DE2801537A1 - Rhythmus-einheit zur elektrischen klangsimulierung von rhythmusinstrumenten - Google Patents

Description

THE WURLITZER COMfANY, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Delaware, 403 East Curler Road, DeKalb, Illinois 60115 (V.St.A.)

Rhythmus-Einheit zur elektrischen Klängsimulierung: von Rhythmusinstrumenten

Die Erfindung beschäftigt sich mit einer Rhythmus-Einheit zur elektrischen Klangsimulierung eines ausgewählten von mehreren Rhythmusinstrumenten, auf welchem in einem bestimmten, gewählten Rhythmus gespielt wird. Elektronische Rhythmusgeneratoren sind beispielsweise aus der US-Patentschrift 3 585 891 bekannt. Sie ermöglichen die Auswahl von Rhythmusinstrumenten oder -stimmen, sind jedoch auf eine Anzahl vorgegebener Rhythmusarten beschränkt, die vom Spieler nicht verändert werden können.

Mit der Erfindung soll das bekannte Gerät dahin verbessert werden, daß die Spieler die Stimmen, die rhythmischen Muster und Tempi wie auch Muster von abwechselnden und beliebigen Taktschlägen (Beatschlägen) wählen kann, die dann wahlweise den ausgewählten Instrumentenstimmen zugeführt wrden können. Im einzelnen befaßt sich die

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Erfindung mit einöt vom Benutzer programmierbaren Rhythmus-Einheit, die in Kombination mit einem elektronischen Musikinstrument, wie etwa einer elektronischen Orgel o. dgl. als Rhythmusbegleitung für das gespielte Musikstück verwendet werden kann«

Es ist also ein Ziel der Erfindung, eine programmierbare Rhythmus-Einheit zu schaffen, welche insbesondere eine Einrichtung zur wahlweisen Abänderung und Programmierung der zu erzeugenden Rhythmusmuster aufweist. Ferner soll die zu schaffende programmierbare Rhythmus-Einheit die Programmierung der Rhythmusinstrumenten-Stimmen in veränderbarer Weise gestatten, die die gewählten Rhythmusmuster spielen sollen. Die zu schaffende programmierbare Rhythmus-Einheit soll ferner Einrichtungen enthalten, die die Wiederholung eines einmal gewählten vorgegebenen Rhythmusmusters erlauben. Ferner soll das Tempo des gewählten Rhythmusmusters geändert werden können. Schließlich soll die gewählte Rhythmusstimme bzw. sollen die gewählten Rhythmusstimmen an einer wählbaren Stelle im Rhythmusmuster bei dessen jeweils übernächsten Wiederholung erklingen können.

Letztendlich soll die zu schaffende programmierbare Rhythmus-Einheit eine gewählte Rhythmusstimme bzw. Rhythmusstimmen an beliebiger Stelle in dem Rhythmusnuster bei jeder Wiederholung desselben zu Gehör bringen können.

Dazu ist erfindungsgemäß ein Oszillator mit variabler Ausgangsfrequenz vorgesehen, dessen Ausgang entsprechend dem gewünschten Tempo des gewählten Rhythmusmusters einstellbar und vom Benutzer programmierbar ist.

Der Impulsausgang des Oszillators wird durch eine Dividier/ Zähler- und Dekodierschaltung geführt, um die Impulse in

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aufeinanderfolgenden Takten in einer vorbestimmten Anzahl von Taktschlägen anzuordnen und damit auf das Musikstück auszurichten, für das das Rhythmusmuster als Begleitung vorgesehen ist. Ferner ist eine monostabile Schaltung zur Sicherstellung einer konstanten Impulsbreite vorgesehen. Mehrere Ausgangsleitungen aus dem Dekodierer entsprechend der vorgegebenen Anzahl von Taktschlägen pro Takt ergeben einen Zeilensatz für ein Matrixfeld, dessen anderer Zeilensatz einer vorgegebenen Anzahl von Rhythmusstimmen entspricht. Zum Programmieren des gewünschten Rhythmusmusters ist für den Benutzer eine Schalteinrichtung vorgesehen, mit der wählbare Taktschlag-Impulsleitungen mit wählbaren Rhythmusstimmen-Leitungen verbunden werden können. Ein PR-Generator, englisch: nseudo-random-Generator, und -Dekodierer weist eine zusätzliche Ausgangsleitung auf, die in das Matrixfeld parallel zu den Taktschlag-Impulsleitungen führt und wahlweise vom Benutzer au^r gleiche Weise programmiert werden kann. Eine Schaltung für alternierende Taktschläge kann vom Benutzer wahlweise programmiert werden, so daß die Taktschlag-Impulsleitungen des Feldes mit wählbaren Rhythmusstimmen-Leitungen bei alternierenden Takten verbunden werden können. Der sich ergebende programmierte Rhythmusmuster-Ausgang auf der Rhythmusstimmen-Leitung wird Tastentreiberschaltungen zugeführt, die die gewünschten Rhythmusmuster-Impulse zum Treiben der einzelnen Rhythmusstimmen-Schaltungen liefern.

Die Tonschaltung besitzt einen Hauptton-Oszillator und einen Frecruenzteiler, der die niedrigeren Tonfrequenzen daraus ableitet, was einen Teil des Tonfrequenz-Eingangs für die Rhythmusstimmen-Schaltungen bildet.

Die Rhythmusstimmen-Schaltungen enthalten eine Gruppe von Tonfreouenzfilterschaltungen, die bei Aktivierung durch

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eine geeignete Tonfrequenz, wie etwa den oben erwähnten Oszillator- und Teiler-Ausgang oder mehrere dazu vorgesehene Ton- und Rauschgeneratoren , den Ausgang eines entsprechenden Rhythmusinstrumervtes simulieren, sowie eine Gruppe von Tonfrequenz-Tastenschaltuncren, welche die Tonfrequenzsignale in die Tonfrequenzfilterschaltungen synchron mit dem Rhythmusimpuls-Ausgangsmuster aus der oben erwähnten Rhythmusmuster-Schaltung geben. Der Ausgang der Rhythmusstimmen-Schaltungen wird dann einem konventionellen Tonfrequenzverstärker zugeführt, welcher einen konventionellen Tonfreauenz-Lautsprecher versorgt, der entweder ein integrierter Teil der programmierbaren Rhythmus-Einheit oder ein Teil des elektronischen Musikinstrumentes sein kann, in welchem die Einheit benutzt wird.

Der Aufbau und die Wirkungsweise der RhythmusStimmen-Schaltungen gemäß der Erfindui g sind ähnlich wie in der US-Patentschrift 3 585 891 dargestellt, so daß hier auf Einzelheiten verzichtet werden kann.

Die vorstehende Erläuterung der Erfindung, sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor, wobei auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird, in denen gleiche Bezurrszeichen oleiche Teile bezeichnen. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten programmierbaren Rhythmus-Einheit;

Fig. 2 eine Schaltung eines programmierbaren Matrixfeldes gemäß der Erfindung; und

Fig. 3 Schaltungsteile einer programmierbaren Rhythmus-Einheit gemäß der Erfindung.

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Gemäß Fig. 1 liefert ein Tempo-Oszillator 10 einen kontinuierlichen Impulszug an seinem Ausgang und enthält einen variablen Widerstand 12 zur Einstellung seiner Ausgangsfrequenz entsprechend einem gewünschten Rhythmustempo. Der Ausgang des Tempo-Oszillators 10 auf Leitung ist mit dem Eingang einer Dividier/Zähler- und Dekodierschaltung 16 verbunden. Eine monostabile Schaltung 50 ist mit einer Eingangsleitung 48 an die Ausgangsleitung 14 des Tempo-Oszillators 10 gelegt und ist mit einer Ausgangsleitung 54 und Leitung 52 mit einem anderen Eingang der Dividier/Zähler- und Dekodierschaltung 16 verbunden. Die monostabile Schaltung 50 schafft eine konstante Impulsbreite für den Ausgang des Dekodierabschnittes der Dividier/ Zähler- und Dekodierschaltung 16. Die Dividier/Zähler- und Dekodierschaltung 16 zählt eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen aus dem Tempo-Oszillator 10, teilt die Impulse in gleiche Gruppen entsprechend den musikalischen Takten und liefert eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen pro Gruppe entsprechend der Anzahl von Taktschlägen pro Takt des Musikstückes. Die so erzeugten Impulse oder Taktschläge pro Takt werden nacheinander durch die Dekodierschaltung auf Taktschlag- oder Ausgangsimpuls-Leitungen 1-8 gegeben, wobei jede Leitung einen Taktschlag oder Impuls pro Gruppe oder Takt führt. Man versteht, daß erfindungsgemäe die Dividier/Zähler- und Dekodierschaltung irgendeine gewünschte Anzahl von TaktBChlägen pro Takt an ihrem Ausgang schaffen kann. Die Beschreibung wird jedoch erleichtert, wenn ein spezielles Beispiel in Form eines durch acht dividierenden Dividier/Zählers und eines eins aus acht-Dekodierers benutzt wird, def einen Ausgang von acht Taktschlägen pro Takt besitzt« Öieses Beispiel dient natürlich nur zur Erleichterung Ueä Verständnisses und enthält keine Beschränkung.

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Die Taktschlag-Ausgangsleitungen 1-8 des Dekoders werden einer durch den Benutzer programmierbaren Schaltung, wie etwa einer Stecktafel 24, zugeführt, an der der Taktschlag-Ausgang wahlweise übertragen, geschaltet oder in mehrere Leitungen a, b, c, d und e programmiert werden kann, die den Eingängen für mehrere Rhythmusstimmen entsprechen. Wieder kann gemäß der Erfindung irgendeine beliebige Anzahl von Rhythmusstimmen vorgesehen sein. Als Beispiel werden fünf Rhythmusstimmen beschrieben: Snare-Trommel, Cymbal, Holz, Besen und Bass-Trommel. Diese fünf Stimmen und ihre Bezeichnungen sind selbstverständlich nur als ein die Beschreibung und das Verständnis erleichterndes Beispiel aewählt, das den Erfindungsgedanken natürlich nicht beschränken soll.

Das wahlweise Koppeln von Taktschlag-Impulsleitungen 1-8 mit den Rhythmusstimmen-Leitungen a bis e programmiert ein Rhythmusmuster bestehend aus mehreren Ausgangsimpulsen auf mehreren Leitungen, um die Rhythmusstimmen auf gewählte Taktschläge entsprechend der Programmierung oder den hergestellten Verbindungen auf der Stecktafel 24 zu schalten. Das programmierte RhythmusmÜster auf Leitungen a, b, c, d und e wird dann den Schalter-Treiberschaltungen zugeführt, die entsprechende Impulse auf Leitungen 38, 40, 42, 44 und 46 erzeugen, welche Schaltet für die Rhythmusstimmen treiben, die in der angeschlossenen Rhythmusstimmen-Schaltung 60 enthalten sind.

Tonfrequenz-Eingangssignale für die Rhythmusstimmen-Schaltung 60 werden von einer Schaltung erzeugt» die einen Oszillator 62, Teiler 66 und Puffer 74 umfaßt, th der erläuterten Ausführungsforn ist der Oszillator 62 eitl 832 H z-Oszillator, dessen Ausganqsleitung 64 mit dem Eingang eines durch 8 dividierenden Dividierers 66 und über Leitung 72 mit dem Eingang des Puffers 74 verbunden ist. Der Dividierer 66

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ist mit einer Auscfangsleitung 70, auf der eine Frequenz von 104 H ζ steht, und mit einer Ausgangsleitung 68, auf der eine Frequenz von 208 H. ζ steht, versehen. Die Ausgänge auf Leitungen 68, 70 und 72 werden Pufferschaltungen 74 zugeführt, deren Ausgänge auf den Leitungen 76, 78 und 80 eine Frequenz von 832 H z, 208 H ζ und 104 H ζ jeweils haben und geeignete Tonfrequenz-Eingangssignale den Rhythmusstimmen-Schaltungen 60 zuführen. Man bemerke, daß die Frequenzen und Verhältnisse zwischen den einzelnen Freauenzen nur zu Erläuterungszwecken gewählt sind und den Erfindungsgedanken nicht beschränken.

Die Rhythmusstimmen-Schaltungen enthalten Gatter zur Ausblendung der Tonfreauenzsignale aus der oben erwähnten Tonfrequenz-Schaltung wie auch andere Tonfrequenz-Generatoren, die gemäß der Erfindung in Tonfrequenz-Schaltungen zur Simulierung des Ausgangs entsprechender Rhythmusinstrumente vorgesehen sein können. Dieses Weitergeben von Tonfrequenzsignalen wird entsprechend dem programmierten Rhythmusmuster unter Steuerung der Eingänge auf Leitungen 38, 40, 42, 44, und 46 der Rhythmusstimmen-Schaltungen 60 ausgeführt. Die Rhythmusstimmen-Schaltungen 60 weiaen mehrere Tonfrequenz- und Rauschgeneratoren, Tastenschaltungen und Filterschaltungen auf, um die gewünschten Rhythmusstimmen entsprechend dem programmierten RhythmuStttüster zu erzeugen. Der Aufbau und die Funktion der Generator-Tasten- und Filterschaltungen gemäß der Erfindung" öind im einzelnen in der US-Patentschrift 3 585 891 beschrieben, so daß insoweit hier nicht weiter darauf eingegangen zu werden braucht.

Der Ausgang der Rhythmusstimmen-SchaltÜngen entspricht dann dem programmierten RhythmuStnusteir und wird auf Ausgangsleitung 84 dem Verstärker 86 und Über Ausgangsleitung

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aus dem Verstärket dem Tonfrequenz-Lautsprecher 90 zugeführt. Der TonfredUenz-Verstärker 86 und der Lautsprecher oder die Lautsprecher 90 können von an sich bekannter Bauweise sein. Der Verstärker 86 und der oder die Lautsprecher 90 können als Teil der programmierbaren Rhythmus-Einheit vorgesehen Bein oder können einen Teil des elektronischen Musikinstrumentes bilden, in welchem die programmierbare Rhythmus-Einheit verwendet wird.

Ausgangsleitungen 18, 20 und 22 des Dividierer/Zählers sind einem Pseudo-Random-Generator und Dekodierer 56 zugeführt, der unregelmäßig auftretende (random) Taktschlagimpulse auf Leitung 58 liefert.

Die monostabile Schaltung 50 ist über Leitung 54 ebenfalls mit dem Pseudo-Random-Generator und Dekodierer verbunden, damit letzterer auf seiner Ausgangsleitung 58 Impulse mit konstanter Breite lieferr kann. Die unregelmäßigen Taktschlagimpulse auf Leitung 58 werden der Stecktafel 24 zugeführt, wo sie einen Impuls pro Takt in ähnlicher VIeise wie Leitungen 1 bis 8 bei einer Taktschlag-Position liefern, die daraus unregelmäßig ' gewählt worden ist. Die Rhythmusstimmen-Eingangsleitungen a, b, c, d und e können programmiert oder nach Wunsch mit der Leitung 58 für unregelmäßigen Taktschlag ebenso verbunden werden, wie mit Leitungen 1 bis 8, worauf weiter unten noch eingegangen wird.

Die Ausgangsleitung 22 des Dividierer/Zählers führt ein Signal oder einen Impuls entsprechend dem letzten Taktschlag pro Takt, der im dargestellten Beispiel der achte Taktschlag pro Takt ist und über Leitung 28 dem Eingang der Schaltung 30 für den alternierenden Taktschlag zugeführt wird. Die Schaltung für den alternierenden Taktschlag weist eine durch zwei teilende Schaltung und geeignete

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Gatter auf, so da<3 der Ausgangsimpuls auf Ausganasleitung 32 für jeden fibernächsten Takt auftritt. Die Taktschlagposition, bei der diese Ausgangsimpulse auf Leitung 32 geliefert wird, wird durch die Verbindung der Eingangsleituna 26 zu der jeweils gewählten Leitung aus den Leitungen 1 bis 8 auf der Stecktafel 24 bestimmt, worauf ebenfalls noch eingegangen wird. Das Ausgangssignal für den alternierenden Taktschlag auf Leitung 32 wird mehreren Schaltern 34 zugeführt, die gesondert angeordnet sein können oder ein Teil der Stecktafel 24 bilden können, so daß nach T'Jahl ein alternierender Taktschlagimpuls auf Leitungen a, b, c, d oder e auftreten kann. Somit können die Eingänge 38, 40, 42, 44 und 46 für die Rhythmusstimmen-Schaltung 60 ebenfalls programmiert sein und einen unregelmäßjgei Taktschlag oder Taktschläge in alternierenden Takten führen gemäß Einstellung der vorstehend beschriebenen Schaltung.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Matrix-Prograrmiierschaltung etwa in der Form einer Stecktafel 24 im einzelnen. Eine erste Gruppe von Zeilen in der Matrix 24 wird durch die Taktschlag-Ausgangsleitungen 1-8 und die Ausgangsleitung 58 gebildet, Eine weitere Gruppe von Zeilen in der Matrix 24 wird durch die Rhythmusstimmen-Eingangsleitungen a bis e, * den alternierenden Taktschlag gebildet. Mehrere Verbindungseinrichtungen sind zur Verbindung der jeweils gewählten Leitung der Leitungen 1-8 und 58 mit einer der Leitungen a - e und 26 vorgesehen und können etwa die Form von Steckdioden 92 haben. In dem in Fig. 2 dargestellten BeisDiel ist Leitung 1 mit Leitung a, dem Snare-Trommel-Eingang, verbunden und liefert an diesen einen Eingangsimpuls auf dem ersten Taktschlag jedes Taktes. In ähnlicher T'Teise ist Leitung 2 mit Leitung b, dem Cymbal-Einaang; Leituna 3 mit der Holzleitung c; Leituna 4 mit der Besenleitung d und Leitung 5 mit dem Baß-Trommel-Eingang e

* sowie die Leitung 26 für

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verbunden, wobei den genannten Leitungen Eingangsimpulse zur Aktivierung der Rhythmusklänge beim zweiten, dritten, vierten und fünfteh Taktschlag jedes Taktes zugeführt werden. Die Leitung 6 ist im dargestellten Beispiel mit der Eingangsleitung 26 für die Schaltung 30 für den alternierenden Taktschlag verbunden, welche einen Ausgangsimpuls auf Leitung 32 liefert und somit auf dem sechsten Taktschlag jedes alternierenden Taktes. Der alternierende Taktschlag auf Leitung 32 ist mit mehreren nach Wunsch schließbaren Schaltern 34 verbunden, die wahlweise mit den Rhythmusstinmen-Eingangsleitungen a - e verbunden werden können, um die gewünschten Rhythmusstimmen an der ausgewählten Taktschlagstellung in alternierenden Takten zu erzeugen. Die Zufallsimpuls-Ausgangsleigung 58 ist in diesem vorliegenden Beispiel mit Ausgangsleitung c verbunden, nämlich dem HolzStimmen-Eingang, um eine Holzstimme bei einer beliebigen Taktschlagposition in jedem Takt zu erzeugen.

Somit kann die Rhythmus-Einheit durch Verwendung der matrixartigen Stecktafel 24 und der Schalter 34 in der jeweiligen vom Benutzer gewünschten Art programmiert werden. Eine ausreichende Anzahl von Steckdioden 92 ist für den Benutzer vorgesehen, damit er eine der Leitungen 1-8 mit einer der Leitungen a - e verbinden kaiin. Somit kann eine beliebige der Leitungen 1-8 mit einet beliebigen Leitung a - e, mit mehr als einer Leitung a - e, mit allen Leitungen a - e oder keiner der Leitungen a - e verbunden werden. Auf die gleiche Weise sind Steckdioden 92 vorgesehen, um die Leitung 58 mit einer» mehr als einer,

allen oder keiner der Leitungen ä - e je nach Wunsch verbinden zu können. In der dargestellten Schaltung können die Schalter 34 wahlweise geschlossen Werden, um die Leitung 32 für den alternierenden Taktschlag mit einer beliebigen und nur mit einer der Leitungen a - e verbinden

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zu können. Bei Hitlfcüfügung von gestrichelt dargestellten Dioden in Reihe zU den Schaltern 34 kann eine beliebige Kombination von Schalterverbindungen verwendet werden, um voll wählbare alternierende Taktschlagstimmen-Auslösung zu erhalten. Auf diese VTeise kann der Benutzer ein beliebiges Muster an Taktschlägen programmieren, einschließlich der zufälligen Taktschläge und der alternierenden Taktschläge auf den Rhythmusstimmen-Leitungen a bis e, um ein gewünschtes Rhythmusmuster zu erzeugen.

Die Matrix-Stecktafel 24 und die Schalter 34 können nahe beieinander auf einem Steuerpult angeordnet sein, das für den Benutzer zugänglich ist. Das Beispiel der Stecktafel mit Steckdioden-Verbindern zur Programmierung des Matrixfeldes 24 dient nur zur Erleichterung der Beschreibung der Erfindung und schränkt den Erfindungsgedanken nicht ein. Dem Fachmann ist nämlich klar, daß eine große Vielzahl von Geräten und Ausführungsformen bereitsteht, das Programmieren des Feldes zu ermöglichen, und diese funktioneilen Äquivalente der erläuterten Ausführungsform der Erfindung gehören mit zum Erfindungsgegenstand.

Figur 3 zeigt Teile der Schaltung aus Fig. 1 mehr in den Einzelheiten. Der variierbare Oszillator 10 weist Gatter und 96 auf, die beispielsweise CMOS Typ 4009 sein können, die von der RCA hergestellt werden. Diese Gatter sind in Reihe mit der Rückkopplungsleitung 95 geschaltet, die den Ausgang des Gatters 96 mit einem Kondensator 97 verbindet. Die gegenüberliegende Seite des Kondensators 97 ist mit einem Widerstand 98, einem variablen Widerstand 12 und einem Widerstand 99 verbunden. Der variable Widerstand 12 und der Widerstand 98 sind zueinander parallel geschaltet und außerdem mit dem Gatter 94-Ausgang verbunden. Der Widerstand ist ein Teil der Reihenrückkopplung zum Eingang des Gatters 94, Eine Ausgangsstufe ist für den Oszillator vorgesehen und

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weist einen Widerstand 100 in Reihe mit dem Ausgang des Gatters 96 sowie einen Transistor 102 auf, dessen Basis mit dem gegenüberliegenden Ende des Widerstandes 100, dessen Kollektor Ober einen Widerstand 106 mit einer positiven Spannungsquelle und dessen Emitter mit Masse verbunden sind. Die Ausgangsstufe weist ferner ein Gatter 104 auf, das mit dem Kollektor des Transistors 102 verbunden ist. Das Gatter 104 kann beispielsweise ein Gatter 7404 sein, das von der Texas Instruments hergestellt wird. Diese Schaltung liefert ein geeignetes Ausgangssignal, das imstande ist, die nachgeschaltete Schaltung zu treiben.

Der Oszillator-Ausgang am Anschluß 105 gelangt auf den Eingang eines durch acht dividierenden Dividierer/Zählers 108, welcher wiederholt einen binärkodierten Ausgang von acht Zählschritten an seinen Ausgangsklemmen B, C und D liefert. Zähler 108 kann beispielsweise der durch acht teilende Abschnitt der Dividierschaltung 16 sein, die etwa das Bauteil 7493 der Texas Instruments sein kann. Der binärkodierte achtstufige Ausgang an den Anschlüssen B, C und D ist mit den Exngangsanschlüssen E, F und G eines 1 aus 8-Dekodierers 110 verbunden, der entsprechende Ausgatlgsimpulse in Sequenz auf seinen Ausgängen 1 bis 8 für jeden acht Zählschritte umfassenden Zyklus des Di viderer/Zählörs 108 liefert. Der Dekodierer 110 kann beispielsweise das Bauteil 7442 der Texas Instruments sein. Die monostabile Schaltung 50 weist eine monostabile integrierte Schaltung" 50a auf, die beispielsweise das Bauteil 74123 der TexäB Instruments sein kann. Der Eingang zur monostabilen Schaltung 50a ist über Leitung 48 mit dem Oszillator-Ausgaftcf 105 verbunden. Die monostabile Schaltung 50a liefert einen" Ausgangsimpuls konstanter Breite am Anschluß 51> Was durch eine Zeitgeberschaltung bestimmt wird, die mit der mönostabilen Schaltung verbunden ist und einen Kondensator 111, eine Diode 101, einen Widerstand 103 und einen variablen Widerstand 109 aufweist. Der Ausgang der monostabilen Schaltung 50a am

Anschluß 51 wird Über einen in Reihe geschalteten Inverter 107 geführt, der ein geeignetes Signal dem Eingang der über Leitungen 52 und 54 angeschlossenen Schaltungen zuführt. Leitung 52 verbindet den Ausgang der monostabilen Schaltung mit dem ßingangsanschluß H des 1 aus 8-Dekodierers 110, um eine steuerbare, konstante Impulsbreite der sequentiellen Impulse an den Ausgängen 1 bis 8 dieses Dekodierers aufrechtzuerhalten.

Die Ausgänge 1 bis 8 des 1 aus 8 Dekodierers 110 sind mit den Eingängen der Matrix-Stecktafel 24 verbunden, wo sie wie oben erläutert mit den Leitungen a, b, c, d oder e programmiert werden. Diese Ausgänge sind in Schalter-Treiberschaltungen 36 verbunden, wobei jede Leitung ihre eigene zugeordnete Tasten-Treiberschaltung hat, deren Ausgang mit den Rhythmusstimmen-Schaltungen gemäß Fig. 1 verbunden ist. Eine Leitung a ist beispielsweise mit einer Tasten-Treiberschaltung bestehend aus den Widerständen 114, 118, 120 und 122, dem Transistor 112 und der Diode 116 verbunden. Leitung a ist mit einem Ende des Widerstands verbunden, dessen anderes Ende mit der Basis des Transistors 112 verbunden ist. Widerstand 118 ist mit einer positiven Spannungsquelle verbunden und führt auf der anderen Seite zum Verknüpfungspunkt der Leitung a mit Widerstand 120, und Widerstand 122 ist zwischen Masse Und der Basis des Transistors 112 geschaltet. Transistor 112 hat einen Widerstand 114, der zwischen der positiven Öpannungsquelle und seinem Kollektoranschluß geschaltet ißt, und hat einen auf Masse gelegten Emitteranschluß. Die bidde 116 ist in Reihe mit dem Kollektor des Transistors 112 geschaltet und der Ausgang der Tasten-TreiberschaltUtig liegt bei Leitung 38, die mit der Diode 116 in Reihe geschaltet ist. Das Signal auf Ausgangsleitung 38 entspricht demzufolge dem Taktschlag-Muster, das in Leitung a wie obetl im Zusammenhang mit Fig. erläutert, programmiert wurde. Die Leitungen b,c, d und e sind in ähnlicher Weise mit einer Tasten-Treiberschaltung der gleichen Konfiguration und Funktion" wie im Zusammenhang mit Leitung a beschrieben verbunden.

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Wie man aus dem obersten rechten Abschnitt der Fig. 3 erkennt, wird die fseudo-Random-Taktschlagfunktion durch die Schaltung des Blocks 56 erreicht. Ein dreistufiges Schieberegister 200 beispielsweise 7495, Texas Instruments, ist mit folgendem Rtickkopplungs-Netzwerk versehen. Leitungen 232 und 234, die die zweiten und dritten Speicherplatzausgänge des Schieberegisters 200 sind, sind mit entgegengesetzten Eingängen eines zwei Eingänge aufweisenden exklusiven NOR-Gatters 212, beispielsweise 8242, hergestellt von der Signetics Corporation, verbunden, dessen Ausgang auf Leitung 242 mit einem Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden UND-Gatters 204 verbunden ist. Leitung 230 verbindet den erststufigen Ausgang des Schieberegisters 200 mit einem Eingang auf Leitung 236 eines zwei Eingänge aufweisenden NAND-Gatters 206, beispielsweise von der Art 7400, Texas Instruments. Der andere Eingang des NAND-Gatters 206 über Leitung 238 ist mit der oben erwähnten Leitung 232 verbunden. Das NAND-Gatter 206 besitzt eine Ausgangsleitung 226, die zum anderen Eingang des UND-Gatters 204 führt, das beispielsweise von der Art 7408, Texas Instruments, sein kann, dessen Ausgang auf Leitung 224 zurück zum Eingang der ersten Stufe des Schieberegisters 200 geführt ist und somit die Rückkopplüngsschleife vervollständigt.

Dieses Schieberegister mit der Rückkopplung bildet eine Art Ringzählerschaltung, die speziell ein M-Sequenzgenerator genannt wird. Der M-Sequenzgenerator gehört zu einer Klasse von Zählerschaltungen, die in verschiedenen Formen entsprechend der Anzahl der gewünschten Zählschritte, also der M-Sequenz, ausgeführt sein können. Die Zählschritte folgen nicht einem allgemeinen progressiven Code, wie etwa dem Gray-Code oder dem binärcodierten Dezimal-Code, etc., wiederholen jedoch zyklisch. Die Anzahl von zur Verfügung

M stehenden Zählschritten ist höchstens 2 -1, wobei M die Anzahl der Schieberegxsterstufen ist.

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1?

Die AusgangsleitutUjen 230, 232 und 234 durchlaufen eine Sequenz eines PseUdo-Random-Zyklus' von Zuständen, d.h. im vorliegenden Fälle einen Zyklus von 2 -1=7 Zuständen. Der Zyklus der ZuBtände ist in der unten wiedergegebenen Tabelle aufgeführt» wobei angenommen wird, daß das Register zu Beginn im 001-Zustand steht. Man bemerke, daß der aus lauter Einsen gebildete Zustand nicht verwendet wird und am Auftreten durch Gatter 206 gehindert ist. Diese Kombination ist eine Art Arretierbedingung, die bei dieser Art Zähler üblich ist und vermieden werden muß. Mit dieser Ausnahme arbeitet der Zähler sequentiell und schreitet von Schritt zu Schritt weiter.

TABELLE

Takt impuls	Ausgang 230	Ausgang 232	Ausgang 234
1	0	0	0
2	1	0	0
3	1	1	0
4	0	1	1
5	1	0	1
6	0	1	0
7	0	0	1

Der M-Sequenzgenerator wird durch defl D-Ausgang des durch acht zählenden Zähler/Dividierers 108 getrieben, der über Leitung 22 und Leitung 220 mit dem Takteingang des Schieberegisters 200 verbunden ist. Somit wird jedesmal dann, wenn der achte Zählschritt erreicht iet, der M-Sequenzgenerator um einen Zählschritt in seihfen nächsten Zustand weitergesteilt. Der M-Sequenzgeiierätot besitzt Ausgänge wie folgt: Leitung 234 an einem Ausgatig des Schieberegisters 200 ist über Leitung 248 mit einem Eingang eines zwei Eingänge

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aufweisenden exklusiven NOR-Gatters 210 verbunden; Leitung 232 am zweiten Ausgang des Schieberegisters 200 ist über Leitung 240 mit einem Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden exklusiven NOR-Gatters 214 verbunden, und Leitung 230 am dritten Ausgang des Schieberegisters ist mit einem Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden exklusiven NOR-Gatters 216 verbunden. Zustand des M-Sequenzgenerators wird dattn an den Gattern 210, 214 und 216 mit dem Zählstand des durch 8 dividierenden Zählers/Dividierers 208 verglichen, der den anderen Eingängen der drei Gatter wie folgt zugeführt wird: Der Ausgang D wird durch Leitung 22 und Leitung 246 mit dem anderen Eingang des Gatters 210 verbunden, Ausgang C ist durch Leitung 20 mit dem anderen Eingang des Gatters 214 verbunden, Ausgang B ist durch Leitung 18 mit dem anderen Eingang des Gatters 216 verbunden. Gatters 210, 214 und 216 sind mit ihren jeweiligen Ausgängen über Leitungen 250, 252 und 254 mit drei Eingängen eines vier Eingänge aufweisenden NAND-Gatters 218 verbunden, das beispielsweise von der Art 7440, hergestellt von der Texas Instruments, sein kann, und das einen vierten Eingang über Leitung 54 aus dem Ausgang der monostabilen Schaltung 50 erhält. Wenn somit die Zählung auf dem durch 8 dividierenden Zähler/Dividierer 108 mit dem M-Sequenz-Zählstand gleich ist, dann wird auf der Ausgangsleitung 58 für den Zufalle-Taktschlag ein Impuls ausgegeben, der dem Ausgang des GatterS 218 zugeführt wird und die gleiche Impulsbreite hat wie die Impulsausgänge auf Leitungen 1 bis 8 gemäß Bestimmung durch die monostabile Schaltung 50. Leitung 58 ist mit der Matrix-Stecktafel 24 zur wahlweisen Programmierung der RhythmusStimmen-Leitungen verbunden, wie das im Zusammenhang mit Fig. oben beschrieben wurde.

Der alternierende Taktschlag wird durch Zuführen des Ausgangs des durch 8 dividierenden Zähler/bividierers 108

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am Anschluß D über Leitungen 22, 246 und 28 zu einer durch 2 dividierenden integrierten Schaltung 172 erreicht. Diese Schaltung 172 ist ein JK-Flip-Flop, hergestellt von Texas Instruments, beispielsweise. Leitung 26 führte den Taktschlag oder den Impuls aus der Stecktafel 24, auf welcher die alternierende Taktschlagfunktion wie oben erläutert programmiert worden ist und dem Eingangsanschluß 181 der alternierenden Taktschlag-Schaltung 30 zugeführt wurde. Anschluß 181 ist der Eingang einer Treiberstufe bestehend aus Widerständen 180, 182, 184 und 186 sowie Transistor 178,

Der Eingang am Anschluß 181 ist mit einem Ende eines Widerstandes 184 verbunden, der in Reihe mit der Basis des Transistors 178 liegt. Der Widerstand 182 ist zwischen eine positive Spannungsquelle und Eingangsanschluß 181 geschaltet, und Widerstand 186 ist zwischen die Basis des Transistors 178 und Masse gelegt. Widerstand 180 ist zwischen eine positive Spannungsquelle und den Kollektor des Transistors 178 gelegt, und der Emitter des Transistors 178 ist mit Masse verbunden. Der programmierte Impuls- oder Taktschiag-Ausgang am Kollektor des Transistors 178 ist mit dem Anschlu.3 185 über eine Diode 176 verbunden, während der Ausgang der durch 2 teilenden Schaltung 172 ebenfalls mit dem Anschluß 185 über eine Diode 174 verbunden ist. Somit bilden die Dioden 174 und 176 eine UND-Schaltung für die erwähnten zwei Ausgänge, so daß daher ein resultierender Ausgang am Anschluß 185 ein TaktSchlagimpuls an der programmierten Taktschlag-Position auf alternierendem Takt oder Sequenzen durch die Taktschlag-Positionen ist. Das Signal am Anschluß 185 wird dann über eine Treiberstufe bestehend aus Widerständen 188, 190 und 192 und Transistor 194 geführt. Widerstand 190 ist zwischen Anschluß 185 und der Basis des Transistors 194 geschaltet, und Widerstand 188 ist zwischen eine positive Spannungsquelle und Anschluß 185 geschaltet und Widerstand 192 ist

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zwischen die Basifc des Transistors 194 und Masse gelegt. Der Emitter des transistors 194 ist mit Masse verbunden und der Ausgang der Treiberstufe, der der resultierende Ausgang der alternierenden Taktschlag-Schaltung 30 ist, wird auf Leitung 32 den ausgewählten Stecktafel 24-Ausgängen zugeführt, wie das in Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde.

Der Tonfrequenz-Eingang für die Rhythmusstimmen-Platten wird teilweise wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben durch einen 832 Hertz-Oszillator 62 in Verbindung mit einem Dividierer und einer Pufferschaltung gebildet. Der Oszillator 62 weist Gatter 124 und 126 auf, die CMOS vom Typ 4009, hergestellt von der RCA, sein können und in Reihe geschaltet sind, wobei sich eine Rückkopplungsschleife bestehend aus Widerstand 130 und in Reihe geschaltetem Kondensator 132 zwischen dem Ausgang des Gatters 126 und dem Eingang des Gatters 124 ergibt, und wobei der Widerstand 128 mit einem Ende mit dem Verknüpfungspunkt des Widerstands und des Kondensators 132 und mit dem anderen Ende mit dem Verknüpfungspunkt der Gatter 124 und 126 verbunden ist. Der Ausgang des Oszillators am Anschluß 133 ist mit einer Treiber- oder Pufferstufe umfassend den Transistor 138 verbunden, welche mit einem Widerstand 134 ausgerüstet ist, der zwischen dem Basis-Eingang und dem Anschluß geschaltet ist. Ein Widerstand 136 ist zwischen den Kollektoranschluß und eine positive Spannungsquelle geschaltet, und der Emitter ist mit Masse verbunden. Der Kollektor-Ausgang des Transistors 138 gelangt auf Leitung 164 zu einem Eingang einer durch 8 dividierenden integrierten Schaltung 66. Diese Schaltung 66 kann der durch 8 dividierende Teil der durch 16 dividierenden Schaltung 7493 sein, die von Texas Instruments geliefert wird. Die durch 8 dividierende Schaltung 66 besitzt einen durch 4 teilenden Ausgang auf Leitung 68 und einen durch 8 teilenden Ausgang

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auf Leitung 72. Der durch 4 teilende Ausgang auf Leitung ist mit einer Pufferschaltung verbunden, die den Transistor 148 aufweist, deößen Basis über einen Widerstand 150 mit Leitung 68 verbunden ist, wobei ein Widerstand 146 zwischen dem Kollektor und einer positiven Spannungsquelle und der Emitter mit Masse Verbunden sind. Der Ausgang der Pufferschaltung liegt am Kollektoranschluß des Transistors 148 und ist mit Leitung 78 verbunden, die zu den Rhythmusstimmen-Schaltungen führt, welche bereits im Zusammenhang mit Fig. beschrieben wurden* Der Ausgang des 832 Hertz-Oszillators auf Leitung 64 ist ferner mit einer Pufferschaltung verbunden, die den Transistor 144 und die Widerstände 140 und 142 aufweist und im Aufbau und in der Funktion identisch zu den vorstehend beschriebenen Pufferschaltungen ist und ihren entsprechenden Ausgang auf Leitung 76 führt. Der durch 8 dividierende Ausgang der durch 8 dividierenden Schaltung 66 auf Leitung 72 ist mit einer Pufferschaltung verbunden, die Transistor 154 und Widerstände 152 und 156 umfaßt, im Aufbau und Funktion identisch mit den bereits beschriebenen Pufferschaltungen ist und schließlich ihren zugehörigen Ausgang auf Leitung 80 führt.

Wie bereits erwähnt, versteht es sich, daß die Erfindung auf Einzelheiten des dargestellten Ausführungsbeispiels nicht beschränkt ist. Insgesamt wurde eine programmierbare Rhythmus-Einheit beschrieben, die in der Lage ist, Klänge mehrerer Rhythmusinstrumente elektrisch zu simulieren, die in einem wählbaren von mehreren verschiedenen Rhythmusmustern gespielt werden können. Ein Oszillator mit variabler Frequenz ko-operiert mit einer Zähler/Dividierer- und Dekodierschaltung, so daß eine vorbestimmte Anzahl von Taktschlägeii oder Impulsen pro Takt bei einem Tempo geliefert wird, das von dem Benutzer verändert werden kann. Ferner sind mehrere getastete Tonschaltungen vorgesehen,

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von denen jede eih charakteristisches Spektrum von Ausgangssignalen erzeugt, das den hörbaren Ausgang oder die Stimme eines entsprechenden Rhythmusinstruments simuliert. Schalter sind vorgesehen, durch die der Benutzer eine beliebige der Stimmeh dazu auswählen kann, an einer beliebigen Taktschlagstelle zu Gehör zu kommen. Ferner ist eine Impulsquelle für alternierende Taktschläge vorgesehen, die durch die Schalter so ausgewählt werden kann, daß eine beliebige der Stimmen an einer speziellen Beatschlag-Position in jedem übernächsten Takt zu Gehör gelangt. Ein Pseudo-Random-Generator kann so angewählt werden, daß eine beliebige der Stimmen an beliebiger Beatschlag-Stellung in jedem Takt gespielt wird.

Le e rs e it

Claims (9)

28Q1537 - y( - Ansprüche

1. Rhythmus-Einheit, insbesondere zur Verwendung in einem elektronischen Musikinstrument, gekennzeichnet durch einen Oszillator (10), der einen kontinuierlichen Impulszug mit vorgegebener Frequenz abgibt; durch eine erste mit dem Oszillator (10) verbundene Schaltung (16), die in der Lage ist, die Impulse in gleichen Gruppen entsprechend den sich wiederholenden Takten des Musikstückes und den gleichen Taktschlägen in vorbestimmter Anzahl anzuordnen; durch mehrere Ausgangsleitungen (1,2, 3,4,5,6,7,8), die mit der ersten Schaltung (16) verbunden sind, wobei die erste Schaltung (16) die Impulse in jeder Gruppe sequentiell auf die Ausgangsleitungen (1,2,3,4,5, 6,7,8) in Entsprechung zu den festen Taktschlag-Positionen in jedem Takt gibt; durch mehrere Rhythmusstimmen-Eingangsleitungen (a,b,c,d,e,) und ein programmierbares Feld (24), damit die Impulse von ausgewählten Ausgangsleitungen (1,2,3,4,5,6,7.8) auf ausgewählte Rhythmusstimmen-Eingangsleitungen (a, b, c, d, e) übergeben werden können und ein programmiertes Rhythmusmuster erzeugt werden kann.

2. Rhythmus-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tasten-Treiberschaltung (36) mit den Rhythmusstimmen-Eingangsleitungen (a, b, c, d, e) verbunden ist; daß ein Hörfrequenzsignal-Generator (62, 66, 74) sowie eine Rhythmusstimmen-Schaltung (60) mit der Tasten-Treiberschaltung (36) und dem Hörfrequenzsignal-Generator (62,66,74) derart verbunden sind, daß der Hörfreouenz-Ausgang mehrerer Rhythmusinstrumente entsprechend dem programmierten Rhythmusmuster simuliert ist.

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3. Rhythmus-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hörfrequenz-Verstärker (86) mit der Rhythmusstimmen-Schaltung (60) verbunden ist, und daß ein Lautsprecher (90) mit dem Verstärker (86) zur hörfrequenten Reproduktion der simulierten Rhythmusinstrumente verbunden ist.

4. Rhythmus-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (16) eine Dividier/Zähler-Schaltung (108) aufweist, welche die Anordnung der Impulse ausführt; und daß eine Dekoderschaltung (110) mit der Dividier/Zähler-Schaltung (108) verbunden ist und das seauentielle Schalten der Ausgangslei-tungeen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) ausführt.

5. Rhythmus-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das programmierbare Feld (24) eine Stecktafel mit Steckdioden (92) aufweist, die nach Wahl zwischen die Ausgangsleitungen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) und die Rhythmusstimnien-Eingangsleitungen (a, b, c, d, e) verbindbar sind.

6. Rhythmus-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine alternierende Taktschlag-Schaltung (30) mit der ersten Schaltung (16) sowie mit dem programmierbaren Feld (24) verbunden ist und die wahlweise Übertragung der Impulse in alternierenden Gruppen von den ausgewählten Ausgangsleitungen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) auf die ausgewählten Rhythmusstimmen-Eingangsleitungen (a, b, c, d, e) entsprechend den Taktschlägen an ausgewählten Taktschlag-Positionen in alternierenden Takten ermöglicht.

7. Rhythmus-Finheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pseudo-Random-Impulsgenerator (56) mit der ersten Schaltung (16) und dem programmierbaren

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Feld (24) verbunden ist und die Erzeugung eines zufälligen Taktschlag-Impulses an einer Pseudo-Randem-Taktschlagposition in jeder Gruppe entsprechend einem willkürlichen Taktschlag pro Takt ermöglicht, wobei das Feld (24) den zufälligen Taktschlag-Impuls auf ausgewählte Rhythmusstimmen-Eingangsleitungen (a, b, c, d, e) übertragen kann.

8. Rhythmus-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtastschaltung (50) mit der ersten Schaltung (16) verbunden ist und die Bildung von Impulsen konstanter Breite auf den Ausgangsleitungen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) überwacht und mit dem Pseudo-Random-Impulsgenerator (56) verbunden ist und die Bildung von Impulsen mit konstanter Breite für die Zufallstaktschlag-Impulse ermöglicht.

9. Rhythmus-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (10) eine einstellbare Steuerung (12) zur Variation der vorbestimmten Frequenz entsprechend einem gewünschten Tempo aufweist.