DE2836738A1

DE2836738A1 - Verfahren und vorrichtung zur ausdruckskodierung bei der aufnahme von der tastatur eines elektronischen klaviers

Info

Publication number: DE2836738A1
Application number: DE19782836738
Authority: DE
Inventors: Joseph Max Campbell; Larry Joe Minyard
Original assignee: Teledyne Industries Inc
Current assignee: TDY Industries LLC
Priority date: 1977-08-26
Filing date: 1978-08-22
Publication date: 1979-03-08
Also published as: JPS6336066B2; GB2003642B; GB2003642A; CA1113746A; FR2405535B1; AU515472B2; US4172403A; FR2405535A1; JPS5456410A; AU3893878A; DE2836738C3; DE2836738B2

Description

TELEDYNE INDUSTRIES, INC. 21. August 1978

1901 Avenue of the Stars

Los Angeles, California 90067 Z 1234 Al/Kr

U. S. A.

Verfahren und Vorrichtung zur Ausdruckskodierung bei der Aufnahme von der Tastatur eines elektronischen Klaviers

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufnahme von Tastaturmusik zur Wiedererzeugung auf einem ähnlichen Tastaturinstrument durch Betätigung der Tasten und insbesondere die Erfassung, Kodierung, Aufzeichnung und Reproduktion von Ausdrucksef f ekten auf elektronische! Tastaturinstrumenten.

Im Stand der Technik sind verschiedene Wege der Ausdruckssteuerung vorgesehen. Wie in der US-PS 3 905 267 offenbart ist, erzeugen Wandler wie Mikrophone, Beschleunigungsmesser oder magnetische Geber Spannungen, welche der Intensität proportional sind, mit welcher die Tasten angeschlagen werden. Diese Informationen werden dann in einem Analog-Digital-Umsetzer digital dargestellt und mit den Signalen der Tastaturschalterbetätigung kombiniert. Diese Systeme berücksichtigen nicht die Verzögerung zwischen der Betätigung des

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Tastenschalters und der tatsächlichen Erzeugung der Musiknote. Sie berücksichtigen auch nicht die mechanischen Unterschiede zwischen der Erzeugung der Noten im Höhenbereich im Vergleich zur Erzeugung der Noten im Tiefenbereich. Schließlich placiert das digitale Multiplexwortformat die Ausdrucksbits sowohl für den Tiefenausdruck wie auch den Höhenausdruck an einer Stelle in jedem Rahmen nach den Tastenschalter-Bitdaten·

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die Unzulänglichkeiten der bekannten Systeme zu vermeiden. Dies wird gemäß der Erfindung durch Vorrichtungen ^und Verfahren erreicht, wie sie im Schutzbegehren gekennzeichnet sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet der Ausdruckseffekt ein einziges einfaches Mikrophon, um die Veränderungen in der Intensität der akustischen Schwingungsform der aufzunehmenden Musik zu erfassen, und tastet die Energieänderungen dadurch ab, daß eine digitale Integration der von dem Mikrophon erzeugten Schwingungsform vorgenommen wird. Das Ausgangssignal des Mikrophons wird zunächst vorverstärkt und dann einem Tiefpaßfilter für die tiefen Noten und einem Hochpaßfilter für die hohen Noten zugeführt. Wenn die akustische Schwingungsform für den Tiefenbereich oder den Höhenbereich der Tastatur größer als ein Schwellwert ist, ermöglicht eine Taktsignal die Weiterstellung einer binären 5-Bit-Zählereinheit mit einem 31-Zählbereich. Das Zählsystem wird durch Voreinstellung der Gleichspannung eingestellt, so daß das maximale Volumen, das vom Klavier im Tiefenbereich oder Höhenbereich gefordert wird, die maximale Zahlung 31 des Zählers erzeugt. Je länger die akustische Schwingungsform oberhalb des Schwellwertes liegt, desto größer ist der gespeicherte Ausdruck. Das Integrationssystem ^kann derart eingestellt werden, daß die höhere Frequenz und dadurch die niedrigeren Zählungen der hohen Noten kompensiert werden, indem der Grundschwellwert des Höhenvergleichers geringfügig kleiner als derjenige des Tiefenvergleichers eingestellt wird. Das System berücksichtigt ebenfalls das Anschlagen von mehr als einer Note, indem die Anzahl der gespielten Noten gezählt und der Schwellwert automatisch angehoben wird, wenn Mehrfachnoten erklingen.

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Schließlich werden die Tastendaten von dem Tastenschaltermultiplexer einem Paar von serienverbundenen 128-Bit-Schieberegistern zugeführt. Der Ausgang des ersten Schieberegisters ist mit dem zweiten Schieberegister und mit einem ODER-Glied verbunden, das ebenfalls mit dem Ausgang des zweiten Schieberegisters verbunden ist, so daß jedes Schließen oder Betätigen des Tastenschalters sich über zwei Zeitrahmen erstreckt und tatsächlich ein Notendehner ist. Dieses Notendehnen eliminiert den sehr schrillen und mechanischen Klang der kurzen Noten.

Weitere Vorteile, Merkmalt, und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Aufnahmesystems eines elektrischen Klaviers,

Fig. 2 eine tabellarische Übersicht der Bit- oder Datenzeilenzuteilung für jeden Rahmen der multiplexmäßig zusammengefaßten Daten,

Fig. 3 ein Blockdiagramm der Ausdrucksaufnahmeschaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 Schwingungsformdiagramme, welche das Grundprinzip des Ausdrucksaufnahmesystems der vorliegenden Erfindung erläutern, und

Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm einer Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist die Tastatur eines Klaviers (nicht gezeigt) als Tastatur-Datenquelle 10 bezeichnet. Dies kann irgendein Musikinstrument wie z.B. ein Cembalo, ein Glockenspiel, eine Orgel, ein Piano, usw.sein. Jeder Ausgang oder jede Schalterbetätigung wird von einer einzigen Leitung 11-1 bis 11-N angezeigt, wobei

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die Anzahl solcher Ausgangsleitungen der Anzahl der abzutastenden und zu registrierenden Tastenschalterbetätigungen, z.B. 80 Tasten für die Noten 4 bis 84 eines Standardpianos, entspricht, wobei die Noten am äußersten Ende der Tastatur nicht aufgezeichnet werden. Diese könnten jedoch leicht in dem 128-Bit-Rahmenformat, das hier verwendet wird (vgl. Fig. 2) aufgenommen werden. Zusätzlich können die "Halte"-und "Dämpfungs"-Pedale mit ähnlichen Schaltern ausgerüstet und die Betätigung dieser Schalter in gleicher Weise abgetastet werden.

Ein Multiplexer 12, dem Zeitsteuerimpulse von einer Takt- oder Zeitsteuerungseinrichtung 9 zugeführt werden, tastet oder fragt jede einzelne Leitung 11-1 ... 11-N in einer getakteten Folge ab, welche einen Rahmen bildet. Die Tastenschalter, die Haltepedal- und Dämpfungspedalbetätigungen werden also durch den digitalen Multiplexer 12 einzeln zu einem bestimmten Zeitpunkt und generell aufeinanderfolgend abgetastet. Wenn jedoch keine Vertauschungen in Betracht gezogen werden, ist es nicht erforderlich, daß sie aufeinanderfolgend geprüft werden. In diesem Falle können sie in Gruppen in irgendeiner Weise oder Ordnung abgefragt oder abgetastet werden, wobei das einzige Kriterium darin besteht, daß die Position des besonderen Schalters in seiner Abtastzeit in dem gesamten System aufrechterhalten wird.

In Fig. 2 ist eine tabellarische Übersicht einer Bit-Zuteilung für 88 Tasten des Klaviers dargestellt, wobei, wie oben erwähnt worden ist, nur die Noten 4 bis 84 für eine genaue und zufriedenstellende Reproduktion der zu spielenden Musik benutzt werden müssen, obwohl natürlich die gesamte Tastatur verwendet werden kann.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Bit-Positionen 1 und 2 für das Dämpf ungs- und das Haltepedal vorgesehen. Bit-Position 3 ist ein Reservebit und ist einfach bei der vorliegenden Ausführungsform nicht benutzt. Bit- Positionen 4 bis 8 sind 5 Bit-Positionen, welche

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für den Tiefenausdruck verwendet werden, wobei die erste Bit-Position der Tiefenausdrucksgruppe, d.h. Bit-Position 4 das am wenigsten signifikante Bit ("LSB") ist und die Bit-Position 8 für das fünfte Bit der Tiefenausdrucksgruppe, vorgesehen ist und das signifikanteste Bit ("MSB") aufzeichnet. Bit-Positionen 9 bis 16 sind Reservebits und können z.B. zur Aufnahme der vier tiefen Noten verwendet werden, welche bei der vorliegenden Ausführungsform nicht verwendet werden. Bit-Positionen 17 bis 56 werden zur Aufzeichnung der Tastenschalterbetätigungen der tiefen Noten verwendet. Es wird angemerkt, daß bei der vorliegenden Ausführungsform die Ausdrucksbits der tiefen Noten nahe den Tastenschalterbetätigungen der tiefen Noten selbst aufgezeichnet werden.

Bit-Positionen 57 bis 64 sind Reservebit-Positionen und können, falls erwünscht, zur Einführung anderer Daten in jeden Rahmen verwendet werden. Bit-Positionen 65 und 66 werden zur Aufnahme des digitalen Kode-Wortes benutzt, welches das besondere Format der Rollenmusik, welche umgeschrieben wird, identifiziert. Im Falle einer normalen Aufnahme gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Bit-Positionen nicht verwendet. Bit-Position 67 ist eine Reservebit-Position und wird nicht benutzt. Bit-Positionen 68 bis 72 werden zur Aufnahme der Höhenausdrucksbits benutzt, wobei das erste Bit das am wenigsten signifikante Bit ("LSB") und das fünfte Bit das signifikanteste Bit ("MSB") ist. Bit-Positionen 73 bis 112 einschließlich werden zur Aufzeichnung der Tastenschalterbetätigungen der hohen Noten verwendet. Bit-Positionen bis 120 sind Reservebits und Bit-Positionen 121 bis 128 sind zur Speicherung der Synchronisierungsbits vorgesehen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, liefert ein Synchronisierungsgenerator 10-S, welcher das in den Bit-Positionen 121 bis 128 gezeigte Synchronisierungswort erzeugt, das Synchronisierungswort auf Leitungen 11-S zum Multiplexer. Die Pedalsteuerungen für das Haltepedal und das Dämpfungspedal werden in den Bit-Positionen 1 und 2, wie oben erwähnt, aufgezeichnet.

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Die Ausdrucksbitinformation von der Ausdruckssteuerschaltung EC, welche hiernach im einzelnen beschrieben wird, wird über ein ODER-Glied 94 (vgl. Fig. 5) kombiniert, um den in Fig. 2 gezeigten Datenrahmen zu bilden. Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 94 auf der Leitung 13 wird einem Kodierer 14 zugeführt, der vorzugsweise ein Zwei-Phasen-Pause/Impuls-Kodierer ist. Das Ausgangssignal des Kodierers auf der Leitung 14-0 wird einer Bandauf-

nahme-und -Wiedergabeeinheit 15 zugeführt, welche die kodierten Daten auf der Leitung 14 auf einer Magnetbandkassette (nicht gezeigt) aufzeichnet. Die Informationen, welche auf dem Magnetband aufgezeichnet werden, stellen Seriendatenrahmen dar, welche die in Fig. 2 gezeigten Bit-Zuteilungen aufweisen. Da die Daten in einem Zwei-Phasen-Pause/ Impuls-Kodierer kodiert werden, ist dies ein den Takt selbst enthaltendes Signal, welches scharfe Übergänge im Magnetfluß zu Beginn (oder am Ende) einer jeden Bit-Position oder Datenzelle hat mit einem übergang oder keinem übergang in der Mitte einer Datenzelle, welche die Informationen der aufgenommenen Tastenschalterbetätigungenr Ausdrucksbits, usw. darstellt. Ein solches Kodiersystem ist im "Service Manual" für Teledyne Piano Recorder/Player Model PP-1, Assembly No. 3288 ATL 3263 offenbart, einer Veröffentlichung des vorliegenden Anmelders, und in der US-Patentanmeldung Ser. No. 681 093 von J.M. Campbell, angemeldet am 28. April 1976. Beide zitierten Stellen werden hierdurch in die vorliegende Patentanmeldung einverleibt.

Bei der Wiedergabe wird das Band in die Bandaufnahme/Wiedergabeeinheit 15 eingebracht und die kodierten Daten erscheinen am Ausgang des Lesekopfs und werden über konventionelle Ausgleichsbzw. Korrekturnetzwerke und Verstärker geleitet, um das digitale Signal, welches auf der Ausgangsleitung 16 erscheint, wiederzugewinnen. Dieses Signal schließt die Taktdaten als Teil des kodierten Signals ein. Wenn dieses Taktsignal wiedergewonnen wird, wird es gemeinsam mit der anderen hier nicht relevanten Information in einer Zeitwiedergewinnungsschaltung 17-R verwendet und einer Demultiplexer- und Verriegelungsschaltung 18 zugeführt.

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In dieser im Handel erhältlichen Einheit werden die Daten vom Dekodierer 17 auf Ausgangsleitungen 17-0 zur Demultiplexereinheit 18 geliefert, welche die Daten auf geeignete Steuerkanäle und Speicher- und Solenoidbetätigungsschaltungen 19-K für die Tastaturdaten, 19-E für die Ausdrucksdaten, 19-P für die Pedaldaten und 19-A für Hilfsdaten, welche die nicht zugeteilten Bits, gezeigt in der tabellarischen Übersicht der Datenzuteilung der Fig. 2, sein können oder nicht, aufteilt. Vorzugsweise werden die Tiefenausdrucksbits nahe und vor den tiefen Noten und die Höhenausdrucksbits nahe und vor den den hohen Noten aufgenommen, was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. Hierdurch wird jedoch gewährleistet, daß eine zuverlässigere Wiedergabe der Musik, wie sie ursprünglich gespielt worden ist, beim Playback erzielt wird.

In Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung zum Erfassen und Kodieren des Ausdrucks gezeigt. Diese Schaltung weist ein einfaches Mikrophon 30 zum Erfassen der Schallwelle auf, welche durch das Anschlagen einer oder mehrerer Noten der Tastatur eines Klaviers erzeugt wird. Diese Schallwelle bzw. Schallschwingung wird auf einer Leitung 31 zu einen Tiefpaßfilter 32 für die tiefen Noten und zu einem Hochpaßfilter 33 für die hohen Noten geführt. Die AusgangsSignale dieser beiden Filter werden jeweils Vergleichern 34 und 36 zugeführt, welche mit Integrationszählern 38 und 39 eine digitale Integration der Schwingungsform durchführen (vgl. Fig. 4) Die elektrischen Schwingungsformen vom Mikrophon, wie vom Tiefpaßfilter 32 und Hochpaßfilter 33 durchgelassen, können die in Fig. gezeigte Form aufweisen. Der andere Eingang des Vergleichers kann auf ein einstellbares oder programmierbares Schwellwertniveau gebracht werden. Wenn die Musikschwingungsform, gezeigt in Fig. 4, größer als der Schwellwert ist, ermöglicht eine Taktschaltung das Weiterstellen eines Zählers (in näheren Einzelheiten in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben), welcher eine binäre 5-Zähleinheit mit einem 31-Zählbereich ist. Das Zählungssystem wird durch Voreinstellung des grundlegenden Gleichspannungsniveaus eingestellt, so daß das maximale vom Klavier geforderte Volumen die maximale Zählung 31 im Zähler erzeugt. Je länger die Musikschwingungsform

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oberhalb des Schwellwertes ist, desto größer ist der gespeicherte Ausdruck. Dieses Integrationssystem kann eingestellt werden, um die höhere Frequenz und damit die geringeren Zählungen der hohen Noten zu kompensieren, indem der Grundschwellwert des Höhenvergleichers geringfügig geringer eingestellt wird als derjenige des Tiefenvergleichers. Der Grund hierfür besteht darin, daß die hohen Noten härter angeschlagen werden müssen, um das gleiche Volumen wie bei den tiefen Noten zu erzielen. In dem gezeigten Blockdiagramm erzeugen die Intensitätsintegrationszähler 38 und 39 hierdurch eine Gruppe von Datenbits, welche den binären Wert für das aufzuzeichnende Intensitätsniveau bilden. Diese Signale werden dann zu einer Zeitsteuerungsschaltung 40 zur Datenstrom-Einfügung geführt, welche den Tastenschalterdatenstrom mit den Ausdrucksbits, sowohl den hohen wie auch den tiefen Ausdrucksbits, kombiniert und die Zeitmultiplexdatenrahmen auf Leitung 13 dem Zwei-Phasen-Kodierer der Fig. 1 zuführt. Das System berücksichtigt auch das Spielen von mehr als einer Note durch Zählen der Anzahl der gespielten Noten und automatisches Anheben des Schwellwertes, wenn Mehrfachnoten erklingen. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird der Tastenschalter-Datenstrom einer Zählschaltung 42 für die tiefen Tasten und einer Zählschaltung 43 für die hohen Tasten zugeführt, welche, wie in Fig. 5 gezeigt ist, das System zum Einstellen des Schwellwertniveaus der Vergleicher 34 und 36 beinhaltet.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist der Ausgang des Mikrophons 30 mit einem Paar von in Kaskade geschalteten Vorverstärkern 50 und 51 gekoppelt, wobei der Rückkopplungswiderstand R des Vorverstärkers 51 für Signalkompensationszwecke einstellbar ist. Der Ausgang des Vorverstärkers 51 ist über einen Koppelkondensator 52 mit einer Tiefpaßfilterschaltung 32 herkömmlicher Art verbunden, um einen Bereich tiefer Frequenz unterhalb von 330 Hertz zu schaffen, und mit einer Hochpaßfilterschaltung 33, um einen Bereich hoher Frequenz oberhalb 330 Hertz der Musikschwingungsform zu schaffen. Die Filterausgänge sind mit einer Notenvergleicherschaltung 56 für die tiefen Noten und einer Schaltung 57 für die hohen Noten verbunden. Die Integrationszähler erzeugen einen

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numerischen Wert für die Intensität der gespielten tiefen und hohen Noten. Der Tonbereich der den Ausdruck aufnehmenden Schaltung verwendet Operationsverstärker wie z.B. "National Semi-Conductor 324A", um sowohl den Vorverstärker für einen Mikrophonausgang und die aktiven Tiefpaß- und Hochpaßfilter 32 und 33 als auch die Tastennoten-Einstellvergleicher 56 und 57 zu realisieren. Wie oben erwähnt worden ist, sehen die Notenvergleicher56 und 57 einen Schwellwert vor, mit welchem die Filterausgänge verglichen werden, um den Integrationszähler zu starten. Der Ausgang des Vergleichers ist in Fig. 4 gezeigt. Das einstellbare Bezugsniveau wird in erster Linie durch ein Potentiometer 58 von einer Gleichspannungsquelle 60 eingestellt, welche über einen Vorwiderstand 61 mit einem gemeinsamen Punkt 62 verbunden ist. Der Schwellwert wird in Abhängigkeit einer Anzahl gespielter Tasten eingestellt, um die Integratorausgangszählung in geeigneter Weise zu gestalten. Der Integrator zählt in einfacher Weise diejenige Zeit, in welcher das Filterausgangssignal oberhalb des Schwellwertniveaus liegt und speichert diese Zählung, um mit den Tastendaten und zu geeigneter Zeit in den Datenstrom eingefügt zu werden.

In dem in Fig. 1 gezeigten Multiplexer, z.B. offenbart in der US-Patentanmeldung Serial No. 681 093 von J.P.Campbell, angemeldet am 28. April 1976, sind 128 Datenbits oder Zeitzellen in jedem Rahmen, wobei diese in 16 Einheiten von jeweils acht Zellen aufgeteilt sind. In der Zeitsteuerungsschaltung des Multiplexers werden 16 Zeitsteuerimpulse erzeugt, welche mit T0...T-15 bezeichnet sind (vgl. Fig. 2 für die relative Position dieser Impulse). Diese Impulse identifizieren die Steuerung bzw. den Zeitpunkt des Beginns einer jeden Wortgruppe wie folgt:

TO T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7

Tiefenausdruck Reserve Tastendaten der tiefen Noten Reserve

T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15

Höhenausdruck Tastendaten der hohen Noten Reserve" Synchronisie-

rungswort

Die obigen Zeiten sind an verschiedenen Stellen in Fig. 5 angedeutet und sorgen für die Zeitsteuerung der Einstellung des veränderbaren

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Schwellwertes des Vergleichers und auch für die Zeit der Einfügung der Ausdrucksdatenbits in den vom Multiplexer kommenden Tastendatenstrom.

Es wird angemerkt, daß der Tiefenausdruck zur Zeit TO gestartet wird und daß zur Zeit T1 ein Zähler (4-Bit-Zähler 70) für die tiefen Noten gestartet oder eingeschaltet wird, um die tiefen Noten zu zählen. Der Zweck des 4-Bit-Zählers 70 für die tiefen Noten besteht darin, zwei getrennte Ausgangssignale, eins beim Zählstand 2 und eins beim Zählstand 4 zu erzeugen, um das Niveau des Vergleichereingangs und hierdurch das Intensitätsniveau der tiefen Töne einzustellen. Bei Auftreten des Zeitsignals T1 wird der Zähler 70 eingeschaltet. Die Tastendaten oder Tastenschalterbetätigungen, wie vom Multiplexer geliefert, werden einem UND-Glied 71 gemeinsam mit Taktsignalen zugeführt. Zusätzlich versorgt eine Verriegelungsschaltung oder Rückstellschaltung 72 einen dritten Eingang des UND-Gliedes 71. Das UND-Glied 71 läßt daher die Tastendaten bei Auftreten des Taktsignals passieren, so daß diese Daten in den 4-Bit -Zähler 70 getaktet werden. Während hier ein 4-Bit-Zähler mit nur zwei benutzten Ausgängen offenbart ist, z.B. der 2-Bit-Zählstand und der 4-Bit-Zählstand, könnte jede Anzahl von Ausgängen benutzt werden, um eine entsprechende Anzahl von Spannungsniveaus am Summierungspunkt 62 des veränderbaren Schwellwertes zu schaffen. Die Verriegelungsschaltung 72 wird anfangs durch den Impuls T2 gesetzt und wird durch die Zählung 4 vom 4-Bit-Zähler 70 über ein ODER-Glied 73 oder durch Auftreten des Zeitimpulses T7 am Ende der tiefen Noten in dem Zeitrahmen zurückgestellt. Im Anfangszustand wird das Schwellwertniveau des Vergleichers durch das Potentiometer 58 eingestellt. Bei Auftreten tiefer Noten während des Spielens der Musik erzeugt eine im Tiefenbereich gespielte Note keine Veränderung des Schwellwertniveaus. Wenn jedoch im Tiefenbereich der Tastatur zwei Noten gespielt werden, steht ein Ausgangssignal am Ausgang des 2-Bit-Zählstands des Zählers 70 für die tiefen Noten an, das über die Diode D_ß1 und den

Widerstand R„. das Spannungsniveau am Summierungspunkt 62 einstellt. BI

Wenn eine dritte Note in dem gleichen Zeitrahmen angeschlagen worden ist, ergibt sich keine Veränderung des Schwellwertniveaus. Nach Anschlagen einer vierten Note oder jeder größeren Anzahl erscheint ein

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Ausgangssignal am Ausgang des 4-Bit-Zählstands des 4-Bit-Zählers, das über die Diode D „ und den Widerstand R₂ das Schwellwertniveau am Summierungspunkt 62 einstellt und gleichzeitig die Verriegelungsschaltung 72 zurückstellt, welche ebenfalls durch den Zeitsteuerungsimpuls T7 am Ende der tiefen Noten zurückgestellt wird.

Die gleiche Schaltung wird zur Einstellung des Schwellwertniveaus für den Zähler der hohen Noten verwendet. In diesem Falle wird der 4-Bit-Zähler anfangs gesetzt oder eingeschaltet durch den Zeitimpuls T8. Zeitimpuls T10 wird für die Zurückstellung der Verriegelungsschaltung 72T und Zeitimpuls T14 wird für die Zurückstellung am Ende der hohen Noten verwendet. Die Verriegelungsschaltung wird ebenfalls in der gleichen Weise durch Auftreten einer 4-Bit-Zählung zurückgestellt.

Das Tiefenniveau vom Ausgang des Vergleichers 56 wird dem Integrationszähler 80 zugeführt, welcher zuerst gelöscht oder zurückgestellt worden ist durch das Zeitsteuerimpulssignal TO. Zusätzlich zum Tiefenniveau werden Signale zu einer Eingangsklemme des 5-Bit-Zählers 80 geführt. Der Zählerteil weist 32-Ausdrucksniveaus auf. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Zeitdauer des Vergleicherausgangssignals, das dem Tiefenniveau-Eingang des Integrationszählers 80 zugeführt wird, ebenso lang wie es hoch oder groß ist, wobei die Taktimpulse den Zähler bis zu einem Niveau von 32 Zählungen stufenweise einstellen, um 32 Ausdrucksniveaus zu schaffen. Der Zählerausgang wird parallel verschoben zum Schieberegister 84, um zu jeder Zeit eine Parallel-Serien-Umwandlung zu schaffen, wenn der 5-Bit-Zähler 80 gelöscht oder durch das Zeitsteuerimpulssignal TO zurückgestellt wird. In dem Schieberegister 84 sind dann die Daten des Tiefenausdrucks gespeichert. Als Steuerungen für das Schieberegister 84 ist ein ODER-Glied 86 vorgesehen, welchem die Tastendaten oder Tastenschalterbetätigungen, der Zeitsteuerimpuls TO und der Zeitsteuerimpuls T15 zugeführt werden. Die Impulse vom Schieberegister 84 werden in Serienform dem UND-Glied 88 zugeführt, dessen anderem Eingang der Zeitsteuerimpuls TO zugeführt wird. Der Impuls TO aktiviert daher das UND-Glied 88 zur richtigen Zeit in dem Rahmen des Seriendatenstroms der Tastenschalterbetätigungen. Das glei-

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ehe System wird verwendet, um einen Integrationszähler und Ausgangssignale für die hohen Noten zu schaffen.

Um für die Ausdrucksschaltung Zeit zur Durchführung ihrer Funktionen zu schaffen, wird der Tastenschalter-Datenstrom durch zwei 128-Bit Schieberegister 90 und 91 geschickt, bevor die Ausdrucksdaten eingefügt werden. Die Schieberegister 90 und 91 sind in Reihe miteinander verbunden, wobei der Ausgang des Schieberegisters 90 mit einem ODER-Glied 92 und mit dem Eingang des Schieberegisters 91 verbunden ist. Der Ausgang des Schieberegisters 91 ist mit dem zweiten Eingang des ODER-Gliedes 92 verbunden, so daß der Datenstrom, welcher am Ausgang des ODER-Gliedes 92 auftritt, die Tastendaten enthält, welche für jede Tastenschalterschließung um einen Rahmen gedehnt worden sind. Das ODER-Glied 92 gibt daher Auskunft über den letzten Rahmen und auch darüber, was mit einem Bit im nächstfolgenden Rahmen passiert. Diese Signale werden einem ODER-Glied 94 zugeführt, dessen andere Eingänge mit den Ausgängen der UND-Glieder 88B und 88T verbunden sind. Die durch den Zeitsteuerimpuls TO erfolgende Zeitsteuerung des UND-Gliedes 88B ermöglicht es, daß die Ausdrucksbits im Schieberegister 84 dem vom ODER-Glied 92 kommenden Datenstrom in den Bit-Positionen 4 bis 8 einschließlich hinzugefügt werden, wie in dem digitalen Multiplexerwortformat oder der tabellarischen Übersicht der Bit-Zuteilung in Fig. 2 illustriert ist. In der gleichen Weise werden die im Schieberegister 84T gespeicherten Höhenausdrucksbits durch das UND-Glied 88T und den Zeitsteuerimpuls T8 aufgetastet, um dem Tastendatenstrom vom ODER-Glied 92 in den Bit-Positionen 68 bis 72 der in Fig. 2 gezeigten tabellarischen Übersicht der Bit-Zuteilung hinzugefügt zu werden.

Die Schieberegister 90 und 91 dehnen die Dauer einer jeden Note durch ODER-niäßiges Verknüpfen der Ausgänge im ODER-Glied 92, um hierdurch sehr schrille oder ziemlich mechanische Klänge der kurzen Noten zu vermeiden. Die Tastenzählinformation, die zur Einstellung des Gleichspannungsvergleichsniveaus durch Zähler 7OB und 70T verwendet wird, wird gesteuert, um die zu irgendeiner gegebenen Zeit gespielten tiefen und hohen Noten zu zählen. Die Information über die tiefen und hohen Noten wird mit den Tastenschalterbetätigungen kombiniert und in den

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Datenstrom sehr nahe zu den Zeitpunkten eingeführt, zu welchen die Bits gespielt werden, was eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem Stande der Technik darstellt, da bei den bekannten Bit-Zuteilungen die Höhen- und Tiefeninformation im Datenstrom nach dem Auftreten der zu spielenden Noten auftrat oder positioniert war. Die vorliegende Verbesserung ist ein wesentlicher Beitrag, um eine zuverlässigere Wiedergabe der Musik, wie ursprünglich aufgenommen, zu erzielen.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

,./Vorrichtung zur Aufnahme von Ausdruckseffekten einer musikalischen Darbietung, die durch Handbetätigung der notenerzeugenden Einrichtungen eines Musikinstrumentes gebildet wird, mit einer Einrichtung zum Abtasten der Handbetätigung der Noten und zum Erzeugen eines digitalen Seriendatenstromes elektrischer Signale in zeitmultiplexmäßig zusammengefaßten Datenrahmen und mit einer Einrichtung zum Abtasten der Klangfülle bzw. Lautstärke der erzeugten Musik, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Umwandeln der erzeugten, von der Abtasteinrichtung abgetasteten Klangfülle in digitale Signale und Speichern dieser Signale in Serienform,

eine Einrichtung zum zeitweisen Speichern eines jeden Datenrahmens, erste Zeitsteuerungseinrichtungen für die Entfernung der Datenrahmen

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von der Einrichtung zum zeitweisen Speichern,

zweite Zeitsteuerungseinrichtungen für die Entfernung der gespeicherten digitalen Intensitätssignale in Serienform und

eine Einrichtung zum Einmischen der Datenrahmen von der Einrichtung für das zeitweise Speichern mit der Serienform der gespeicherten digitalen Intensitätssignale.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (32; 33) zur Aufteilung der von der Abtasteinrichtung abgetasteten Signale in hohe Noten und tiefe Noten vorgesehen ist, und daß die Umwandlungseinrichtung (34, 38; 36, 39) jeweils eine Einrichtung zum Umwandeln der Signale hoher Noten und der Signale tiefer Noten in ein Paar von Seriendaten aufweist, welche in die Datenrahmen eingemischt werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung ein Mikrophon (30) ist und daß die Umwandlungseinrichtung eine Vergleichereinrichtung (34; 36)_; eine Einrichtung (31, 32; 33) zur Verbindung des Ausgangs des Mikrophons mit einem Eingang der Vergleichereinrichtung, eine mit dem anderen Eingang der Vergleichereinrichtung verbundene, veränderbare Spannungsquelle, so daß zu jeder Zeit, zu welcher das Musikintensitätsniveau oberhalb des Niveaus der veränderbaren Spannungsquelle liegt, ein Ausgangssignal an der Vergleichereinrichtung ansteht, und eine Einrichtung (38; 39) zur Umwandlung des Ausgangssignals der Vergleichereinrichtung in ein digitales Signal aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Spannungsquelle eine feste Gleichspannungsquelle

(60) und einen Spannungsteiler (58, 61) aufweist, dessen Ausgang mit dem Eingang der Vergleichereinrichtung (56; 57) verbunden ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (42; 43) zum Zählen der Anzahl von Handbetätigungen der Noten in mindestens einem ausgewählten Ausschnitt eines Datenrahmens und eine Einrichtung zum Einstellen des Spannungsniveaus, das der Vergleichereinrichtung von dem Spannungsteiler zugeführt wird, entsprechend der Anzahl der gespielten Noten.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (32; 33) zur Aufteilung der Signale von dem Mikrophon in ein Tiefensignal und ein Höhensignal vorgesehen ist und daß die Umwandlungseinrichtung (34, 38; 36, 39) getrennte Kanäle für das Tiefensignal und das Höhensignal aufweist, die jeweils eine Vergleichereinrichtung (34; 36), eine Verbindungseinrichtung, eine veränderbare Spannungsquelle und eine Einrichtung (38; 39) zum Umwandeln des Tiefensignals bzw. Höhensignals in digitale Signale aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Kanäle eine Einrichtung zum Einstellen des Niveaus für einen Vergleicher auf ein unterschiedliches Niveau vorgesehen ist, um die im Verhältnis zu den tiefen Noten höhere Frequenz der höheren Noten zu kompensieren.
8. Schaltung zur digitalen Darstellung des Ausdrucks eines Musikinstruments , gekennzeichnet durch

eine Wandlereinrichtung (30) zur Erzeugung einer elektrischen Schwingungsform, die proportional zur akustischen Schwingungsform ist,

eine Vergleichereinrichtung (34; 36) zum Vergleichen der elektrischen Schwingungsform mit einem ausgewählten Spannungsniveau und zum Erzeugen einer Ausgangssignalspannung von einer Zeitdauer, die derjenigen Zeitdauer proportional ist, in welcher die Amplitude der elektrischen Schwingungsform oberhalb des ausgewählten Spannungsniveaus liegt,

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eine Einrichtung (38; 39) zum Umwandeln der Ausgangssignalspannung in Binärsignale, welche die Intensität der akustischen Schwingungsform darstellen und

eine Einrichtung (42; 43) zum Zählen der Anzahl der innerhalb eines ausgewählten Zeitabschnittes auf dem Musikinstrument gespielten Noten und zum Einstellen des ausgewählten Spannungsniveaus in Abhängigkeit von der in dem ausgewählten Zeitabschnitt gezählten Noten.
9. Schaltung zur digitalen Darstellung des Ausdrucks eines Musikinstruments , gekennzeichnet durch

eine Wandlereinrichtung (30) zur Erzeugung einer elektrischen Schwingungsform, die proportional zur akustischen Schwingungsform ist,

eine Vergleichereinrichtung (34; 36) zum Vergleichen der elektrischen Schwingungsform mit einem ausgewählten Spannungsniveau und zum Erzeugen einer Ausganssignalspannung von einer Zeitdauer, die derjenigen Zeitdauer proportional ist, in welcher die Amplitude der elektrischen Schwingungsform oberhalb des ausgewählten Spannungsniveaus liegt,

eine Einrichtung (38; 39) zum Umwandeln der Ausgangssignalspannung, in Binärsignale, welche die Intensität der akustischen Schwingungsfbrm darstellen und

eine Einrichtung (32; 33) zur Aufteilung der elektrischen Schwingungsform in einen die tiefen Noten repräsentierenden Teil und in einen die hohen Noten repräsentierenden Teil, wobei die Vergleichereinrichtung (34; 36) gesondert jeden dieser Teile im Verhältnis zu seinem jeweils ausgewählten Spannungsniveau vergleicht, um eine Tiefenausgangssignalspannung von einer Zeitdauer, die dem Tiefenumfang der akustischen Schwingungsform proportional ist, und eine Höhenausgangssignalspannung von einer Zeit-

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dauer, die dem Höhenumfang der akustischen Schwingungsform proportional ist, zu erzeugen.
10. Schaltung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einstellen der jeweiligen ausgewählten Spannungsniveaus für den Vergleich der tiefen und der hohen Noten.
11 . Verfahren zur Aufnahme von Ausdruckseffekten einer musikalischen Darbietung, die durch die Handbetätigung der notenerzeugenden Einrichtungen eines Musikinstruments gebildet wird, bei dem ein erstes Abtasten der Handbetätigung der Noten erfolgt und ein digitaler Seriendatenstrom elektrischer Signale in zeitmultiplexmäßig zusammengefaßten Datenrahmen erzeugt wird und bei dem ein zweites Abtasten der Klangfülle bzw. Lautstärker der erzeugten Musik erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß

die Klangfülle der .erzeugten, beim ersten Abtasten abgetasteten Musik in digitale Signale umgewandelt und in Serienform gespeichert wird,

jeder Rahmen der abgetasteten Handbetätigungsdaten zeitweilig gespeichert wird,

die Datenrahmen aus der zeitweiligen Speicherung und zu ausgewählten Zeiten die gespeicherten digitalen Intensitätssignale in Serienform entfernt werden und

die Rahmen der Handbetätigungsdaten von der zeitweiligen Speicherung mit der Serienform der gespeicherten digitalen Intensitätssignale eingemischt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beim zweiten Abtasten abgetasteten Signale in hohe Noten und tiefe Noten aufgeteilt werden, die Signale der hohen Noten und der tiefen Noten in ein Paar von digitalen Seriendaten umgewandelt werden, welche in die Datenrahmen eingemischt werden, wobei die Ausdrucks-

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daten der tiefen Noten in diese Rahmen an einer Stelle, die nahe den Handbetätigungsdaten der tiefen Noten liegt, und die Ausdrucksdaten der hohen Noten in diese Datenrahmen an einer Stelle, die nahe den Handbetätigungsdaten der hohen Noten liegt, eingemischt werden, so daß bei der Wiedergabe eine zuverlässigere Wiedererzeugung der originalen Musikdarbietung erzielt wird.
13. Verfahren zur binären Aufnahme der Ausdruckseffekte von tiefen und hohen Noten eines Saiteninstruments, dadurch gekennzeichnet, daß die von den hohen Noten erzeugten Binärsignale im Hinblick auf den dynamischen Unterschied zwischen den Saiten hoher und tiefer Noten kompensiert werden.

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