DE2821759A1 - Pedal-tongenerator - Google Patents

Description

Beschreibung
Pedal-Tongenerator.

Die Erfindung bezieht sich auf die elektronische Erzeugung musikalischer Töne und betrifft insbesondere ein System zur Erzeugung musikalischer Baßtonmuster mit einem vom Spieler bzw. Instrumentalisten ausgesuchten Hauptton.

Auf dem Gebiet der automatisch gesteuerten Musikinstrumente sind Geräte bekannt, welche automatisch musikalische Muster liefern, die von einem Spieler bzw. Instrumentalisten frei ausgesucht werden können. Eine Kategorie solcher Geräte wird durch die Rhythmusbegleitgeräte gebildet, welche zur Erzeugung verschiedener Rhythmen, z.B. Foxtrott, Samba, Walzer und so weiter, unter Verwendung verschiedener Schlaginstrumente-Klänge, z.B. von Trommeln, Becken, und so weiter, ausgelegt sind, wobei der spezielle, zu spielende Rhythmus vom Spieler ausgewählt werden kann. Bei Verwendung eines Rhythmusbe-

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gleitgerätes in Verbindung mit dem Spiel eines Hauptinstrumentes, z.B. einer elektronischen Orgel, kann der Instrumentalist die Melodie spielen, während das Gerät eine Rhythmusbegleitung erzeugt, so daß sich der Endeffekt einer vollständigen Kapelle einstellt. Rhythmusbegleitgeräte spielen von selbst, im wesentlichen unabhängig von dem, was der Instrumentalist tut. Normalerweise wird der Instrumentalist bzw. Spieler seinen Takt so beeinflussen, daß er mit demjenigen des Rhythmusbegleitgerätes übereinstimmt; allerdings besteht bei einigen Geräten die Möglichkeit, sie so zu modifizieren, daß sie dem Takt des Spielers folgen. Selbst im letzteren Fall wird jedoch beim musikalischen Ausgang des Gerätes nur der Takt bzw. die Geschwindigkeit der Musik geändert - eine Änderung im Grundklang der Musik findet nicht statt.

Ein Hauptproblem bei der Lieferung von Begleittönen bzw. -noten besteht darin, daß bei der Erzeugung eines musikalischen Tones eine sehr viel größere Wechselwirkung mit der vom Spieler gespielten Musik besteht als bei der Erzeugung einer Rhythmusbegleitung. Im letzteren Fall braucht nur der Takt des Instrumentalisten dem Takt der Rhythmusbegleitung angepaßt zu werden, während es im erstgenannten Fall notwendig ist, daß die gespielten Töne den richtigen musikalischen Effekt erzeugen, wenn sie mit den vom Spieler gespielten Tönen kombiniert werden. Es ist demnach notwendig, daß der Spieler bzw. Instrumentalist die tonale Natur der erzeugten Begleitung beeinflussen kann.

Ein System zur Erzeugung tonaler Begleit-Arrangements ist in der US-PS 3 688 009 beschrieben. Hier wird automatisch ein Muster von Tönen erzeugt, nach Maßgabe der Wahl eines Grund- oder Haupttones durch den Spieler. Das System umfaßt einen Generator, der mehrere verschiedene vorbestimmte Ton-

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sequenzmuster erzeugen kann, wobei das gewünschte Muster (das zu dem vom Spieler zu spielenden Stück und/oder zu der begleitenden Hauptrhythmusbegleitung paßt) mittels einer Drucktaste an der Orgelkonsole ausgewählt wird. Für jedes der Muster erzeugt der Rhythmusgenerator ein Muster von Ansteuersignalen, von denen jedes eine Note in einer Gruppe von musikalischen Noten darstellt und die einem Tongenerator zugeführt werden zusammen mit Referenzsignalen, welche unterscheidende Spannungswerte haben, die jeweiligen Haupttönen mit einer vorbestimmten Intervall-Beziehung entsprechen, und welche die Erzeugung des Tonmusters nach Maßgabe der Ansteuersignale kontrollieren. Die Auswahl des dem Tongenerator zuzuführenden Referenzsignales geschieht durch Betätigung der Fußklaviatur der Orgel. Wenn eine Fußtaste bzw. ein Pedal gespielt wird, wird anstelle des einzelnen Tones der normalerweise dem-gespielten Pedal zugeordnet ist, das ausgewählte Muster erzeugt, wobei dessen erster bzw. Hauptton dem herabgedrückten Pedal entspricht und von einer zugeordneten Notengruppe gefolgt wird, welch= vorbestimmte Intervall-Beziehungen hat. Solange das betreffende Pedal herabgedrückt bleibt, wiederholt sich das Muster automatisch mit einer Frequenz oder Geschwindigkeit, die von einem geeigneten Taktgeber vorgegeben wird, bei dem es sich gewöhnlich um den gleichen Synchronisiertaktgeber handelt, der auch in der Hauptrhythmuseinheit der Orgel eingesetzt wird, um die zeitliche Abstimmung zwischen der Hauptrhythmuseinheit und dem Baßbegleitgerät zu erreichen. Wenn jetzt ein anderes Pedal gespielt wird, wird ein Tonmuster mit der gleichen Intervall-Beziehung erzeugt, wobei einander entsprechende Noten der Gruppe um den Frequenzunterschied zwischen den beiden, den zwei Pedalen zugeordneten Haupttönen bzw. -noten von einander beabstandet sind. Dementsprechend kann der Spieler, iridem er unterschiedliche Pedale spielt, die nominale Frequenz des

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vorgewählten Musters "auf der Tonleiter nach oben und nach unten" verschieben und so seinem Musikspiel eine weitere Dimension hinzufügen. Der Effekt ist einschlägig als "Wanderbaß" bekannt und wird bereits seit langem mit kommerziellem Erfolg verwandt.

Während das funktioneile Verhalten der erläuterten "Wanderbaß"-Ausstattung zufriedenstellend war und gut aufgenommen wurde, ist sie in der Herstellung relativ teuer und beansprucht in der Orgelkonsole mehr Raum, als an sich wünschenswert ist. Der Hauptgrund hierfür besteht darin, daß die Ausstattung als Zusatz zu einem früher erhältlichen Pedal-Tongeneratorsystem entwickelt worden war, was zur Folge hatte, daß einige Schaltungen des Pedal-Tongenerators im System zur Erzeugung der Baßtonmuster vervielfacht werden mußten. Mit anderen Worten wurden der Pedal-Tongenerator und der Baßtongenerator nicht wirksam integriert, was unnötig hohe Herstellungskosten zur Folge hat und außerdem bedeutet, daß der Spieler eine Anzahl von Steuertasten an der Orgelkonsole betätigen muß, um ein gewünschtes Muster festzulegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen raumsparenden, im Vergleich zu bisherigen Geräten relativ einfach aufgebauten und preiswert herstellbaren Pedal-Tongenerator für eine elektronische Orgel zu schaffen, der automatisch ein gewünschtes Muster musikalischer Töne erzeugt, das auf einer vom Spieler ausgewählten Hauptnote basiert, wobei insbesondere an die Erzeugung von Baßtonmustern mit einem vom Spieler ausgesuchten Hauptton gedacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 und bezüglich vorteilhafter Ausgestaltungen in den Unteransprü-

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chen gekennzeichneten Pedal-Tongenerator gelöst.

Bei der Erfindung werden die Nachteile bekannter Systeme zur Erzeugung tonaler Begleitarrangements durch ein digital mit integrierten Schaltungs-Bauteilen arbeitendes System vermieden, das in einem Betriebsmodus Pedaltöne und in einem anderen Betriebsmodus automatisch ein Tonmuster nach Maßgabe der Wahl des Haupttones durch den Spieler erzeugen kann.

Bei einer Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße System im wesentlichen einen ersten Kodierer zur Erzeugung eines Binärwortes zur Bezeichnung desjenigen der gewöhnlich dreizehn Pedalschalter, der herabgedrückt ist, ferner eine Rhythmus-Logikeinrichtung bzw. einen Mustergenerator zur Erzeugung einer vorbestimmten Musterreihe von Impulsen auf mehreren Ausgangsklemmen, und zwar einer für jede Note einer Tonleiter, und schließlich einen zweiten Binärkodierer, welcher die Impulse von der Rhythmus-Logik erhält und sie zu einem Binärwort umsetzt. Das Binärwort vom ersten Binär-Kodierer, das dem gespielten Pedal entspricht, wird in einem Binär-Addierer mit dem Binärwort vom zweiten Kodierer kombiniert, das der vom Mustergenerator gerade "gespielten" Note entspricht. Hierbei ist der Binär-Addierer so ausgelegt, daß er aus beidem im Duodezimalsystem der Kopplung ein digitales Vierbit-Wort errechnet, welches angibt, was der abgegebene. Ton für das gespielte Pedal und die vom Mustergenerator "gespielte" Note sein sollte. Dieses Vierbit-Wort wird in einem 4-zu-13-Leitungs-Dekodierer dekodiert, der ein einziges, eindeutiges Ausgangssignal erzeugt, welches seinerseits zur Auswahl des Teilerfaktors eines Zählers mit veränderlichem Modulus verwendet wird, der eine festgelegte Taktfrequenz durch einen Divisor teilt, der sich nach dem eindeutigen Signal richtet, um einen Ton mit einer Tonhöhe zu erzeugen, die

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durch die erläuterte Kombination aus kodierten Pedal- und Mustergenerator-Signalen bestimmt ist. Die derart erzeugten Tonsignale werden über eine Torschaltung einer Audioschaltung zugeführt, welche einen Lautsprecher zur Wiedergabe der musikalischen Töne umfaßt.

Der Pedal-Tongenerator bzw. das System nach der Erfindung läßt sich vollständig aus im Handel erhältlichen integrierten Schaltungen aufbauen, wodurch sich der Vorteil einer sehr platzsparenden Bauweise, eines leichten Zusammenbaus und relativ niedriger Kosten ergibt. Es läßt sich leichter als bisher erhältliche Systeme insofern abstimmen bzw. stimmen, als dann, wenn die Frequenzen der Pedalnoten richtig gestimmt sind, die Noten der Baßtonmuster automatisch richtig abgestimmt sind. Das System hat den weiteren Vorteil, daß die sich ergebenden Orgelstimmen sowohl bei den Pedaltönen als auch bei den Tonmustern stopp-gesteuert sind im Gegensatz zu dem bekannten "Wanderbaß"-System, bei welchem die Töne der Baßmuster von separaten, jeweils für eine Note vorgesehene Oszillatoren erzeugt werden, über welche das System keine andere Kontrolle als die hatte, sie ein- und auszuschalten.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 - ein Blockschaltbild eines Pedal-Generator-Systems nach der Erfindung,

Figur 2 - ein Funktions-Blockdiagramm eines Teiles des Systems nach Figur 1.

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Gemäß Figur 1 wird ein Pedal-Generator-System nach der Erfindung mittels der Fußklaviatur einer elektronischen Orgel betätigt, die in üblicher Weise dreizehn Pedale aufweist, welche beim Herabdrücken einen entsprechenden Pedalschalter schließen, wobei in Figur 1 zwei Pedalschalter 10 und 12 wiedergegeben sind. Typischerweise umfaßen die Pedale den Notenbereich einer Oktave vom tiefen C bis zum hohen C, wie angegeben.Wenn eines der Pedale betätigt wird {normalerweise werden nicht mehrere Pedale gleichzeitig betätigt), legt der entsprechende Pedalschalter ein Gleichspannungspotential von einer durch eine Klemme 14 repräsentierten Quelle an eine entsprechende Eingangskiemme eines Binär-Kodierers 16. Wenn beispielsweise der Pedalschalter 10 geschlossen wird, wird ein Gleichspannungspotential von typischerweise 17 Volt der Eingangsklemme des Kodierers zugeführt, die dem tiefen C entspricht, und zwar ausschließlich dieser Klemme. Der Kodierer 16, der vorzugsweise aus integrierten Schaltungsbauteilen aufgebaut ist, kann in verschiedener, ansich bekannter Weise verwirklicht sein. Er arbeitet so, daß er an vier Ausgangsklemmen 16a, 16b, 16c und 16d ein Vierbit-Wort erzeugt, das dem betätigten Pedal eindeutig entspricht. Die für das vorliegende Ausführungsbeispiel gewählte Zuordnung zwischen Vierbit-Wörtern und Pedalen geht aus der Tabelle I am Schluß der Beschreibung hervor.

Die Baßrhythmusmuster werden von einer Rhythmus-Logikschaltung 20 geliefert, die beispielsweise in Form eines Festwertspeichers bzw. Rom vorliegen kann, in welchem mehrere verschiedene Rhythmusmuster gespeichert sind. Die Rhythmus-Logik 20 erzeugt eine Impulsreihe, deren Frequenz ein Vielfaches der Frequenz eines Taktgebers 22 ist, die in e,inea Bereich veränderbar ist, der dem Bereich entspricht, in wel-

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ehern die Rhythmus-Tempi der verschiedenen Arten musikalischer Kompositionen liegen. Die Logik besitzt acht Ausgangsleitungen, von denen jede zur Abgabe einer vorbestimmten Impulskombination jeweils für eine der Noten C, D, E, F₇ G, ^Ar H und Cder diatonischen Tonleiter vorgesehen ist. Die Rhythmus-Logik 20 besitzt eine Speicherkapazität zur Speicherung mehrerer verschiedener vorbestimmter Tonsequenzmuster, die sich mit "Boogie", "Schieber", "Ballade", "Rock" und "Latein-Amerikanisch" kennzeichnen lassen. Das gewünschte Muster wird mittels einer Drucktaste an der Orgelkonsole ausgewählt, die schematisch durch das Blocksymbol 23 angedeutet ist. Für jedes Muster erzeugt die Rhythmus-Logik ein Muster von Ansteuersignalen auf ihren Ausgangsleitungen, von denen jede eine Note der diatonischen Tonleiter repräsentiert.

Der Kodierer 16 gibt zusätzlich an einer fünften Ausgangsklemme 16e einen "Pedal"-Impuls ab, solange ein Pedal betätigt ist. Dieser Impuls wird einem zweiten Binär-Kodierer 24 zugeführt und gibt diesen frei. Der Impuls kann außerdem zur externen Triggerung der Rhythmus-Logik 20 verwendet werden, um bei jeder Pedalbetätigung einen Anschlag (down-beat) zu liefern. Letzterer kann vom Spieler zur Erzeugung eines Baßmusters nach eigener Vorstellung benutzt werden. Beispielsweise kann der Spieler das C-Pedal momentan herabdrücken; dann wird das in der Rhythmus-Logik 20 vorhandene Muster zum Zeitpunkt des Anschlages dem Pedal-Ton hinzuaddiert, so daß ein durch die Addition sich ergebender Ausgang erzeugt wird. Anschließend kann der Spieler ein anderes Pedal momentan herabdrücken, zum Beispiel das G-Pedal, woraufhin der Vorgang wiederholt wird. Falls jedoch der Spieler die Rhythmus-Logik einzusetzen wünscht, hält er das ausgewählte Pedal mindestens für die Dauer des Musters oder auch länger herabgedrückt, jenachdem, wie es für das jeweils gespielte Stück wünschenswert ist.

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Die Impulsfolgen auf den acht Ausgangsleitungen der Rhythmus-Logik 20 werden den entsprechenden Eingangsklemmen eines zweiten Binär-Kodierers 24 zugeführt, welcher die vom Festwertspeicher "gespielte" Note in eine binäre Vierbit-Angabe kodiert. Der Kodierer 24 ist durch handelsübliche integrierte Schaltungen verwirklicht, welche in ansich bekannter Weise mit einander derart verbunden sind, daß an den Ausgangsklemmen 24a, 24b, 24c und 24d des Kodierers ein binäres Vierbit-Wort entsteht, das jeweils eindeutig einer der Eingangsleitungen zugeordnet ist, und daß ferner ein "Rhythmus"-Impuls an einer fünften Ausgangsklemme 24e bei Koinzidenz eines Pedal-Impulses vom Kodierer 16 mit einem Impuls aus einer Impulsreihe auf einer der Ausgangsleitungen der Rhythmus-Logik 20 entsteht. Es ist außerdem darauf hinzuweisen, daß dieser Koinzidenz-Zustand vorhanden sein muß, damit der Kodierer 24 einen kodierten binären Ausgang erzeugt. Der Rhythmus-Impuls wird zur Freigabe der Ausgangstore des Systems verwendet, deren Wirkungsweise später noch beschrieben wird. Damit sich mit den kodierten Signalen, so wie sie am Ausgang des Kodierers 16 erzeugt werden, die für die Zwecke der Erfindung richtige Arbeitsweise einstellt, kodiert der Kodierer 24 seine Eingangssignale gemäß der am Schluß der Beschreibung aufgeführten Tabelle II. Hierbei sieht man, daß die binären Codewörter fürdie dem Kodierer zugeführten Noten der diatonischen Tonleiter die gleichen wie die binären Wörter sind, welche die entsprechenden Pedalschalter darstellen.

Die von den Kodierern 16 und 24 erzeugten Vierbit-Wörter werden einem Binär-Addierer zugeführt, welcher beim Ausführungsbeispiel zwei integrierte Schaltungen 30 und 32 umfaßt, bei denen es sich jeweils um den Typ 7483 der Firma National Semiconductor, der Firma Texas Instruments oder anderer handelt, und die in der gezeigten Weise mit

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einander verbunden sind. Die Ausgangsklemmen 16a-16d des Kodierers 16 beaufschlagen eine erste Untergruppe von vier Eingangsklemmen Di₇ C1, B1 bzw. A1 der ersten Schaltung 30, während die Ausgangsklemmen 24a-24d des Kodierers 24 an eine zweite Untergruppe von vier Eingangsklemmen D2₇ C2, B2 bzw. A2 angeschlossen sind₇ wobei die Schaltung einen Vierbit-Wort-Ausgang auf ihren vier Ausgangsleitungen 30a, 3Ob₇ 30c und 3Od erzeugt. Im einzelnen erzeugt die integrierte Schaltung 30 binäre Summensignale S1, S2, S3 und S4 gemäß der folgenden Nomenklatur: A1 + A2 = S1
B1 + B2 = S2
C1 + C2 = S3
D1 + D2 = S4

Die Summation S1 kann einen Übertrag enthalten_f der₇ falls vorhanden, zu S2 addiert wird. S2 kann seinerseits einen übertrag enthalten, der, falls vorhanden₇ zu S3 addiert wird. S3 kann seinerseits einen Übertrag enthalten, der, falls vorhanden, zu S4 addiert wird. Diese Summation kann ebenfalls einen übertrag enthalten, welcher als ein Schaltwert 1 an einem Übertrag-Ausgangsanschluß 34 ausgeworfen wird, der mit beiden Eingängen eines Nandgliedes verbunden ist. Die Ausgangsklemmen 30c und 3Od sind jeweils mit einem Eingang eines zweiten Nandgliedes 38 verbunden. Die Ausgangsklemmen der Nandglieder 36 und 38 sind jeweils an den Eingang eines dritten Nandgliedes 40 angeschlossen, dessen Ausgangsklemme mit der Klemme C2 in der zweiten Untergruppe von Eingangsklemmen der integrierten Schaltung 32 verbunden ist. Die Eingangsklemmen der integrierten Schaltung 32, die den Eingangsklemmen A2, B2 und D2 der integrierten Schaltung 30 entsprechen, sind gemeinsam mit Masse verbunden.

Die Ausgangsklemmen 30a-30d der integrierten Schaltung beaufschlagen die Eingangsklemmen A1, B1, C1 bzw. D1 der

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integrierten Schaltung 32, die ihrerseits die Summensignale S1, S2, S3 und S4 nach Maßgabe der oben angegebenen Nomenklatur an ihren Ausgangsklemmen 32a, 32b, 32c bzw. 32d abgibt. Aufgrund der erläuterten Anschlußart und Wirkungsweise der Addierer 30, 32 wird das binäre Äquivalent von vier der vom Zustand der Klemmen 30a-30d repräsentierten Zahl hinzu addiert, wenn die durch den binären Ausgang an den Klemmen 30a-30d repräsentierte Zahl zwölf über-: schreitet, was von den Nandgliedern 36, 38 und 40 festgestellt wird. Hierdurch wird das von den Zuständen der Ausgangsklemmen 32a-32d definierte Binärwort repräsentativ für die gespielte Note im Duodezimal-Zählsystem; es entsteht also ein Binärwort, das gemäß einem Zählsystem kodiert ist, dessen Basis die Zahl 12 ist. Die Anwendung dieser Zählmethode ist besonders vorteilhaft, da es pro Oktave zwölf Noten (von C bis H) gibt, wodurch es relativ einfach und direkt möglich ist, daß an den Klemmen 32a-32d erzeugte kodierte Signal zur Herleitung einer bestimmten Note zu dekodieren.

Die vier Ausgangsklemmen der Schaltung 32 sind an entsprechende Eingangsklemmen A1, B1, C1 und D1 einer Rastschaltung 44 angeschlossen, bei der es sich um den Typ 4745 der Firma National Semiconductor, der Firma Texas Instruments oder anderer handeln kann. Diese Rastschaltung ist zur Kompensation der Verzögerung vorgesehen, die im Binär-Addierer auftritt. Es gibt nämlich eine begrenzte Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem ein Rhythmus-Impuls an der Ausgangsklemme 24e des Kodierers 24 erzeugt wird, und dem Zeitpunkt, zu welchem an den Ausgangsanschlüssen 32a-32d des Addierers 32 ein Summensignal auftritt, bei dem ein Summand eine Binärdarstellung vom Kodierer 24 ist, welche gleichzeitig mit dem Rhythmus-Impuls erzeugt wird. Die Rastschaltung erhält die Ausgänge vom Addierer 32 und

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speichert diese zeitweise, bis eine Freigabe durch einen zugeführten Freigabeimpuls erfolgt. Der Freigabeimpuls wird durch Verzögerung des Rhythmus-Impulses in einer Verzögerungseinrichtung 45 um eine Zeitspanne, die etwas größer als die den Addierern zuzurechnende Verzögerungs-Zeitspanne ist, erzeugt. Bei Freigabe der Rastschaltung 44 wird an vier Ausgangsklemmen AO, BO, CO und DO ein Vierbit-Wort erzeugt, das dem an die Eingangsklemmen angelegten Binärwort entspricht. Wenn der Rhythmusschalter nicht betätigt wird, also die Fußklaviatur in normaler Weise benutzt wird, hat die Rastschaltung 44 keine andere Funktion, als die ihren Eingangsklemmen zugeführte binäre Information direkt weiterzugeben.

Das Vierbit-Wort am Ausgang der Rastschaltung 44 (ebenfalls entsprechend dem Duodezimal-Zählsystem) wird einem 4/i 3-Leitungs-Dekodierer 46 bekannter Konstruktion zugeführt, wie sie zum Beispiel als integrierte Schaltung Typ 47154 vorliegt, bei der es sich um einen 4/i6-Leitungs-Dekodierer der Firma National Semiconductor, Texas Instruments oder anderer handelt, von der jedoch für die vorliegende Anwendung nur als ein 4^13-Leitungs-Dekodierer Gebrauch gemacht wird.

Wenn man annimmt, daß die Binärkodes für die Pedale gemäß Tabelle I den Eingangsklemmen des Dekodierers 46 zugeführt werden, erscheinen an den dreizehn benutzten Ausgangsanschlüssen die aus der am Schluß der Beschreibung wiedergegebenen Tabelle III ersichtlichen logischen Codewörter aus jeweils dreizehn Bits. Dementsprechend wird für jedes Pedal ein einzelnes logisches Codewort erzeugt, das in eindeutiger Weise durch die Lage eines Schaltwertes 0 charakterisiert ist.

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Die Ausgangsanschlüsse des Dekodierers 46 sind an jeweils einen Steueranschluß eines Zählers 50 mit variablen Modulus angeschlossen, der mehrere Teiler zur Herabteilung der Frequenz eines zugeführten Taktimpulssignales umfaßt, wobei sich der zur Anwendung kommende Divisor nach dem eindeutigen logischen Codewort richtet, das den Steueranschlüssen zugeführt wird. Hierdurch wird ein Ausgangstonsignal erzeugt, das einem Ton der Tonleiter entspricht. Als besonders geeignet zur Erzielung der gewünschten Funktion hat sich die in Italien von SGS/ATES hergestellte integrierte Schaltung M147 erwiesen, die auch in den USA im Handel erhältlich ist und vom Hersteller mit "13-Bit Latch Pedal Sustain" bezeichnet wird. Obwohl, wie der Name sagt, speziell als Dauerpedal-Schaltung für elektronische Orgel und andere Musikinstrumente entworfen, hat die Schaltung Eigenschaften, aufgrund welcher sie auch für die Erfindung besonders geeignet ist. Ein Funktions-Blockdiagramm der Schaltung, die auf einem einzigen Silizium-Chip in p-Kanal-Gate-Technik ausgebildet ist, zeigt Figur 2. Die Schaltung hat dementsprechend dreizehn Eingangsklemmen T1-T13 zum Empfang der Steuersignale, einen Taktanschluß 52 für die Zufuhr eines Taktsignales von einer äußeren Quelle und einen Eingangsanschluß 54 für die Moduswahl. Die Eingangsklemmen sind mit einem Speicher 56 und ferner mit einem Prellschutzsystem verbunden, dessen Ausgang dem Speicher und einer Ausgangsklemme 60 für Dauertriggerung zugeführt wird, wobei der Dauertrigger-Ausgang nur dann erregt ist, wenn mindestens einer der Eingänge angesteuert ist. Beim Vorhandensein eines Dauertrigger-Ausgangs werden Prellungen durch die Prellschutz-Schaltung 5 8 unterdrückt. Die integrierte Schaltung umfaßt ferner eine Linksprioritätschaltung 62, welche sicherstellen soll, daß beim Herabdrücken von zwei oder mehr Pedalen nur das ganz linke Pedal (entsprechend

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der niedrigsten Frequenz) akzeptiert wird, und welche ferner die Aufgabe hat, einen Triggergenerator 64 zur Erzeugung eines Trigger-Schlagzeug-Impulses an einer Trigger-Schlagzeug-Ausgangskleinme 66 in Betrieb zu setzen. Ein Pedal-Dekodierer 68 ermittelt, welche der Eingangsklemmen erregt ist, und steuert einen Modulo-H-Zähler 70 an, welcher, wie bereits erwähnt wurde, von einem externen Taktgeber aus angesteuert wird. Dem Zähler 70 sind fünf durch zwei teilende Teilerschaltungen 72, 74, 76, 78 und 80 zugeordnet, welche die hohe Taktfrequenz herabteilen und dadurch bei Ansteuerung einer Eingangsklemme ein 50%-Arbeitszyklus-Rechtecksignal der entsprechenden Frequenz in fünf Oktaven parallel an fünf Ausgangsklemmen 82, 84, 86, 88 und 90 erzeugen. Die Schaltung kann in zwei Betriebsarten arbeiten. Bei einer ersten Betriebsart muß die Eingangsfrequenz des Taktgebers 500,06 KHz betragen, während die Taktfrequenz bei der anderen Betriebsart 2,00024 MHz betragen muß.

So wie die integrierte Schaltung M147 bei der Erfindung eingesetzt wird, bleiben die Funktionen "Dauer-Trigger", "Links-Priorität" und "Trigger-Schlagzeug" unbenutzt; es wird der Modus benutzt, für den der Hersteller eine Taktfrequenz von 500,06 KHz empfiehlt. Aus später noch deutlicher werdenden Gründen wird die eine oder die andere von zwei in Oktavbeziehung stehenden Taktfrequenzen, von denen keine 500,06 KHz beträgt, die jedoch in Oktavbeziehung zu 500,06 KHz stehen dem Zähler mit variablen Modulus zugeführt. Beim Ausführungsbeispiel wird normalerweise eine Taktfrequenz von 62,5062 KHz angewandt, während unter bestimmten, noch zu erläuternden Bedingungen die Taktfrequenz 125,0125 KHz beträgt. Außerdem werden von den fünf zur Verfügung stehenden Ausgangsklemmen 82, 84,

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86, 88 und 90 der Schaltung M147 nur die an den Klemmen 82 und 84 erscheinenden Ausgänge, die beiden höchsten Tonhöhen, verwendet.

Wie das System zur Erzeugung von normalen Pedaltönen und von Baßbegleitungstönen funktioniert, soll nun anhand der Figur 1 durch Betrachtung verschiedener Funktionsbeispiele erläutert werden. Es sei zuerst die normale Arbeitsweise der Pedale betrachtet, bei welcher der Baßrhythmusschalter auf Aus steht, wobei angenommen sei, daß der betätigte Pedalschalter die Note E spielt. Aus Tabelle I ist dann ersichtlich, daß der Binärkode 0100 der ersten Untergruppe von Eingangsklemmen des Binär-Addierers 30 zugeführt wird. Da dieser Binärzahl nichts vom Rhythmusmuster-Kodierer 24 hinzuaddiert wird, erscheint die gleiche Binärzahl an den Ausgangsklemmen AO, BO, CO und DO der Rastschaltung 44 und wird dem 4/13-Leitungs-Dekodierer 46 zugeführt, der, wie sich anhand der Tabelle III feststellen läßt, diese Zahl dekodiert und ein eindeutiges logisches Codewort erzeugt, da s, den Schaltwert 0 am Anschluß 5 des Dekodierers enthält. Wenn dieses Wort den Steueranschlüssen des mit variablem Modulus arbeitenden Zählers 50 zugeführt wird, wird an dessen Ausgangsklemmen 82 und 84 die Note E in zwei Oktaven erzeugt.

Es sei nun angenommen, daß der Baßrhythmusschalter auf 1 steht und daß die Rhythmus-Logik 20 einen Impuls auf der Leitung abgibt, welche der Note D entspricht, und daß die Note D auch am Pedal gerade gespielt wird. Anhand der Tabellen I und II läßt sich dann erkennen, daß in diesem Falle beide Kodierer 16 und 24 dem Binär-Addierer das Binärwort 0010 zuführen. Der Ausgang des Addierers, also die binäre Summe der beiden Größen, beträgt 0100, w-as ge-

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maß Tabelle I der Note E entspricht, die nach ihrer Dekodierung im Dekodierer 46 zur Erzeugung eines logischen Codewortes führt, das den Schaltwert 0 am Ausgangsanschluß 5 enthält, was die Schaltung 50 zur Erzeugung der Note E in zwei Oktaven an den Ausgangsklemmen 82 und 84 veranlaßt.

Als weiteres Beispiel sei angenommen, daß an der Fußklaviatur das hohe C' gespielt wird und daß die Rhythmus-Logik auf die Leitung einen Impuls abgibt, welcher die Note G darstellt. In diesem Falle werden die Bits 1100 an den Eingängen D1, C1, B1 bzw. A1 zugeführt, wobei das der Klemme D1 zugeführte Bit das steilenwert höchste im Binärwort ist, während die binären Bits 0111 den Klemmen D2, C2, B2 bzw. A2 der Addierer-Stufe 30 zugeführt werden. Unter Anwendung der zuvor beschriebenen Nomenklatur gilt S1 = 1, S2 = 1, S3 =. 0, S4 = 0, wobei ein übertrag "1" am Übertraganschluß 34 ansteht. Mit dem Schaltwert 1 am Übertragsanschluß 34 und außerdem an der Ausgangsklemme 30c der Schaltung 30 liefert die Verknüpfungseinrichtung aus den Nandgliedern 36, 38 und 40 einen Schaltwert 1 zur Eingangsklemme C2 der Addierer-Schaltung 32« Wem dieser Schaltwert den Bits S1-S4 der Schaltung 30 hinzuaddiert wird, welche den Eingängen A1, B1, C1 bzw. D1 der Schaltung 32 zugeführt werden, entstehen an den Ausgangsklemmen der Addier-Schaltung 32 die Schaltwerte: S1 = 1, S2 = 1, S3 = 1 und S4 = 0.Dieses Binärwort wird vom Dekodierer 46 dekodiert, so daß ein eindeutiges logisches Codewort mit dem Schaltwert 0 am Ausgangsanschluß 8 entsteht, welches die Schaltung bzw. den Zähler 50 veranlaßt, die Taktfrequenz herabzuteilen und die Note G in zwei Oktaven an den Ausgangsklemmen 82 und 84 zu erzeugen.

Beim gerade erläuterten Beispiel wird der positive Impuls vom Nandglied 40 nicht nur dem Eingang C2 der Addier-Schaltung 32 zugeführt, sondern zusätzlich auch einem Zweikanal-

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Multiplexer 100 bekannter Konstruktion, der zwei Eingänge aufweist, von denen einer von einem Taktoszillator 102 mit einer Frequenz von 125,0125 KHz und der andere von einer mit dem Faktor 2 arbeitenden Teilerschaltung 104 beaufschlagt wird, welche die Frequenz des Taktoszillators 102 durch 2 teilt. Entsprechend wird ein Taktsignal mit einer Frequenz von 62,5062 dem zweiten Eingang des Multiplexers zugeführt. Der Multiplexer ist so ausgelegt, daß er im Normalbetrieb, d.h. ohne einen Freigabeimpuls vom Nandglied 40, die tiefere der beiden Taktfrequenzen dem Zähler 50 zuführt, und daß er die höhere Taktfrequenz zuführt, wenn der Ausgang des Nandgliedes 40 hohen Schaltwert führt. Da beim obigen Beispiel die höhere der beiden Taktfrequenzen ausgewählt wird, hat die Ausgangs-Note G eine um eine Oktav höhere Frequenz für jede ihrer beiden Oktaven (an den Klemmen 82 und 84) als in dem anderen Fall, wenn die tiefere der beiden Taktfrequenzen zugeführt worden wäre. Die Ausgangs-Frequenzen, die sich für die zwei Oktaven einstellen, wenn der Multiplexer auf die Zufuhr des 125 KHz-Taktes zum Zähler 50 eingestellt ist, ergeben sich im einzelnen aus der am Schluß der Beschreibung wiedergegebenen Tabelle IV.

Beim zuerst erläuterten Beispiel, bei welchem der Festwertspeicher einen Impuls auf die Leitung entsprechend der Note D abgegeben hat und die Note D außerdem vom Pedal gespielt wurde, gab es keinen Übertrag von der Addierer-Schaltung 30 mit der Folge, daß der Multiplexer 100 die Taktfrequenz von 62,5 KHz zur Beaufschlagung des Zählers 50 ausgewählt hat, wodurch die entstehende Note E um jeweils eine Oktave in beiden Oktaven niedriger war. Die bei Beaufschlagung mit der Taktfrequenz von 62,5 KHz

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entstehenden Ausgangs-Frequenzen an den beiden Ausgängen ergeben sich aus der Tabelle V am Schluß der Beschreibung.

Eine weitere Situation, in welcher ein Übertragimpuls dem Eingang C2 der Addier-Schaltung 32 und außerdem dem Multiplexer 100 zur Auswahl der höheren Taktfrequenz zugeführt wird, ergibt sich dann, wenn die Summen S3 und S4 an den Ausgangsklemmen 30c bzw. 3Od der Addier-Schaltung 30 beide den Schaltwert 1 haben. Wenn diese beiden Schaltwerte den Eingängen des Nandgliedes 38 zugeführt werden, entsteht ein positiver Impuls am Ausgang des Nandgliedes 40 und gelangt zum Eingang C2 der Addier-Schaltung 32 und zum Multiplexer 100.

Die Ausgangsklemmen 82 und 84 des Zählers 50 sind mit entsprechenden Audio-Torschaltungen 106 und 108 üblicher Ausbildung verbunden, so wie sie zum Beispiel in Figur 2 der US-PS 3 665 090 dargestellt sind. Die Audio-Torschaltungen koppeln die entsprechenden Rechteckwellen-Tonsignale, die von dem Zähler abgegeben werden, auf übliche Sprech- bzw. Ton- und Formantenfilter 110 bzw. 112. Die Ausgänge der beiden Filter werden miteinander kombiniert und nach einer geeigneten Verstärkina mittels nichtgezeigter Geräte einem Wandler in Form eines Lautsprechers 114 zugeführt, der die verarbeiteten Tonsignale akustisch reproduziert. Die Audio-Torschaltungen 106 und 108 werden durch den an der Klemme 16e abgegebenen Pedal-Impuls gesteuert, wenn nur die Pedale gespielt werden^und durch den Rhythmus-Impuls (Klemme 24e des Kodierers 24), wenn die Baßrhythmusbegleitung erzeugt wird. Die Filter sind von der Orgelkonsole aus durch den Spielerstopp gesteuert, wodurch sich die Möglichkeit der Beeinflussung der Baßrhythmusnoten ergibt, die bei den älteren Systemen gemäß US-PS 3 688 009 nicht erzielt werden kann. Durch Verwendung von zwei Taktfrequenzen und von einem

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Zweikanal-Multiplexer zur Auswahl einer jeweils geeigneten Taktfrequenz für eine bestimmte Kombination aus betätigtem Pedal und "gespielter" Festwertspeicher-Note, was auf relativ einfache Weise erreicht wird, erübrigt sich eine Veränderung der Struktur der Audio-Torschaltungen, wenn eine vom Zähler bzw. Teiler 50 erzeugte Note in der Oktave oberhalb des normalen Pedal-Bereiches liegt. Wenn also bei dem zuvor erläuterten Beispiel das Pedal des hohen C gehalten wird und der Impuls von der Rhythmus-Logik auf der Leitung entsprechend der Note G anstand, erschien die Note G in der Oktave oberhalb des normalen Pedalbereiches. Dies wird in einfacher Weise selbstätig dadurch erreicht, daß die höhere Taktfrequenz dem mit variablem Modulus arbeitenden Zähler 50 zugeführt wird.

Das erläuterte Pedal-Generatorsystem ist zur Arbeitsweise in drei grundsätzlichen Betriebsarten ausgelegt. Die direkteste Betriebsart ist die normale Pedal-Betätigung (d.h. ohne Baßrhythmus); während derselben ist der binäre Kodierer 24 gesperrt bzw. außer Betrieb, und der Zähler 50 erzeugt dreizehn Noten, so wie die Pedale vom tiefen C bis zum hohen C' gespielt werden. Bei einer zweiten Betriebsart ist der binäre Kodierer 24 freigegeben und akzeptiert musterT festlegende Impulse von der Rhythmus-Logik 20, wobei die letztere frei arbeitet. Bei dieser Betriebsart wird die Hauptnote durch das gespielte Pedal bestimmt, wobei es eine Sache des Zufalls ist, wo im Rhythmus-Muster das Pedal betätigt wird. Wenn jedoch das Pedal einmal betätigt worden ist, wiederholt sich das Muster so lange, wie das Pedal gehalten wird. Bei einer dritten Betriebsart wird der Pedal-Impuls, der vom Kodierer 16 erzeugt wird, der Rhythmus-Logik (ROM) zugeführt und gibt diese für einen Start beim Anschlag frei. Bei dieser Betriebsart wird, wenn die Rhythmus-Logik beim Anschlag einen Impuls auf dem Ausgang des tiefen C abgibt, bei einer momentanen Betätigung irgendeines Pedales immer die diesem Pedal entsprechende Note zum Klingen gebracht; wenn das Pedal des tiefen C betätigt wird, klingt das tiefe C, und wenn das Pedal des hohen C momentan be-

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tätigt wird, klingt das hohe C. Wenn der Festwertspeicher andererseits beim Anschlag einen Impuls auf dem Ausgang des hohen C abgibt, wird beim Betätigen irgendeines Pedales die Note mit einer um eine Oktave höheren Tonhöhe zum Klingen gebracht. Der Spieler kann also bei dieser Betriebsart durch momentane Betätigung der Pedale jedes gewünschte Baß-Muster spielen, wobei das System ihm einen Umfang von 25 Noten bei nur dreizehn Pedalen anbietet.

Obwohl beim erläuterten Ausführungsbeispiel eine von zwei automatisch ausgewählten Taktfrequenzen im Zähler 50 zugeführt wird, ist das Prinzip auch auf Situationen anwendbar, die mehr als zwei Taktfrequenzen, z.B. drei erfordern, wenn man Ausgangs-Töne in drei Oktaven vom Zähler erhalten will.

Binärcode

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100

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TABELLE II ROM Binärcode

C 0000

D 0010

E 0100

P 0101

G 0111

A 1001

H 1011

C 1100

	1	2	3	TABELLE	5	III	7	Anschluß	9	10	11	13	14
Pedal	0	1	1		1		1		1	1	1	1	1
	1	0	1	4	1	6	1	8	1	1	1	1	1
	1	1	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
C	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Cis	1	1	1	1	0	1	1	1	1	1	1	1	1
D	1	1	1	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Dis	1	1	1	1	1	1	0	1	1	1	1	1	1
E	1	1	1	1	1	0	1	1	1	1	1	1	1
F	1	1	1	1	1	1	1	1	0	1	1	1	1
Fis	1	1	1	1	1	1	1	0	1	0	1	1	1
G	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0	1	1
Gis	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0	1
A	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Ais			1	1		1
H			1	1		1
C

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TABELLE IV

Eingang

Ausgänge

Klemme

130,769

138,598

146,731

155,491

164,927

174,602

184,933

195,948

207,666

220,097

233,237

247,065

261,538

Klemme 65,384 69,299 73,366 77,746 82,464 87,301 92,467 97,974 103,833 110,048 116,618 123,533 130,769

TABELLE V

Eingang

Ausgänge

Klemme 82	Klemme 84
65,384	32,692
69,299	34,649
73,366	36,683
77,746	38,873
82,464	41,232
87,301	43,650
92,467	46,233
97,974	48,987
103,833	51,917
110,048	55,024
116,618	58,309
123,533	61,766 £
130,769	65,384

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Claims (6)

Pedal-Tongenerator Patentansprüche

1. Pedal-Tongenerator für eine elektronische Orgel mit einer ersten Gruppe von Pedalen, die jeweils einer anderen Note einer Tonleiter zugeordnet sind, gekennzeichnet durch

einen Hochfrequenz-Generator (100-104), der normalerweise das frequenzmäßig tiefere von mindestens zwei in Oktav-Beziehung stehenden Hochfrequenz-Impulssignalen erzeugt,

einen mit dem Generator gekoppelten variablen Teiler (50) zur Teilung der Frequenz eines ausgewählten Hochfrequenz-Impulssignales durch einen von mehreren Divisoren nach Maßgabe eines von mehreren logischen Mehrbit-Codewörtern, die Steuerklemmen (T) des Teilers (50) zugeführt werden und den Divisoren entsprechen, wobei an zwei Ausgangsklemmen (82,84) des Teilers (50) in Oktav-Beziehung stehende Tonsignale entsprechend den Tönen einer Tonleiter entstehen,

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2, 2821769

einen mit den Pedalen (10-12) gekoppelten binären Kodierer (16), der bei Betätigung eines bestimmten Pedales einen Pedal-Impuls und ein digitales Vierbit-Wort aus einer ersten Gruppe verschiedener Vierbit-Wörter erzeugt, das die dem betätigten Pedal zugeordnete Note eindeutig repräsentiert,

durch eine Rhythmus-Logikeinrichtung (20,24), die bei Betätigung ein digitales Vierbit-Wort aus einer zweiten Gruppe verschiedener Vierbit-Wörter erzeugt, von denen jedes eindeutig eine andere Note der Tonleiter repräsentiert, wobei die der Rhythmus-Logikeinrichtung zugeordneten und die verschiedenen Noten repräsentierenden Vierbit-Wörter die gleichen wie die Vierbit-Wörter sind, welche jeweils eine der den Pedalen zugeordneten Noten repräsentieren,

durch eine Verbindung für die Zufuhr des Pedal-Impulses zur Rhythmus-Logikeinrichtung, welcher die Rhythmus-. Logikeinrichtung bei Betätigung freigibt,

durch einen mit dem binären Kodierer und mit der Rhythmus-Logikeinrichtung gekoppelten binären Addierer (30-40), der die vom Kodierer und von der Rhythmus-Logikeinrichtung erzeugten Vierbit-Wörter kombiniert und an Ausgangsklemmen (32a-32d) ein im Duo-Dezimal-Zählsystem kodiertes digitales Vierbit-Wort abgibt, das die Tonhöhe eines Ausgangstones entsprechend den Vierbit-Wörtern vom Kodierer und von der Rhythmus-Logikeinrichtung repräsentiert, wobei der Addierer eine Verknüpfungsschaltung (36-40) umfaßt, die mit dem Hochfrequenz-Generator gekoppelt ist und diesen zur Erzeugung von Impulssignalen einer von der tiefen Brequenz abweichenden, anderen Frequenz immer dann veranlaßt, wenn die Summe der Vierbit-Wörter das Äquivalent der

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Zahl 12 überschreitet,

und durch einen mit den Ausgangsklemmen des Addierers und den Steuerklemmen des variablen Teilers gekoppelten Dekodierer (46) , der ein logisches Codewort erzeugt und dem variablen Teiler zuführt, das dem vom Addierer erzeugten Vierbit-Wort entspricht.

2. Pedal-Tongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rhythmus-Logikeinrichtung (20,24) eine Rhythmus-Logik (20) mit einer Gruppe von Ausgangsklemmen umfaßt, die jeweils einer anderen Note einer Tonleiter zugeordnet sind, wobei die Rhythmus-Logik mindestens ein Rhythmus-Muster gespeichert hat und bei Betätigung und Freigabe an ihren Ausgangsklemmen ein bestimmtes Muster von Impulsen abgibt, daß an die Ausgangsklemmen der Rhythmus-Logik ein zweiter binärer Kodierer (24) angeschlossen ist, der bei Betätigung ein digitales Vierbit-Wort aus der zweiten Gruppe verschiedener Vierbit-Wörter abgibt, die jeweils eindeutig eine der Ausgangsklemme, an der ein Muster-Impuls ansteht, zugeordnete Note repräsentieren, daß der Pedal-Impuls der Rhythmus-Logik und dem zweiten Kodierer zur Freigabe bei Betätigung zuführbar ist, und daß der binäre Addierer (30-40) außer an den ersten Kodierer (16) an den zweiten Kodierer (24) angeschlossen ist und von beiden Kodierern die zu kombinierenden digitalen Vierbit-Wörter erhält.

3. Pedal-Tongenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß an die zwei Ausgangsklemmen (82,84) des variablen Teilers (50) jeweils eine von zwei Torschaltungen (106,108) zur Durchschaltung des jeweiligen Tonsignales angeschlossen ist.

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4. Pedal-Tongenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß an die beiden Torschaltungen (106, 108) jeweils eines von zwei Filtern (110; 112) zur individuellen Filterung des Tonsignales angeschlossen ist.

5. Pedal-Tongenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rhythmus-Logik (20) zur Erzeugung eines bestimmten Musters von Impulsen für jede Note der diatonischen Tonleiter ausgelegt ist und entsprechend die Rhythmus-Logikeinrichtung (20,24) ein unterschiedliches Vierbit-Wort für jede Note der diatonischen Tonleiter abgibt.

6. Pedal-Tongenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der binäre Addierer (30-40) zwei binäre Addierschaltungen (30;32) umfaßt, von denen jede eine erste und eine zweite Untergruppe von jeweils vier Eingangsklemmen (A1-D1;A2-D2) sowie vier Ausgangsklemmen (30a-30d bzw. 32a-32d) aufweist, daß die erste Addierschaltung ein digitales Vierbit-Wort an ihren Ausgangsklemmen erzeugt, welches die Summe der beiden digitalen Vierbit-Wörter darstellt, welche den beiden Untergruppen der Eingangsklemmen zugeführt werden, daß die Ausgangsklemmen der ersten Addierschaltung mit der ersten Untergruppe von Eingangsklemmen der zweiten Addierschaltung verbunden sind, und daß die Verknüpfungsschaltung (38-40) an ausgewählte Ausgangsklemmen der ersten Addierschaltung und an eine ausgewählte Eingangsklemme der zweiten Untergruppe von Eingangsklemmen der zweiten Addierschaltung für die Zufuhr eines Impulses zu dieser ausgewählten einen Eingangsklemme immer dann angeschlos-

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sen ist, wenn die von der ersten Addierschaltung erzeugte Summe das digitale Äquivalent der Zahl überschreitet derart, daß an den Ausgangsklemmen der zweiten Addierschaltung ein im duodezimalen Zählsystem kodiertes Vierbit-Wort entsteht.

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