DE2901969A1

DE2901969A1 - Elektronisches musikinstrument mit einer einrichtung zur erzeugung variabler impulse

Info

Publication number: DE2901969A1
Application number: DE19792901969
Authority: DE
Inventors: William Robert Hoskinson; Peter Edward Solender
Original assignee: Wurlitzer Co
Current assignee: Wurlitzer Co
Priority date: 1978-01-27
Filing date: 1979-01-19
Publication date: 1979-08-02
Also published as: GB2013945B; US4205574A; IT1114483B; AU4275578A; GB2013945A; JPS54111325A; IT7947799A0; CA1115098A

Description

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Beschreibung

Die seither bekannten elektronischen Musikinstrumente, vorzugsweise elektronische Orgeln, sind mit analog arbeitenden Tongeneratoren verschiedener Bauweise ausgerüstet. Bei den sogenannten additiven oder synthetisierenden Musikinstrumenten war es üblich, eine große Anzahl in harmonischem Zusammenhang stehender Sinuswellen zu addieren, um einen komplizierteren Kurvenverlauf zu erhalten. Bei den sogenannten formanten Musikinstrumenten wurden komplizierte Signalfunktionen erzeugt und anschließend zur Abtrennung unerwünschter harmonischer und nicht-harmonischer Teilschwingungen gefiltert, um auf diese Weise eine gewünschte Kurvenform zu simulieren.

In jüngerer Zeil, werden in der Patentliteratur zunehmend digital arbeitende elektronische Orgeln beschrieben, bei denen die Rechnertechnik zur Erzeugung gewünschter Signalformen ausgenutzt wird.

Es ist bekannt, daß eine quadratische Welle mit 50%igem Impulsverhältnis nur ungeradzahlige Harmonische erzeugt. Es ist weiter bekannt, daß eine Rechteckwelle mit einem Impulsverhältnis von 1/8 einen Ton ergibt, der einem Klavier ähnlich ist. Daraus ergibt sich leicht, daß verschiedene Impulsverhältnisse verschiedene harmonische Strukturen und Ausgangstöne erzeugen.Es kann mathematisch gezeigt werden, daß eine beliebige Kurvenform aus einer rechtwinkligen oder Iinpulswelle dadurch entwickelt werden kann, daß der Anfang und die Dauer jedes Impulses innerhalb einer Gesamtheit fester Positionen pro Schwingungsdauer verändert wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dies in einem Gerät zur Erzeugung einer gewünschten Kurvenform zu realisieren.

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•ε-

Insbesondere ist es ein Anliegen der Erfindung, einen Generator für einen Impulszug zu schaffen, der eine variable Anzahl von Impulsen pro Schwingungsdauer besitzt, sowie eine Einrichtung zu schaffen, die den Anfangszeitpunkt und die Dauer der Impulse entsprechend einem vorgegebenen Muster zu verändern gestattet, um auf diese Weise den gewünschten sich in der Zeit variierenden harmonischen Gehalt zu erzeugen. Vorzugsweise wird dazu im Rahmen der Erfindung wie nachstehend noch im einzelnen ausgeführt, ein Impulszug erzeugt, in welchem binär verwandte Zahlen parallel einem Lesespeicher und einem Addierer zugeführt und verknüpft werden, und dann einem Komparator zugeleitet werden, um den Anfangszeitpunkt und die Dauer der Impulse während jeder Taktperiode entsprechend der in dem Lesespeicher gespeicherten Information zu verändern.

Die Erfindung läßt sich am einfachsten anhand der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnungen verstehen, im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten elektronischen Musikinstrumentes ;

Fig. 2 eine Darstellung eines Grund-Impulszuges, der im Rahmen der Erfindung benutzt wird;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer impulserzeugenden, erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 4 einen Impulszug einer Beispielsfrequenz bei Beginn der Erzeugung der Frequenz;

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Darstellung für die gleiche Note etwa am Ende der Zeitvariationsperiode;

Fig. 6 ein Blockdiagramm einer Teilerkette eines Zählers, mit der Blöcke von N-Bit-Zahlen zur Verwendung in den Steuerschaltungen jeder Oktave erzeugt werden;

Fig. 7 ein vereinfachter Abschnitt eines Lesespeichers (ROM) sowie der Zählerfortschaltschaltung und der Teiler zur Steuerung des ROM;

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ORIGINAL INSPECTED

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Fig. 8 ein vereinfachtes Beispiel einer Impulsbildung gegenüber der Taktfrequenz;

Fig. 9 und 10 Blockdiagramme zur Erläuterung der Steuerung der Zeitvariation des spektralen Gehalts der erfindungsgemäß erzeugten Impulswelle;
und

Fig.11 ein Blockdiagramm, das eine Variation zeigt, bei der ein in der Zeit sich verändernder spektraler Inhalt nur für einen Teil der Spieldauer einer Note verwendet wird.

Aus dem Blockdiagramm der Fig. 1 erkennt man das im Ganzen mit 20 bezeichnete elektronische Musikinstrument, etwa in der Form_einer elektronischen Orgel. Dieses elektronische Musikinstrument enthält mehrere Tastenschalter 22. Diese Tastenschalter können bei einer elektronischen Orgel auch allgemein Pedalschalter umfassen. Bei der Erfindung ist die harmonische Struktur so ausgelegt, daß sie sich mit der Zeit erheblich verändert, und dies belegt anschaulich der Ton eines Klaviers. Ein Klavier hat natürlich üblicherweise nur eine Tastatur statt die beiden Manuale und die Pedale einer Orgel. Die Tastenschalter 22 sind ihrerseits in geeigneter Weise mit Tongeratoren 24 verbunden, in welchen sich die Erfindung verkörpert. Die Tongeneratoren sind mit einem Verstärker 26 und dieser wiederum mit einem Lautsprecher 28 zur Umsetzung der elektronischen Schwingungen in akustisch hörbaren Klang verbunden.

Zur beispielhaften Darstellung der Erfindung umfasse ein Impulszug 30 (Fig.2) vier Impulse auf eine Periode der Kurvenform. Die Frequenz jeder Note ist natürlich durch die Dauer einer Periode bestimmt. Im vorliegenden Beispiel ist die harmonische Struktur des Kurvenzuges durch den Zeitpunkt bestimmt, an dem jeder Impuls innerhalb einer Periode beginnt, sowie auch durch die Länge des Impulses.

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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel fallen vier Impulse auf eine Periode. Die Impulse werden durch abwechselnde Übergänge von 0 nach 1 und von 1 nach 0 erzeugt. Es liegen somit 8 übergänge und 8 Abschnitte vor, die jeweils von P₁ bis Pg in der Fig. 2 bezeichnet sind.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm der Impulserzeugereinrichtung für eine Note, wobei für jede Note eine derartige Einrichtung vorgesehen ist. Eine ähnliche Einrichtung ist in der deutschen Patentanmeldung P 28 00 858.4 dargestellt, auf deren Offenbarungsgehalt hier ergänzend Bezug genommen wird. Acht zusammenhängende Binärzählerausgänge werden bei 32 parallel von einem Zähler geliefert. Die Quelle dieser Binärzahlen wird weiter unten nach näher erläutert. Man vergegenwärtige sich, daß in jedem Augenblick die acht Zählerausgänge eine acht Bitzahl bilden, daß sie jedoch über die Zeit gesehen, auch Frequenzen darstellen, die die Werte f,. f/2, f/4, f/8, f/16, f/32, f/64 und f/128 umfassen (Fig.3).

Die acht binär verwandten Frequenzen werden einem acht Bit-Puffer/Schalter 34 zugeführt, der bei 36 acht parallele Ausgänge hat, welche in einen Acht-Bit-Addierer 38 führen. Der Zweck dieses Schalters besteht darin, die fortschreitenden Frequenzen an einem definierten Punkt wie einem Acht-Bit-Wort "einzufrieren".

Die Schaltung weist ferner einen 256 χ 8 Bit-ROM (Lesespeicher) 40 auf, der ein 8-Bit-Binärwort am Ausgang liefert, d.h. acht parallele Binärausgänge bei 41 dem 8-Bit-Addierer 38 zuleitet. Die Binärzahl aus dem Lesespeicher gibt den Zuwachs oder das Zeitintervall vor dem nächsten Übergang im Kurvenzug an. Diese Zunahmen entsprechen den Zeitperioden P.-Pg in Fig. 2 und sind gleich der gespeicherten Zahl. Die Summe dieser Zunahmen muß der Periode der Note gleich sein. D.h. f . = ψ .

Die Steuerung für den Lesespeicher wird von einer Teilerschaltung 42, die durch acht dividiert, geliefert, deren

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End-Ausgang bei 43 einer Teilerschaltung 44, die durch 3 2 teilt, zugeleitet wird. Man bemerke, daß jeder der Blöcke in Fig. 3 ein im Handel erhältliches integriertes Schaltungschip darstellt, von denen Beispiele nachstehend mitgeteilt werden. Die drei Ausgänge der Teilerschaltung, die durch acht dividiert, sind mit dem gemeinsamen Bezugszeichen 4 6 versehen und mit geeigneten Eingangsanschlüssen des Lesespeichers 40 verbunden. In ähnlicher Weise sind die fünf Ausgänge der Teilerschaltung 44 gemeinsam mit Bezugszeichen 48 versehen und mit jeweils geeigneten Eingängen des Lesespeichers 40 verbunden.

Die acht binär zusammenhängenden Frequenzen werden parallel bei 32 sowie bei 50 einem 8-Bit-Komparator 52 zugeführt. Ein 8-Bit-Zahlausgang aus dem 8-Bit-Addierer 38 wird bei 54 einem zweiten Eingang des 8-Bit-!Comparators 52 zugeführt. Der 8-Bit-Komparator ist mit einer Ausgangsleitung 56 versehen, die ein logisches EINS-Signal führt, wenn die Eingänge 50 und 54 identisch sind, wobei das logische EINS-Signal beispielsweise ein hoher Strom- oder Spannungspegel sein kann. Die Ausgangsleitung führt zu einem UND-Gatter 58, dessen Takteingang 60 eine Frequenz von 2f führt. Der Taktimpuls mit der Frequenz 2f ist mit den binär zusammenhängenden Frequenzen synchron und liefert eine Halttakt-Abtastung der verschiedenen Steuerelemente. Das UND-Gatter besitzt einen Ausgang 62, der über eine Leitung 64 zu dem 8-Bit-Puffer/ Schalter 34 führt, um den Puffer zu laden, wenn aus dem UND-Gatter ein logischer EINS-Ausgang abgegeben wird. Die Ausgangsleitung 62 aus dem UND-Gatter ist über eine zusätzliche Leitung 66 auch der Dividierschaltung 42 zugeführt, die dadurch weitergestellt wird, und das nächste Wort dem Lesespeicher anbietet, wenn ein logischer EINS-Ausgang aus dem UND-Gatter hervorgeht. Außerdem ist die Ausgangsleitung 62 über eine weitere Leitung 68 mit dem Takteingang eines JK-Flip-Flops 70 verbunden.

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Eine Auslöseleitung 72 ist mitdem Rückstellanschluß des JK-Flip-Flops 70 bei 74 und mit den Rückstellanschlüssen 76 und 78 der durch acht dividierenden Schaltung und der durch 32 dividierenden Schaltung verbunden. Diese Leitung ermöglicht, daß der Generator entriegelt wird und auf Befehl erneut gestartet werden kann. Der Q-Ausgang des JK-Flip-Flops 70 weist eine Leitung 80 auf, welche entweder eine logische 1 oder eine logische 0 führt, je nach dem Zustand des JK-Flip-Flops, wobei die Ausgangsleitung 80 den gewünschten Ausgangsimpulszug führt.

Wenn der Augenbl-ickzustand der acht binär zusammenhängenden Eingangsfrequenzen in den Puffer/Schalter 34 geladen wird, wird der Zuwachs oder das Zeitintervall bis zum nächsten Übergang aus dem Lesespeicher 40 ausgelesen, um aus dem Addierer 38 einen Ausgang für den Comparator 52 zu erzeugen. Wenn Übereinstimmung erreicht ist, erzeugt das UND-Gatter 58 bei dem nächsten 2f-Taktimpuls einen Ausgang auf Leitung 62, wodurch das JK-Flip-Flop 70 seinen Zustand ändert. Gleichzeitig lädt der Ausgang aus dem UND-Gatter 58 über Leitung 64 einen neuen Augenblickszustand in den Acht Bit-Puffer 34. Außerdem wird die Teilerschaltung 4 2 durch den Ausgang des UND-Gatters über Leitung 66 in ihren nächsten Zustand verstellt. Die durch acht teilende Teilerschaltung ist zu Beginn auf Null gesetzt (wenn das Auslösesignal verschwindet) , und wenn diese Teilerschaltung ihre acht Stufen durchläuft, werden die Zuwächse oder Incremente P₁ bis Pg erzeugt. Die der durch acht teilenden Teilerschaltung nachgeschaltete durch 32 teilende Teilerschaltung ermöglicht die Erzeugung von 32 aufeinanderfolgenden Variationen der acht Incremente. Dies ermöglicht eine Veränderung des Kurvenzugs mit der Zeit. Es versteht sich, daß die durch acht und durch 32 teilenden Teilerschaltungen auch in anderer Weise ausgelegt sein können, etwa in der Form zweier durch 16 teilender Schaltungen bei um 16 Variationen eines 8-lmpuls-Zuges zu erzeugen oder in

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der Form einer durch 32 teilenden Teilerschaltung und einer durch 8 teilenden Teilerschaltung, um acht Variationen eines 16-Impulszuges zu erzeugen, etc.

Die acht zusammenhängenden Binärfrequenzen bei 32 können durch Teilerschaltungen, die durch 16 teilen, erzeugt werden, wie nachstehend noch ausgeführt ist, wobei jede solche durch 16 teilende Teilerschaltung ein im Handel erhältliches 74 193 Chip aufweisen kann. Der acht Bit-Puffer kann beispielsweise ein im Handel erhältliches Chip 8202 sein. Der Acht Bit-Addierer weist zwei Vier-Bit-Addierer auf, von denen jeder ein im Handel erhältliches Chip 7483 ist, und die in der üblichen Weise zur Bildung eines Acht-Bit-Addierers verbunden sind. Der Lesespeicher 40 weist einen programmierbaren Lesespeicher (PROM) auf, der im Handel als Chip Nr. 5202AQ erhältlich ist, während der Acht-Bit-Komparator 52 zwei Vier-Bit-Komparator-Chips 9324 umfaßt, die in üblicher Weise miteinander verbunden sind. Das UND-Gatter 58 und das JK-Flip-Flop 70 sind an sich bekannt, können beispielsweise Chips 7408 bzw. 7473 sein.

Um die Frequenzverhältnisse zu bestimmen, muß beachtet werden, daß wenigstens zwei übergänge zur Bildung eines Signalszuges erforderlich sind. Mit einem Acht-Bit-System gemäß vorliegender Beschreibung können bis zu 256 Inkremente (Zuwächse) pro Übergang erzeugt werden. Somit summieren sich die Inkremente auf eine Gesamtzahl von 512 Inkremente, die während einer Periode erzeugt werden. Aus praktischen Gründen ist es erwünscht, die oberste Frequenz so niedrig wie möglich zu halten. Wenn die Taktfrequenz unter 2 MHz gehalten werden kann, ist die Einrichtung PMOS-kompatibel. Wenn 510 als oberste Inkrementsumme gewählt wird und die letzte Oktoave der Tastatur bei Note 85 beginnt, dann kann die obere Taktfrequenz bestimmt werden. Die Note 85 hat eine Frequenz von 3520 Hz und die Taktfrequenz ist daher 3520 Hz χ 510 = 1,7952 MHz.

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• /M-

Bei Verwendung der vorstehend erwähnten Taktfrequenz ergibt sich für die Noten 85-88 und die summierten Incremente die Tabelle wie folgt:

Summiertes Inkrement Notennummer

510 85

481 86

454 87

429 88

Wenn die gleichen Überlegungen für die Frequenzen angewandt werden, die für eine Oktave-ünternote 85 erzeugt werden, dann muß die Taktfrequenz ebenfalls durch einen Faktor reduziert werden'. Eine entsprechende Tabelle der summierten In remente für die Noten 73 bis 84 basierend auf einer Taktfrequenz von 1,7952/2 = 897,6 kHz hat folgende Gestalt:

Summiertes Inkrement Notenummer

510 73

481 74

454 75

429 76

405 77

382 78

361 79

340 80

321 81

303 82

286 83

270 84

Die gleiche Liste der summierten Inkremente kann für jede Oktave dadurch verwendet werden, daß die Taktfrequenz um einen Faktor von 2 für die absteigenden Oktaven jeweils geteilt wird. Ein Blockdiagramm einer Schaltung, die sämtliche Taktfrequenzen und Binärfrequenzen für ein 88 Noten-System erzeugt, zeigt Fig. 6. Diese Schaltung besitzt einen Takteingang ,82, der gleichzeitig der erste Taktausgang ist. Die Taktfrequenz bei 82 wird einer Halbierungsschaltung 86 zugeführt, die f₁ bei 88 erzeugt. Der Ausgang der Halbierungsschaltung 86 ist mit einer weiteren Halbierungsschaltung 90 verbunden, die ihrerseits mit weiteren HaI-

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bierungsschaltungen, und zwar insgesamt 15 Halbierungsschaltungen verbunden ist, die sämtlich identisch sind und zu einer Reihe verbunden sind. Die Taktausgänge der jeweiligen Frequenzen für jede Oktave sind wie dargestellt.

Für jede vom elektronischen Musikinstrument zu erzeugende Frequenz liegt ein Impulsgeber gemäß Fig. 3 vor. Die Frequenz des Taktes f für die oberste Oktave findet sich am Ausgang 88 als f.. . Der Ausgang bei 84 führt den 2f-Eingang bei 60 in Fig. 3 für die Halbtakt-Abtastung. F- in der obersten Zeile der Fig. 6 betreffend die Noten 85 bis 88 ist f/2 aus Fig. 3, etc.

Für die Noten 73 bis 84 der zweiten Oktave ( zweite Zeile aus Fig.6) ist f^ gleich der Frequenz f aus Fig. 3, während f_? aus Fig. 6 gleich f/2 aus Fig. 3 ist, etc.

In Fig. 2 ist eine beliebige Impulsfolge für eine einzige Periode der Notenfrequenz dargestellt. Der Aufbau einer speziellen erläuternden Note ist aus Fig. 4 und 5 zu erkennen. Fig. 4 zeigt die Note bei ihrem Anfang und Fig.5 zeigt das Ende der Note nach mehreren Veränderungen über eine Zeitspanne.

Fig. 4 zeigt im einzelnen vier Impulse mit Inkrementen. Die Impulse wurde so gewählt, daß ein gewisses harmonisches Ansprechen erzeugt wird. Die erste Impulsbreite beträgt Inkremente aus der Gesamtsumme von 454 Inkrementen, d.h. etwa 1/4 Periode.

Der Kurvenzug aus Fig. 5 hat die gleiche Frequenz wie diejenige aus Fig. 4, hat sich jedoch in seinem zeitlichen Verlauf nach 20 Veränderungen verändert. Die Inkremente werden in dem Lesespeicher gespeichert und bei verschiedenen Abschnitten der durch acht geteilten dekodierten Zustände

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ausgelesen. Der erste Impuls hat eine Breite von 113 Inkrementen. Die zweite Zeitspanne ist jedoch auf nur ein Inkrement gekürzt worden. Der nächste Impuls hat eine Breite von siebzig Incrementen. Die restlichen (Zeit) Inkremente können aus Fig. 4und Fig. 5 leicht ersehen werden, woraus auch die Impulsverteilung in ihrer substantiellen Veränderung erkannt werden kann, was zu einer veränderten harmonischen Struktur der erzeugten Note führt, obwohl die Grundfrequenz der Note in keiner Weise verändert wurde. Man sieht, daß der Unterschied in den Kurvenzügen beim zweiten und dritten Impuls liegt, d.h. bei P₃ und P₅, die sowohl die zeitlichen Anfangspunkte wie auch ihre Breite geändert haben. Die Variationsfrequenz beim Übergang von der Kurvenform aus Fig. 4 zu derjenigen aus Fig. 5 kann in beliebiger gewünschter Weise stattfinden. Beispielsweise können einer oder mehrere Impulse sich bis auf Null verschmälern und somit die Anzahl von Impulse wesentlich verkleinern.

Wenn es gewünscht wird, daß die Frequenzen über die Skala etwas scharf werden, wenn die Notenzahlen sich erhöhen (Skalenstrecken), können die summierten Inkremente geringfügig verändert werden. Da die summierten Inkremente in Lesespeichern enthalten sind, läßt sich dies leicht ausführen.

Obwohl die Erfindung soweit hinreichend deutlich beschrieben sein dürfte, können die nachfolgenden Erklärungen und Erläuterungen vielleicht noch hilfreich sein. Bezüglich des Lesespeichers 40 und der Teilerschaltungen 42 und 44 aus Fig. 3 kann noch bemerkt werden, daß der Ausgang 41 des Lesespeichers Datenleitungen umfaßt, die für jede Adresse ein 8-Bit-Wort liefern. Die ersten drei Adressenleitungen aus der durch acht dividierenden Teilerschaltung dienen zur Bestimmung der Anzahl von Übergängen pro Periode. In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind acht Übergänge pro Periode, d.h. vier Impulse vorgesehen. Die fünf

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Adressenleitungen aus der durch 32 teilenden Teilerschaltung dienen zur Bestimmung der Anzahl von Variationen der Impulsbreite und -Lage.

Fig. 7 zeigt Ähnlichkeit zu einem Ausschnitt aus Fig. 3, jedoch in etwas vereinfachter Form. Damit die Übereinstimmung besser erkennbar bleibt, sind die gleichen Teile mit Fig.3 in Fig. 7 mit dem Zusatz a versehen. Der Lesespeicher 40a ist hier vereinfacht nur ein 32-Wort-Bit-Lesespeicher. Weiter umfaßt die erste Teilerschaltung 42a eine Schaltung, die durch vier teilt und der zweite Teiler 44a weist eine durch acht teilende Schaltung auf. Da jetzt fünf Bits pro Wort vorliegen, gibt es 32 mögliche Inkrementstellen für den Übergang. Es gibt natürlich auch 32 Wörter, die 32 mögliche übergänge bedeuten. Der Zähler ist geteilt, um vier übergänge pro Periode und acht Impulsmuster deutlich zu machen. Die nachfolgende Tabelle zeigt jedes der 32 in dem Wortstellen des Lesespeichers gespeicherten Wörter. Jedes gespeicherte Wort teilt das Intervall oder die Anzahl von Inkrementen für den nächsten Übergang mit. Auf jedes Intervall entfallen 32 Zählschritte des Haupttakts. Dies ist irgendeine Zahl von

N
1 bis 2 , wobei N gleich der Bitzahl pro Wort ist (also etwa N = 5). Die Tabelle sieht nun so aus:

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290196?

ROM ZÄHLERSTAND

GESPEICHERTES WORT-

0	UUUOO	(Dezim 20
1	10000	4
2	01000	4
3	11000	4
4	00100	18
5	10100	6
6	01100	4
7	UOOO	4
8	00010	16
9	10010	b
10	01010	4
11	11010	4
12	00110	14
13	1011Ö	δ
14	OHIO	6
15	11110	4
16	00001	12
17	10001	8
18	01001	6
19	11001	6
20	00101	10
21	10101	8
22	01101	δ
23	11101	6
24	00011	δ
25	10011	δ
26	01011	8
27	11011	δ
28	00111	6
29	10111	δ
30	01111	10
31	Hill	8

Die acht möglichen Impulsfolgen für die einzelnen Perioden aus dieser Tabelle sind in Fig. 8 wiedergegeben. Der Haupttakt ist bei 92 angegeben. In der ersten Periode unter diesem Kurvenzug sehen wir, daß die erste Periode 20 Obergänge des Haupttaktes lang ist, entsprechend dem gespeicherten Wort gegenüber dem Wort 0. Es gibt vier Zählerübergänge im nächsten Impuls, wonach zwei weitere vier ZählerÜbergänge innerhalb der ersten Periode auftreten.

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Die zweite Periode nimmt dann 18 Übergänge in Anspruch entsprechend -dem gespeicherten Wort 18 gegenüber dem Wort vier in der oben stehenden Tabelle. Der Rest aus Fig- 8 ist unseres Erachtens ohne weiteres verständlich.

Die weitere Steuerung der zeitlichen Variation des spektralen Gehalts des Kurvenzuges ist in Fig, 9 und 10 erläutert. Diejenigen Teile aus Fig. 9, die den Teilen aus Fig. 3 und entsprechen, sind mit ähnlichem Bezugszeichen, jedoch mit dem Zusatz b versehen, während entsprechende Teile in Fig. 10 den Zusatz c erhalten haben.

Fig. 9 zeichnet sich dadurch aus, daß die Leitung 43b einer Teilerschaltung 94, die durch acht teilt, zugeführt ist, die ihrerseits mit einer Ausgangsleitung 96 der oben erwähnten Teilerschaltung 44b, die durch acht teilt, führt. Das Hinzufügen der Teilerschaltung 94 bewirkt die Erzeugung von acht Perioden jedes zu spielenden Typs.

Fig. 10 ist hier ähnlich, da die Leitung 43c zu einer Kippschaltung 94c von t Sekunden Haltezeit führt. Der Ausgang aus der Kippschaltung 94c führt über eine Leitung 96c zu der Teilerschaltung 44c, die durch acht teilt. Dies erzeugt t Sekunden eines zu spielenden Zyklustyps. Mit anderen Worten, in Fig. 9 wird eine Periode achtmal unabhängig von der Zeit wiederholt und ist synchron, während Fig. 10 zeigt, daß jede Periode t Sekunden dauert, unabhängig davon, wie viele Wiederholungen dies erforderlich macht, und ist asynchron.

Eine weitere Steuereinrichtung zeigt Fig. 11, bei der die bereits aus Vorstehendem bekannten Teile den Zusatz c erhalten haben. Fig. 11 zeigt ein ODER-Gatter 98 mit einer Eingangsleitung 43d. Ein UND-Gatter besitzt drei Eingangsleitungen, die mit den !leitungen 48d verbunden sind. Wenn alle drei

β 0 9 8 3 1 / 0 8

Eingänge auf hohem Potential liegen, hat das UND-Gatter 100 einen Ausgang einer logischen 1, der über eine Leitung 102 dem zweiten Eingang des ODER-Gatters 98 zugeführt wird. In dieser Schaltung wird der sich mit der Zeit variierende spektrale Gehalt nur für einen Teil der Länge der gespielten Note verwendet. Somit dient das ODER-Gatter 98 als Blockiergatter für den zweiten Teil des ROM-Zählers. In der Schaltung gemäß Fig. 11 findet eine Zeitvariation der Harmonischen nach einem langen Anhalten von beispielsweise acht Mustern statt. Die Teilerschaltung 44d, dia durch acht teilt, hängt sich an das letzte Muster, bis sie zurückgesetzt wird. Der Ausgang der ODER-Schalter 98 hält hoch an und die Teilerschaltung 44d, die durch acht teilt, wirü nicht weitergestellt, mit Ausnahme bei Auftreten eines ins Negative gehenden Übergangs. Bekanntlich triggern typische TTL-Zähler bei einer ins Negative gehenden Kante, während die CMOS-Schaltungen bei einer ins Positive gehende Kante triggern.

Die vorstehenden speziellen Beispiele der Erfindung stellen natürlich nur Erläuterungen und keine Einschränkungen der Erfindung dar. Dem Fachmann sind an diesen zahlreiche Änderungen geläufig, ohne daß dadurch von der Erfindung abgewichen wird. Insgesamt wurde ein elektronisches Musikinstrument beschrieben, das digitale Impulse entsprechend elektronischer Kurvenzüge erzeugt, die danach in hörbare Töne etwa mittels eines Lautsprechers, umgesetzt werden. Das Musikinstrument ist mit einer Quelle für durch eine Hauptfrequenz erzeugte binär zusammenhängende Zahlen ausgerüstet, die in Verbindung mit einem Lesespeicher, einem Addierer und einem Komparator und einem Zähler zur Steuerung eines JK-Flip-Flops zusammenwirken, um auf diese Weise einen Impulszug am Ausgang zu erzeugen, indem für eine gegebene Periode der Anfangszeitpunkt und die Dauer jedes Impulses gesteuert wird, wodurch der harmonische Gehalt der in hörbare Töne umgesetzten elektroninischen Wellen bestimmt ist.

βϋ-983 1/OfUa

Leerseite

Claims

THE WURLITZER COMPANY, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Delaware, 4 03 East Gurler Road, DeKalb, Illinois 60115, V. St. A.

Elektronisches Musikinstrument mit einer Einrichtung zur Erzeugung variabler Impulse

Patentansprüche

1i Tongeneratorschaltung für ein elektronisches Musikinstrument, insbesondere eine elektronische Orgel, mit einem Speicher (40) , in dem mehrere digitale Zahlen gespeichert sind, mit einer mit dem Speicher verbundenen Steuereinrichtung (42,44), die den Speicher zur Abgabe einer Folge von digitalen Zahlen veranlaßt, mit einer Ausgangseinrichtung (58), deren Ausgang entweder eine logische EINS oder eine logische NULL ist, sowie mit einer mit dem Speicher zusammenarbeitenden weiteren Einrichtung (34,52), die das Umschalten der Ausgangseinrichtung (58) zwischen NULL und EINS steuert, um einen einem gewünschten Ton entsprechenden Ausgangsimpuls zu erzeugen, wobei die Digitalzahlen aus dem Speicher und die weitere Einrichtung die Zeitspannen steuern, während

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HZ/gs

— Ο -

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denen die Ausgangseinrichtung entweder eine EINS oder eine NULL abgibt und damit die Impulslänge über die Zeit steuern.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulslage und die Impulslänge veränderbar sind.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einrichtung eine Folge von Digitalziffern liefert.
4. Schaltung nach-Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einrichtung mit dem Zahlengeber (32) verbunden ist und ausgewählte Zahlen wenigstens zeitweise speichert.
5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Addierer an die Puffereinrichtung (34) und den Speicher (40) angeschlossen ist.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einrichtung einen Vergleicher (52) aufweist, wobei der Addierer und der Zahlengeber (3 2) mit dem Komparator

(52) verbunden sind.
7. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher ein Lesespeicher ist.
8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher einen programmierbaren Lesespeicher aufweist.
9. Schaltung nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteeinrichtung einen Puffer (34) aufweist.
10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer einen Schalter enthält.

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11. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangseinrichtung

(58) ein Flip-Flop ist.
12. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichersteuereinrichtung ein Paar von Teilern (42,44) aufweist, wobei der erste Teiler die Anzahl der Übergänge und damit die Anzahl der Impulse pro Periode des Ausgangs aus der Ausgangseinrichtung (58) und der zweite Teiler (44) die Anzahl der Variationen der Impulsbreiten^ und Impulslagen bestimmen.
13. Schaltung nach einem der Ansprüche 3-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber für die Sequenz von digitalen Zahlen ein Zähler und eine Reihe von Binärteilern aufweist, die eine Sequenz von binär zusammenhängenden Frequenzen liefern, die mit der Zählung des Zählers in Beziehung stehen.

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