, 622, 639 aufeinanderfolgend zu öffnen. Wie bereits oben in den Paragraphen I. bis III. erläutert, sind die für die Periode des Impulses 01ο in die Wählgatter 611, 622, 639 eingegebenen Signale die folgenden: ^ , j y, χ + ^r- y. Demgemäß werden von diesen Wählgattern 611, 622, 639 die Signale J , J y, χ + $γ- y in Übereinstimmung mit der Erzeugungsreihenfolge der Zeitsteuerimpulse 011 bzw. 012 bzw. 013 ausgegeben, und zwar als die Adressensignale für einen Speicher 640.

Dieser Speicher 640 ist zur Speicherung eines Sinuswertes in logarithmischer Darstellung ausgelegt. Dieser Speicher 640 gibt daher entsprechend der Erzeugungsreihenfolge der Impulse 011, 012 und 013 die folgenden Größen ab: log sin-|-, log sin-j-

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In der gleichen Welse werden während der Perloden der Impulse 021, 022, 023 die Signale , ?(y + 2ß), (x + 2«) + 2—r—- (y + 28) aufeinanderfolgend von den Wählgattern 611

bzw. 622 bzw. 639 abgegeben. Demgemäß werden aus dem Speicher 640 die folgenden Werte ausgelesen: i_og sln, log sin-4p((/+ 28)

log sin{(x Α

Ebenfalls werden während der Perioden der Impulse 031, 032, 033 aufeinanderfolgend von den Wählgattern 611 bzw. 622 bzw. 639 die folgenden Signale abgegeben: Ϊ "1²^, bzw. -£-(y - 2ß)

bzw. (x - 2a) + —j—(y - 20). Entsprechend werden aufeinanderfolgend aus dem Speicher 640 die folgenden Signale ausgelesen: _{log sin} y~²ß bzw. log sin-2-(y - 26) bzw.

log sin{(x-2a) + 2-jp-(y - 2ß) }

In der Periode, in der einer der Impulse 011, 021, 031 über ein ODER-Gatter 643 geliefert wird, gibt ein Komplementgatter 641 ein binäres Komplement seiner Eingangsgröße ab. Während der anderen Perioden, außer der genannten Periode, gibt das Komplementgatter 641 seine Eingangsgröße so ab, wie sie ist. Ein Addierer 642 ist basierend auf der Betrachtung vorgesehen, daß die Ausgangsgrößen des Komplementgatters durch einen Akkumulator 644 akkumuliert werden. Im einzelnen wird während der Periode, in der ein Komplementwert vom Komplementgatter 641 abgegeben wird, d.h. während der Periode der Impulse 011, 021, 031, in einem Addierer 642 eine Konstante M" hinzuaddiert, die zur Durchführung einer Addition des Komplements im Akkumulator 644 zum oben erwähnten Komplementwert erforderlich ist.

Demgemäß werden entsprechend der Reihenfolge der Impulse 011, 012, 013, die für die Periode des Impulses 01o erzeugt werden, die Signale- log sin£, log einjy, log sin(x + ^-7-^) y im Akkumulator 644 akkumuliert. Im einzelnen berechnet der Akkumulator 644 während der Perlode des Impulses 01o folgendest

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- log sin|- + log sinjy + log sin(x + ¹^-^-=-y)

sin(χ +
log

sin*

Das Resultat dieser Berechnung wird über Gatter 646 an Addierer 660 geliefert, und zwar beim Aufhören des Endimpulses 013 erzeugt für die Periode des Impulses 01o.

In der gleichen Weise wird entsprechend der Reihenfolge der Impulse 021, 022, 023, die während der Periode des Impulses 02o erzeugt werden, aufeinanderfolgend die folgenden Signale im Akkumulator 644 akkumuliert:- log sin , log singly + 20) log sin{(x + 2α) + ^-^-{y + 20)}

Speziell führt während der Periode des Impulses 02o dieser Akkumulator 644 die folgende Berechnung aus: -log sin

+ log sin-2-(y + 20) + log sin{(x + 2a) + £-5—(«/ + 20) } sin{ (x + 2a) ♦ ²^(J/ + 20) }sin-^-(y + 20)

s log

sin

und, beim Aufhören des Impulses 023, liefert der Akkumulator 644 das Ergebnis dieser Berechnung über ein Gatter 646 an Addierer 660.

In der gleichen Weise werden ebenfalls entsprechend der Reihenfolge der Impulse 031, 032, 033, die während der Periode des Impulses 03o erzeugt werden, im Akkumulator 644 aufeinanderfol-

U — '20 gend die folgenden Signale akkumuliert: -log sin—^-j-²-,

log sin-2-(y - 20), log sin{ (x - 2a) +

Speziell während der Periode des Impulses 03o führt der Akkumulator 644 die folgende Berechnung aus: -log sin + log sin-y-(y - 20) + log ein{ (x - 2a) + ^-^-iy - 20) }

ein{ (x - 2a) + S-i-^(y - 20) }sin4-(y - 20)

* log

und, beim Ende des Impulses 03o, liefert der Akkumulator 644 über Gatter 646 das Ergebnis dieser Berechnung an den Addierer 660.

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V. Bildung der entsprechenden Glieder der Gleichung (8) (Teil 2) - Aufprägen der Umhüllenden oder Einhüllenden.

Die Ergebnisse der Berechnung der entsprechenden Glieder des rechten Teils der Gleichung (8) werden, wie oben erwähnt, in logarithmischer Darstellung am Ausgang des Gatters 646 erhalten. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Anordnung derart getroffen, daß die Rechenergebnisse der entsprechenden Glieder der Gleichung (8) mit einem Umhüllenden-Koeffizienten multipliziert werden, um so einen Musikton zu erhalten, dem eine derartige Umhüllende-Charakteristik aufgeprägt ist.

Ein Umhüllenden-Generator 650 ist derart angeordnet, daß er durch ein Taste-ein-Signal KON angesteuert wird und einen Umhüllenden-Koeffizienten liefert, um den Anstieg, das Aufrechterhalten und das Abklingen der Wellenform des Musiktons zu spezifizieren. Ein Beispiel eines derartigen Umhüllenden-Generators 650 ist in Fig. 10 gezeigt. In Fig. 10 sind mit den Symbolen AND₁ und AND₂ UND-Gatter bezeichnet. Mit NAND₁ und NAND₂ sind NAND-Gatter bezeichnet. OR₂ bezeichnet ein ODER-Gatter. INV₁ bezeichnet einen Inverter. Bezugszeichen 80 bezeichnet einen Zähler und 81 bezeichnet einen Umhüllenden-Speicher, der den logarithmischen Wert einer Umhüllungs-Wellenform A speichert.

Die Arbeitsweise dieses Umhüllenden-Generators 650 ist die folgende. Zuerst, wenn ein Taste-ein-Signal KON durch Betätigung der Taste erzeugt wird, so wird der Zähler 80 rückgestellt und seine Ausgangsgröße wird "0". Demgemäß wird die Ausgangsgröße des ersten NAND-Gatters NAND₁ ■ "1". Demgemäß wird ein Taktoder Clock-Impuls CK₁, der von der Zeitsteuerschaltung 680 für die Bildung einer "Anstiegs"-Umhüllenden erzeugt wird, in den Zähler 80 über das UND-Gatter AND₁ und das ODER-Gatter OR₂ eingegeben und darinnen aufwärts gezählt. Mit dieser als Adressen als Informationssignal dienenden Ausgangsgröße des Zählers

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erfolgt Zugriff zum ümhüllenden-Speicher 81. Es wird somit eine Anstiegs-ümhüllenden-Information logA_a ausgelesen. Wenn der Zählerstand dieses Zählers 80 einen vorbestimmten Zählerstandswert, beispielsweise 16, erreicht und wenn demgemäß die gesamte Eingangsgröße des NAND-Gatters NAND₁ "0" wird, so wird die Ausgangsgröße des ersten NAND-Gatters NAND, umgekehrt, um "0" zu werden. Infolgedessen wird das UND-Gatter AND₁ geschlossen und demgemäß hört die Eingabe des Takts CK₁ für die Anstiegsbildung auf, in den Zähler 80 eingegeben zu werden. Auf diese Weise wird der Zählerstandswert des Zählers 80 stationär auf "16" gehalten, so daß sich eine Aufrechterhaltungs-ümhüllenden-Information logA über die Periode der Tastenniederdrückung aufrechterhält und aus dem Ümhüllenden-Speicher 81 ausgelesen wird.

Nach Freigabe der Taste verschwindet das Taste-ein-Signal KON. Infolgedessen wird die Ausgangsgröße des Inverters INV₁ "1". Zu diesem Zeitpunkt ist die Ausgangsgröße des NAND-Gatters NAND₂ = "1". Demgemäß wird ein Abklingbildungstakt CK₂, der von der Zeitsteuerschaltung 680 geliefert wird, dem Zähler 80 über das UND-Gatter AND₂ und das ODER-Gatter OR₂ eingegeben, so daß der Zähler 80 wiederum seinen AufwärtszählVorgang startet. Diese Ausgangsgröße des Zählers 80 wird als Adresseninformation verwendet, zum Ümhüllenden-Speicher 81 erfolgt Zugriff und demgemäß wird eine Abkling-Umhüllenden-Information logA, ausgelesen.

Wenn auf diese Weise der Zählerstand des Zählers 80 einen vorbestimmten Zählerstandswert, beispielsweise 64, erreicht hat, und wenn die gesamte Eingangsgröße des zweiten NAND-Gatters NAND₂ "1" wird, so wird die Ausgangsgröße dieses NAND-Gatters NAND₂ umgekehrt und wird "0". Demgemäß wird das UND-Gatter AND₂ geschlossen und infolgedessen hört der Aufwärtszählvorgang des Zählers 80 auf. Auch das Abkling-Beendungssignal DF, welches die Ausgangsgröße des Inverters INV₂ ist und die invertierte Ausgangsgröße von NAND-Gatter NAND₂ repräsentiert, wird "1". Dadurch werden die zuvor erwähnten Flip-Flop-Schaltungen FF₁ bis FF_n der Fig. 9 rückgestellt.

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Die Umhüllenden-Information logA (es handelt sich hier um den allgemeinen Ausdruck, der die Anstiegs-Umhüllenden-Information logA_a# die Aufrechterhaltungs-Umhüllenden-Information log A und die Abfall-Umhüllenden-Information logA- umfaßt), die vom ümhüllenden-Generator 650 ausgelesen ist, wird in einem Addierer 651 dem Einstellwert Iog2 hinzuaddiert. Das Ergebnis davon wird in einen Addierer 660 über ein Gatter 652 eingegeben, welches bei Erzeugung des Endimpulses 013 für die Periode des ersten Impulses 01o geöffnet wird. Wenn andererseits ein Impuls 023 und ein Impuls 033 über ODER-Gatter 635 zum zweiten Impuls 02o bzw. dritten Impuls 03o geliefert werden, so wird die Ausgangsgröße logA des ümhüllenden-Generators 650 direkt in den Addierer 660 über das Gatter 654 eingegeben.

Auf diese Weise addiert der Addierer 660 die Umhüllenden-Information hinzu zu den Ergebnissen der Berechnung der entsprechenden Glieder der Gleichung (8), die vom Gatter-646 für die Impulse 013, 023, 0 33 ausgegeben werden, um auf diese Weise eine Umhüllende zu bilden. Die Ausgangsgröße dieses Addierers 660 wird durch einen umsetzer 661 in eine antilogarithmische oder nicht logarithmische Darstellung umgewandelt.

Demgemäß werden vom umsetzer 661 aufeinanderfolgend in Entsprechung zu den entsprechenden Impulsen 013, 023, 033 diejenigen Berechnungsergebnisse der entsprechenden Glieder der Gleichung (8) ausgegeben, die einer Umhüllenden aufgeprägt wurden, d.h. die unten genannten Werte, welche die entsprechenden Glieder der Gleichung (8) repräsentieren, die mit A jeweils multipli ziert sind:

sin (x + 2^H) sin

sin{ ( χ+ 2a) + ±Z±(y + 20)

A 2_^

sini (χ-2o) + S-^(y - 20) }sin-2-(i/- 2ß)

A £— i

- 2β) 709833/0701

VI. Addition der entsprechenden Glieder der Gleichung (8); Bildung eines Musiktons.·

Eine Schaltung aus einem Komplementgatter 663, einem ODER-Gatter 662, einem Addierer 664 und einem Akkumulator 665 führt unter Verwendung der Ausgangsgröße eines Konverters 661 die Berechnung der folgenden Gleichung aus:

Σ A-sin²{a + <k-l)0}-sin{x + (k-l)y) k=l

sin (x + !LlI £
= A- [2 χ

sin{(x + 2a) + ^-^.{y + 20) }'ain-^-(y + 23)

sin-|-(i/+ 20) sin{ (x - 2o) + "-^(ff - 20) }-sin-^-(f/ - 20)

- 20) ₍₉₎

Diese Gleichung (9) stellt dar, daß die linken und rechten Teile der Gleichung (8) jeweils rait A multipliziert werden.

Der Wert des ersten Gliedes der Gleichung (9) selbst, der vom Konverter 661 wahrend der Periode des Impulses 01ο ausgegeben wird, wird über Komplementgatter 663 und den Addierer 664 in den Akkumulator 665 eingegeben. Sodann wird der Wert des zweiten Glieds der Gleichung (9), der vom Konverter 661 während der Periode des Impulses *2o abgegeben wird, in sein binäres Komplement durch Komplementgatter 663 umgewandelt, und dieser Komplementwert wird sodann mit "+1" im Addierer 664 addiert und sodann in den Akkumulator 665 eingegeben, in welchem der eingegebene Wert dem ersten im Akkumulator 665 enthaltenen Glied hinzugefügt wird. Der Wert des dritten Gliedes, welches vom Konverter 661 ausgegeben ist, wird in sein binäres Komplement über das Komplementgatter umgewandelt und diesem Komplementwert wird im Addierer 664 "+1" hinzuaddiert und der sich dann ergebende Wert wird in

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den Akkumulator 665 eingegeben, in dem der Wert den Inhalten dieses Akkumulators 665 hinzugefügt wird. Demgemäß wird im Akkumulator 665 das Resultat der Berechnung des rechten Teils der Gleichung (9) erhalten. Dieses Berechnungsresultat wird zeitweise in einem Register 667 über ein Gatter 666 gespeichert» welches durch den Impuls 033 geöffnet ist. Wenn diese Speicherung vollendet ist, so wird der Akkumulator 661 gelöscht. Die Inhalte von Register 667 werden durch einen Digital/Analog-Konverter oder Umsetzer 668 in ein Analogsignal umgewandelt, und dieses Analogsignal wird einer gewünschten Behandlung durch ein Tonerzeugungssystem 669, welches einen Verstärker, usw. enthalten kann, ausgesetzt, um dann als Musikton von einem Lautsprecher 670 abgegeben zu werden.

Gemäß dem vorliegenden AusfUhrungsbeispiel wird die Multiplikation eines ümhüllenden-Koeffizienten für jedes Glied der Gleichung 9 vor Durchführung der Addition-Substraktion-Operationen der entsprechenden Glieder des rechten Teils der Gleichung (9) ausgeführt. Es sei jedoch bemerkt, daß die Multiplikation des ümhüllenden-Koeffizienten in der auf den Akkumulator 665 folgenden Stufe oder nach Umwandlung in das Analogsignal erfolgen kann.

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Leerseite

Claims (18)

Ansprüche

1. Wellenformerzeugungssystem, gekennzeichnet

durch

erste Mittel zur Erzeugung einer ersten Zeitsteuervariablen x, zweite Mittel zur Erzeugung einer zweiten Zeitsteuervariablen y und dritte Mittel zur Berechnung, unter Verwendung der ersten und zweiten Zeitsteuervariablen χ und y, einer Wellenform F(x, y) entsprechend der folgenden Gleichung:

sin (x + ^^
F(x, y) -

sinji/

wobei η eine ganze Zahl darstellt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel folgendes umfassen:

Mittel zur Erzeugung einer ersten Konstanten U₁ und Mittel zur Akkumulation, bei bestimmten konstanten Intervallen, der ersten Konstanten a. zur Bildung der ersten Zeitsteuervariablen x, und daß die zweiten Mittel folgendes umfassen: Mittel zur Erzeugung einer zweiten Konstanten ^₂ und Mittel zur Akkumulation, an bestimmten konstanten Intervallen, der zweiten Konstanten ω, zur Bildung der zweiten Zeitsteuervariablen y.

3. Wellenformerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Mittel folgendes umfassen: Mittel zur Berechnung eines ersten Phasenwinkels θ₁ entsprechend der Gleichung

Mittel zur Berechnung eines zweiten Phasenwinkels θ₂ entsprechend der folgenden Gleichung

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ORIGINAL INSPECTED

Mittel zur Berechnung eines dritten Phasenwinkels O₃ entsprechend der folgenden Gleichung

Mittel zum Erhalt der Sinuswerte sine.j, sin0₂ und sin0₃ für die ersten bzw. zweiten und dritten Phasenwinkel O₁,

2' a'

Mittel zum Multiplizieren des Sinuswerts sin©., mit dem Sinuswert θ_,

und Mittel zum Dividieren des Resultats der Multiplikation durch den Sinuswert sine, zum Erhalt der Wellenform F(χ, y).

4. Wellenformerzeugungssystem, gekennzeichnet durch erste Mittel zur Erzeugung einer ersten Zeitsteuervariablen x, zweite Mittel zur Erzeugung einer zweiten Zeitsteuervariablen y und dritte Mittel zur Berechnung, unter Verwendung der ersten und zweiten Zeitsteuervariablen χ und y, der Wellenform F(χ, y) entsprechend der folgenden Gleichung:

cosix + y}-sirQy F(x, y) m i, £_ '

wobei η eine ganze Zahl darstellt.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel folgendes umfassen:

Mittel zur Erzeugung einer ersten Konstanten^., und Mittel zum Akkumulieren,zu bestimmten konstanten Intervallen, der ersten Konstante W₁ zur Bildung einer ersten Zeitsteuer variablen x, und daß die zweiten Mittel folgendes umfassen: Mittel zur Erzeugung einer zweiten Konstanten <J_ und Mittel zur Akkumulation, zu bestimmten konstanten Intervallen, der zweiten Konstanten O^ zur Bildung der zweiten Zeitsteuervariablen y.

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6. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Mittel folgendes umfassen:

Mittel zur Berechnung des ersten Phasenwinkels Θ- entsprechend der Gleichung

O₁ = x + =-=-ί y,

Mittel zur Berechnung des zweiten Phasenwinkels θ_ entsprechend der Gleichung

e₂ = § y.

Mittel zur Berechnung des dritten Phasenwinkels Θ- entsprechend der Gleichung

^Θ3 * 1 *'

Mittel zum Erhalt der Sinuswerte COSe₁, sin0₂ und sin6₃ für die ersten bzw. zweiten bzw. dritten Phasenwinkel Θ. bzw. Θ- bzw. Θ,,

Mittel zum Multiplizieren des Sinuswertes cos©, mit dem Sinuswert sinö»,

und Mittel zum Dividieren des Resultats der Multiplikation durch den Sinuswert sinö- zum Erhalt der Wellenform F(x, y).

7. Wellenformerzeugungssystem» gekennzeichnet durch erste Mittel zur Erzeugung einer ersten Zeitsteuervariablen x, zweite Mittel zur Erzeugung einer zweiten Zeitsteuervariablen y und dritte Mittel zur Durchführung der Berechnung einer Wellenform F(x, y) durch die Verwendung der ersten und zweiten Zeitsteuervariablen χ und y entsprechend der folgenden Glei-

■ sin(x ü^iS P(x, y) - 2 χ

sinf
sin{(x + 2α) + ^-^-{y + 20)}.sin£(</ + 2β)

+ 2B) sin{(x - 2a) + ²^(J/ - 26) }-sinj-ii/ - 20)

709833/0701 ^ei4'» "

wobei«χ bzw. B Parameter für die Bestimmung der Frequenzcharakteristik der Hellenform F(x, y) darstellen und η eine ganze Zahl bedeutet.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel Mittel zur Erzeugung einer Konstanten R und Mittel zum Akkumulleren» zu bestimmten konstanten Intervallen, der Konstanten R zur Bildung der ersten Zeltsteuervariablen χ umfassen, und daß die zweiten MIttel Mittel umfassen, um die erste Zeltsteuervariable χ durch eine vorbestiirante Konstante m zu dividieren, um die zweite Zeitsteuervariable y zu bilden.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Mittel folgendes umfassen: Mittel zur Berechnung des ersten Phasenwinkels Θ. entsprechend der Gleichung

S₁ = χ +

Mittel zur Berechnung des zweiten Phasenwinkels θ_ entsprechend der folgenden Gleichung

e₂ - f y.

Mittel zur Berechnung eines dritten Phasenwinkels Θ. entsprechend der Gleichung

Mittel zur Berechnung eines vierten Phasenwinkels Θ. entsprechend der folgenden Gleichung

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Mittel zur Berechnung eines fünften Phasenwinkels θ entsprechend der folgenden Gleichung

θ₅ = j (y + 2ß),

Mittel zur Berechnung eines sechsten Phasenwinkels Θ, entspre chend der folgenden Gleichung

θ₆ - j (y + 2ß),

Mittel zur Berechnung eines siebten Phasenwinkels Θ., entsprechend der folgenden Gleichung

Q₁ - ( χ - 2«. ) + S^-J- ( y - 2ß) ,

Mittel zur Berechnung eines achten Phasenwinkels θ entsprechend der folgenden Gleichung

θ₈ = j (y - 2ß),

Mittel zur Berechnung eines neunten Phasenwinkels Θ« entsprechend der folgenden Gleichung

^Θ9 ⁼ \ ( y - 2ß),

und vierte Mittel zur Berechnung der Wellenform F(x,y) durch die Verwendung der ersten bis neunten Phasenwinkel Θ.. bis 9_g.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vierten Mittel folgendes umfassen: Mittel zur Bildung logarithmischer Werte logsine. - log sin9_ von Sinuswerten der Phasenwinkel Θ.. bis Θ., Mittel zur Berechnung der logarithmischen Werte der entsprechenden Glieder der Berechnungsgleichung der Wellenform F(x, y) durch die Verwendung der logarithmischen Werte der Sinuswerte, Mittel zur Umwandlung dieser logarithmischen Werte in nicht logarithmische Werte, und Mittel zum Erhalt der Wellenform F(x, y) aus diesen nicht logarithmischen Werten.

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11. Elektronisches Musikinstrument, gekennzeichnet durch erste Mittel zur Erzeugung einer ersten Zeitsteuervariablen x, zweite Mittel zur Erzeugung einer zweiten Zeitsteuervariablen y, dritte Mittel zur Berechnung, unter Verwendung der ersten und zweiten Zeitsteuervariablen χ und y, einer Wellenform F(χ, y) entsprechend der folgenden Gleichung:

sin (x + £-—!/)· sin ^y F(x, y) « »

wobei η eine ganze Zahl bedeutet, und wobei schließlich vierte Mittel vorgesehen sind, um die Wellenform F(χ, y) in einen Musikton entsprechend dieser Wellenform F(χ, y) umzuformen.

12. Elektronisches Musikinstrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung durch die dritten Mittel in Digitaldarstellung zeitlich eingeschachtelt (time-slottedly) erfolgt, und wobei die vierten Mittel folgendes umfassen:

ein Tonerzeugungssystem, und einen Digital/Analog-Umsetzer zum Empfang der Wellenform F(χ, y) und zur Lieferung an das Tonerzeugungssystem eines Analogsignals entsprechend der Wellenform F(χ, y).

13. Elektronisches Musikinstrument, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch erste Mittel zur Erzeugung einer ersten Zeitsteuervariablen x, zweite Mittel zur Erzeugung einer zweiten Zeitsteuervariablen y, dritte Mittel zur Berechnung, unter Verwendung der ersten und zweiten Zeitsteuervariablen χ und y, einer Wellenform F(χ, y) entsprechend der folgenden Gleichung:

COS(X -t
F(X, y) «

wobei η eine ganze Zahl darstellt,

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und vierte Mittel zur Umwandlung der Wellenform F(x, y) In einen Musikton entsprechend dieser Wellenform F(x, y).

14. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 13/ dadurch gekennzeichnet^ daß die Berechnung durch die dritten Mittel In Digitaldarstellungen zeitlich verschachtelt (In Zeltzwischenräumen) erfolgt/ und wobei die vierten MIttel ein Tonerzeugungssystem umfassen/ und einen Digital/Analog-Umsetzer zum Empfang der Wellenform F(x_f y) und zur Lieferung an das Tonerzeugungssystem eines Analogsignals entsprechend dieser Wellenform F(x, y).

15. Elektronisches Musikinstrument/ gekennzeichnet durch erste Mittel zur Erzeugung einer ersten Zeltsteuervariablen x, zweite Mittel zur Erzeugung einer zweiten Zeitsteuervariablen y, dritte Mittel zur Ausführung der Berechnung einer Wellenform F(x, y) unter Verwendung der ersten und zweiten Zeitsteuervariablen χ und y entsprechend der folgenden Gleichung:

sin (x + ±±& Fix, y) - 2 χ

sinJfsin{(x + 2a) + 2-^±(y + 20)}-sinj(y + 23)

+ 23) sinUx - 2α) + ^^-{y - 23)}-sin|(y - 23)

wobei η eine ganze Zahl ist und « bzw. β Parameter für die

Bestimmung der Frequenzcharakteristik der Wellenform F(x, y)

darstellen/

und vierte Mittel zur Umwandlung der Wellenform F(x, y) in einen

Musikton entsprechend dieser Wellenform F(x, y).

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16. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, da» dl« Berechnung der dritten Mittel zeitlich eingeschachtelt, d.h. in seitlichen Zwischenräumen, in Digitaldarstellungen erfolgt, und wobei die vierten Mittel folgendes umfassen:

ein Tonerzeugungssystem, und einen Dlgital/Analog-Umsetzer zum Empfang der Wellenform F(x, y) und zur Lieferung eines Analogsignals entsprechend dieser Wellenform F(x, y) an das Tonerzeugungssyste».

17. Elektronisches Musikinstrument, gekennzeichnet durch erste Mittel zur Erzeugung einer ersten Zeitsteuervariablen x, zweite Mittel zur Erzeugung einer zweiten Zeitsteuervariablen y, dritte Mittel zur Erzeugung einer dritten Zeitsteuervariablen A, vierte Mittel zur Durchführung, unter Verwendung der ersten, zweiten und dritten Zeitsteuervariablen x, y und A, der Berechnung einer Wellenform F(x, y) entsprechend der folgenden Gleichung:

ein (x ♦ ±£ F(x, y) - Atf χ

sinj sin((x + 2a) + "-y-^ij/ + 2fi)}'8inj(y + 2B)

- 2a) + 2-J-^(y - 20)}-sinj(y - 20)

wobei η eine ganze Zahl und «c bzw. β Parameter darstellen zur Bestimmung der Frequenzcharakteristik der Wellenform F(x, y) und fünfte Mittel zur Umwandlung der Wellenform F(x, y) in einen Musikton entsprechend dieser Wellenform F(x, y).

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18. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung durch die vierten Mittel in zeitlichen Zwischenräumen, zeitlich aufgespalten, in Digitaldarstellungen erfolgt, und wobei die fünften Mittel ein Tonerzeugungssystem umfassen, und einen Digital/Analogümsetzer zum Empfang der Wellenform F(x, y) und zur Lieferung an das Tonerzeugungssystem von einem Analogsignal entsprechend dieser Wellenform F(x, y).

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