DE2818083C2

DE2818083C2 - Digital music tone generator

Info

Publication number: DE2818083C2
Application number: DE19782818083
Authority: DE
Inventors: Peter James Ilkley West Yorkshire Comerford
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: BTG International Ltd
Priority date: 1978-04-25
Filing date: 1978-04-25
Publication date: 1985-10-31
Also published as: DE2818083A1

Description

Die Erfindung betrifft einen digitalen Musik-Tongenorator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a digital music tone generator according to the preamble of claim 1.

Ein solcher digitaler Musik-Tongenerator ist aus der US-PS 38 23 390 bekannt.Such a digital music tone generator is known from US-PS 38 23 390.

Ganz allgemein wurde bereits früher versucht, mittels analog oder digital arbeitender elektronischer Einrichtungen Musikinstrumente bekannter Art. nachzuahmen. Insbesondere wurden auch bereits programmierbare Rechner zur Lösung dieses Problems verwendet. Mittels solcher Einrichtungen soll es möglich sein, über Atidiowiedergabeeinrichtungen gewünschte Töne so abzugeben, daß sie nach Möglichkeit nicht von solchen Tönen zu unterscheiden sind, die von Musikinstrumenten bekannter Bauart stammen. Hierzu ist es erforderlich, zum einen musikinstrumentspezifische Harmonie-Strukturen zu wählen sowie zum anderen, die Tonhöhe eines Tons zu wählen. Dies allein genügt jedoch noch nicht Dies sei anhand einer bekannten Pfeifenorgel erläutert Wenn bei einer solchen Orgel ein Register gezogen wird, werden mehrere Pfeifen in Betrieb gesetzt die jeweils einen Satz von Harmonie-Strukturen wählen. Jeder Ton hat dabei seine eigene Harmonie-Struktur, die von der anderer Töne abweicht Bei herkömmlicher Nachahmung auf elektronischem Wege (vgl. US-PS 38 23 390) ist jedoch bei einem Register allen Tönen jeweils die gleiche Harmonie-Struktur zugeordnet.Quite generally, attempts have already been made earlier, by means of analog or digital electronic devices Imitate musical instruments of known kind. In particular, they were also already programmable Calculator used to solve this problem. By means of such facilities, it should be possible to use atidioplay facilities to emit desired tones in such a way that they are not affected by such tones if possible a distinction must be made between those originating from musical instruments of known design. For this it is necessary on the one hand to choose musical instrument-specific harmony structures and on the other hand, the pitch to choose a tone. However, this alone is not enough. This will be explained using a known pipe organ When a stop is pulled from such an organ, several pipes are put into operation choose a set of harmony structures at a time. Each tone has its own harmony structure, which differs from the other tones With conventional imitation by electronic means (see US-PS 38 23 390), however, the same harmony structure is assigned to all tones in a register.

Die den Harmonie-Strukturen zugeordneten Harmoniewerte sind dabei in einem Speicher gespeichert Der absolute Hmplitudenwert pro Register ist zwar mittels eines Potentiometers veränderbar, jedoch bleibt die Harmonie-Struktur jeweils gleich. Bei air Verarbeitung wird ein der Tonhöhe entsprechender Digitalwert mit dem dem Register zugeordneten gespeicherten Harmoniewert multipliziert. Das Ergebnis wird addiert zur Erzeugu/.g von Harmoniewerten für eine zusammengesetzte Wellenform. Diese wird dann abgetastet, d.h. ausgelesen und zwischengespeichert, von wo aus taktgesteuert auf verschiedene Frequenzen ausgelesen werden kann. Da nur eine einzige zusammengesetzte Wellenform gespeichert ist, ist die Harmonie-Struktur jedes Tones gleich entsprechend dem Inhalt des Speichers.The harmony values assigned to the harmony structures are stored in a memory. The absolute amplitude value per register can be changed by means of a potentiometer, but the harmony structure remains the same in each case. In air processing, a digital value corresponding to the pitch is multiplied by the stored harmony value assigned to the register. The result is added to produce harmonic values for a composite waveform. This is then scanned, ie read out and temporarily stored, from where it can be read out clock-controlled at different frequencies. Since only a single composite waveform is stored, the harmony structure of each tone is the same according to the contents of the memory.

Ein vom Ergebnis her ähnlicher digitaler Musik-Tongenerator ist auch in der DE-OS 25 00 720 erläutert, wobei bei diesem Fourier-Komponenten ermittelt und ausgewertet werden.A digital music tone generator with a similar result is also explained in DE-OS 25 00 720, with this Fourier components are determined and evaluated.

Bei einem anderen bekannten digitalen Musik-Tongenerator (US-PS 36 10 799) wird bei Betätigung einer Taste ein Impuls erzeugt, der den zu erzeugenden Ton durch seine Phasenlage bezeichnet Jedem Ton ist ein einzelner Generator zugeordnet, wobei die jedem Tongenerator zuzuführende Wellenform einem Festwertspeicher entnommen wird. Mit Hilfe von Registern können in Registerspeichern gespeicherte Wellenformen ausgewählt werden, die dann kombiniert und erneut gespeichert werden, wobei dann entsprechende Signale abgerufen werden können. Somit sind alle Wellenformen, die bei dem bekannten Musikinstrument vorkommen könnten, bereits gespeichert, bevor auf dem Gerät gespielt wird. Eine Synthese aus Wellenformen gespeicherter Harmonie-Strukturen findet nicht statt.In another known digital music tone generator (US-PS 36 10 799) is when a Key generates an impulse, which designates the tone to be generated by its phase position. Each tone is a assigned to a single generator, the waveform to be fed to each tone generator in a read-only memory is removed. With the help of registers, waveforms stored in register memories are selected, which are then combined and stored again, with then corresponding signals can be accessed. Thus, they are all waveforms that occur in the known musical instrument could already be saved before playing on the device. A synthesis of stored waveforms There is no harmony structure.

Aus der DE-OS 26 29 697 ist ferner ein digital arbeitender Musik-Tongenerator bekannt, der mit Frequenzinoauldtion arbeitet, wobei eine Exponentialfunktion ausgewertet, d. h. entsprechend dieser Funktion synthetisiert, wird. Es werden also keine WellehJormen v/ie beim gattungsgemäßen digitalen Musik-Tongenerator erzeugt.From DE-OS 26 29 697, a digitally operating music tone generator is also known, which with frequency input works, evaluating an exponential function, d. H. synthesized according to this function, will. There are therefore no wave norms in the case of the generic digital music tone generator generated.

Daraus folgt, daß eine wirklichkeitsgetreue Nachbildung eines Musikinstrumentes noch nicht möglieh ist, da eine einzige Wellenform zur Charakterisierung eines nachgeahmten Musikinstruments über den ganzen in Frage kommenden Frequenzbereich nicht erreicht wird, da Abweichungen von der Realität auftreten, auf die das menschliche Ohr s.-hr empfindlich reagiert. Insbesondere bei Pfeifenorgeln ist es bekannt, daß jeweils bei einem bestimmten Pfeifenrejister die Harmonie-Struktur, d. h. die Verteilung und die relativen Amplituden derIt follows that a realistic replica of a musical instrument is not yet possible because a single waveform characterizes a imitated musical instrument is not reached over the entire frequency range in question, because there are deviations from reality to which the human ear is sensitive. In particular with pipe organs it is known that with a certain pipe register the harmony structure, d. H. the distribution and the relative amplitudes of the

Obertöne (Harmonischen) im Höhenbereich durch die relative Stärke des Grundtons und im Tiefenbereich durch die zunehmende Stärke der Obertöne gekennzeichnet ist. Ähnlich individuelle Verhältnisse treten auch bei anderen Instrumenten auf. Ferner ist die Art des Anspielens durchaus von Bedeutung.Overtones (harmonics) in the high range due to the relative strength of the fundamental and in the low range is characterized by the increasing strength of the overtones. Similar individual relationships occur also with other instruments. Furthermore, the type of allusion is quite important.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen digitalen Musik-Tongenerator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine wirklichkeitsgetreue Nachbildung (Synthetisierung) erreicht wird.It is therefore the object of the invention to provide a digital music tone generator of the type mentioned at the outset to train that a realistic replication (synthesis) is achieved.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß dies am besten dadurch erreicht werden kann, daß die Harmonie-Struktur abhängig von der Tonhöhe variiert wird.The invention is based on the knowledge that this can best be achieved by the fact that the harmony structure is varied depending on the pitch.

Die Aufgabe wird erfindiingsgemäß durch die kennzeichnenden Meikmale des Anspruchs 1 gelöst.The task is according to the invention by the characterizing Features of claim 1 solved.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.The invention is further developed by the features of the subclaims.

Bei der Erfindung wird die Harmonie-Struktur dadurch abgeleitet, daß eine Wellenform für jeden Ton (Note) erzeugt werden kann, oder daß zumindest eine interpolation zwischen zwei Harmonie-Strukturen benachbarter Tonhöhen durchgeführt wird. Wesentlich dabei ist, daß Daten bezüglich mehrerer Bezugswellenformen gleichzeitig gespeichert werden und mittels mehrerer Tongeneratoren die Daten bezüglich Verlaufes der Bezugswellenformen abgetastet werden, wobei jeder der Tongeneratoren die zu einem Bezugswellenverlauf gehörigen gespeicherten Daten abtastet und jeder andere der Tongeneratoren die gleichen oder auch andere zu einem Bezugswellenverlauf gehörigen gespeicherten Daten abtasten kann.In the invention, the harmony structure is thereby deduced that a waveform can be generated for each tone (note), or that at least one interpolation between two harmony structures of adjacent pitches is performed. Essential it is that data on a plurality of reference waveforms are stored at the same time and by means of a plurality of tone generators, the data relating to the course of the reference waveforms are sampled, wherein each of the tone generators samples the stored data associated with a reference waveform, and each other of the tone generators have the same stored or also different stored ones belonging to a reference waveform Can sample data.

Auf diese Weise ist eine große Vielfalt von mittels einer Audiowiedergabeeinrichtung wiedergebbaren Tönen möglich, die jeweils die jeweils zutreffende Harmonie-Struktur besitzen können, und zwar selbst innerhalb des gleichen Registers (bei Orgeln). Die Synthetisierung ist dabei mittels einfach ausgebildeter Synthetisierer möglich. Ferner können einfach ausgebildete Abtasteinrichtungen verwendet werden, insbesondere solche, die Adressen in der Bezugswellenformdaten-Speichereinrichtung abtasten. Automatisch kann auch die nächsthöhere Adresse abgetastet und aus den abgetasteten Daten ein, auch gewichteter, Zwischenwert ermittelt werden. Eine solche Zwischenwertermittlung erfolgt zweckmäßig dann, wenn ein kumulativer Anfangs-Zählerstand sich von einem entsprechenden vorgegebenen Zählerstand unterscheidet. Solche Interpolationen führen zu Abtastwerten auf der Grundlage zweier Bezugswellenformen, die zueinander in Beziehung stehende Harmonie-Strukturen besitzen, wodurch einem musikalischen Ton entsprechende Digitaldaten erzeugbar sind, dessen Harmonie-Struktur zwischen den erwähnten beiden Harmonie-Strukturen liegt Ferner sind vorteilhaft mehrere Abtasikanäis vorgesehen, deren jeder die erwünschte Digitaldaten erzeugen kann, wobei die jeweils erzeugten Digitaldaten einander überlagert werden können. Die Abtastkanäle arbeiten zweckmäßig sequentiell, wobei dann zur Überlagerung entsprechende Verzögerungseinrichtungen vorgesehen sind. Ferner kann jedem Abfdragekanal jeweils ein skalierter Wert zugeordnet sein, der einem erwünschten Amplitudenwert entspricht Zur Einsparung von Speicherplatz erfolgt zweckmäßig eine Normierung, bei der der höchstwertige Teil der Daten eine möglichst geringe Bitzahl erfordert Schließlich werden zur Audiowiedergabe Digital/Analog-Wandler vorgesehen, wobei bei normiertem Digitalsignalen eine Wiederherstellung des ausgangsseitigen Amplitudenwertes vorgesehen ist. Jc nach dem nachzuahmenden natürlichen Instrument werden die Wahlsignalgeneratoren mittels entsprechender Wahlindikatoren betätigt. Bei einer elektronischen Orgel handelt es sich dabei um Register bzw. Tasten.In this way, a great variety of can be reproduced by means of an audio reproduction device Sounds possible, each of which can have the appropriate harmony structure, even within of the same register (for organs). The synthesizing is by means of simply trained synthesizers possible. Furthermore, simply designed scanning devices can be used, in particular those the addresses in the reference waveform data storage means scan. The next higher address can also be scanned automatically and from the scanned ones Data an, also weighted, intermediate value can be determined. Such an intermediate value determination takes place expedient when a cumulative initial counter reading differs from a corresponding predetermined one Meter reading is different. Such interpolations result in samples based on two reference waveforms, which have related harmony structures, creating a musical Sound corresponding digital data can be generated, whose harmony structure between the mentioned Both harmony structures are located. Furthermore, several Abtasikanäis are advantageously provided, each of which capable of generating desired digital data, the respective generated digital data being superimposed on one another can be. The scanning channels expediently work sequentially, with corresponding superimpositions then Delay devices are provided. Furthermore, each scanning channel can have a scaled value be assigned, which corresponds to a desired amplitude value to save storage space takes place It is advisable to use a normalization in which the most significant part of the data has the lowest possible number of bits Finally, digital-to-analog converters are required for audio reproduction provided, with normalized digital signals a restoration of the output Amplitude value is provided. Jc after the natural instrument to be imitated the election signal generators operated by means of appropriate election indicators. With an electronic organ these are registers or keys.

Bei der Erfindung ist somit wesentlich, daß ein einen Rechner verwendender Musik-Tongenerator derart ausgebildet ist, daß jeder Ton innerhalb eines bestimmten Registers mit einer Harmonie-Struktur erzeugbar ist, die für den jeweiligen Ton charakteristisch ist, wodurch die erwünschte wirklichkeitsgetreue Nachbildung des natürlichen Musikinstrumentes erreichbar ist. Ferner wird der Rechner in wirtschaftlicher Weise verwendet, wobei ferner die Hardware für die Bezugswellenformen bzw. die zwischengespeicherten Wcllenformen mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit betreibbar ist und darüber hinaus äußerst vielseitig ausgenutzt werden kann.It is thus essential in the invention that a music tone generator using a computer is of such a nature is designed so that each tone can be generated within a certain register with a harmony structure which is characteristic of the particular tone, thereby creating the desired realistic replica of the natural musical instrument is achievable. Furthermore, the calculator is used in an economical way, furthermore the hardware for the reference waveforms and the buffered waveforms, respectively can be operated at high operating speed and can also be used in an extremely versatile manner can.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated with reference to the drawing Embodiments explained in more detail. It shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektronischen Orgel als digitalem Musik-Tongenerator,Fig. 1 is a block diagram of an electronic organ as a digital music tone generator,

Fig.2 eine Abtasteinrichtung für den Musik-Tongeneratorgemäß Fig. 1,Fig. 2 shows a sampling device for the music tone generator according to Fig. 1,

Fig.3 einen Wellenformgenerator für den Musik-Tongcnerator gemäß F i g. 1,Fig. 3 shows a waveform generator for the music tone generator according to FIG. 1,

Fig 4 das Blockschaltbild eines Musik-Tongenerators für die elektronische Orgel nach Fig. 1,
Fig.5a bis 5e jeweils ein Fließdiagramm für den Rechner nach F i g. 1,4 shows the block diagram of a music tone generator for the electronic organ according to FIG. 1,
FIGS. 5a to 5e each show a flow chart for the computer according to FIG. 1,

Fig.6 das Blockschaltbild einer Interpolationseinrichtung für den Tongenerator nach F i g. 4.6 shows the block diagram of an interpolation device for the tone generator according to FIG. 4th

Zunächst wird anhand Fig. 1 der allgemeine Aufbau einer elektronischen Orgel beschrieben. Zu der dargestellten Orgel gehört eine Konsole 10 bekannter Art mit zwei Handtasttaturen und einer Pedaltastatur, zu denen Registerzüge gehören. Ferner sind Koppler vorhanden, die es z. B. ermöglichen, einander entsprechende Tasten verschiedener Tastaturen oder in Oktavenbeziehung zueinander stehende Tasten gemeinsam zu betätigen, wenn jeweils eine Taste betätigt wird. Bei einer Pfeifenorgel dient die Betätigung eines Registerzugs dazu, ein Pfeifenregister betriebsbereit zu machen, das gewählt wurde, um einen bestimmten Satz von Harmonie-Strukturen festzulegen. Wird eine Taste gedruckt, wird mindestens eine Pfeife des Satzes betätigt, der in Beziehung zu der Notation der Taste steht; die Grund-Tonhöhe kann der Notation der Taste entsprechen, die gedrückt so wurde, oder kann entsprechend einer bestimmten Harmonie-Beziehung verlagert sein. Wie eingangs e wähnt, ist es für eine Orgel ferner kennzeichnend, daß bei einem bestimmten Register der Tiefenbereich des Pfeifensatzes so ausgebildet ist daß starke Obertöne erzeugt werden, während im Höhenbereich der Grundton vorherrscht und die höheren Obertöne unterdrückt werden.First, the general structure of an electronic organ is described with reference to FIG. To the one shown Organ includes a console 10 of a known type with two manual keyboards and a pedal keyboard, to which Register pulls belong. There are also couplers that can be used, for. B. enable corresponding buttons to operate different keyboards or keys that are in octave relation to each other, when a key is pressed at a time. In the case of a pipe organ, the operation of a stop is used to activate a Preparing pipe stops that have been chosen to have a specific set of harmony structures to be determined. If a key is pressed, at least one whistle of the sentence that is related corresponds to the notation of the key; the basic pitch can correspond to the notation of the key that is pressed has been, or may be, relocated according to a certain harmonic relationship. As mentioned at the beginning, it is also characteristic of an organ that in a certain register the depth range of the pipe movement is designed in such a way that strong overtones are generated, while the fundamental tone is in the treble range prevails and the higher harmonics are suppressed.

Zur Nachahmung dieser Gegebenheiten ist es daher zunächst erforderlich, von der Konsole ein Wshlsignal abzugeben, um eine Änderung der Identität einer Taste oder eines Registers anzuzeigen. Die Wahl eines Registers bestimmt einen Satz von Harmonische-Strukturen für die fortschreitende Änderung der Tonqualität innerhalb der Tastatur. Die Wahl einer Taste identifiziert sowohl die gewünschte Tonhöhe aJs auch die richtige Harmonische-Struktur innerhalb des Satzes. Daraufhin ist es möglich, die Synthese einer geeigneten komplexen Wellenform und ihre Wiedergabe bei der gefordertenIn order to imitate these conditions, it is therefore first necessary to send a dial signal from the console to indicate a change in the identity of a key or register. Choosing a register determines a set of harmonic structures for the progressive change in tone quality within the keyboard. The choice of a key identifies both the desired pitch aJs and the correct one Harmonic structure within the sentence. Then it is possible to synthesize a suitable complex Waveform and its reproduction when required

Grund-Tonhöhe zu bestimmen. Diese Forderungen werden hier dadurch erfüllt, daß ein programmierter Rechner mit zugehöriger Hardware kombiniert ist. Gemäß Fig. I ist e^;neTasten- und Register-Abtasteinrichtung 11 vorhanden, die den Zustand sämtlicher Schalterkontakte' überwacht, durch welche die Tasten und Register dargestellt werden, und die ein entsprechendes Wahhignal einem Rechner 12 zuführt, wenn irgendeine Zustandsänderung erfaßt wird. In Abhängigkeit von einem Wahlsignal werden Befehle in Form von Steuer- und Datensignalen zum Synthetisieren .':iner Wellenform mit der gewünschten Harmonie-Struktur von dem Rechner 12 an einen digitalen Wellenformgenerator 13 abgegeben. Sobald die Synthese abgeschlossen ist, wird die Wellenform einem Speicher eines Generators 14 für musikalische Töne eingegeben. Denn führt der Rechner 12 dem Generator 14 Befehle zu. damit die gespeicherte Wellenform mit der Abtastrate abgetastet wird, die erforderlich ist. um dem Ton die gewünschte Grund-Tonhöhe zuzuweisen. Weitere Befehle dienen dazu, die Amplitude der abgetasteten Werte festzulegen. Das Ausgangssignal des Generators 14 repräsentiert den gewünschten Ton in digitaler Form, der in einem Digital/ Analog-Wandler 15 in analoge Form umgesetzt wird, bevor er einer Ausgangsstufe 16 bekannter Art zugeführt wird. Gewöhnlich gehören zu der Ausgangsstufe 16 nur ein Verstärker und ein Lautsprecher. Zunächst wird im folgenden die Arbeitsweise der Anordnung nach F i g. 1 für den Fall beschrieben, daß immer dann, wenn ein neues Wahlsignal erzeugt wird, in dem Generato · 13 von Anfang an eine entsprechende Wellenform synthetisiert wird. Zwar erweist sich dieses Verfahren als durchaus brauchbar, doch wird weiter unten ein abgeändertes Verfahren beschrieben, das in der Praxis wegen seiner größeren Zweckmäßigkeit bevorzugt wird.Determine basic pitch. These requirements are met here in that a programmed computer is combined with the associated hardware. According to FIG. I, e ^; neKasten- and register-scanning device 11 is provided which monitors the state of all switch contacts through which the keys and registers are represented and which supplies a corresponding selection signal to a computer 12 when any change in state is detected. Depending on a selection signal, commands in the form of control and data signals for synthesizing. ': In a waveform with the desired harmony structure are sent from the computer 12 to a digital waveform generator 13. Once the synthesis is completed, the waveform is input to a memory of a musical tone generator 14. This is because the computer 12 sends commands to the generator 14. so that the stored waveform is sampled at the sampling rate that is required. to assign the desired basic pitch to the tone. Further commands are used to determine the amplitude of the sampled values. The output signal of the generator 14 represents the desired tone in digital form, which is converted into analog form in a digital / analog converter 15 before it is fed to an output stage 16 of a known type. Usually only one amplifier and one loudspeaker belong to the output stage 16. First of all, the method of operation of the arrangement according to FIG. 1 described for the case that whenever a new selection signal is generated, a corresponding waveform is synthesized in the generator 13 from the beginning. While this method is quite useful, a modified method is described below which is preferred in practice because of its greater convenience.

Im folgenden wird näher auf den Aufbau und die Arbeitsweise der Teile der Anordnung nach F i g. 1 eingegangen. In Fig.2 sind weitere Einzelheiten der Tasten- und Register-Abtasteinrichtung 11 nach Fig. 1 dargestellt. Es sind etwa 250 Kontakte für sämtliche Tasten, Register und HilfsSteuereinrichtungen vorhanden, die bei der Konsole 10 nach Fig. 1 die in Fig.2 dargestellte Anordnung 20 bilden. Natürlich richtet sich die Anzahl der Kontakte nach der Größe des Instruments. Die Adressen und die Zustände (»Status«) sämtlicher Kontakte der Anordnung 20 werden in einem 512-Bit-Schieberegister 21 gespeichert, und zum Abtasten der Anordnung 20 bezüglich irgendwelcher Zustandsänderungen dient eine Abtasteinrichtung mit einem Adressenzähler 22 und einem Multiplexer 23. Es wird eine einfache ODER-Verknüpfung benutzt, so daß die Tastenkontakte auf die Betätigung von Kopplungscinrichtungen zwischen Handtastaturen sowie zwischen den Handtastaturen und den Pedaltastaturen ansprechen. Normalerweise ist es daher nicht erforderlich, bei dem Abtastvorgang den jeweiligen Zustand der Kopplungseinrichtungen zu berücksichtigen, doch könnte man zu diesem Zweck entsprechende Maßnahmen treffen. Das Schieberegister 21 wird bezüglich des jeweiligen Zustandes jedes Kontaktes durch das Ausgangssignal des Multiplexers 23 fortgeschrieben, d. h. auf dem neuesten Stand gehalten, und gleichzeitig wird der laufende Zustand durch einen Komparator 24 mit dem Zustand verglichen, der in dem Schieberegister 21 nach der vorausgegangenen Abtastung festgehalten worden ist Wenn ein Unterschied vorhanden ist, bewirkt das Ausgangssigna! des Komparators 24, daß dem Rechner 12 ein Unterbrechungssignal (»Interrupt«) von einer Unterbrechungsschaltung 25 aus zugeführt und die Abtastung automatisch beendet wird. Über einen Datenausgangsmultiplexer 26 liest der Rechner dann die Adresse des Bits, bei dem die Änderung stattgefunden hat, und auch den Wert der Änderung. Danach wird die Abtastung aufgrund eines Rechnerbefehls wieder aufgenommen. Jeder Kontakt wird während einer Periode von 20 HS adressiert, so daß das Fortschreiten des Registers 21 eine Gesamtabtastzeit von etwa 10 ms sowie eine sichIn the following, the structure and the mode of operation of the parts of the arrangement according to FIG. 1 received. In FIG. 2 further details of the key and register scanning device 11 according to FIG. 1 are shown. There are about 250 contacts for all keys, registers and auxiliary control devices which, in the case of the console 10 according to FIG. 1, form the arrangement 20 shown in FIG. Of course, the number of contacts depends on the size of the instrument. The addresses and the states ("status") of all contacts of the arrangement 20 are stored in a 512-bit shift register 21, and a scanning device with an address counter 22 and a multiplexer 23 is used to scan the arrangement 20 for any changes in state simple OR operation is used so that the key contacts respond to the actuation of coupling devices between manual keyboards and between the manual keyboards and the pedal keyboards. It is therefore normally not necessary to take into account the respective state of the coupling devices during the scanning process, but appropriate measures could be taken for this purpose. The shift register 21 is updated with respect to the respective state of each contact by the output signal of the multiplexer 23, ie kept up to date, and at the same time the current state is compared by a comparator 24 with the state held in the shift register 21 after the previous scan If there is a difference, the output signal! of the comparator 24 that the computer 12 is supplied with an interruption signal ("interrupt") from an interruption circuit 25 and the scanning is automatically terminated. The computer then reads the address of the bit in which the change took place and also the value of the change via a data output multiplexer 26. The scanning is then resumed on the basis of a computer command. Each contact is addressed during a period of 20 HS , so that the advance of register 21 has a total sampling time of about 10 ms as well as one

ίο nach der Anzahl der Kontaktänderungen richtende zusätzliche Zeit erfordert.ίο additional based on the number of contact changes Takes time.

Der Rechner 12 reagiert auf abgetastete Daten, die anzeigen, daß das von der Konsole 10 ausgehende Wahlsignal verändert worden ist, dadurch, daß er nach dem entsprechenden Programm arbeitet, um eine Synthese der erforderlichen komplexen Bezugswellenform in den Wellengenerator 13 nach Fig. 1 herbeizuführen. Die Arbeitsweise des Wellenformgenerators 13 ist aus F i >j. 3 ersichtlich, di? dessen Schaltungselemente darstellt. Wellenformdaten werden in zwei Speichern 30a und 306 gehalten, von denen jeder Speicherkapazität von 512 Abtastpunkte bietet, wobei die Amplitude jedes Abtastpunktes durch bis zu 16 Bits dargestellt wird. Bei dem Speicher 30a handelt es sich um einen programmierbaren Festwertspeicher (PROM) mit einem Multiplexausgang, während der Speicher 306 ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) ist. Zunächst wird in den Speicher 30a durch den Rechner 12 ein einfacher Sinuswellenzyklus geladen, um eine Grundlage für den Aufbau der Bezugswellenform zu schaffen. Um der Grundform der komplexen Wellenform einen Amplituidenfaktor zuzuweisen, wird die erforderliche Amplitude durch den Rechner 12 in einer Harmonie-Amplituden-Verriegelungseinrichtung 33 eingestellt; hierbei wird einem Harmonie-Zähler 34 der Zählerstand 1 eingegeben, und es wird ein Generierbefehl erzeugt. Die Abtastpunkte der Sinuswelle werden einmal schrittweise durchlaufen, und die Ausgangswerte werden einem Vervielfacher 35 zugeführt, wo sie mit dem Amplitudenfaktor multipliziert werden, der in der Harmonie-Amplituden-Verriegelungseinrichtung 33 gespeichert ist. Das Ausgangssignal des Vervielfachers 35 wird in einem Addierer 36 zum Inhalt des Speichers 306 addiert, der in diesem Stadium den Wert 0 hat, und das Signal wird zum Eingang des Speichers 30b rückgeführt. Wenn die Wellenform eine zweite Harmonie enthalten soll, wird der Harmonie-Zähler 34 auf den Zählerstand 2 eingestellt, die erforderliche Amplitude wird mit Hilfe der Harmonie-Amplituden-Verriegelungseinrichtung 33 eingestellt,The computer 12 is responsive to sampled data indicating that the dialing signal from the console 10 has been changed by operating under the appropriate program to synthesize the required complex reference waveform in the wave generator 13 of FIG. The operation of the waveform generator 13 is from F i> j. 3 can be seen, di? represents its circuit elements. Waveform data is held in two memories 30a and 306, each of which has a storage capacity of 512 sample points, the amplitude of each sample point being represented by up to 16 bits. The memory 30a is a programmable read-only memory (PROM) with a multiplex output, while the memory 306 is a random access memory (RAM). First, a simple sine wave cycle is loaded into memory 30a by computer 12 to provide a basis for building the reference waveform. In order to assign an amplitude factor to the basic form of the complex waveform, the required amplitude is set by the computer 12 in a harmonic amplitude locking device 33; In this case, the counter reading 1 is input to a harmony counter 34, and a generation command is generated. The sampling points of the sine wave are stepped through once, and the output values are fed to a multiplier 35, where they are multiplied by the amplitude factor which is stored in the harmonic amplitude locking device 33. The output of the multiplier 35 is added in an adder 36 to the contents of the memory 306, which at this stage has the value 0, and the signal is fed back to the input of the memory 30b. If the waveform is to contain a second harmony, the harmony counter 34 is set to the count 2, the required amplitude is set with the help of the harmony-amplitude locking device 33,

so und es wird erneut ein Generierbefehl erzeugt. In dem Speicher 30a werden jetzt die Sinuswellen-Abtastpunkte zweimal schrittweise durchlaufen, wobei jeder zweite Abtastpunkt ausgelassen wird, so daß zwei Zyklen der Sinuswelle durch die gleiche Anzahl von Abtastwerten dargestellt werden wie die Grundwelle. Wie zuvor wird jeder Abtastwert mit dem Amplitudenfaktor multipliziert, das Ergebnis wird zum Wert des entsprechenden dem Speicher 306 entnommenen Abtastwerts addiert, und der Gesamtwert wird zum Speicher 306 rückgeführt Diese Prozedur wird unter Beibehaltung der Gesamtzahl der Abtastwerte bei jeder gewünschten Harmonischen wiederholt, bis ein einziger Zyklus der vollständigen komplexen Bezugswellenform erzeugt worden ist Wie weiter unten erläutert, ergibt sich ein Vorteil, wenn die Neigung der Wellenform beim Nulldurchgang möglichst klein gemacht wird. Zu diesem Zweck kann man bei jeder oder ausgewählten Harmonischen eine 180°-Phasenverschiebung herbeiführen. Ein Ein-so and a generation command is generated again. The sine wave sampling points are now stored in the memory 30a step through twice, skipping every other sample point, so that two cycles of the Sine wave can be represented by the same number of samples as the fundamental wave. As before will each sample is multiplied by the amplitude factor, the result becomes the value of the corresponding one is added to the sample taken from memory 306 and the total is returned to memory 306 This procedure is done while maintaining the total number of samples at each desired harmonic repeats until a single cycle of the complete complex reference waveform has been generated As explained below, there is an advantage when the slope of the waveform at the zero crossing is made as small as possible. You can do this at any or selected harmonic bring about a 180 ° phase shift. A single

gangssignal, das der Rechner 12 einem Steuer- und Lese-Schreibzähler 37 zuführt, leitet dann einen Vorgang ein, mittels dem die Wellenform von dem Speicher 306 gemäß F i g. 1 in einen Wellenformspeicher des Generators 14 für musikalische Töne gelesen wird. Der Zeitpunkt des Lesens wird durch ein weiteres Eingangssignal bestimmt, das einen Zähler 37 durch eine Steuereinrichtung 56 tes Generators 14 zugeführt wird. Somit wird der Speicher 30b gelöscht, damit die nächste Wellenform erzeugt werden kann.The input signal which the computer 12 feeds to a control and read / write counter 37 then initiates a process by means of which the waveform from the memory 306 according to FIG. 1 is read into a waveform memory of the musical tone generator 14. The time of reading is determined by a further input signal which is fed to a counter 37 by a control device 56 th generator 14. Thus, the memory 30b is cleared so that the next waveform can be generated.

Die Gesamtzeit, die zur Erzeugung einer einzigen Harmonischen aus einer Bezugssinuswelle mit 256 Abtastpunkten benötigt wird, beträgt 256 μβ. Eine komplexe Wellenform mit zehn Harmonischen erfordert daher zusätzlich zur Arbeitszeit des Rechners 2,56 ms. Gegebenenfalls kann bei der komplexen Wellenform die Anzahl der Abtastpunkte auf 128 begrenzt oder auf 512 erhöht werden.The total time it took to generate a single harmonic from a reference sine wave with 256 sample points is required is 256 μβ. A complex one Therefore, ten harmonic waveforms require 2.56 ms in addition to the calculator time. Possibly can limit the number of sampling points to 128 or 512 for the complex waveform increase.

Der Wellenformspeicher, in den die Bezugswellenform überführt wird, hat eine kleinere Kapazität als der Speicher 30b, und während der Überführung durch eine Normalisierungseinrichtung 38 wird das Ausgangssignal mit 16 Bits für Speicherung mit 12 Bits normalisiert. Bei diesem Verfahren werden die digitalen Werte sämtlicher Abtastpunkte der Wellenform um die gleiche Anzahl von Bits nach links verschoben, wie es möglich ist, ohne daß bei den größten Werten ein Überlauf stattfindet; das zulässige Ausmaß der Verschiebung wird ermittelt, wenn die Erzeugung der Bezugswellenform abgeschlossen ist Dieses Verfahren gewährleistet, daß nur die niedrigstwertigen Bits, wenn solche vorhanden sind, von der Speicherung mit 12 Bits ausgeschlossen werden.The waveform memory to which the reference waveform is transferred has a smaller capacity than the memory 30b, and during the transfer by a normalizer 38, the output is normalized with 16 bits for storage with 12 bits. In this method, the digital values of all sample points of the waveform are shifted to the left by the same number of bits as is possible without overflowing the largest values; the allowable amount of shift is determined when the generation of the reference waveform is complete. This method ensures that only the least significant bits, if any, are excluded from 12-bit storage.

Der Generator 14 für musikalische Töne ist mit weiteren Einzelheiten in Fig.4 dargestellt. Entsprechend dem Speicher 306 des Wellenformgenerators 13 ist ein 256 χ 12-Bit-Wellenformspeicher 49a vorhanden, dem von dem Speicher 30b jeweils eine vollständige komplexe Bczugsweilenform zugeführt wird. Der Speicher 43a sowie bis zu 31 ähnliche Speicher 496 bis 49/n ermöglichen das Festhalten von 32 verschiedenen Wellenformen. Der Tongenerator 14 dient dazu, unter Steuerung durch den Rechner 12 jede beliebige gewählte und gespeicherte Wellenform so auszulesen, daß mit der gewünschten relativen Amplitude ein Ton mit der gewünschten Tonhöhe erzeugt wird. Die in Beziehung zu jeder Note stehenden Daten werden über einen gesonderten Kanal abgeleitet, so daß die Anzahl der simultan erzeugbaren Töne nur durch die Anzahl der vorhandenen Kanäle begrenzt wird, die erheblich größer sein kann als die Anzahl der Wellenformspeicher. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind 40 Kanäle vorhanden, denen mit Hilfe der 32 Wellenformen, die in jedem Augenblick in den Wellenformspeicher 49a bis 49m enthalten sind, 40 Töne entnommen werden können, die bezüglich ihrer Tonhöhe und Amplitude voneinander unabhängig sind. Die Gruppe 50 von Schaltungselementen des Generators 14, welche die 40 Kanäle bilden, ist in F i g. 4 durch eine strichpunktierte Linie eingeschlossen. Jedem Abtast-Kanal ist ein gesonderter Unterzyklus der zyklischen Periode des Systems zugewiesen; an nachfolgenden Stellen der Schaltung werden die resultierenden Daten in einem einzigen Kanal sequentiell verarbeitetThe generator 14 for musical tones is shown in more detail in FIG. Corresponding to the memory 306 of the waveform generator 13 there is a 256 × 12-bit waveform memory 49a, to which a complete complex reference waveform is supplied from the memory 30b. The memory 43a and up to 31 similar memories 496 to 49 / n allow 32 different waveforms to be held. The tone generator 14 is used, under the control of the computer 12, to read out any selected and stored waveform so that a tone with the desired pitch is generated with the desired relative amplitude. The data relating to each note are derived via a separate channel, so that the number of tones which can be generated simultaneously is only limited by the number of channels present, which can be considerably greater than the number of waveform memories. In the exemplary embodiment described here, there are 40 channels from which 40 tones can be extracted with the aid of the 32 waveforms which are contained in the waveform memory 49a to 49m at any given moment, which tones are independent of one another with regard to their pitch and amplitude. The group 50 of circuit elements of generator 14 which form the 40 channels is shown in FIG. 4 enclosed by a dash-dotted line. A separate sub-cycle of the cyclic period of the system is assigned to each scan channel; at subsequent points in the circuit the resulting data are processed sequentially in a single channel

Zu jedem der 40 Kanäle gehört ein 24-Bit-Tonhöhenzähler 51, dem ein 24-Bit-Tonhöhen-Inkrementregister 52 zugeordnet ist, wobei diese gemeinsam die gewünschte Frequenz (Rate) bestimmen, mit weicher der gewählte Wellenformspeicher 49 ausgelesen wird. Die Wahl des abzutastenden Wellenformspeichers 49 und des anzuwendenden Amplitudenfaktors wird bei jedem Kanal durch ein Amplituden- und Wellenformregister 53 gesteuert, das mit den Registern 51 und 52 synchronisiert ist. Jedes Register 53 hat eine Kapazität von 26 Bits; hiervon bestimmen 19 Bits die Abtastdaten, einschließlich der Adresse(n) deren verwendenden Wellenformspeicher 49, während die 7 übrigen Bits eine logarithmische Folge von Amplitudenmaßstabsfakiorcn bcstimmen. Jedes Register 53 wird durch den Rechner 12 in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal eines Addierers 63 über ein identisches Pufferregister 54 geladen. Ein solches Pufferregister 54 wird benötigt, um eine Zwischenspeicherung beabsichtigter Änderungen des Amplitudenmaßstabsfaktors oder bezüglich der Wahl eines Wellenformspeichers 49 zu ermöglichen, denn es ist wichtig, daß die betreffende Wirkung nur dann hervorgerufen wird, wenn die Wellenform zu Beginn des Zyklus am Nulldurchgang oder in seiner Nähe abgetastet wird. Wenn Änderungen zu anderen Punkten herbeigeführt werden, können unerwünschte Einschwingvorgänge hervorgerufen werden. Das Auftreten der gewünschten Nulldurchgänge wird automatisch mit Hilfe von in Fig.4 nicht dargestellten Einrichtungen erfaßt.Associated with each of the 40 channels is a 24-bit pitch counter 51, which has a 24-bit pitch increment register 52 is assigned, these together the desired Determine the frequency (rate) with which the selected waveform memory 49 is read out. the Choice of the waveform memory 49 to be sampled and the amplitude factor to be used is made for each Channel controlled by an amplitude and waveform register 53 which synchronizes with registers 51 and 52 is. Each register 53 has a capacity of 26 bits; 19 bits of this determine the sample data, inclusive the address (es) of their waveform memory 49, while the remaining 7 bits are logarithmic Determine the sequence of amplitude scale factors. Each register 53 is generated by the computer 12 loaded as a function of an output signal of an adder 63 via an identical buffer register 54. Such a buffer register 54 is required in order to temporarily store intended changes to the To enable amplitude scale factor or with regard to the choice of a waveform memory 49, for it It is important that the effect in question is only produced if the waveform is at the beginning of the Cycle is sampled at the zero crossing or in its vicinity. When changes are made to other points undesired transient processes can be caused. The appearance of the desired Zero crossings are automatically detected with the aid of devices not shown in FIG.

um die Abgabe von Daten aus dem Pufferregister 54 zu steuern. Da eine Verzerrung nur vermieden wird, wenn ein als Änderungspunkt gewählter Abtastpunkt niedrigen Wert hat, wenn nicht genau gleich Null, ist es erwünscht, die Neigung der Wellenform nahe dem NuII-durchgang möglichst klein zu halten. Zu diesem Zweck kann während der Erzeugung der Bezugswellenform in dem Speicher 306 beim Hinzufügen bildender Harmonischen um 100⁰C phasenverschoben werden.
Von dem Rechner 12 aus werden Daten dem Amplituden- und Wellenform-Pufferregister 54 und dem Tonhöhen-Inkrementregister 52 und ein 24-Bit-Pufferregister 55 eingegeben. Diese Dateneingabe wird durch den Rechner 12 über eine Steuereinrichtung 56 gesteuert, die über ein 4-Bit-Pufferregister 57 angeschlossen ist.to control the delivery of data from the buffer register 54. Since distortion is only avoided if a sampling point selected as the change point has a low value, if not exactly equal to zero, it is desirable to keep the slope of the waveform near the zero crossing as small as possible. For this purpose, during the generation of the reference waveform in the memory 306, the addition of forming harmonics can be phase-shifted ^{by 100 ° C.}
From the computer 12, data are input to the amplitude and waveform buffer register 54 and the pitch increment register 52 and a 24-bit buffer register 55. This data input is controlled by the computer 12 via a control device 56 which is connected via a 4-bit buffer register 57.

Der Einfachheit halber sind die Verbindungen zwischen der Steuereinrichtung 56 und den Registern 52 und 54 in F i g. 4 nur durch Pfeile mit den Bezeichnungen PIR und A WBR angedeutet. Eine weitere Funktion, die über die Steuereinrichtung 56 bewirkt wird, besteht in der Steuerung der Überführung einer neu erzeugten Bezugswellenform aus dem Speicher 30b nach Fi g. 3 in einen der Wellenformspeicher 49a bis 49m. Diese Aufgabe wird durch einen Wellenform-Eingabezähler 58 erfüllt dessen Ausgangssignal einem Speicheradressenmultiplexer 59 zugeführt wird, um zu bewirken, daß die Bezugswellenformdaten den betreffenden Bereichen des Speichers 49 zugeführt werden. Der betreffende Bereich wird durch ein Steuersignal identifiziert, das dem Eingabezähler 58 über einen Puffer 58a zugeführt wird.For simplicity, the connections between controller 56 and registers 52 and 54 are shown in FIG. 4 indicated only by arrows with the designations PIR and A WBR. A further function which is effected via the control device 56 consists in the control of the transfer of a newly generated reference waveform from the memory 30b according to FIG. 3 into one of the waveform memories 49a to 49m. This task is accomplished by a waveform input counter 58, the output of which is applied to a memory address multiplexer 59 to cause the reference waveform data to be applied to the respective areas of the memory 49. The area concerned is identified by a control signal which is fed to the input counter 58 via a buffer 58a.

Um die Wirkungsweise des Generators 14 nach Fig.4 zu beschreiben, wird zunächst betrachtet auf welche Weise eine jeweils in dem Speicher 49a gerade gehaltene Wellenform in diesem Stadium bei jeder gewünschten Tonhöhe digital wiedergegeben werden kann. Ein Befehl zum Wählen des Speichers 49a zwecks Abtastung wird dem Register 53 zusammen mit dem Amplitudenbefehl eingegeben. Die Speicherwahlinformation wird von der Amplitudeninformation im Ausgangssignal des Registers 53 getrennt und über einen Verzögerungspuffer 60a dem Speicheradressenmultiplexer 59 zugeführt Das Ampiitudensteuerdatensignai des Registers 53 wird über einen Verzögerungspuffer 606 einem Puffer 61 zugeführt und wird später verwen-In order to describe the mode of operation of the generator 14 according to FIG. 4, reference is first made to which way a waveform currently held in the memory 49a at this stage at each desired one Pitch can be reproduced digitally. An instruction to select memory 49a for the purpose of Sample is input to register 53 along with the amplitude command. The memory selection information is separated from the amplitude information in the output signal of the register 53 and via a Delay buffer 60a fed to memory address multiplexer 59. The amplitude control data signal of the register 53 is fed to a buffer 61 via a delay buffer 606 and is used later.

dct. Machstehend ist die Sequenz von Arbeitsschritten beschrieben, durch die dann in einem einzigen Ausgabekanal die Tonhöhe bestimmt wird.dct. What is done is the sequence of work steps which then determines the pitch in a single output channel.

Es sei angenommen, daß sich der Tonhöhenzähler 51 am Beginn einer Abtastung sämtlicher 256 Abtastpunktc befindet, die einen einzigen Zyklus der in dem WeI-lenformspeicher 49a gehaltenen Wellenform darstellen. Der Tonhöhenzähler 51 ist mit dem Speicheradressenmultiplexer 59 über einen Puffer 62 verbunden, wobei die acht obersten Bits verwendet werden, um den gewünschten Abtastwert zu adressieren und auszulesen. Die durch die acht obersten Bits des Zählers 51 gehaltene Adresse wird dadurch weitergeschaltet, daß der Inhalt der unteren Stufe des Tonhöhenzählers 51 mit Hilfe des Tonhöh^n-Inkrementregisters 52 inkrementiert wird. Während der Unterzyklus-Periode des Systems, mit einer Dauer von etwa 800 ns, wird ein Abtastwert gelesen, der sequentiell für jeden Auslesekanal zur Verfügung steht, und zwar jeweils einmal innerhalb jedes vollständigen Zyklus des Systems, dessen Länge etwa 32 μβ beträgt. Wenn jeder der 256 Abtastwerte nacheinander mit dieser Frequenz (Rate) gelesen wird, wird die Wellenform eines einzigen Zyklus innerhalb von etwa 8,2 ns vollständig abgetastet, und die Tonhöhe des erzeugten Tons entspricht etwa 122 Hz. Dieser Wert wird im folgenden als Grundtonhöhe bezeichnet. Wenn nur jeder zweite Abtastwert mit der gleichen Schrittfrequenz von einem Abtastwert je Unterzyklus entnommen wird, entspricht natürlich die resultierende Tonhöhe dem Zweifachen der Grundsonhöhe; wird nur jeder dritte Wert abgetastet, verdreifacht sich die Tonhöhe, usw. Die Grenze der Gültigkeit des Abtastverfahrens entspricht nur zwei Abtastwerten je Zyklus, wenn die Tonhöhe 15,6 kHz entsprechen würde. Dieser Wert stellt eine sehr brauchbare Grenze in Beziehung zum Frequenzbereich des menschlichen Ohrs dar. Bei niedrigeren Frequenzen muß die Schrittfrequenz herabgesetzt werden, so daß z. 8. jeder der 256 aufeinanderfolgenden Abtastwerte nur bei jedem vierten Unterzyklus abgetastet wird und sich eine Tonhöhe von 30,5 Hz ergibt. It is assumed that the pitch counter 51 is at the beginning of a scan of all 256 scanning points which is a single cycle of the waveform memory 49a represent held waveform. The pitch counter 51 is associated with the memory address multiplexer 59 connected via a buffer 62, the top eight bits being used to select the desired To address and read out the sampling value. The one held by the top eight bits of counter 51 Address is advanced by the fact that the content of the lower stage of the pitch counter 51 with the help of the pitch ^ n increment register 52 is incremented will. During the sub-cycle period of the system, which is approximately 800 ns in duration, a sample read, which is sequentially available for each read-out channel, once within each complete cycle of the system, the length of which is about 32 μβ. If each of the 256 samples is consecutively at this frequency (rate) is read, the waveform will be within about a single cycle 8.2 nsec fully sampled, and the pitch of the generated tone is approximately 122 Hz. This value becomes hereinafter referred to as the basic pitch. If only every other sample with the same step frequency is taken from one sample per sub-cycle, the resulting pitch corresponds of course twice the base height; if only every third value is sampled, the pitch triples, etc. The limit of the validity of the sampling method corresponds to only two samples per cycle if the Pitch would correspond to 15.6 kHz. This value represents a very useful limit in relation to the The frequency range of the human ear. At lower frequencies, the step frequency must be reduced be so that z. 8. each of the 256 consecutive Samples is sampled only every fourth sub-cycle and a pitch of 30.5 Hz results.

Da die Zeitintervalle gleich sind, wird die ...ittfrequenz durch die Größe des Inkrements bestimmt, das der unteren Stufe des Tonhöhenzählers 51 während jedes Unterzyklus zugeführt wird. Während jedes Unterzyklus wird der Speicher 49a gemäß der in dem Verzögerungspuffer 62 gehaltenen Adresse adressiert und gelesen, die zu Beginn des vorausgehenden Unterzyklus vom Tonhöhenzähler 51 empfangen wurde. Simultan wird der laufende Zustand der acht obersten Bits des Tonböhenzählers 51 in den Puffer 62 überführt, und wird der Tonhöhenzähler 51 durch ein neues Inkrement vom Tonhöhen-Inkrementregister 52 fortgeschrieben. Bei näherer Betrachtung des Inkrementierungs-Verfahrens ist ersichtlich, daß vorstehend zwar nur die Ableitung ganzzahliger Tonhöhenverhältnisse beschrieben worden ist, daß es jedoch auch leicht möglich ist, ein beliebiges nicht ganzzahliges Verhältnis zu erreichen. Anfänglich wird dem Tonhöhen-Inkrementregister 52 ein Wert des Zählerstand-Inkrements eingegeben, der durch den Rechner 12 bestimmt wird. Diese Größe wird zum Inhalt des Tonhöhenzählers 51 addiert, und zwar mit Hilfe eines 24-Bit-Addierers 63, dessen Ausgangssignal zum Eingang des Tonhöhenzählers 51 rückgeführt wird. In dem Tonhöhenzähler 51 repräsentieren die 16 untersten Bits einen vorbestimmten kumulativen Eingangszählerstand, dem entsprochen werden muß, bevor die Wellenformspeicheradresse, die durch die acht obersten Bits des Tonhöhenzählers 51 angezeigt wird, zur nächsthöheren Adresse weitergeschaltet werden kann.Since the time intervals are the same, the ... determined by the size of the increment that the lower stage of the pitch counter 51 during each Sub-cycle is fed. During each sub-cycle, the memory 49a becomes in accordance with that in the delay buffer 62 address held and read that at the beginning of the previous sub-cycle was received by the pitch counter 51. The current status of the eight uppermost bits of the The pitch counter 51 is transferred to the buffer 62, and the pitch counter 51 is increased by a new increment from pitch increment register 52 updated. On closer inspection of the incrementing method, it can be seen that above only the derivation integer pitch ratios has been described, but that it is also easily possible to use a to achieve any non-integer ratio. Initially, the pitch increment register 52 a value of the count increment which is determined by the computer 12 is entered. This size will added to the content of the pitch counter 51, with the aid of a 24-bit adder 63, its output signal is fed back to the input of the pitch counter 51. In the pitch counter 51, the sixteen represent lowest bits a predetermined cumulative input count that must be met before the waveform memory address followed by the top eight Bits of the pitch counter 51 is displayed, can be switched to the next higher address.

Somit wird ein 16-Bit-Inkrementspeicher verwendet, um eine sehr feine Unterscheidung bezüglich des Tonhöhenverhältnisses zu ermöglichen. Um die Erläuterung zu vereinfachen, werden jedoch im folget.Jeo nur die numerischen Schritte, bei einem 10-3it-Inkrementspeicher betrachtet.Thus, a 16-bit increment memory is used, to allow a very fine distinction with regard to the pitch ratio. To the explanation To simplify matters, only the numerical steps, considered with a 10-3it increment memory.

Ein zyklisches Inkrement von 1024 bewirkt, daß eineA cyclic increment of 1024 causes a

ίο 10-Bit-Stufe jedesmal gefüllt wird, und daß die Adressenstufe des Tonhöhenzählers 51 zur nächsthöheren Adresse weiterschaltet. Hierbei handelt es sich um die grundsätzliche Frequenzbedingung. Ein zyklisches Inkrement von 512 füllt die 10-Bit-Stufe erst nach zwei Zyklen, so daß die Schrittfrequenz und die Tonhöhe, nalbiert werden. Wenn jetzt das zyklische Inkrement geringfügig unterhalb der Basisfrequenz, z. B. auf 992, verringert wird, füllt das erste Inkrement die 10-Bit-Stufe nicht, so daß bei der Adressenstufe keine Weiterschaltung erfolgt. Bei der zweiten Inkrement läuft die 10-Bit-Stufe über, so daß bei der Adressenstufe ein einziger Schaiischritt durchgeführt v/ird und die untere Stufe teilweise nachgefüllt wird. Bei jedem nachfolgenden Inkrement spielt sich ein Schaltschritt unter verringerter Nachfüllung ab, bis die Anzahl der Inkremente dem Ausdruck 1024/(1024—992) = 32 entspricht, wobei ein Schaltschritt durchgeführt wird, jedoch keine Nachfüllung erfolgt. Dann wiederholt sich der Ausgangszustand, und bei dem dreiunddreißigsten Inkrement spielt sich kein Schaltschritt ab. Somit haben 31 Schritte bei der Adressenstufe zweiunddreißig Inkremente erfordert. Die mittlere Abtastrate, d. h. die Anzahl der Adressenstufen pro Inkrement, ist dann gleich dem 31/32fachen der Grundfrequenz, und die resultierende Tonfrequenz wird entsprechend um (1/32) χ 122, d.h. um etwas weniger als 4 Hz verringert. Die Benutzung eines 10-Bit-Inkrementspeichers ermöglicht eine Frequenzauflösiing von 1/1024, die ciwa 0,12 Hz oder 1/60 eines Halbtons bei der Grundtonhöhe von 122 Hz entspricht.ίο 10-bit level is filled each time, and that the address level of the pitch counter 51 advances to the next higher address. This is the basic frequency condition. A cyclic increment of 512 only fills the 10-bit level after two Cycles so that the step rate and pitch are negated. If now the cyclic increment slightly below the base frequency, e.g. B. on 992, is decreased, the first increment does not fill the 10-bit stage, so that the address stage does not advance he follows. At the second increment, the 10-bit stage overflows, so that there is only one at the address stage Shaii step is carried out and the lower stage is partially refilled. With each subsequent one Increment, a switching step takes place with reduced refilling until the number of increments corresponds to the expression 1024 / (1024-992) = 32, where a switching step is carried out, but no refilling takes place. Then the initial state repeats itself, and with the thirty-third increment no switching step takes place. So have 31 steps at the address level requires thirty-two increments. The mean sample rate, i.e. H. the number of address levels per increment, is then equal to 31/32 times the basic frequency, and the resulting tone frequency is reduced accordingly by (1/32) χ 122, i.e. by a little less than 4 Hz. Using a 10-bit increment memory enables frequency resolution of 1/1024, the ciwa 0.12 Hz or 1/60 of a Semitones at the fundamental pitch of 122 Hz.

Daher ist die mit dem 16-3it-Speicher des Tonhöhenzählers 51 erzielbare Auflösung sehr hoch. Programmierte Veränderungen des Inkrements können dazu dienen, einen Vibrato-Effekt hervorzurufen oder eine regellose Veränderung der Tonhöhe herbeizuführen, wie sie bei einer Pfeifenorgel anzutreffen sein kann.Hence the one with the 16-3it memory of the pitch counter 51 achievable resolution very high. Programmed changes of the increment can be added serve to produce a vibrato effect or to induce a random change in pitch, as it can be found in a pipe organ.

Ein Merkmal des vorstehend beschriebenen Verfahrens der inkrementellen Abtastung besteht darin, daß die Tonhöhe des erzeugten Tons durch die mittlere Abtastfrequenz(-rate) bestimmt wird. Die AbtastfrequenzA feature of the method of incremental scanning described above is that the pitch of the generated sound is determined by the mean sampling frequency (rate). The sampling frequency

so ist nur bei Harmonischen und Subharmonischen der Grundtonhöhe gleichmäßig, und bei allen übrigen Werten muß in dem Zeitintervall zwischen einander benachbarten Abtastadressen eine periodische Unregelmäßigkeit erscheinen. Bei dem hier behandelten Beispiel führten das erste und der 33. inkrement nicht zu einem Weiterschalten der Abtastadresse, und wenn sich der Anstieg der Bezugswellenform an diesen Punkten schnell ändern würde, würden die nächsten Inkremente zu ungewöhnlich großen Veränderungen des Abtastwertes führen. Bei dieser Unregelmäßigkeit handelt es sich um eine Form eines Digitalisierungsfehleri der Abtastadresse, der immer dann auftritt, wenn dem Tonhöhenzähler 51 ein Inkrement zugeführt wird, das weder ein Vielfaches noch ein ganzzahliger Teil der Inkrement-Speicherkapazität ist Es wurde gezeigt, daß jedes Adresseninkrenierit in Abhängigkeit davon auftritt, daß der Inkrementspeicher genau gefüllt wird, und zwar nur bei der Grundtonhöhe und deren Harmonischen. In denso the fundamental pitch is only uniform for harmonics and subharmonics, and for all other values must have a periodic irregularity in the time interval between adjacent scan addresses appear. In the example discussed here, the first and 33rd increments did not result in one Advance the sample address and when the reference waveform rises at these points would change rapidly, the next increments would result in unusually large changes in the sample value to lead. This irregularity is a form of digitization error in the scan address, which occurs whenever the pitch counter 51 is supplied with an increment that neither a multiple or an integral part of the incremental storage capacity It has been shown that each address incongruity occurs depending on that the increment memory is filled exactly, only for the fundamental pitch and its harmonics. In the

meisten Fällen wird im Inkrementspeicher ein bemerkbarer Rest-Zählerstand vorhanden sein, so daß man sagen kann, daß die wahre Adresse zwischen der angezeigten Adresse und der als nächste verfügbaren liegt. Bei der beschriebeuen Anordnung, die schrittweise arbeitet, wurde während eines Unterzyklus nur die angezeigte Adresse gelesen, doch ist die Arbeitsgeschwindigkeit derart, daß während des gleichen Unterzyklus auch die nächste Adresse gelesen werden kann. Hierdurch wird es möglich, ein lineares Interpolationsverfahren anzuwenden, das einen gewichteten Wert zwischen den beiden Abtastwerten liefert, die durch diese Adressen repräsentiert werden, so daß der Digitalisierungsfehler im wesentlichen beseitigt wird. Die Interpolation wird durch eine Einrichtung 65 durchgeführt, der das Ausgangssignal des Wellenformspeichers 49 zugeführt wird. Auf deren Wirkungsweise wird weiter unten eingegangen.In most cases there will be a noticeable residual count in the increment memory, so that it can be said that the true address is between the displayed address and the next available address. In the case of the described arrangement, which operates in a step-wise manner, only the indicated address was read during a sub-cycle, but the operating speed is such that during the same sub-cycle the next address can also be read. This makes it possible to use a linear interpolation method which supplies a weighted value between the two sample values which are determined by them Addresses are represented so that the digitization error is essentially eliminated. The interpolation is carried out by a device 65, the the output of the waveform memory 49 is supplied. How they work is described below received.

Bei der vorstehenden Beschreibung ist angenommen, daß die in dem Wellenformspeicher 49a gehaltene Wellenform statisch ist In der Praxis wird dies häufig bei Zeitspannen zutreffen, die zwar tatsächlich kurr sein können, die jedoch die Erzeugung einer großen Anzahl von Zyklen der Wellenform repräsentieren. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht jedoch darin, daß es in kurzen Zeitabständen möglich ist, die gespeicherte Wellenform mit Hilfe neuer Daten von dem Wellenforjispeicher 30 nach F i g. 3 zu modifizieren. In Verbindung mit dem Inkrementieren des Tonhöhenzählers 51 wurde festgestellt, daß ähnliche Zähler in jedem von 40 Kanälen sequentiell arbeiten, und zwar während eines Unterzyklus von 800 ns innerhalb eines Zyklus von 32 |is. Diese Zykluszeit läßt somit keine freien Unterzyklen zum Laden der Wellenform zu. Jedoch wird es dem Zähler 58 ermöglicht, dem Wellenformspeicher 49 während jedes Unterzyklus, während dem die gespeicherte Wellenform die Null-Linie durchläuft, neus Daten einzugeben.The above description assumes that the waveform held in the waveform memory 49a is static. In practice, this is often the case with Periods of time apply that may actually be burr but representing the generation of a large number of cycles of the waveform. However, an important feature of the invention is that it is possible at short time intervals, the stored waveform with the aid of new data from the waveform memory 30 according to FIG. 3 to modify. In connection with the incrementing of the pitch counter 51 it has been found that similar counters operate sequentially in each of 40 channels, during one Sub cycle of 800 ns within a cycle of 32 | is. This cycle time thus does not allow any free sub-cycles for loading the waveform. However, it will Counter 58 enables the waveform memory 49 to be used during each sub-cycle during which the Waveform passes the zero line, enter new data.

Der Einfachheit halber wurde die Arbeitsweise des Generators 14 für musikalische Töne bezüglich der Benutzung eines einzigen Lesekanals beschrieben. Natürlich kann man jede beliebige Anzahl der 40 Kanäle, die durch die Register 51, 52, 53 und 54 gebildet werden, unabhängig voneinander betätigen, um Simultan eine entsprechende Anzahl von Tönen zu erzeugen. Diese Töne können auf den Wellenformen basieren, die in einem oder mehreren der Wellenformspeicher 49a bis 49m gehalten werden, denn es besteht keine feste Beziehung zwischen bestimmten Kanälen und den Wellenformspeichern, die durch sie adressiert werden können. Da die Kanäle sequentiell betätigt werden, ist anfänglich ein Intervall von 32 μ5 zwischen den Ausgangssignalen des ersten und des vierzigsten Kanals vorhanden, doch werden die Ausgangssignale sämtlicher Kanäle später einander überlagert.For the sake of simplicity, the operation of the musical tone generator 14 has been described with reference to the use of a single read channel. Of course, any number of the 40 channels formed by registers 51, 52, 53 and 54 can be operated independently of one another in order to produce a corresponding number of tones simultaneously. These tones can be based on the waveforms held in one or more of the waveform memories 49a to 49m, since there is no fixed relationship between particular channels and the waveform memories that can be addressed by them. Since the channels are operated sequentially, there is initially an interval of 32 μ5 between the outputs of the first and fortieth channels, but the outputs of all the channels are later superimposed on each other.

Die einzelnen Wellenform-Abtastwerte, die jedem der Kanäle während eines einzigen Zyklus des Tonhöhenzählers 51 entnommen werden, bilden somit schließlich möglicherweise einen einzigen Punkt auf einer zusammengesetzten Ausgangswellenförm, doch muß zunächst für jeden einzelnen Wert der AmpIutudenmaQ-stab festgelegt werden. Die Abtastwerte werden den Wellenformspeichern 49 nacheinander durch den noch /u beschreibenden Interpolator 65 entnommen und einen Schieber 72 zugeführt.Thus, the individual waveform samples taken from each of the channels during a single cycle of the pitch counter 51 may ultimately form a single point on a composite output waveform, but the AmpIutudenmaQ-rod must first be established for each individual value. The samples are the Waveform memories 49 are taken one after the other by the interpolator 65, which will still be described, and fed to a slider 72.

Die Festlegung des Maßstabs erfolgt in einem Amplitudcnverviclfachcr, der eine Stufe des Schiebers 72 nach Fig.4 bildet, dem AmplitudenvervielfachungsdatenThe definition of the scale takes place in an amplitude multiplier, which is one step of the slide 72 behind 4 forms the amplitude multiplication data von dem Register 53 über Pufferstufen 606 und 61 zugeführt werden. Der Steuerbereich erstreckt sich über 127 logarithmische Amplitudenschritte, und die dem Register 53 entnommenen Daten bestimmen den Schritt,from register 53 via buffer stages 606 and 61. The tax area extends over 127 logarithmic amplitude steps, and the data taken from register 53 determine the step, welcher dem Abtastpunkt zugewiesen wird, welcher zu einem bestimmten Zeitpunkt einem bestimmten Kanal entnommen wird. Jenseits des Schiebers 72 werden die einzelnen Amplitudenschritte für sämtiiche Kanäle, die sich während des betreffenden Zyklus in Betrieb befanwhich is assigned to the sample point, which at a certain point in time is assigned to a certain channel is removed. Beyond the slide 72, the individual amplitude steps for all channels that was in operation during the cycle in question den, während jedes Zyklus des Systems in einen Addie rer/Sammler 73 gesammelt akkumuliert, um einen zusammengesetzten Ausgangswert für diese Periode darzustellen.den, during each cycle of the system into an addie rer / collector 73 is accumulated collectively to represent a composite output value for that period.

Dieser Amplitudenwert muß aus seiner digitalenThis amplitude value must be derived from its digital

Form in eine analoge Form überführt werden zwecks Wiedergabe im Audiosystem. Eine wirtschaftliche Umwandlung fordert, daß der digitale Wert in eine normierte Form gebracht werden muß. Dies hat seinen Grund darin, daß eine digitale Speicherung zwar nur relativForm can be converted into an analog form for playback in the audio system. An economic transformation requires that the digital value must be brought into a standardized form. There is a reason for this in the fact that digital storage is only relatively geringe Kosten verursacht, daß jedoch die Kosten eines Digital/Analog-Wandlers mit zunehmender Leistung sehr steil ansteigen. Ein 12-Bit-Wandler dürfte einem vertretbaren Grenzwert entsprechen, und die zuzuführenden Eingangssignale müssen dieser Kapazität ange-low cost, but the cost of one Digital / analog converter rise very steeply with increasing power. A 12-bit converter should be one correspond to an acceptable limit value, and the input signals to be supplied must match this capacity. paßt sein. Der Addierer/Sammler 73 kann 24 Bits verarbeiten, und es ist eine Normierung erforderlich, um Datenverluste bei der Oberführung in den Wandler möglichst gering zu hauen. Bei dem angewendeten Verfahren wird eine Linksverschiebung jedes einzelnen Ampli-fit. The adder / collector 73 can process 24 bits, and normalization is required in order to minimize data loss when it is transferred to the converter. In the method used, a left shift of each individual amplitude tudenschritts durch den Schieber 72 vor dem Eingeben in den Addierer/Sammler 73 herbeigeführt Bei dem Addierer/Sammler 73 muß ein Oberlaufen verhindert werden, und eine Möglichkeit hierfür besteht darin, das Ausmaß der Linksverschiebung so zu begrenzen, daßone step by the slider 72 prior to inputting to the adder / collector 73. The adder / collector 73 must be prevented from overflowing, and one way to do this is to Limit the amount of left shift so that niemals ein Oberlaufen eintreten kann, doch ist dies im Hinblick auf die Daten unwirtschaftlich und führt zu einer Erhöhung des relativen Rauschpegels. Es wird vorgezogen, dafür zu sorgen, daß ein Oberlaufen bei der Addierstufe des Addierer/Sammlers 73 erfaßt wird,an overflow can never occur, but this is in the Uneconomical in terms of data and leads to an increase in the relative noise level. It will it is preferred to ensure that overflow is detected at the adder of adder / collector 73, wenn dem gesammelten Gesamtwert jeweils ein neues Inkrement hinzugefügt wird. Hierbei ist es möglich, jeweils mit der maximalen Linksverschiebung zu arbeiten, bei der gerade noch kein Oberlaufen verursacht wird. Der Verschiebungsbefehl wird der Verschiebungsstufeeach time a new increment is added to the accumulated total. It is possible to work with the maximum left shift, in which no overflow is just caused. The move command becomes the move stage des Schiebers 72 über eine Normierungssteuerung 74 zugeführt, die außerdem an einen Verstärkungsrcgierof the slide 72 via a normalization control 74, which is also sent to a gain control

75 angeschlossen ist. Das Auftreten eines Oberlaufens bei dem Addierer/Sammler 73 bewirkt, daß ein Signal der Normierungs-Steuerung 74 zugeführt wird, damit75 is connected. The occurrence of an overflow in adder / collector 73 causes a signal the normalization control 74 is supplied so that

der Überlaufzustand durch eine Rechtsverschiebung vor der Eingabe eines weiteren Inkrements beseitigt werden kann. Ist der Sammelvorgang abgeschlossen, wird der effektive Verschiebungswert durch den Verstärkungsregler 75 festgehalten.the overflow condition is eliminated by shifting it to the right before entering another increment can be. Once the collection process has been completed, the effective shift value is recorded by the gain controller 75.

Wie in Verbindung mit der Einleitung von Veränderungen der Amplituden- und Wellenform-Speicherwahldaten in den Registern 53 und 54 erläutert, dürfen Änderungen der Verstärkungs- und Normierungsdaten nur herbeigeführt werden, wenn die von der ÄnderungAs explained in connection with the initiation of changes in the amplitude and waveform memory selection data in registers 53 and 54, may Changes to the gain and normalization data are only brought about if the changes betroffene Größe nahezu oder tätsächlich den Wert Null hat. Der Rechnerbefehl wird daher in einem Pufferaffected size almost or actually the value Has zero. The computer command is therefore in a buffer

76 gehalten und nur dann weitergeleitet, wenn der Normierungs-Steuerung 74 und dem Verstärkungsreglcr 75 ein Änderungserlaubnissignal zugeführt wird. Nach der76 held and only passed on if the normalization control 74 and the gain controller 75 a change permission signal is supplied. After

es Normierung wird dem Addierer/Sammler 73 der Gesamtwert über einen I2-Bit-Puffer 77 entnommen und einem 12-Bit-Digital/Analog-Wandler 78 zugeführt. Das analoge Ausgangssignal des Wandlers 78 hat infolge derThe total value is taken from the adder / collector 73 via an I2-bit buffer 77 and normalized a 12-bit digital / analog converter 78 is supplied. That analog output signal of the converter 78 has due to the

Normierung einen falschen Amplitudenmaßstab, doch wird es durch einen multiplizierenden Digital/Analog-Wandler 79 um einen genau entsprechenden Betrag gedämpft. Zu diesem Zweck wird ein digitaler Verstärkungskompensationsfaktor, welcher den Verstärkungsregler 75 entnommen wird, dem Multipliziereingang des Wandlers 79 zugeführt. Das analoge Ausgangssignal des Wandlers 79 bestimmt einen Spannungspegel, der die Amplitude der gewünschten zusammengesetzten Wellenform während der Dauer eines !nstramentenzyklus darstellt. Wenn nur die Grundfrequenz des Abfragesystems vorhanden ist, wird dieser Pegel in Abständen von 32 us schrittweise jeweils um einen kleinen Setrag erhöht, so daß eine vollständige Periode der Ausgangsfrequenz in 256 Schritten durchlaufen wird. Bei einer Ausgangsfrequenz, die unter der Grundfrequenz liegt, ist die Anzahl der Schritte pro Zyklus höher als 256, und bei sehr hohen Frequenzen ist diese Zahl erheblich niedriger. Nach einer Verstärkung durch einen Verstärker 81 wird die zusammengesetzte Wellenform einem Lautsprecher 82 zugeführtNormalizing a wrong amplitude scale, but it is done by a multiplying digital to analog converter 79 attenuated by an exactly corresponding amount. For this purpose, a digital gain compensation factor, which is taken from the gain controller 75, the multiplier input of the Converter 79 supplied. The analog output signal of the converter 79 determines a voltage level that the Amplitude of the desired composite waveform over the duration of one instrument cycle represents. If only the fundamental frequency of the interrogation system is available, this level will be increased at intervals of 32 us incrementally increased by a small amount each time, so that a complete period of the output frequency is run through in 256 steps. At an output frequency which is below the base frequency, the number of steps per cycle is higher than 256, and at at very high frequencies, this number is considerably lower. After amplification by an amplifier 81 the composite waveform is fed to a loudspeaker 82

Die räumliche Verteilung der Schallquellen bei einer Pfeifenorgel läßt sich mit Hilfe eines einzigen Lautsprechers oder mehrerer Lautsprecher, denen jeweils das gleiche Signal zugeführt wird, nicht realistisch nachahmen. Der musikalische Eindruck läßt sich erheblich verbessern, wenn man zwei oder mehr unabhängige Audiokanäle verwendet; bei der beschriebenen Anordnung ist es ohu; weiteres möglich, den Daten, die jedem Amplituden- und Wellenformregister 53 zugeführt werden, einen Befehl hinzuzufügen, der angibt, welchem Kanal das Ausgangssignal zugeführt werden soll. Alternativ kann man einen Teil der Kapazität des Musik-Tongenerators 14 jedem Audiokanal zuweisen. Bei den wahlweise verschiebbarer. Atisgangsstufen, die in F i g. 4 durch strichpunktierte Linien angedeutet sind, würden die bezüglich des ersten Kanals beschriebenen Arbeitsschritte bei einem zweiten Kanal wiederholt. Hierbei wird in einem Puffer 86 ein Normierungsbefehl für die Normierungssteuerung 74 und für einen weiteren Verstärkungsregler 85 gehalten. Nach der Normierung wird das Gesamtsignal des Addierer/Sammlers 73 über einen Puffer 87 einem weiteren Digital/Analog-Wandler 88 zugeführt. Das analoge Ausgangssigna! des Wandlers 88 wird durch einen multiplizierenden Digital/Analog-Wandler 89 gedämpft, dem der benötigte Dämpfungsfaktor durch den Verstärkungsregler 85 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Wandlers 89 wird durch einen Verstärker 91 verstärkt und durch einen zweiten Lautsprecher 92 wiedergegeben. Die Stufen 85—92 ähneln den Stufen 75—82. Eine (nicht dargestellte) Kanalschaltcinrichtung ermöglicht es, das Ausgangssignal des Addierer/Sammlers 73 dem jeweilig erwähnten Kanal über den Puffer 77 oder den Puffer 87 zuzuführen.The spatial distribution of the sound sources in a pipe organ can be determined with the help of a single loudspeaker or multiple speakers that are each supplied with the same signal, do not realistically mimic them. The musical impression can be greatly improved if you have two or more independent audio channels used; with the arrangement described it is ohu; further possible, the data, which each amplitude and waveform register 53 are supplied to add an instruction indicating which channel the output signal is to be supplied. Alternatively one can use part of the capacity of the music tone generator 14 assign to each audio channel. With the optionally movable. Atisgang levels, which in F i g. 4 through dash-dotted lines are indicated, the steps described with respect to the first channel would repeated on a second channel. In this case, a normalization command for normalization control is stored in a buffer 86 74 and held for another gain controller 85. After the normalization, this will be Overall signal of the adder / collector 73 via a buffer 87 to a further digital / analog converter 88 fed. The analog output signal! of converter 88 is through a multiplying digital-to-analog converter 89 damped, to which the required damping factor is supplied by the gain controller 85. The output of the transducer 89 is amplified by an amplifier 91 and by a second loudspeaker 92 reproduced. Levels 85-92 are similar to levels 75-82. A channel switching device (not shown) enables the output signal of the adder / collector 73 to be transmitted to the respective channel mentioned to supply the buffer 77 or the buffer 87.

Bei einer nicht dargestellten anderen Ausführungsform ist es möglich, die Verwendung von zwei (oder mehr) Digital/Analog-Umwandlungsstufen zu vermeiden, indem man einen einzigen Kanal benutzt, der an den Addierer/Sammler 73 über den Puffer 77 und den D/A-Wandler 78 angeschlossen ist und zu dem multiplizierenden Digital/Analog-Wandler 79 führt, dessen Ausgangssignal dann auf die gewünschte Anzahl von Audiokanälen verteilt wird, die jeweils über eine Abtast- und Halteschaltung angeschlossen sind. Hierbei dient eine Kanaiumschalteinrichtung dazu, jeweils eine ausgewählte Schaltung auf Abtastbetrieb umzuschalten, wenn dem zugehörigen Audiokanal Daten zugeführt werden sollen.In another embodiment, not shown, it is possible to use two (or more) Avoid digital / analog conversion stages by using a single channel connected to the adder / collector 73 is connected through the buffer 77 and the D / A converter 78 and to the multiplying Digital / analog converter 79 leads, the output signal of which is then set to the desired number of Audio channels is distributed, each connected via a sample and hold circuit. Here a channel switchgear is used for each one to switch the selected circuit to scanning mode when data is supplied to the associated audio channel should be.

Die Erzeugung der Ausgangswellenform wurde im einzelnen beschrieben, um deutlich zu machen, daß sich innerhalb des hörbaren Bereichs jede beliebige Tonhöhe erzielen läßt, und daß sich die Harmonischen— bzw. Harmonie-Struktur unabhängig von der Tonhöhe in weiten Grenzen verändern läßt Ferner ist es erforderlich, die Transienten-Effekte zu berücksichtigen, durch welche sich die verschiedenen Instrumente für den Hörer voneinander unterscheiden. Die Geschwindigkeit des Amplitudenanstiegs bzw. die Einschwingzeit am Beginn des Tönens einer Orgelpfeife und die Geschwindigkeit des Abklingens beim Wegfall der Erregung stellen wichtige Merkmale sowohl von Orgelpfeifen als auch von anderen nachzuahmenden Instrumenten dar. Es ist ersichtlich, daß die beschriebenen Einrichtungen zum Regeln der Amplitude sämtliche Erfordernisse bp -:<jglich der Durchführung einer beliebigen programmierten Veränderung der Amplitudenhüllkurve erfüllen, die erforderlich ist, um bestimmte Einschwing-, Abkling- oder Tremoio-Effekte zu erzielen. Auf ähnliche Weise läßt sich ein Vibrato-Effekt innerhalb jedes erforderlichen Frequenzhubes leicht erreichen, indem man die Inkrementrate des Tonhöhenzählers 41 entsprechend verändert. Ein weiteres Merkmal von Pfeifenorgeln besteht im Auftreten einer Anfangstransienten, die als »chiff« bezeichnet wird Hierbei handelt es sich um einen kurzen Energiuimpuls bei einer bestimmten Harmonischen-Frequenz, der sich während des Aufbaus des Grundtons und des allgemeinen Harmonie-Musters einer Orgelpfeife bemerkbar macht Ferner ist es möglich, andere Transientenvorgänge zu reproduzieren, die für Orgelpfeifen, gezupfte Saiten und andere Erregungsformen kennzeichnend sind.
Wie erwähnt, ist es erforderlich, musikalische Töne zu erzeugen, die den verschiedenen Tasten einer Tastatur entsprechen und die (jeweils) richtige Harmonie-Struktur aufweisen. Um ein Verfahren zu erläutern, mittels dessen dies gemäß der Erfindung erreicht wird, wurde der Aufbau und die Arbeitsweise einer Orgel beschrieben, bei welcher jeweils eine Wellenform neu erzeugt wird, sobald eine andere Taste betätigt wird. In der Praxis kann man Vorteil aus der Tatsache ziehen, daß bei einem bestimmten Register die Veränderungen der Harmonie-Struktur längs der Tastatur zügig fortschreiten. Das nachstehend beschriebene Verfahren, bei dem mit einer linearen Interpolation zwischen festen Punkten gearbeitet wird, liefert sehr zufriedenstellende Ergebnisse, wobei man mit einer kürzeren Rech-nzeit auskommt The generation of the output waveform has been described in detail to make it clear that any pitch can be achieved within the audible range and that the harmonic structure can be varied within wide limits independently of the pitch. It is also necessary to take into account the transient effects that distinguish the various instruments from one another to the listener. The speed of the increase in amplitude or the settling time at the beginning of the sound of an organ pipe and the speed of decay when the excitation is removed are important features of both organ pipes and other instruments to be imitated. It can be seen that the described devices for regulating the amplitude all Requirements bp -: <each time to perform any programmed change in the amplitude envelope that is necessary to achieve certain transient, decay or tremoio effects. Similarly, a vibrato effect can easily be achieved within any required frequency swing by changing the increment rate of the pitch counter 41 accordingly. Another characteristic of pipe organs is the occurrence of an initial transient called a "chiff". This is a short energy pulse at a certain harmonic frequency that is noticeable during the build-up of the fundamental and the general harmony pattern of an organ pipe It is also possible to reproduce other transient processes that are characteristic of organ pipes, plucked strings and other forms of excitation.
As mentioned, it is necessary to generate musical tones which correspond to the various keys on a keyboard and which have the correct harmony structure. In order to explain a method by means of which this is achieved according to the invention, the structure and the mode of operation of an organ has been described in which a waveform is generated again as soon as another key is pressed. In practice one can take advantage of the fact that for a given register the changes in the harmony structure along the keyboard progress rapidly. The method described below, in which a linear interpolation between fixed points is used, gives very satisfactory results and requires a shorter calculation time

NachdcTi das gewür.schte Register gewählt worden ist, werden in der beschriebenen Weise Wellenformen synthetisiert, die bei dem betreffenden Register genau einer bestimmten Anzahl von Tasten jeder Tastatur entsprechen. Bei einem einfachen Beispiel könnte man vier C-Noten in Oktavenabständen für jedes Manual und eine einzige C-Note für die Pedaltastatur wählen. Diese neun Wellenformen werden in den Wellenformspeichern 49 unverändert gehalten, bis ein anderes Register gewählt wird. Wenn dies geschieht, werden die betreffenden Wellenformen durch Wellenformen ersetzt, die erneut erzeugt werden und dem C bei dem neu gewählten Register entsprechen. Soll eine C-Note gespielt werden, wird die Wellenform aus dem betreffenden Speicher unter Anwendung des beschriebenen Abtastverfahrens direkt ausgelesen. Liegt jedoch der gewünschte Ton zwischen zwei der gespeicherten C-Töne, werden beide C-Töne ausgelesen, doch wird für jedes Paar von Abtastwerten ein Zwischenwert abgeleitet, der je nachAfter the desired register has been selected is, waveforms are synthesized in the manner described, which are exactly at the relevant register correspond to a certain number of keys on each keyboard. A simple example could be four Select octave-spaced C notes for each manual and a single C note for the pedal keyboard. These nine waveforms are kept unchanged in the waveform memories 49 until another register is chosen. When this happens, the waveforms in question are replaced with waveforms that can be generated again and correspond to the C in the newly selected register. If a C note is to be played, is the waveform from the relevant memory using the sampling method described read out directly. However, if the desired tone is between two of the stored C-tones, Both C-tones are read out, but an intermediate value is derived for each pair of samples, depending on

der relativen Lage des Tons in Richtung auf den oberen oder den unteren Wert gewichtet wird. Dieser Zwischenwert entspricht einer weitgehenden Annäherung an den Abtastwert, den man bei einer Wellenform erhalten haben wurde, die für die betreffende Note spezifisch ist, und er wird zur akustischen Wiedergabe in der anhand F i g. 4 beschriebenen Weise verarbeitet Der Zwischenwert wird in dem Interpolator 65 gewonnen, die zwischen dem Ausgang der WeUenformspeicher 49 und dem Schieber 72 liegtthe relative position of the tone is weighted towards the upper or lower value. This intermediate value corresponds to a large approximation to the sample that would have been obtained on a waveform specific to the note in question is, and it is used for acoustic reproduction in the with reference to FIG. 4 is processed. The intermediate value is obtained in the interpolator 65, the lies between the output of the shaft shape memory 49 and the slide 72

Nunmehr ist ersichtlich, daß der Interpolator 65 zwei Aufgaben erfüllt Erstens kann ein Zwischenwert zwischen den Abtastwerten abgeleitet werden, die einem einzigen WeUenformspeicher 49 aus zwei benachbarten Adressen entnommen werden, wann die gedachte Adresse zwischen diesen Adressen liegt Zweitens ist es gemäß dem vorstehenden Absatz möglich, einen Zwischenwert zwischen den Abtastwerten abzuleiten, die entsprechenden Adressen in zwei Wellenformspeichern entnommen, werden, wenn die gewünschte Wellenform in Beziehung zu jeder der beiden gespeicherten Weiienformen stehtIt can now be seen that the interpolator 65 has two Tasks fulfilled First, an intermediate value between the samples can be derived single waveform memory 49 can be taken from two adjacent addresses when the intended Address lies between these addresses Secondly, according to the previous paragraph, it is possible to derive an intermediate value between the samples that corresponding addresses in two waveform memories are taken when the desired waveform is related to each of the two stored white forms

F i g. 6 zeigt ein Blockschaltbild des Interpolators 65, dessen Daten- und Steuereingänge aus F i g. 4 ersichtlich sind. Wie erwähnt, werden während jedes Intervalls von 800 us Werte für einen ,einzigen Kanal aus der Adresse ausgelesen, die durch den Tonhöhenzähler 51 angezeigt wird, sowie der nächsthöheren Adresse. Es ist ein Interpolationsspeicher 66 mit zwei Speichern 66/4 und 665 vorhanden, denen die beiden Abtastwerte aus dem Wellenfu. -rnspeicher 49 zugeführt werden. Die Lage jedes Abtastwertes in dem Interpolationsspeicher 66 wird durch ein Signal des Wellenformregisters 53 bestimmt das über den Ausyangmuffer 60a und einen weiteren Verzögerungspuffer 6* zugeführt wird. Die Daten werden auf die Speicher 66.4 und 665 so aufgeteilt, daß der Abtastwert der niedrigeren der beiden Adressen in dem Speicher 66/4 und der Abtastwert der höheren Adresse in dem Speicher 665 gehalten werden. Um den gespeicherten Werten die richtigen Gewichtungsfaktoren zuzuweisen, wird der erste Wert aus dem Speicher 66/4 in einen Multiplizierer 67/4 ausgeleren, während der zweite Wert aus dem Speicher 665 in einen Multiplizierer 675 ausgelesen wird. Die vier obersten Bits aus dem Inkrementspeicher des Tonhöhenzählers 51 werden in dem Multiplizierer 67>4 über einen Verzögerungspuffer 68 eingegeben und von sechzehn abgezogen; das Ergebnis wird durch 16 geteilt und mit dem ersten Abtastwert multipliziert. Entsprechend werden die gleichen vier Bits in den Multiplizierer 675 eingegeben und mit dem zweiten Abtastwert multipliziert; dann wird das Ergebnis durch 16 geteilt. Die Ausgangssignale der Multiplizierer 67Λ und 675 werden in einem Addierer/Sammler 69 summiert, so daß man den gewünschten Zwischenwert erhält Soll eine Wellenforminterpolation durchgeführt werden, wird dieser Wert weiter in einen Addierer 70 mit einem Gewichtungsfaktor ρ multipliziert, der durch den Rechner 12 über das Register 53 eingegeben wird, und das Produkt wird in einem Addierer/Sammler 71 gehalten. Das gesamte Verfahren zum Gewinnen eines Zwischenwertes wird dann für die beiden Abtastwerte aus dem zugehörigen Kanal wiederholt, doch wird dieser Zwischenwert in dem Addierer 70 mit dem Gewichtsfaktor (16—#J multipliziert. Das Produkt wird zu dem in dem Addierer/Sammler 71 gehalte- nen Wert addiert, und die Summe wird aus dem Unterpolator 65 ausgegeben. Es ist natürlich ohne Bedeutung, daß der Interpolationsvorgang in manchen Fällen auchF i g. 6 shows a block diagram of the interpolator 65, the data and control inputs of which from FIG. 4 can be seen. As mentioned, during each 800 µs interval, values for a single channel are read from the address indicated by the pitch counter 51 and the next higher address. There is an interpolation memory 66 with two memories 66/4 and 665, to which the two samples from the wave base. -rnspeicher 49 are supplied. The position of each sample value in the interpolation memory 66 is determined by a signal from the waveform register 53 which is supplied via the output buffer 60a and a further delay buffer 6 *. The data are distributed to the memories 66.4 and 665 in such a way that the sample value of the lower of the two addresses in the memory 66/4 and the sample value of the higher address are held in the memory 665. In order to assign the correct weighting factors to the stored values, the first value is read out from the memory 66/4 into a multiplier 67/4, while the second value is read out from the memory 665 into a multiplier 675. The four uppermost bits from the increment memory of the pitch counter 51 are input to the multiplier 67> 4 via a delay buffer 68 and subtracted from sixteen; the result is divided by 16 and multiplied by the first sample. Similarly, the same four bits are input to multiplier 675 and multiplied by the second sample; then the result is divided by 16. The outputs of the multipliers 67Λ and 675 are summed in an adder / accumulator 69, so that it will be the desired intermediate value is obtained If a waveform interpolation carried out, this value will be further described in an adder 70 with a weighting factor ρ is multiplied by the computer 12 via Register 53 is entered and the product is held in adder / collector 71. The entire process for obtaining an intermediate value is then repeated for the two samples from the associated channel, but this intermediate value is multiplied in the adder 70 by the weighting factor (16- # J. The product is added to that in the adder / collector 71). A value is added and the sum is output from the subpolator 65. Of course, it does not matter that the interpolation process in some cases also dann durchgeführt wird, wenn einer der beiden Abtastwerte schon genau den richtigen Wert hat Dieser Wert wird dann beibehalten, denn der bei dem anderen Wert verwendete Gewichtungsfaktor hat den Wert NuILis carried out when one of the two samples already has exactly the correct value. This value is then retained, because the weighting factor used for the other value has the value NuIL

Eine Interpolation zwischen zwei gespeicherten WeI-lenformen kann durch den Interpolator 65 während der gleichen Zeitspanne durchgeführt werden, die anderenfalls für das Ausgeben eines einzigen Abiastwertes benötigt würde. Dieses Verfahren erweist sich somit bezüglich seiner Durchführungsgeschwindigkeit als vorteilhaft, wenn man es mit dem gleichwertigen analogen Software-Verfahren vergleicht bei dem die Vorschriften für eine interpolierte Wellenform im Rechner aus gespeicherten Daten für die beiden benachbarten WeI-lenformen gewonnen werden. Bei der Durchführung der zusätzlichen Rechenarbeiten, auf weiche die Harmonischen-Synthese folgt läßt sich dann eine erhebliche Verzögerung nicht vermeiden.An interpolation between two stored waveforms can be performed by the interpolator 65 during the the same period of time that would otherwise be required for the output of a single Abiastwert. This method thus proves to be advantageous in terms of its implementation speed when compared with the equivalent analog The software process compares the rules for an interpolated waveform in the computer stored data for the two adjacent waveforms can be obtained. When performing the Additional arithmetic operations followed by harmonic synthesis cannot avoid a considerable delay.

Bei dem Rechner 12 lassen sich auf vorteilhafte Weise die neuerdings verfügbaren Mikroschaltungen verwenden, z. B. der Typ Zilog Z SOA, bei dem es sich um einen Ein-Chip-Mikroprozessor handelt dem RAM- und ROM-Chip-Speicher zugeordnet sind; jedoch wäre es jedem Fachmann möglich, auch andere Schaltungselemente zu verwenden. Aus dem gleichen Grund wird es nicht für erforderlich gehalten, bestünmte handelsübliche digitale Schaltungselemente bekannter Art zu spezifizieren, die in den Blockschaltbildern dargestellt sind.In the computer 12, the recently available microcircuits can be used in an advantageous manner, z. B. the type Zilog Z SOA, which is a One-chip microprocessor is the RAM and ROM chip memory associated with; however it would be any person skilled in the art can also use other circuit elements. It will be for the same reason not considered necessary to specify the best known commercially available digital circuit elements shown in the block diagrams.

Es ist ferner ersichtlich, daß die Funktionen, die den Betrieb des beschriebenen Instruments ermöglichen, auf den Rechner und die zugehörige Hardware im Rahmen der Erfindung auch in gewissem Ausmaß auf andere Weise aufgeteilt werden könnten. Im folgenden wird das Programm, nach dem der Rechner 12 arbeitet, in großen Zügen beschrieben.It can also be seen that the functions which enable the operation of the described instrument to the computer and the associated hardware within the scope of the invention could also be distributed to a certain extent in other ways. The following will the program according to which the computer 12 operates is broadly described.

In Fig.5a bis 5e sowie in der nachstehenden Beschreibung werden die nachstehenden Abküiv.ungen verwendet:The following abbreviations are used in FIGS. 5a to 5e and in the description below used:

GENs — die 40 Wellenform-Lesekanäle des Tongenerators 14 nach Fig. 1;GENs - the 40 waveform read channels of tone generator 14 of Figure 1;

CG — eine Routine zum Prüfen des Zustandes der GENs und zum Durchführen etwa erforderlicher Änderungen;CG - a routine for checking the status of the GENs and making any necessary changes;

WVS — die Wellenformspeicher 49 nach F i g. 4 des Tongenerators 14 nach F i g. 1;WVS - the waveform memories 49 of FIG. 4 of the tone generator 14 according to FIG. 1;

KCH — eine Routine für die Reaktion auf Änderungen des Zustandes von Tasten- und RegisterkontaktenKCH - a routine for responding to changes in the state of key and register contacts

Bei dem Steuerprogramm werden die nachstehenden Tabellen für die Arbeitsspeicher verwendet:The following tables are used for the main memory in the control program:

GENs: bei jedem Generatorkanal sind die nachstehenden Informationen gespeichert:GENs: the following information is stored for each generator channel:

1. Kennzeichen (Fortschreiben, Chiff, Einschwingen, Abklingen, in Gebrauch befindlich),1. Identifiers (update, code, settling, decay, in use),

2. Tonhöhe,2nd pitch,

3. Chiff-Parameter3. Chiff parameters

a) Dauer,a) duration,

b) zuerst zu erzeugende Harmonische,b) harmonics to be generated first,

4. Amplitudenparameter4. Amplitude parameters

a) maximaler Wert im eingeschwungenen Zustand,a) maximum value in steady state,

b) Augenblickswert,b) instantaneous value,

c) Einschwinggeschwindigkeit,c) settling speed,

d) Abklinggeschwindigkeit;d) rate of decay;

19 2019 20

5. WVS-N ummer; wünschten Bezugswellenform innerhalb des Instru-5. WVS number; desired reference waveform within the instru-

6. Identifizierung: ments unter Benutzung von Einrichtungen erzeugt wer·6. Identification: ments generated using facilities who

a) Manualnummer, den, die eine Wiedergabe durch ein Abfragen mit einera) Manual number that can be played back by querying with a

b) Tastennummer; gewählten Inkrementgeschwindigkeit ermöglichen. WVS: für jeden Wellenformspeicher: 5 Für Zwecke des Übens oder des Unterrichts ist es beib) key number; enable selected incremental speed. WVS: for each waveform memory: 5 For purposes of practice or teaching, it is at

1. a) Manualnummer, ' der erfindungsgemäßen Orgel möglich, mit dem Rechb) Tastennummer, für welche die Wellen- ner über einen Digital-Cassettenrecorder zusammenzu-1. a) Manual number, 'of the organ according to the invention possible with the Rechb) Key number for which the waves can be combined using a digital cassette recorder.

form richtig ist; arbeiten. Die Rechnerbefehle für die über die Tastatu-form is correct; work. The computer commands for the keyboard

2. Anzahl der GENs, welche diesen Speicher ren einzuspielende Musik können dann digital aufgebenutzen; 10 zeichnet werden, und zwar in Form der Äusgangssigna-2. Number of GENs that use this memory to play music can then give up digitally; 10, in the form of the output signals

3. a) maximale Amplitude, Ie des Tasten- und Register-Kontakt-Multiplexers in3. a) maximum amplitude, Ie of the key and register-contact multiplexer in

b) Einschwinggeschwindigkeit, Verbindung mit !dentifizierungswörtern und Taktzei-b) Settling speed, connection with identification words and clock

c) Abklinggeschwindigkeit ten. Die Wiedergabegeschwindigkeit kann dann nachc) decay speed. The playback speed can then after

Wunsch variiert werden, so daß es z. B. möglich ist, einWish can be varied so that there are e.g. B. is possible a

F i g. 5a zeigt das Fließdiagramm für das Hauptpro- 15 schwieriges Musikstück langsam aufzunehmen und es gramm, durch das zunächst die Benutzung aller Arbeits- kann mit der richtigen Geschwindigkeit wiederzugeben. speichert?bellen (Block Ml) eingeleitet wird. Sämtliche Die Daten werden auf Band im FernschreibformatF i g. Figure 5a shows the flow chart for the main program and difficult piece of music to slowly record gram, through which first the use of all working can be reproduced at the correct speed. stores? barking (block Ml) is initiated. All the data is on tape in telex format

Generatoren werden freigesetzt und das Kennzeichen aufgezeichnet, wobei ein Fernschreib-Sender- und »in Gebrauch« wird gelöscht Dann werden WVS-Si- -Empfängerchip benutzt wird, um die erforderliche Segnale eingegeben, um verschiedene Gruppen von Ta- 20 riell-Parallel-Umsetzung zwischen atr Schaltungen des sten jedes Manuals darzustellen, so daß bei der erstn^Ji- Recorders und dem Rechner durchzuführen und eine gen Betätigung einer Taste eine annähernd richtige Zeitsteuerung zu bewirken.Generators are set free and the license plate number is recorded, with a teletype transmitter and "in use" being erased between atr circuits of the first of each manual, so that the first ^ Ji recorder and the computer can be carried out and an approximately correct time control can be achieved by pressing a key.

Wellenform zur Verfügung steht Nach dem Einschalten Dem Band entnommene Daten können auch demWaveform is available. After power on

der Unterbrechungseinrichtung (Interrupt) bewirken Rechner eingegeben werden, um die technischen Daten Unterbrechungssignale, die mit Hilfe der Register und 25 der OrgcJ dadurch zu verändern, daß die Klangfarben Tasten der Konsole erzeugt werden, daß die GENs und der Register verändert werden, und um den Rechner so WVSs fortgeschrieben werden. Im Block M2 prüft das zu programmieren, daß andere Instrumente nachge-Hauptprogramm das Kennzeichen »Register geändert«, ahmt werden.the interrupt device (interrupt) cause computers to be entered to the technical data Interrupt signals, which with the help of the registers and 25 of the OrgcJ change the timbres Keys on the console are generated so that the GENs and the register are changed, and so on the calculator WVSs are updated. In block M2, the program checks that other instruments are being followed by the main program the indicator "Register changed" can be imitated.

und, wenn dieses Kennzeichen vorhanden ist berechnet In der Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitswei-and, if this indicator is present, calculated In the description of the structure and the working method

neue Wellenformen für die in Frage kommenden WVSs. 30 se des Instruments wurden bestimmte Parameterwerte, Im Block M3 können etwa vorhandene Reserve-WVS z. B. Verarbeitungszeiten und Speicherkapazitäten, geverwendet werden, um den Fehler zu verringern, der nannt Diese Werte sind jedoch nur als Beispiele zu dadurch verursacht wird, daß bei einem Teil der Tasta- betrachten. Beispielsweise kann man die Abfragekapatur zeitweilig eine Wellenform verwendet wird, die für zität des Instrumenis in jedem gewünschten Ausmaß einen anderen Teil der Tastatur berechnet wurde. Die 35 erweitern, indem man mehrere Blöcke mit je 40 Abtast-Biöcke mi und M2 umfassen auch die Steuerung der kanälen verwendet.new waveforms for the WVSs in question. 30 se of the instrument were certain parameter values, In block M3, any reserve WVS that may be present can e.g. B. processing times and storage capacities are used However, these values are only given as examples is caused by looking at part of the keyboard. For example, you can use the query cap temporarily a waveform is used which is suitable for the instrumentation to any desired extent another part of the keyboard was calculated. The 35 expand by adding several blocks of 40 sample blocks each MI and M2 also include control of the channels used.

Erzeugung von Bezugswellenformen und deren Einga- Generation of reference waveforms and their input

be in WVS-Speicher. Hierzu 7 Blatt Zeichnungenbe in WVS storage. In addition 7 sheets of drawings

Die Taktunterbrechungsroutine nach F i g. 5b wird The clock interrupt routine of FIG. 5b will

immer dann durchgeführt, wenn ein Unterbrechungssi- 40
gnal durch einen Takt erzeugt wird, der in Intervallen
von etwa 4 ms arbeitet. Alle Befehle für den Tongenerator, die sich auf die Amplitude (einschließlich Einschwingen, Abklingen und Normierung) beziehen, gehen von
dieser Routine aus. Es werden kleine regellose Verände- 45
rungen der Tonhöhe und der Amplitude herbeigeführt,
um zu gewährleisten, daß zwischen den Tönen keine
Phasenstarrheit auftritt. Die Unterroutine CG zum Prüfen und Fortschreiben de·· GENs ist in Fig.5c dargestellt. Sobald ein Abklingvorgang bei einem beliebigen 50
Kanal abgeschlossen ist, wird das Kennzeichen »in Gebrauch« gelöscht, und der Zählerstand der GENs, welche die zugehörigen WVS benutzen, wird um 1 verringert. always carried out when an interruption 40
gnal is generated by a clock that is in intervals
of about 4 ms works. All commands for the tone generator that relate to amplitude (including settling, decay, and normalization) come from
this routine. There will be little random changes
changes in pitch and amplitude,
to ensure that there are no
Phase rigidity occurs. The subroutine CG for checking and updating the GENs is shown in FIG. 5c. As soon as a cooldown occurs on any 50
The "in use" indicator is deleted and the count of the GENs that use the associated WVS is decreased by 1.

Die Konsolen-Unterbrechungsroutine nach Fig.5d 55
gilt für den Betrieb der Unterbrechungsschaltung 25
nach F i g. 2. Registeränderungen bewirken, daß das
Kennzeichen »Register geändert« gesetzt wird, und daß
die Registertabelle, die den jeweiligen Zustand jedes
Registers enthält, fortgeschrieben wird. Die Unterrouti· 60
ne KCH nach F i g. 5e dient zum Auslösen und Beenden
von Tönen.The console interrupt routine according to Fig. 5d 55
applies to the operation of the interruption circuit 25
according to FIG. 2. Register changes cause the
"Register changed" indicator is set, and that
the register table showing the respective state of each
Register contains, is updated. The subrouti 60
ne KCH according to FIG. 5e is used to trigger and exit
of tones.

Vorstehend wurde eine elektronische Orgel beschrieben, um die Wirkungsweise der Erfindung zu erläutern
und ihre vielseitige Anwendbarkeit erkennbar zu ma- 65
chen. Natürlich läßt sich die Erfindung auch anwenden,
um andere Ein- oder Mehrtoninstrumente zu schaffen,
bei denen die digitalen Daten zum Darstellen einer ge-An electronic organ has been described above in order to explain the mode of operation of the invention
and their versatility is recognizable to 65
chen. Of course, the invention can also be used
to create other single or multi-tone instruments,
where the digital data to represent a particular

Claims

Patent claims:

1. Digitaler Musik-Tongenerator, mit einem Ctenerator erster Wahlsigjiale, deren jedes sich auf eine Harmonie-Struktur bezieht, s mit einem Generator zweiter Wahlsignale, deren jedes die Auswahl eines Tones mit einer vorgegebenen Tonhöhe bezeichnet,1. digital music tone generator, with a generator of first choice signals, each of which relates to a harmony structure, s with a generator of second selection signals, each of which indicates the selection of a tone with a predetermined pitch,

mit einem Digitalrechner, der abhängig von jedem ersten Wahlsignal und zweiten Wahlsignal Speicher- to Daten- und -Steuersignale, Harmonie-Daten- und -Steuersignale sowie Abtastwahl-Daten- und -Steuersignale erzeugt,with a digital computer that stores to Generates data and control signals, harmony data and control signals as well as scan selection data and control signals,

mit einem Synthetisierer, der abhängig von den Harmonie-Daten- und -steuerbaren Digitaldaten syn- is thetisiert, die wenigstens eine Bezugswellenform wiedergeben,with a synthesizer, which is synchronized depending on the harmony data and controllable digital data represent at least one reference waveform,

mit einer Einrichtung, die abhängig von den Speicher-Daten- und -Steuersignalen Bezugswellenform-Daten speichert, und mit einer Abtasteinrichtung, die abhängig von den Abtastwahl-Daten- und -Steuersignalen die gespeicherten Bezugswellenform Daten abtastet, um weitere Digitaldaten abzuleiten, wobei die Abtastrate die Tonhöhe des Tones bestimmt, wenn der Ton aufgrund der weiteren Digitaldaten wiedergegeben wird,means for storing reference waveform data in response to the memory data and control signals, and with a sampling device which, in response to the sampling selection data and control signals, samples the stored reference waveform data in order to derive further digital data, the sampling rate determines the pitch of the sound when the sound is reproduced on the basis of the additional digital data will,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wahlsignal die Auswahl eines definierten Satzes von Harmonie-Strukturen bezeichnet,characterized, that each selection signal indicates the selection of a defined set of harmony structures, daß jedes zweite Wahlsignal die Auswahl eines Tones mit vorgegebener Tonhöhe und mit vorgegebener Harmonie-Struktur bezeichnet, die innerhalb eines ausgewählten Satzes liegt,that every second selection signal designates the selection of a tone with a predetermined pitch and with a predetermined harmony structure, which lies within a selected sentence,

daß die mindestens eine Bezugswellenform einem jeweiligen vorgegebenen Mitglied dieses definierten Satzes von Harmonie-Strukturen entspricht, daß die Abtasteinrichtung (50) selektiv die gespeicherten Bezugswellenform-Daten abtastet, um die weiteren Digitaldaten abzuleiten, wobei diese die vorgegebene Harmonie-Struktur des ausgewählten Tones wiedergeben,that the at least one reference waveform defines a respective predetermined member thereof The set of harmony structures, that the sampling means (50) selectively samples the stored reference waveform data in order to obtain the to derive further digital data, these being the predetermined harmony structure of the selected Play tones,

daß die Speichereinrichtung (49) gleichzeitig Daten bezüglich mehrerer Bezugswellenformen speichert, undthat the storage means (49) simultaneously stores data relating to a plurality of reference waveforms, and daß die Abtasteinrichtung (50) mehrere Tongeneratoren aufweist, deren jeder die zu einem Bezugswellenverlauf gehörigen gespeicherten Daten abtastet, wobei die jeweils anderen Tongeneratoren die gleichen oder andere zu einem Bezugswellenverlauf ge- hörigen gespeicherten Daten abtasten.that the scanning device (50) has a plurality of tone generators, each of which scans the stored data belonging to a reference waveform, with the other tone generators generating the same or different ones to a reference waveform Scan related stored data.

2. Generator nach Ansapruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahlsignal-Generatoren (10, 11) aufweisen:2. Generator according to Ansapruch 1, characterized in that the selection signal generators (10, 11) exhibit:

5555

eine Einrichtung zur Änderung des Zustandes eines ausgewählten Wahlindikators einer Wahlindikator-Anordnung (20) zur Bezeichnung der jeweils getroffenen Wahl,a device for changing the state of a selected selection indicator of a selection indicator arrangement (20) for designating the each choice made,

eine Einrichtung (22,23) zum wiederholten Abtasten der Wahlindikator-Anordnung (20) zur Bestimmung des Zustandes jedes Wahlindikators undmeans (22,23) for repeatedly scanning the selection indicator arrangement (20) for Determining the state of each election indicator and

einen Komparator (24), der den Zustand des Wahlindikators bei aufeinanderfolgenden Abtastungen vergleicht und eines der Wahlsignale erzeugt, wenn eine Zustandsänderung stattgefunden hat.a comparator (24) which compares the state of the selection indicator in successive scans and one of the selection signals generated when a change of state has taken place.

3. Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sythetisierer (13) aufweist:3. Generator according to claim 1 or 2, characterized in that the synthesizer (13) has:

einen Speicher (3Oa^ digitaler-Anfangs-Sythesedaten mit Sinuswellenform, eine Einrichtung (33,35), die aus den Anfangs-Synthesedaten weitere Synthesedaten ableitet, die bezüglich relativer Frequenz und relativer Amplitude jede Harmonische eines bestimmten Mitgliedes des ausgewählten Satzes aar Harmonie-Strukturen repräsentieren, und eine Oberlagerungseinrichtung (306, 36) der Anfangs-Synthesedaten und der weiteren Synthesedaten zur Erzeugung der Bezugswellenformen, die diesem Mitglied des Satzes der Harmonie-Strukturen entsprechen.a memory (3Oa ^ digital initial synthesis data with sine wave form, a device (33, 35) which derives further synthesis data from the initial synthesis data, which, in terms of relative frequency and relative amplitude, each harmonic of a particular one Member of the selected set aar represent harmony structures, and superimposing means (306, 36) on the initial synthesis data and the further synthesis data for generating the reference waveforms corresponding to that member of the set of harmony structures.

4. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugswellenform-Speichereinrichtung (49) eine Normierungs-Steuerung (74) der Wellenform-Daten aufweist, um asu höchstwertigen Teil der WeHenforrn-Daten in einem Speicher minimaler Kapazität aufzunehmen.4. Generator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the reference waveform storage means (49) of the waveform data having a normalization controller (74) to accommodate asu most significant part of the WeHenforrn data in a memory of minimum capacity.

5. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (50) einen Adressenwähler(51,52,63)zum Adressieren einer Bezugswellenform-Speichereinrichtung (49) aufweist, ure: einen Abtastwert in jedem Zeitintervall einer Folge gleich beabstandeter Zeitintervalle aus dieser jeweils adressierten Adresse abzuleiten,5. Generator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the scanning device (50) an address selector (51,52,63) for addressing a reference waveform storage device (49) has, ure: to derive a sample value in each time interval of a sequence of equally spaced time intervals from this respectively addressed address,

mit einem Zähler (51), der ein Eingangs-Zählinkrement in jedem der Zeitintervalle empfängt und der ferner von einer bezeichneten Adresse zur nächstbenachbarten höheren Adresse abhängig von einem vorgegebenen kumulativen Eingangszählerstand weiterschaltet,with a counter (51) which receives an input count increment in each of the time intervals and which also from a designated address to the next adjacent higher address depending on one advances the specified cumulative input counter reading,

wodurch die Sequenz der Abtastwerte mit einer solchen Rate erzeugbar ist, daß der Ton mit einer durch die Bezugswellenform wiederg-^ebenen Struktur mit einer Tonhöhe erzeugbar ist, die proportional dem Verhältnis von Eingangs-Zählinkrement und vorgegebenem kumulativen Eingangszählerstand istwhereby the sequence of the samples can be generated at such a rate that the sound can be produced with a the reference waveform represents the plane structure can be generated with a pitch which is proportional to the ratio of the input count increment and given cumulative input count

6. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,6. Generator according to claim 5, characterized in that

daß der Adressenwähler (51,52,63) in jedem Zeitintervall einen Abtastwert aus der zur bezeichneten Adresse nächsthöheren Adresse ableitet, daß die Abtasteinrichtung (50) die Sequenz der Abtastwerte so ableitet, daß jeder Abtastwert einem Zwischenwert zwischen den Abtast werten entspricht, die von der bezeichneten Adresse bzw. der nächsthöheren Adresse abgeleitet sind, wobei der Zwischenwert für jedes Zeitintervall entsprechend dem Verhältnis von kumulativem Eingangszählerstand in diesem Zeitintervall und vorgegebenem kumulativem Eingangszählerstand interpoliert ist.that the address selector (51,52,63) in each time interval a sample from the designated for Address derives from the next higher address that the sampling device (50) derives the sequence of the samples so that each sample is one Intermediate value between the samples corresponds to that of the designated address or the next higher address are derived, the intermediate value for each time interval accordingly the ratio of the cumulative input counter reading in this time interval and the specified cumulative input counter reading is interpolated.

7. Generator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb eine Sequenz von Abtastwerten von einer ersten Bezugswellenform ableitbar ist und eine weitere solche Sequenz von Abtastwerten von einer zweiten Bezugswellenform desselben Satzes ableitbar ist und7. Generator according to claim 5 or 6, characterized in that a sequence of during operation Samples can be derived from a first reference waveform and another such sequence from Samples can be derived from a second reference waveform of the same set and daß ein Interpolator (65) einen Zwischenwert zwischen jedem Abtastwert der einen Sequenz und dem entsprechend Abtastwert der anderen Sequenz interpoliert, um einen Ton einer Harmonie-Strukturthat an interpolator (65) an intermediate value between each sample of the one sequence and the corresponding sample of the other sequence interpolated to a tone of a harmony structure

which lies between the harmony structures of the first and second reference waveform.

8. Generator according to one of claims 5 to 7, characterized.

that the scanning device (50) has a plurality of scanning channels which are sequential during a respective one Time interval of a cyclical sequence of time intervals which together form a sampling period, aril with each channel having an address selector (51,

52,63), and ι ο

that a collector (72, 73) during each sampling period the further digital data, which during each Time interval derived from the sampling period, superimposed to reproduce the amplitude of a Sum waveform during each such sampling period.

9. Generator according to one of claims 1 to 8, characterized in that a device (53, 54, 60, 61) assigns a respective value to the further digital data on a scale of relative amplitudes which represent each selected tone.

10. Generator according to one of claims 1 to 9, characterized by a digital / analog converter (15; 77,78,79; 87,88,89) for the further digital data.

11. Generator according to claim 10, characterized in that

that a normalization control (74) normalizes the further digital data before the conversion to the the most significant part of the digital data in a digital / analog converter (15) record with minimum capacity, and

that a restoration device (75, 79; 85, 89) the analog signal with respect to the relative amplitude which corresponds to that of the corresponding further digital data before normalization

12. Generator according to one of claims 1 to 11, characterized by audio reproduction means (16; 82,92) of the selected sound.

13. Generator according to claim 12, characterized in that that the audio playback device (16) has several channels (75-82; 88-92), which selected parts of the further digital data are to be assigned.

14. Use of the generator according to one of claims 1 to 13 in an electronic organ, characterized in that the dial signal generators have several registers or several keys.

15. Use according to claim 14, characterized in that that the further digital data corresponding to a selected tone transient changes with respect to the amplitudes are subject to the transient and decay characteristics of an organ.