DE2709560A1

DE2709560A1 - Elektronisches musikinstrument

Info

Publication number: DE2709560A1
Application number: DE19772709560
Authority: DE
Inventors: Yohei Nagai; Shimaji Okamoto
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Priority date: 1976-03-05
Filing date: 1977-03-04
Publication date: 1977-09-08
Also published as: JPS52107822A; US4133242A; JPS597118B2; DE2709560C2

Description

NIPPON GAKKI SEIZO KABUSHIKI KAISHA, Shizuoka-ken, Japan Elektronisches Musikinstrument

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Musikinstrument, und zwar insbesondere auf ein solches mit einem Wellenformspeicher zur Speicherung und Wiedergabe der Wellenform von Tonsignalen.

Bei einem elektronischen Musikinstrument mit Wellenformspeicher wird eine Standard-Wellenform eines Musiktonsignals vorläufig in Speichermitteln gespeichert und bei jeder Tastenniederdrückung ausgelesen, und zwar mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Tonhöhe des der niedergedrückten Taste entsprechenden Tons. Ein Beispiel eines elektronischen Musikinstruments mit Wellenformspeicher ist in Fig. 1 dargestellt. Wenn eine Taste in einer Tastatur 10 niedergedrückt wird, so wird ein Bezugszahlspeicher (im folgenden als R-Zahlspeicher bezeichnet) 11 aktiviert, um von dort ein R-Zahlsignal und ein Taste-Ein-Signal KON von der Tastatur 10 zu erzeugen. Die R-Zahl steht mit der Tonhöhe der niedergedrückten Taste in Beziehung und ist proportional zur Grundfrequenz des zum Erklingen zu bringenden Tones. Die aus dem Speicher 11 ausgelesene R-Zahl wird einem kumulativen Addierer 13 über ein Gatter 12 zugeführt, welches durch einen Taktimpuls (Clock-Impuls) φ mit einer vorbestimmten Periode geöffnet wird. Der Addierer 13 führt die

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- sr -

kumulative Addition der R-Zahl aus, die vom Speicher 11 über das Gatter 12 geliefert wird, welches mit der Zeitsteuerung des Taktimpulses φ geöffnet wird. Demgemäß liefert der Addierer 13 die temporäre Summe an einen Wellenformspeicher 14 als Adressensignal. Der Addierer 13 liefert R (im allgemeinen eine Zahl unterhalb des Radix-Punktes) unter Zeitsteuerung des ersten Impulses φ, 2R mit der Zeitsteuerung des zweiten Impulses φ und in ähnlicher Weise qR mit der Zeitsteuerung des q-ten Impulses φ, um die Adresse der entsprechenden Wellenformtastwerte (Samples) im Wellenformspeicher 14 aufzurufen. Der Addierer 13 enthält ganze Ziffern und (unterhalb des Radix-Punktes) Teile von Ziffern und besitzt einen Modulus einer vorbestimmten Zahl, beispielsweise 128. Demgemäß steigt die kumulative Summe χ = >'R = qR von "O" auf den Modulus an, und zwar mit einem Schritt von R. Wenn die Summe qR den Modulus übersteigt, so verbleibt die Differenz zwischen der Summe und dem Modulus im Addierer 13. Sodann wird eine ähnliche kumulative Addition daran ausgeführt. Da die R-Zahl proportional zur Grundfrequenz des zum Ertönen zu bringenden Musiktons ist, wird die ansteigende Rate der Summe χ = qR und somit die Wiederholfrequenz des Aufwärtsschreitens im Addierer f = R·r/128, ebenfalls proportional zur Grundfrequenz des zum Erklingen zu bringenden Musiktons, wobei \ die Wiederholfrequenz des Taktimpulses φ darstellt. Wenn die Anzahl der Wellenformtastwerte (Samples) oder Stufen im Wellenformspeicher 14 gleich dem Modulus des Addierers 13 ist, so wird die Frequenz der vom Wellenformspeicher 14 erzeugten Wellenform gleich der zuvor erwähnten Frequenz f und ist proportional zur Größe der R-Zahl. Man erkennt, daß die Wiederholfrequenz f der Wellenformerzeugung die Grundfrequenz des zum Erklingen zu bringenden Musiktons ist. Wenn also eine große R-Zahl erzeugt wird, so ändert sich die Ausgangsgröße des Wellenformspeichers 14 schnell, und die Periode einer Wellenformerzeugung wird kuifc und ein Musikton mit einer hohen Grundfrequenz f = R.v/128 wird erzeugt. Wenn im Gegensatz dazu eine kleine R-Zahl erzeugt wird, so wird ein Musikton mit einer niedrigen Grundfrequenz erzeugt. Einzelheiten

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hinsichtlich des Aufbaus und des Betriebs derartiger funktioneller Einheiten sind in dem US-Patent 3 809 786 entsprechend japanischer Offenlegungsschrift 48-90217 beschrieben.

Der Wellenformspeicher 14 speichert die Tastwerte der Wellenform des Musiktons in Digitaldarstellung. Da die Wiederholfrequenz der Wellenformerzeugung so verändert wird, um gleich der Grundfrequenz des zum Erklingen zu bringenden Musiktons zu sein, trägt die Ausgangsgröße des Wellenformspeichers 14 sowohl die Wellenforminformation (d.h. Tonfarbe) als auch die Tonhöheninformation. Ein derartiges digitales Ausgangssignal des Wellenformspeichers 14 wird mit einem Umliüllenden-Signal in einem Multiplizierer 16 multipliziert, wobei das umhüllende Signal von einem Umhüllenden-Generator 15 geliefert wird. Das nunmehr mit einer Umhüllenden versehene Digitaltonsignal wird in einem Digital/Analog(D/A)-Umsetzer 17 in ein entsprechendes Analogsignal umgewandelt. Dieses Analogsingal wird durch eine Tonvorrichtung 18 einschließlich eines Verstärkers usw. durch einen Lautsprecher 19 als Musikton abgegeben.

Der Umhüllenden-Generator 15 wird durch das Niederdrücken einer Taste in der Tastatur 10 durch das in Fig. 2A gezeigte Taste-Ein-Signal KON aktiviert und erzeugt ein Umhüllenden-Signal ENV, wie dies in Fig. 2B gezeigt ist. Das Umhüllenden-Signal ENV wird aus drei Teilen bestehend ausgebildet: der Einschwingteil ENV., der erste Abklingteil zum Aufrechterhai tungsniveau, der mit ENV₂ bezeichnet ist, und der zweite Abklingteil ENV₃. Das Tonsignal vom Wellenformspeicher 14 wird mit dieser Umhüllenden multipliziert, um ein an Ausdruck reiches Musiktonsignal zu bilden. Das heißt, die Umhüllende der Fig. 2B zeigt, wie der Musikton auf die Maximalamplitude beim Niederdrücken einer Taste ansteigt (Einschwingen), sodann auf einen Aufrechterhaltungspegel (erstes Abklingen) abgedämpft wird, sodann den nahezu konstanten Pegel (Aufrechterhaltung) beibehält, um schließlich bei Freigabe der Taste allmählich gedämpft zu werden und zu verschwinden (zweites Abklingen).

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- Jr

Bei einen) derartigen elektronischen Musikinstrument mit W<-]-lenformspeicher wird die Amplitude eines Tones entsprechend der vom Umhül lenden-Gonerator erzeugten Umhül lenden-Funl; tion verändert, wobei aber die Tonfarbe vom Einsohwingen bis zum Abfall konstant gehalten wird, da der WeIlenformspeicher eine vorbestimmte Wellenform speichert und die gleiche WeJlenform wiederholt erzeugt. Ein solcher Ton mit konstanter Farbgebung unterscheidet sich stark vom reichen Ton eines natürlichen Musikinstruments, bei welchem die Tonfarbe sich in ansprechender Weise vom Einklingen bis zum Abklingen ändert.

Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, das obengenannte Problem zu lösen und bezweckt ein elektronisches Musikinstrument der Wellenformspeicherbauart derart auszubilden, daß Musiktöne erzeugt werden können, deren Tonfarbe sich mit dem Vergehen der Zeit und/oder der Berührung der Tastenbetätigung verändert.

Die Erfindung hat sich ferner zum Ziel gesetzt, ein elektronisches Musikinstrument der Wellenformspeicherbauart vorzusehen, welches in der Lage ist, Musiktöne zu erzeugen, die übergroße Änderungen in der Tonfarbe aufweisen, wodurch der Bereich der Musiktöne natürlicher Musikinstrumente überschritten werden kann.

Erfindungsgemäß wird das folgende bei natürlichen Musikinstrumenten auftretende Phänomen berücksichtigt. Solche natürlichen Musikinstrumente erzeugen nämlich die gleiche Wellenform nicht in wiederholter Weise, sondern erzeugen eine Wellenform, die sich graduell oder allmählich von Zyklus zu Zyklus ändert. Diese Änderungen in der Wellenform treten nur in einem begrenzten Bereich des ganzen einen Zyklus der Wellenform auf. Im verbleibenden Bereich kann die Wellenform als sich nicht mit der Zeit verändernd angesehen werden. Betrachtet man beispielsweise die Schwingungsphänomena bei Streich- und Blasinstrumenten, so können diese Änderungen der Instabilität der Vibrations- oder Schwingungseigenschaften der Vibratoren oder Schwingelemente, beispielsweise den Saiten und Zungen

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- Sr -

zugeschrieben werden, welche nicht stabile Eigenschaften in bestimmten Perioden des Schwingungszyklus zeigen. Eine solche Instabilität der Schwingungseigenschaften kann auf Phänomena zurückgeführt werden, wie den "Wackel"-Phänomena in der Zungenoberfläche, wo der Spalt zwischen der Zunge und dom Mundstück groß ist, oder aber auf die Drehbewegung der Saite oder Änderungen im Druck des Bogens auf der Saite.

Die Änderungen der Wellenform des Musiktons, wie oben beschrieben, und somit die Änderung der Tonfarbe bereichern den Ausdruck des Musiktons bei natürlichen Musikinstrumenten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich in erster Linie auf die Realisierung derartiger Änderungen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektronisches Musikinstrument der Wellenformspeicherbauart vorgesehen, welches einen Musikton dadurch erzeugt, daß es einen Wellenformspeicher ausliest, der die Abtastwerte der Tonwellenform speichert, und zwar mit einer Rate proportional zur Tonhöhe des zum Erklingen zu bringenden Musiktons, wobei das elektronische Musikinstrument einen Funktionsgenerator zur Erzeugung einer Funktionswellenform aufweist, dessen Amplitude eine Funktion der Zeit ist, und Mittel zur Modulierung eines speziellen Teils der Tonwellenform mit der Funktionswellenform. Diese Änderungen in der Tonwellenform können nicht nur durch das oben beschriebene Vergehen der Zeit hervorgerufen werden, sondern auch durch die Tastaturbetätigung in der Form von beispielsweise einem auf die Berührung (Anschlag) ansprechenden Signal,

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 ein Blockdiagramm eines üblichen digitalen elektronischen Musikinstruments der Wellenformspeicherbauart;

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Fig. 2A und 2B Diagramme der Wellenformen des Taste-EinSignals und des Umhüllenden-Signals;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines elektronischen Musikinstruments der Wellenformspeicherbauart gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4A und 4B Wellenformdiagramme der Funktionsausgangsgröße und des modulierten Tonsignals;

Fig. 5 ein Blockdiagramm des Funktionsgenerators für die Verwendung im elektronischen Musikinstrument gemäß Fig. 3;

Fig. 6 ein Blockdiagramm des Zeitfunktionsgenerators verwendet im Funktionsgenerator der Fig. 5;

Fig. 7 und 8 charakteristische Kurven zur Darstellung der Arbeitsweise des Zeitfunktionsgenerators der Fig. 6;

Fig. 9 ein Blockschaltbild des Umhüllenden-Generators zur Verwendung im elektronischen Musikinstrument der Fig.3;

Fig. 10 ein Blockschaltbild der Steuerlogikschaltung des Umhüllenden-Generators der Fig. 9;

Fig. 11A bis 11E und 12A bis 12E zeitabhängige Darstellungen zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Logikschaltung der Fig. 10.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches einen ähnlichen Grundaufbau wie die Anordnung gemäß Fig. 1 besitzt. Eine Tastenniederdrückung in einer Tastatur 300 aktiviert einen R-Zahlspeicher 301 zur Erzeugung einer R-Zahl, die an einen kumulativen Addierer 303 (der einen ähnlichen Aufbau wie der Addierer 13 der Fig. 1 besitzt) über ein Gatter 302 angelegt wird, welches durch einen Taktimpuls φ mit einer vorbestimmten Zeitsteuerung geöffnet und geschlossen wird. Die

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Ausgangsgröße des Addierers 303 ruft die Adressen des WeI-lenformspeichers 304 auf, um die digitaJen Tar.twerte, welche die Wellenform eines Musiktons bilden, auszulesen. Diese Ausgangsgröße des Wellenformspeichers 304 wird dem ersten Multiplizierer 307 zugeführt, um mit der Ausgangsgröße eines Funktionsgenerators 305 multipliziert zu werden. Sodann wird die Ausgangsgröße des ersten Multiplizierers 307 einem zweiten Multiplizierer 308 zur Multiplikation mit der Ausgangsgröße eines Umhüllenden-Generators 306 zugeführt. Auf diese Weise wird das digitale Wellenforinsignal vom Wellenformspeicher 304 doppelt multipliziert, und zwar mit den Ausgangsgrößen des Funktionsgenerators 305 und des Umhüllenden-Generators 306, um ein digitales Tonsignal zu bilden. Dieses digitale Tonsignal wird in einem Digital/Analog(D/A)-Umsetzer 309 in ein Analogsignal umgewandelt und sodann durch eine Tonvorrichtung 31Ο einschließlich eines Verstärkers usw. als Musikton von einem Lautsprechersystem 311 abgegeben.

Eine ins einzelne gehende Beschreibung des Funktionsgenerators 305 und des Umhüllenden-Generators 306 wird im folgenden gegeben .

Der Funktionsgenerator 305 wird durch das Taste-Ein-Signal KON von der Tastatur 3OO aktiviert und durch das gleiche Addressiersignal χ (= qR) anadressiert, wie das für den Wellenformspeicher 304. Beispielsweise erzeugt der Funktionsgenerator 305 eine in Fig. 4Λ gezeigte Funktion, die wie folgt dargestellt ist:

cos χ (1),

dabei ist O - χ - 2i\ und a eine sich langsam mit der Zeit ändernde Funktion a = a(t)^ 1. Der erste Ausdruck auf der rechten Seite stellt einen sich langsam ändernden konstanten Term dar, und der zweite Term bildet einen oszillierenden oder schwingenden Term. Der zweite Term umfaßt ferner einen sich langsam ändernden Amplitudenterm (1-a)/2 und einen zyklischen Term cos x. Da a größer gleich 1 und somit 0, erreicht die

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Funktion y in jedem Zyklus den Maximalwert a dann, wenn x=" und cos χ = -1, während der Minimalwert "1" bei χ = O und 2' und cos χ = 1 erreicht wird. Man erkennt, daß y konstant und gleich 1 ist, wenn a = 1 ist und der Spitzenwert von y mit dem Ansteigen von a ansteigt.

Wenn der Wellenformspoicher 3O4 digitale Tastwerte, welche die Tonwellenform W der Fig. 4B bilden, erzeugt, so bildet der erste Multiplizierer 307 das mathematische Produkt dieser Wellenform W_n, und die Ausgangswellenform des Funktionsgenerators 305 wie in Fig. 4A gezeigt. Dieses Produkt kann die Wellenform besitzen, wie sie durch W^, W₂, W₃, .... dargestellt ist, die durch Modulation (Multiplikation der Ausgangsgröße des Funktionsgenerators 305 durch) der Tonwellenform W nur im Bereich 1 - qR — 1 + m gebildet ist. Die Wellenform des Tonsignals vom Multiplizierer 307 ändert sich mit dem Vergehen der Zeit und besitzt die Wellenform W.. in der ersten Periode, die Wellenform W_ in der zweiten Periode, die Wellenform W-. in der dritten Periode usw.

Der Funktionsgenerator 305 zur Erzeugung dieser Ausgangsgrößen kann aus einer in Fig. 5 gezeigten Schaltung aufgebaut sein. Die entsprechenden Bestandteile der Schaltung der Fig. werden im folgenden beschrieben.

Ein Zeitfunktionsgenerator 501 wird durch das Taste-Ein-Signal von Tastatur 3OO aktiviert und erzeugt eine Zeitfunktion a(t), welche einer 1 /^-Verschiebeeinrichtung (Shifter) 502 zugeführt wird. Die 1 /^-Verschiebeeinrichtung verschiebt die Bit-Stellung des Eingangssignals um eine vorbestimmte Anzahl von Bits (ein Bit), um das Eingangssignal durch 2 zu teilen. Auf diese Weise erzeugt die 1/2-Verschiebeeinrichtung 502 ein Signal a(t)/2. Dieses halbe Signal a(t)/2 bildet eine Eingangsgröße von Addierer 503 und einem Subtrahierer 504. Die andere Eingangsgröße von Addierer 5Ο3 und Subtrahierer 504 ist üblicherweise 1/2. Auf diese Weise erzeugt der Addierer 503 h + a(t))/2, während der Subtrahierer 504 \\ - a(t).' /2 er-

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zeugt. Diese Werte bilden den konstanten Term und den Amplitudenterm auf der rechten Seite der Gleichung (1).

Die verbleibende Größe in Gleichung 1, d.h. der Kosinus-Term, wird wie folgt berechnet. Hier wird die Variable im Kosinus-Ausdruck so angeordnet, daß sie ^p(qR - 1) ist, um zu erreichen, daß ein Bereich 1 ^ qR ^ ι + _m in jedem Zyklus der Tonwellenform ausgelesen aus dem Wellenformspeicher 304 (Fig. 3)dem Gesamtbereich von χ in Gleichung (1) entspricht, d.h. ο - χ ^ 2ir

Aus obigem Grund wird ein Variabier-Speicher 513, anadressiert durch das gleiche Adressensignal χ = qR (q = 1, 2, ...), wie das für den Wellenformspeicher 304 (Fig. 3) derart angeordnet, daß ein Ausgangssignal -p (qR - 1) erzeugt wird. Dieses Ausgangssignal des Variablen-Speichers 513 wird an einen Kosinus-Tabellenspeicher 515 über ein Gatter 514 angelegt, welches durch einen Komparator 510, eine ODER-Schaltung 511 und einen Inverter 512 gesteuert wird. Das Gatter 514 wird in der folgenden Weise gesteuert.

Der Komparator 510 empfängt das Adressiersignal χ = qR für den Variablen-Speicher 513 und erzeugt zwei Ausgangsgrößen P₁ und P₂. Die Ausgangsgröße P₁ ist "1", wenn qR ■ 1, und die andere Ausgangsgröße P- ist "1", wenn qR> 1+m. Diese Ausgangsgrößen P₁ und P- betätigen das Gatter 510 durch die ODER-Schaltung 511 und den Inverter 512. Wenn das Gatter 514 so ausgebildet ist, daß es durch die positive Logik (d.h. dann, wenn die Eingangsgröße "1" ist) geöffnet wird, so ist das Gatter 514 dann offen, wenn das Signal qR außerhalb der obigen Bereiche liegt, d.h. wenn 1 - qR ^ 1 + m.

Somit liefert der veränderbare Speicher 513 die Ausgangsgröße jjp (qR - 1) an den Kosinusspeicher 515 über das Gatter 514 im Bereich 1 ^ qR ^ 1 + m. Der Kosinus-Speicher 515 erzeugt das Kosinussignal cos ^2"⁷Vm) (qR - I)J. Der Kosinus-Term in Gleichung (1) wird auf diese Weise berechnet.

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Als nächstes wird die Ausgangsgröße cos 1(2 '/m) (qR - 1)1 des Kosinus-Speichers 515 mit der Ausgangsgröße (1 - a)/2 des Subtrahierers 504 in einem Multiplizierer 505 multipliziert, um eine Ausgangsgröße [(1 -a) /2\ cos S(2)t/m) · (qR - 1)! zu erzeugen. Diese Ausgangsgröße [(1-a)/2 cos f(2 /m) · (qR - 1) des Multiplizierers 505 wird der Ausgangsgröße (1+a)/2 des Addierers 503 in einem weiteren Addierer 506 hinzugefügt, um folgendes zu erzeugen: (1+a)/2 + [(1-a/2.'· cos (2 /m) (qR - 1)^! . Diese Ausgangsgröße des Addierers 506 bildet die Ausgangsgröße des Funktionsgenerators 305 der Fig. 3 und entspricht dem Wert y wie in Gleichung (1) definiert. Die Ausgangsgröße des Addierers 506 wird - vgl. Fig. 3 - zum Multiplizierer 307 übertragen und mit der Ausgangsgröße des Tonwellenformspeichers 304 dort multipliziert, um die in Fig. 4B gezeigte Tonwellenform zu bilden.

Im folgenden wird der im Funktionsgenerator 3Ο5 befindliche Zeitfunktionsgenerator 501 beschrieben. Die Arbeitsprinzipien dieser Schaltung gelten auch für den später beschriebenen Umhüllenden-Generator 306.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel des Zeitfunktionsgenerators, der einen Subtrahierer 60, einen Multiplizierer 61, eine Torschaltung (Gate) 62, einen Addierer 63 und ein Schieberegister 64 umfaßt.

Der Subtrahierer 60 empfängt eine erste und eine zweite Eingangsgröße Sa und Sb und erzeugt die Differenz D (Sa - Sb) der beiden Eingangsgrößen. Wie im folgenden beschrieben werden wird, ist das erste Eingangssignal Sa das Zielwertsignal, welches entsprechend der geforderten Funktionsausgangsgröße eingestellt ist, und das zweite Eingangssignal Sb ist das Temporärwertsignal, welches die Ausgangsgröße des Schieberegisters 64 ist. Die Ausgangsgröße des Subtrahierers 60, d.h. die Differenz D der ersten und zweiten Eingangsgrößen Sa und Sb wird mit einem dritten Signal Sc im Multiplizierer 61 multipliziert. Der Inhalt dieses dritten Signals kann ein beliebiger Wert

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-W-

sein, beispielsweise äquivalent zu 2 . Somit liefert der

— R Multiplizierer 61 eine Ausgangsgröße D χ 2 . Diese Mu]ti-

plikationskonstante 2 kann dadurch erhalten werden, daß man das Eingangsdifferenzsignal D um 8 Digits oder Ziffern in ein Binärregister verschiebt. Die Ausgangsgröße des Multi-

_Q

plizierers 61, die den Inhalt D χ 2 besitzt, wird zum Addierer 63 durch das Gatter 62 übertragen, und zwar unter Zeitsteuerung des Taktimpulses CK, der eine vorbestimmte Periode besitzt. Die Zeitsteuerung des Taktimpulses CK kann willkürlich entsprechend der geforderten Funktionsausgangsgröße verändert werden, was im folgenden noch beschrieben wird.

_Q

Das Ausgangssignal (äquivalent zu D χ 2 ) des Multiplizierers 61, übertragen mit einer konstanten Zeitsteuerung, wird mit der temporären Ausgangsgröße des Schieberegisters 64 im Addierer 63 addiert, und die Summe wird zum Einstufen-Schieberegister 64 übertragen. Das Ausgangssignal Sb des Schieberegisters 64 bildet das Temporärwertsignal Sb, welches der Subtraktion vom Zielwertsignal Sa im Subtrahierer 60 unterworfen ist.

Da das Temporärwertsignal Sb zum Subtrahierer 60 bei jeder Zeitsteuerung des Taktimpulses CK zurückgespeist oder rückgekoppelt wird, wird die Differenz D zwischen den Signalen Sa und Sb, d.h. die Ausgangsgröße des Subtrahierers 60, aufeinanderfolgend kleiner, und somit nähert sich das Temporärwertsignal Sb dem Zielwertsignal Sa asymptotisch.

Wenn, wie beispielsweise in den Fig. 7 und 8 gezeigt, das Zielwertsignal Sa für den Subtrahierer 60 auf Y_Q eingestellt ist und ein Temporärwert Sb am Schieberegister 64 A_ zur Zeit t_ ist, so ist die Ausgangsgröße des Subtrahierers 60, d.h. die Differenz D_Q zwischen dem Zielwert Y_Q und dem Temporärwert A_Q, D₀ = Yq - A₀ (dieser Wert ist positiv, wenn Y_Q A_Q und negativ, wenn Y₀-IAq). Dieses Differenzsignal D_Q wird mit der Multiplikationskonstanten 2~⁸ im Multiplizierer 61 zur Erzeugung von

—8 —8

D_Q χ 2 multipliziert. Dieses Inkrement oder Dekrement D_Q χ 2

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wird dem Temporärwert A im Addierer 63 zur Zeit (Zeitsteuerung)^ des nächsten Taktimpulses CK₁ angelegt ans Gatter 62,

—8

hinzuaddiert. Der Addierer 63 erzeugt A_Q + D₀ χ 2 zur Zeitsteuerung t₁, und dieser Wert wird an das Schieberegister 64 geschickt und als neuer Temporärwert A.. geliefert.

Dieser neue Temporärwert A₁ wird zum Subtrahierer 60 zurückgeführt, und somit erzeugt der Subtrahierer 60 ein neues Differenzsignal D₁ = Y₀ - A₁ (vgl. Fig. 7 und 8). Durch ähnliche wie die oben beschriebenen Verfahren erzeugt der Multiplizierer

—8
61 eine Ausgangsgröße D₁ χ 2 , und der Addierer 63 erzeugt

-8
eine Ausgangsgröße A₁ + D₁ χ 2 zur Zeit (Zeitsteuerung) t~- Die Temporärwertausgangsgröße des Schieberegisters 64 zur Zeit t₂ ist A₂ = A₁ + D₁ χ 2~⁸.

Auf diese Weise nähert sich die Temporärwertausgangsgröße des Schieberegisters 64 exponentiell _una asymptotisch dem Zielwert Y₀ zu den Zeitpunkten (Zeitsteuerungen) t_o, t., t« ... des Taktimpulses CK. Anders ausgedrückt nimmt die Differenz D zwischen dem Zielwert Y_Q und dem Temporärwert A als Absolutwert ab, und zwar durch ein Verhältnis von (1 - 2 ) bei jedem Zyklus,um D = (Y_ - Aq) (1-2 ) zu werden, wobei η den n-ten Zyklus angibt. Somit ändert sich der Temporärwert A als A = Y₀ - D = Y₀ - (Y₀- A₀) (1 - 2~⁸)ⁿ. Da (1 - 2~⁸) positiv ist, ist der Wert A eine monoton wachsende oder abnehmende Funktion der Zeit, je nachdem, ob Y_Q größer oder kleiner als A₀ ist. Fig. 7 zeigt den Fall ansteigenden A und Fig. 8 zeigt den Fall abnehmenden A (genauer gesagt, erfolgt das Tasten, Sampling, mit einer bestimmten Periode und somit ändert sich der Temporärwert A schrittweise).

Somit kann eine Zeitfunktionswellenform mit einer beliebigen Zeitableitung gebildet werden durch geeignete Auswahl des Zielwerts Sa, der Multiplikationskonstanten Sc für den Multiplizierer 61 und der Zeitsteuerung des Taktimpulses CK. Das heißt, wenn die Multiplikationskonstante Sc groß eingestellt ist und/ oder die Zeitsteuerung (Periode) des Taktimpulses CK kurz ein-

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gestellt ist, eine steile Kurve erzeugt werden kann. Wenn die Zeitsteuerung (Periode) des Taktimpulses CK lang ausgewählt ist, so ergibt sich ein flacherer Abfall.

Auf diese Weise kann eine gewünschte Zeitableitung der Zeitfunktionswellenform durch entsprechende Einstellung des Zielwerts Sa, der Multiplikationskonstanten Sc des Multiplizierers 61 und der Zeitsteuerung des Taktimpulses CK ausgewählt werden.

Als nächstes wird der zur Verwendung in diesem Ausführungsbeispiel geeignete Umhüllenden-Generator 306 beschrieben. Ein ähnlicher Aufbau wie der für den oben beschriebenen Zeitfunktionsgenerator 501 kann für diesen Umhüllenden-Generator 306 verwendet werden. Im Blockdiagramm der Fig. 9, welches den Aufbau eines derartigen Umhüllenden-Generators zeigt, entspricht ein Schaltungsblock 600 dem Aufbau des Zeitfunktionsgenerators 501, wie zuvor beschrieben. Daher wird die Beschreibung des Zeitfuntkionsgenerators 600 weggelassen.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel des Aufbaus des Umhüllenden-Generators 306, wobei andere Teile als der Zeitfunktionsgenerator 600, Impulsgeneratoren und Pegeleinsteller für die Erzeugung des Taktimpulses CK bzw. das Zielwertsignal Sa darstellen, wie sie für den Betrieb des Zeitfunktionsgenerators 600 erforderlich sind, wobei ferner eine Steuerlogik zu deren Ansteuerung dargestellt ist.

Die Schaltung zur Einstellung des Zielwerts Sa umfaßt einen Einschwingpegeleinsteller 910 zur Einstellung des Einschwingpegels La, d.h. eines Pegels, zu dem der Anfangstonpegel hin anwächst; ferner umfaßt die Schaltung einen Aufrechterhaltungspegel-Einsteller 920 zur Einstellung des Aufrechterhaltungspegels Ls, auf den hin der Tonpegel nach dem Einschwingen abfällt und auf welchem er aufrechterhalten wird, und schließlich umfaßt die Schaltung einen Endpegeleinsteller 930 zur Einstellung des Endpegels Lf, auf den hin der Tonpegel abfällt und verschwindet (vgl. Fig. 2B). Die Auswahl dieser Pegelsignale (Zielwertsignale)

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wird durch den gemeinsamen Betrieb der Steuerlogikschaltung 900, der Gatter 911, 921, 931 und einen Addierer 940 erreicht. Jeder der Pegeleinsteller 910, 920 und 930 kann durch einjn Digitalspeicher beispielsweise ein 5-Bit-ROM gebildet werden. Unter diesen Pegeleinstellern kann der Aufrechterhaltungspegeleinsteller 920 aus einer Vielzahl von ROM's gebildet sein, die durch einen Benutzer durch einen Handschalter an der Betätigungsplatte des elektronischen Musikinstruments umgeschaltet werden können, oder sie können durch ein RAM gebildet sein, in welches erneut eingeschrieben werden kann, um so die Möglichkeit der Änderung des Aufrechterhaltungspegels vorzusehen.

Die Einstellung des Taktimpulses CK wird auf der Basis eines Impulsgenerators 950 für die Einschwing-Umhüllende, eines Impulsgenerators 960 für die erste Abkling-Umhüllende und eines Impulsgenerators 970 für die zweite Abkling-Umhüllende erreicht. Die Auswahl dieser Taktimpulse wird durch den verbundenen Betrieb der Steuerlogikschaltung 900, der UND-Schaltungen 951, 961 und 971 und einer ODER-Schaltung 990 erreicht. Jeder der Impulsgeneratoren 95Ο, 960 und 970 kann aus einem spannungsgesteuerten eine variable Frequenz besitzenden Oszillator (VCO) gebildet sein. Ein manueller Schalter kann an der Betätigungsplatte des elektronischen Musikinstruments vorgesehen sein, wobei der Benutzer über diesen Schalter willkürlich die Oszillatorfrequenz dieser VCO's auswählen kann. Allgemein gesagt, ist es vorzuziehen, die Impulsperiode für die Einschwingumhüllende kurzer einzustellen als die Impulsperiode für die erste Abkling-Umhüllende, und die Impulsperiode für die erste Umhüllende sollte kürzer sein als die Impulsperiode für die zweite Abkling-Umhüllende, um eine Musikton-Umhüllende zu erzeugen, die der eines natürlichen Musikinstruments, beispielsweise eines Klaviers, ähnelt.

Eine UND-Schaltung 981 empfängt ein kontinuierliches Löschoder "Clear"-Signal CL (= "1") und ein Löschbefehlssignal CR erzeugt von der Steuerlogikschaltung 9OO. Das heißt, dann,wenn

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ein Löschbefehlsignal CR in der Steuerlogikschaltung 900 erzeugt und dem UND-Gatter 981 geliefert wird, das Lösch-Signal CL (= "1") an Gatter 62 über Schaltung 981 und die ODER~Schaltung 990 geliefert wird, um den Inhalt des Registers 64 im wesentlichen zu löschen.

Die Auswahl des Zielwertsignals Sa und des Taktimpulses CK durch die Betätigung an der Steuerlogikschaltung 900 wird im folgenden beschrieben. Einzelheiten der Steuerlogikschaltung werden später beschrieben.

Wenn eine Taste in der Tastatur niedergedrückt ist, so wird ein Taste-Ein-Signal KON an die Steuerlogikschaltung 900 geliefert, um ein Einschwingbefehlssignal AK zu erzeugen. Das Einschwing- (Attack) Befehlssignal AK öffnet das Gatter 911 und stellt den ÜND-Zustand für die UND-Schaltung 951 her, um den Einschwingpegeleinsteller 910 und den Impulsgenerator 950 zur Bildung der Einschwing-Umhüllenden auszuwählen.

Auf diese Weise wird der Einschwingpegel La von dem Einschwingpegeleinsteller 910 über den Addierer 940 an den Zeitfunktionsgenerator 6OO als das Zielwertsignal Sa geliefert, während der Ausgangsimpuls des Impulsgenerators 950 an das Gatter 62 des Zeitfunktionsgenerators 600 über die ODER-Schaltung 99O als der Taktimpuls CK geliefert wird.

Auf diese Weise wird eine Einschwing-Umhüllende ENV₁, wie in Fig. 2B gezeigt, durch den Zeitfunktionsgenerator 600 gebildet, und zwar unter Verwendung des Einschwingpegels La als Zielwert Sa und des Impulssignals vom Impulsgenerator 950 als Zeitsteuertaktimpuls CK. Wenn die Ausgangsgröße des Zeitfunktionsgenerators 600, d.h. der Temporärwert Sb, gleich dem Zielwert wird, Sa = La, so liefert der Subtrahierer 60 des Zeitfunktionsgenerators 600 ein Nullfeststellsignal Z an die Steuerlogikschaltung 9OO. Sodann erzeugt die Steuerlogikschaltung 900 ein erstes Abklingbefehlssignal DY₁ zur Bildung des ersten Abkling-

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zustands vom Abklingen zur Aufrechterhaltung. Das erste Abklingbefehlssignal DY. öffnet die Gatterschaltung 921 und stellt die UND-Bedingung für die UND-Schaltung 961 her, um den Aufrechterhaltungspegeleinsteller 920 und den Impulsgenerator 960 der ersten Abkling-Umhüllenden auszuwählen.

Auf diese Weise wird der Aufrechterhaltungspegel Ls vom Aufrechterhaltungspegeleinsteller 920 über den Addierer 940 zum Zeitfunktionsgenerator 600 als Zielwert Sa geliefert, während die Impulsausgangsgröße des Impulsgenerators 960 über die ODER-Schaltung 990 zum Gatter 62 als der Taktimpuls CK geliefert wird.

Auf diese Weise erzeugt der Zeitfunktionsgenerator 600 eine erste Abkling- und Aufrechterhaltungs-Umhüllende ENV-,, wie in Fig. 2B gezeigt, und zwar unter Verwendung des Aufrechterhaltungspegels Ls als Zielwert und des Impulssignals von Impulsgenerator 960 als Zeitsteuerimpuls CK. Dieser Zustand (erstes Abklingen und Aufrechterhaltung) setzt sich fort, während die Taste niedergedrückt ist und wird durch die Freigabe der Taste beendet. Wenn nämlich die Taste freigegeben wird, so verschwindet das Taste-Ein-Signal KON, und somit hört die Steuerlogikschaltung 9OO mit der Erzeugung des ersten Abklingbefehlssignals DY. auf und fängt mit der Erzeugung des zweiten Abklingbefehlssignals DY_ an. Wenn somit die Zeitlänge vom Niederdrücken bis zur Freigabe einer Taste kurz ist, so kann die Umhüllende ENV der Fig. 2B einen geringen oder keinen Aufrechterhaltungszustand besitzen. Wenn alternativ die Zeitsteuerung der Taste verlängert wird, so setzt sich der Aufrechterhaltungszustand für eine lange Zeit fort.

Bei Freigabe der Taste wird, wie oben beschrieben, das zweite Abklingbefehlssignal DY₃ von der Steuerlogik 900 anstelle des ersten Abfallbefehlssignals DY₁ erzeugt. Sodann ist das Gatter 931 geöffnet, und die UND-Bedingung für die UND-Schaltung 971 ist hergestellt, um den Endpegeleinsteller 930 und den Impulsgenerator 97Ο für die zweite Abkling-Umhüllende auszuwählen.

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ο π η Q c c Π 930 über

Somit wird der Endpegel Lf vom Endpegeleinsteller Addierer 940 zum Zeitfunktionsgenerator 600 als der Zielwert Sa geliefert, und die Impulsausgangsgröße des Impulsgenerators 970 wird durch die ODER-Schaltung 990 zum Gatter 62 des Zeitfunktionsgenerators 600 als Zeitsteuerimpuls CK geliefert.

Auf diese Weise wird die zweite Abkling-Umhüllende ENV₃, wie in Fig. 2B gezeigt, vom Zeitfunktionsgenerator 600 erzeugt, und zwar unter Verwendung des Endpegels Lf als Zielwert und des Ausgangsimpulses des Impulsgenerators 970 als Zeitsteuerimpuls CK.

Wenn die gesamte Wellenform der Umhüllenden in der obigen Weise ausgebildet ist, so erzeugt die Steuerlogikschaltung 900 ein Löschbefehlssignal CR, um das Löschsignal CL (="1") an Gatter des Zeitfunktionsgenerators 600 durch UND-Schaltung 981 und die ODER-Schaltung 990 zu liefern. Da Ferner der Endpegel Lf, der Null ist, vom Endpegeleinsteller 930 durch das Gatter 931 und den Addierer 940 zum Zeitfunktionsgenerator 600 als der Zielwert Sa geliefert wird, wird der Inhalt des Schieberegisters 64 schnell gelöscht, um für die nächste Musiktonerzeugung vorbereitet zu sein.

Das Wechseln der entsprechenden Befehlssignale von AK zu DY. und von DY. zu CR wird durch das Null-Feststellsignal Z erreicht, welches angibt, daß die Ausgangsgröße des Subtrahierers 60 "0" wurde. Dieser Punkt wird im einzelnen in der nachfolgenden Beschreibung der Steuerlogikschaltung 900 erläutert.

Die Steuerlogikschaltung 900.

Die Steuerlogikschaltung 900 kann aus einer Anordnung gemäß Fig. 10 aufgebaut sein, wobei es sich hier um eine Kombination verschiedener logischer Elemente handelt: Flip-Flops FF₁ bis FF_ft, UND-Gatter AND₁ bis AND_Q, ODER-Gatter OR₁ bis OR₄, Inverter INV₁ bis INV₄, usw. Die Arbeitsweise dieser Steuerlogikschaltung 900, die auf die Tastenbetätigung anspricht, wird im folgenden b<schrieben, und zwar unter Klarlegung des Aufbaus des Umhüllenden-Generators 306.

Hierbei werden die verschiedenen Logikelemente, die D-Flip-Flops FF₁ bis FFq mit dem gleichen Taktimpuls φ beliefert,- der an das

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-W-

Gatter 12 oder 302 der Fig. 1 und 3 angelegt wird, und sie werden dadurch angesteuert.

Einschwingvorgang.

Wenn das Taste-Ein-Signal KON (Fig. 11A) beim Niederdrücken einer Taste erzeugt wird, so wird das Flip-Flop FF_ durch den Taktimpuls φ (Fig. 11B) eingestellt (set), um den Q-Ausgang von "0" auf "1" umzuschalten (Fig. 11C). Da dieser Q-Ausgang des Flip-Flops FF₅ nunmehr "1" ist, wird das nächste Flip-Flop FF_g durch ^en nächsten Taktimpuls φ eingestellt (set), um den Q-Ausgang von "1" auf "0" zu bringen (Fig. 11D). Somit erzeugt die UND-Schaltung AND₇ eine Ausgangsgröße "1" von der Zeit, wenn das Flip-Flop FF₁. eingestellt wird, bis zur Zeit, wo das Flip-Flop FF_ß eingestellt wird, wie dies in Fig. 11E gezeigt ist.

Anders ausgedrückt, erzeugen die Flip-Flops FF₁- und FF, und die UND-Schaltung AND₇ beim Niederdrücken einer Taste einen Ein-Impuls P__N (Fig. 11E). In ähnlicher Weise erzeugen die Flip-Flops FF- und FFg und die UND-Schaltung AND« einen Aus-Impuls P_OFF (Fig. 12E), und zwar bei Freigabe einer Taste. Wenn eine Taste niedergedrückt ist, so erzeugt die UND-Schaltung AND_ft kein Signal. Im folgenden wird die Beschreibung in der Betriebsreihenfolge fortgesetzt.

Der in der oben erwähnten Weise erzeugte Ein-Impuls P der UND-Schaltung AND₇ wird über die ODER-Schaltung OR₂ an das Flip-Flop FF₂ zur Einstellung dieses Flip-Flops geliefert. Auf diese Weise erzeugt das Flip-Flop FF₂ den Q-Ausgang, der als das Einschwingbefehlssignal AK dient und auch zum Flip-Flop FF₂ über die UND-Schaltung AND₂ und die ODER-Schaltung OR₂ zurückgespeist wird, um den Signalpegel zu halten. Auf diese Weise setzt das Flip-Flop FF₂ die Erzeugung des Einschwingbefehlssignals AK fort, selbst nachdem der Ein-Impuls P_QN von UND Schaltung AND₇ verschwunden ist.

Im einzelnen empfängt die UND-Schaltung AND₃ eine Eingangsgröße vom Q-Ausgang des Flip-Flops FF₃, wie oben beschrieben, und eine weitere Eingangsgröße kommt von der NOR-Schaltung NOR über die UND-Schaltung AND_fi und den Inverter INV₃. Die NOR-Schaltung NOR

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empfängt die Ausgangsgröße des Substrahierers 60. Auf diese Weise erzeugt die NOR-Schaltung NOR ein Null-Feststellsignal Z_Q (= "1") dann, wenn der Temporärwert Sb des Zeitfunktionsgenerators 600 gleich dem Zielwert Sa wird und die Differenz D dazwischen "O" wird, d.h. dann, wenn alle Ausgangsgrößen des Subtrahierers 60 "0" werden. Wenn somit das Einschwingbefehlssignal AK beim Niederdrücken einer Taste erzeugt wird, so erzeugt der Subtrahierer 60 eine Nicht-Null-Ausgangsgröße und die NOR-Schaltung NOR erzeugt eine Null-Ausgangsgröße "0". Obwohl das Flip-Flop FF₂ in diesem Zustand eine Nicht-Null-Ausgangsgröße besitzt, hält der UND-Zustand für die UND-Schaltung AND, nicht. Auf diese Weise

erzeugt die UND-Schaltung AND, eine "0"-Ausgangsgröße. Somit erzeugt der Inverter INV₂ eine "!"-Ausgangsgröße. Die UND-Bedingung für die UND-Schaltung AND₂ ist auf diese Weise erfüllt, um den Q.Ausgang zum Flip-Flop FF₂ zurückzuspeisen. Auf diese Weise wird die Ausgangsgröße des Flip-Flops FF- auf "T" festgehalten, selbst nachdem der Ein-Impuls P_QN der UND-Schaltung AND₇ verschwunden ist.

In gleicher Weise haben die Rückkoppel- oder Rückspeisungsschaltungen für die Flip-Flops FF. bis FF₄, gebildet aus ODER-Schaltungen OR₁ bis OR₄, den UND-Schaltungen AND₁ bis AND- und den Invertern INV₁ bis INV. in Fig. 10 die Funktionen des Haltens des Ausgangspegels der Flip-Flops FF₁ bis FF.. Demgemäß kann eine ins einzelne gehende Beschreibung dieser Teile weggelassen werden.

Dadurch, daß das Einschwingbefehlssignal AK in der oben erwähnten Weise auf "1" gehalten wird, wird die Einschwing-Umhüllende ENV₁ gebildet. Wenn der temporäre Wert des Zeitfunktionsgenerators 600 den Einschwingpegel La erreicht, so wird die Ausgangsgröße des Subtrahierers 60 "0" und die NOR-Schaltung NOR erzeugt ein Null-Feststellsignal (Null-Detektorsignal) Z_Q (= "1"). Dadurch ist der UND-Zustand für die UND-Schaltung AND, erfüllt, um "1" an den In-

verter INV₂ zu liefern. Der UND-Zustand für die UND-Schaltung AND₂ verschwindet durch die Ausgangsgröße des Inverters INV₂ und das Flip-Flop FF_{3 wird} rückgestellt, um die Erzeugung des Einschwingbefehlssignals AK aufzuhören.

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- 2fr -

Erstes Abklingen

In diesem Zeitpunkt wird das Flip-Flop FF₃ durch die Ausgangsgröße "1" der UND-Schaltung AND durch die ODER-Schaltung OR₃ eingestellt, um die Q-Ausgangsgröße zu erzeugen, welche als das erste Abklingbefehlssignal DY₁ dient. Da das Flip-Flop FF₄ die Ausgangsgröße noch nicht erzeugt, hält der UND-Zustand für die UND-Schaltung AND₃, die die Ausgangsgrößen von Flip-Flops

FF-, und FF. direkt und durch den Inverter INV₁ erhält, die 3 4 j

Q-Ausgangsgröße des Flip-Flops FF₃ aufrecht, d.h. das erste Abklingbefehlssignal DY₁ ähnlich dem Fall des Flip-Flops FF₃. Auf diese Weise wird das erste Abklingbefehlssignal DY₁ gehalten, um die erste Abkling-Umhüllende ENV-, wie oben beschrieben, zu erzeugen. In der Zwischenzeit erreicht der temporäre Wert des Zeitfunktionsgenerators 600 den Aufrechterhaltungspegel Ls.

Der erste Abklingzustand kann jedoch nur durch den Tastenfreigabevorgang beendet werden und der Aufrechterhaltungspegel Ls wird kontinuierlich solange geliefert, wie die Taste niedergedrückt ist.

Als nächstes wird die Beendigung des ersten Abklingzustandes durch die Tastenfreigabe beschrieben. Wenn das Taste-ein-Signal KON durch die Tastenfreigabe, wie in Fig. 12A gezeigt, verschwindet, so wird das Flip-Flop FF₇ durch den Taktimpuls φ (Fig. 12B) eingestellt, um die Q-Ausgangsgröße zu erzeugen (Fig. 12C). Mit der Q-Ausgangsgröße des Flip-Flops FF- wird das Flip-Flop FF₀ durch den nächsten Taktimpuls φ rückgestellt, um die Q-Ausgangsgröße auf "0" zurückzustellen (Fig. 12D). Somit erzeugt die UND-Schaltung ANDg die Ausgangsgröße "1" (Fig. 12E) von der Zeit an, wo das Flip-Flop FF₇ eingestellt ist, bis zur Zeit, wo das Flip-Flop FFg rückgestellt wird. Im einzelnen erzeugen die Flip-Flops FF₇ und FFg und die UND-Schaltung ANDg einen Aus-Impuls Pq_FF (Fig. 12E) bei Freigabe einer Taste. Es ist hier offensichtlich, daß die UND-Schaltung AND₇ keine Ausgangsgröße im Gegensatz zum Falle der Tastenniederdrückung erzeugt.

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Diese Ausgangsgröße P_QFF ^der UND-Schaltung ANI)₃ s&ii rt^dtiS Flip-Flop FF. durch die ODER-Schaltung OR ein, um den Q-Ausgang zu erzeugen. Dieser Q-Ausgang wird durch den Inverter INV, invertiert und der UND-Schaltung AND, geliefert. Auf diese Weise verschwindet der UND-Zustand für die UND-Schaltung AND~, um das Flip-Flop FF- rückzustellen, wodurch die Erzeugung des ersten Abfallbefehlssignals DY. beendet wird.

Der zweite Abklingvorgang

Die Q-Ausgangsgröße des Flip-Flops FF , welche das Flip-Flop FF₃ in den Rückstellzustand geführt hat, dient auch als das zweite Abklingbefehlssignal DY-. Da der UND-Zustand der UND-Schaltung AND. durch das RUckkopplungssignal dieses Q-Ausgangs des Flip-Flop FF₄ und das Ausgangssignal des Inverters INV. gebildet wird, wird der Q-Ausgang des Flip-Flops FF., d.h. das zweite Abklingbefehlssignal DY-» aufrechterhalten. Der Inverter INV₄ erzeugt die "!"-Ausgangsgröße, da der Subtrahierer 60 eine Ausgangsgröße durch das zweite Abklingsignal DY₂ erzeugt, und somit erzeugt die NOR-Schaltung NOR keine Ausgangsgröße und der UND-Zustand für die UND-Schaltung AND wird nicht aufrechterhalten ähnlich dem Fall der Erzeugung der Einschwing-Umhüllenden.

Wie man aus der vorstehenden Beschreibung erkennt, wird dann, wenn das erste Abklingbefehlssignal DY. durch die Freigabe einer Taste beendet wird, das zweite Abkling-Befehlssignal DY- erzeugt. Sodann wird die zweite Abkling-UmhUllende ENV₃ erzeugt,und zwar dadurch,daß man das selbsthaltende zweite Abklingbefehlssignal DY₂, wie oben beschrieben, aufrechterhält. Wenn schließlich der temporäre Wert des Zeitfunktionsgenerators 6OO den Endpegel Lf erreicht,so wird die Ausgangsgröße des Subtrahierers 60 "0" und die NOR-Schaltung NOR erzeugt das Null-Feststellsignal Z = "1". Sodann wird der UND-Zustand für die UND-Schaltung AND₅ eingestellt und somit verschwindet der UND-Zustand für die UND-Schaltung AND. (infolge des Vorhandenseins des Inverters INV₄), um das Flip-Flop FF₄ rückzustellen und die Erzeugung des zweiten Abklingbefehlssignals DY₂ zu beenden.

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JUO

Löschvorgang

Die Ausgangsgröße der UND-Schaltung AND₅, welche das Flip-Flop FF. zur Rückstellung gebracht hat, wird gleichzeitig an das Flip-Flop FF₁ über die ODER-Schaltung OR₁ geliefert, und zwar zur Einstellung des Flip-Flops FF₁. Auf diese Weise erzeugt das Flip-Flop FF₁ die Q-Ausgangsgröße, welche als ein Löschbefehlssignal CR dient. Da das Flip-Flop FF_ seine Ausgangsgröße nicht erzeugt bis zur nächsten Tastenniederdrückung, wird die UND-Bedingung für die UND-Schaltung AND₁ infolge des Vorhandenseins des Inverters INV₁ aufrechterhalten, und die Q-Ausgangsgröße des Flip-Flops FF₁, d.h. das Löschbefehlssignal CR, wird aufrechterhalten. Es wurde bereits beschrieben, daß der Zeitfunktionsgenerator 600 zur Vorbereitung für die nächste Tastenniederdrückung durch dieses Löschbefehlssignal CR rückgestellt wird.

Obwohl die Amplitude der Tonsignalwellenform in einem begrenzten Bereich jedes Zyklus mit dem Vergehen der Zeit gemäß obiger Beschreibung verändert wurde, so kann sie auch entsprechend den verschiedenen Parametern der Tastenniederdrückung verändert werden, wie beispielsweise einem auf die Berührung oder den Anschlag ansprechenden Signal, welches den Anschlag der Tastenbetätigung repräsentiert, und des Tonhöhensignals, welches anzeigt, welche Taste in der Tastatur niedergedrückt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Amplitude der aus dem Wellenformspeicher ausgelesenen Wellenform in einem vorbestimmten Bereich jedes Zyklus zeitabhängig (d.h. mit dem Vergehen der Zeit)und/oder der Tastenbetätigung verändert. Es können daher Musiktöne, die außerordentlich reich an Tonfarbenveränderung sind, in einem elektronischen Musikinstrument der Wellenformspeicherbauart erzeugt werden.

Zusammenfassend kann man sagen, daß die Erfindung ein elektronisches Musikinstrument der Wellenformspeicherbauart vorsieht, welches ein Tonsignal erzeugt, und zwar durch zyklisches Lesen von Wellenwerttastgrößen einer Tonwellenform gespeichert in einem Wellenformspeicher. Das elektronische Musikinstrument

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umfaßt einen Funktionsgenerator zur Erzeugung eines periodischen Funktionssignals, welches das mathematische Produkt eines sich mit der Zeit ändernden Amplitudenterms und eines zyklischen Terms einer ausgewählten Frequenz umfaßt, wobei ferner ein Multiplizierer vorgesehen ist, um einen Teil der Tonwellenform durch das periodische Funktionssignal zu modulieren, wodurch ein Musiktonsignal erzeugt wird, welches sich in der Wellenform beim Vergehen der Zeit ändert. Wegen weiterer erfindungsgemäßer Maßnahmen und Erläuterungen siehe die deutsche Patentanmeldung der Anmelderin vom gleichen Tage mit dem Anwaltsaktenzeichen 77-N-2132.

- Patentansprüche -

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Claims

27095 0 Patentansprüche

1. Elektronisches Musikinstrument der Wellenformspeicherbauart mit einem Wellenformspeicher zur Speicherung von Tastwerten einer Wellenform und zur Erzeugung eines Tonwellensignals durch wiederholtes Lesen dieser Wellenform mit einer durch die Höhe eines zum Erklingen zu bringenden Tones bestimmten Frequenz, gekennzeichnet durch einen Funktionsgenerator (305) zur Erzeugung eines Funktionswellensignals, und durch Mittel zum Modulieren eines Teils der Wellenform des Tonwellensignals, erzeugt vom Wellert'formspeicher durch das Funktionswellensignal.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionswellensignal das Produkt aus einem Amplitudenterm, der sich mit der Zeit ändert, und einem zyklischen Term umfaßt.

3. Instrument nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zyklische Term die Wellentastwerte des Tonwellensignals in einem begrenzten Bereich jedes seines Zyklus modifiziert.

4. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionswellensignal ferner einen weiteren sich mit der Zeit ändernden Ausdruck umfaßt.

5. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Tastatur mit Tasten umfaßt, und daß der Amplitudenterm durch einen Parameter der Tastenbetätigung in der Tastatur bestimmt ist.

6. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte andere Term monoton den Wert mit der Zeit vergrößert.

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ORIGINAL INSPECTED

7. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenterm den Wert monoton mit der Zeit verkleinert.

8. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenterm den Wert monoton mit der Zeit verringert.

9. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastwerte der Wellenform gespeichert in und ausgelesen aus dem Wellenformspeicher und das Funktionswellensignal digitale Größen sind.

10. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator

(305) durch das Taste-Ein-Signal (KON) aktiviert und durch das gleiche Adressensignal (x) wie für den Wellenformspeicher (304) anadressiert wird.

11. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (305) die folgende Funktion erzeugt:

• cos x, wobei 0 ^ χ ^ 2^und a = a(t) ^ 1.

12. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine 1/2-Verschiebeeinrichtung (502) ein Signal a(t)/2 erzeugt, welches eine Eingangsgröße von Addierer (503) und Subtrahierer (504) bildet, wobei die andere Eingangsgröße von Addierer (503) und Subtrahierer '(504) üblicherweise 1/2 ist.

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13. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen veränderbaren Speicher

(513) adressiert durch das gleiche Adressensignal (x = qR) wie für den Wellenformspeicher (304), wobei dessen Ausgangssignal an einen Kosinus-Tabellenspeicher (515) über ein Gatter (514) geliefert wird, welches durch einen Komparator (510), eine ODER-Schaltung (511) und einen Inverter (512) gesteuert ist.

14. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Addierer (506), dessen Ausgangsgrößen von dem Addierer (503) und einem Multiplizierer (5Ο5) kommen.

15. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitfunktionsgenerator (501) einen Substrahierer (60), einen Multiplizierer (61), eine Gatterschaltung (62), einen Addierer (63) und ein Schieberegister (64) aufweist (Fig. 6).

16. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufrechterhaltungspegeleinsteller (920) durch eine Vielzahl von ROM's gebildet wird, die vom Benutzer durch einen manuellen Schalter umschaltbar sind.

17. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen manuellen Schalter in der Betätigungsplatte die Oszillatorfrequenz der eine veränderbare Frequenz besitzenden Oszillatoren einstellbar ist.

18. Instrument nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des Wellenformspeichers (3Ο4) einem ersten Multiplizierer (307) zur Multiplikation mit der Ausgangsgröße eines Funktionsgenerators (305) zugeführt wird, und daß sodann die Ausgangsgröße des ersten Multiplizierers (3Ο7) mit einem zweiten Multiplizierer (3Ο8)

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zugeführt wird, um mit der Ausgangsgröße eines Umhüllenden-Generators (306) multipliziert zu werden.

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