DE2906987B1 - Anordnung fuer die elektrische Wiedergabe des Klanges eines Saiteninstrumentes - Google Patents

Description

• Erfindungsgemäß werden die Korpusresonanzen im genannten Frequenzbereich von 5 bis 5000Hz elektrisch nachgebildet, und zwar im Klangbild überraschend echt Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß das Erregen einer Saite bei einem Saiteninstrument, insbesondere das Anzupfen oder Anschlagen einer Saite, Korpusresonanzen anregt, weil diese Anregung als mechanische Stoßanregung dieser Schwingungen aufgefaßt werden kann und die Stoßanregung in ihrem Spektrum auch Frequenzen enthält, die den Eigenfrequenzen des Korpus entsprechen. Völlig analog verhält sich im Rahmen der Erfindung ein elektrisches Bandfilter, welches einer elektrischen Stoßanregung ausgesetzt ist. Es schwingt mit seiner Resonanzfrequenz. In der praktischen Ausführung ist ein solches Bandfilter meist mit einem Verstärker kombiniert, um Energieverluste durch Dämpfung auszugleichen. Neuerdings werden auch die Bandfiltereigenschaften selbst mit Hilfe rückgekoppelter Operationsverstärker oder selektive Verstärker erzeugt, was flexiblere, leichter aufzubauende Einheiten ergibt und unmittelbar im Rahmen der Erfindung liegt.
• Der Körper eines Saiteninstrumentes hat im Bereich von 0 bis 5000 Hz eine Mehrzahl von Eigenschwingungen, wobei zumeist 10 bis 12 Eigenschwingungen in diesem Frequenzbereich sehr ausgeprägt sind. Das gilt insbesondere für Gitarren, wo die entsprechenden Korpusresonanzen zum Klangbild auch erheblich beitragen. Entsprechend sind nach der Lehre der Erfindung die Resonanzfrequenzen der Bandfilter einzurichten, die bei der erfindungsgemäßen Anordnung zu einer Gruppe zusammengeschaltet sind. Diese Gruppe verhält sich dann analog zu einem schwingenden Korpus, der eine entsprechende Anzahl von Eigenschwingungen aufweist. Die Augenblickswerte der Ausgangsamplituden können addiert werden (Superpositionsgesetz). Daraus folgt, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung die einzelnen Bandfilter der Gruppe parallel geschaltet sind.
• Die elektrische Nachbildung der Korpusresonanzen läßt sich dann besonders genau durchführen, wenn die Bandfilter eine Bandbreite von weniger als 20% und mehr als 0,5%, vorzugsweise weniger als 10% und mehr als 1%, aufweisen. Handelt es sich bei dem Saiteninstrument um ein gezupftes Saiteninstrument, so geht die Lehre der Erfindung im einzelnen dahin, daß im Frequenzbereich bis 5000 Hz etwa 10 bis 15 Eigenfrequenzen des Korpus ausgewählt und entsprechende Bandfilter angeordnet werden. Um die Auslegung der Anordnung insgesamt so zu treffen, daß sie für die verschiedensten Saiteninstrumente eingesetzt werden kann, empfiehlt die Erfindung, daß die einzelnen Bandfilter auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen und/oder Bandbreiten und/oder Amplituden (= Verstärkung) einstellbar sind. Sie sind dabei zweckmäßigerweise unabhängig voneinander einstellbar. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die gesamte Verstärkercharakteristik der Bandfilter/Verstärker-Anordnung während des Spiels durch Fußpedal oder ähnlich umschaltbar zu machen. Es versteht sich von selbst, daß parallel zu der Bandfilter/Verstärker-Anordnung eine Verstärkeranordnung liegt, über die die Frequenzen geführt werden, die außerhalb des Bereiches der Korpusresonanzen liegen. Das sind bevorzugt die Frequenzen über 5000 Hz.
• Soweit bei der gattungsgemäßen Anordnung am Saiteninstrument die Dehnungsmeßstreifen einerseits an mindestens einer Breitseite und andererseits an mindestens einer Stirnseite jedes Stegabschnittes angeordnet sind, ist die Erfindung fernerhin gekennzeichnet durch eine Mischschaltung für die von den an den Breitseiten angeordneten Dehnungsmeßstreifen einerseits und für die von den an den Stirnseiten angeordneten Dehnungsmeßstreifen andererseits abgegebenen Signale zur Bildung von Rechts- und Linkssignalen, ggf. auch Vorn- und Hintensignalen, im Rahmen einer stereophonischen Klangwiedergabe.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich- nung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung F i g. 1 einen Ausschnitt aus einem Saiteninstrument mit Dehnungsmeßstreifen einer erfindungsgemäßen Anordnung, Fig.2 das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung und F i g. 3 im Rahmen einer graphischen Darstellung die von den Dehnungsmeßstreifen der Bandfilter/Verstärker-Anordnung zugeführten Signale.
• Die in den Figuren dargestellte Anordnung ist für die elektrische Wiedergabe des Klanges eines Saiteninstrumentes bestimmt. Es mag sich bei dem Saiteninstrument um eine Gitarre handeln, doch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Die folgende Erläuterung gilt analog insbesondere für Klaviere und dergleichen. Zum dargestellten Saiteninstrument gehören wie üblich Korpus, Decke und Hals und gespannte sowie über einen Steg an der Decke abgestützte Saiten. Das wurde im einzelnen nicht gezeichnet Wie sich insbesondere aus der F i g. 1 ergibt, ist der Steg 1 in Stegabschnitte 2 unterteilt, auf welchen Stegabschnitten 2 jeweils eine Saite 3 aufliegt. An den Stegabschnitten 2 sind Dehnungsmeßstreifen 4 angeordnet. Dehnungsmeßstreifen sind über die Leitung 5 an eine Bandfilter/Verstärker-Anordnung 6 angeschlossen, mit der über die Addierschaltung 7 zumindest eine Lautsprecheranordnung 8 verbunden ist. Die Lautsprecheranordnung 8 ist für die Abstrahlung des verstärkten Tonfrequenzspektrums eingerichtet und ausgelegt. Sie besteht zumeist aus einer Mehrzahl von Lautsprechern. Die Signale, die diese Dehnungsmeßstreifen 4 der Bandfilter/Verstärker-Anordnung 6 kopplungs- und rückkopplungsfrei zuführen, mögen in F i g. 3 dargestellt sein. Sie enthalten Korpusresonanzen nicht.
• Insbesondere aus der Fig.2 ergibt sich, daß die Bandfilter/Verstärker-Anordnung 6 eine Gruppe von Bandfiltern 9 aufweist. Die einzelnen Bandfilter der Gruppe weisen ihrerseits jeweils eine Resonanzfrequenz f,auf, die mit einer Eigenfrequenz fe des Korpus übereinstimmt. Diese Eigenfrequenzen Je des Korpus wurden zuvor nach einem geeigneten Meßverfahren ermittelt, und zwar im Frequenzbereich von 0 bis 5000 Hz. Sie mögen im Ausführungsbeispiel bei 98, 152, 181, 408, 489, 748, 975, 1240, 1540, 2000, 2400 und 2810 Hz liegen. Nicht gezeichnet wurde die schon erwähnte parallelgeschaltete Verstärkeranordnung für die Frequenzen außerhalb des ausgewählten Bereiches der Korpusresonanzen, hier also über 5000 Hz.
• Die Bandfilter 9 mögen im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung eine Bandbreite von weniger als 20% und mehr als 0,5%, vorzugsweise weniger als 10% und mehr als 10/o aufweisen. Regelmäßig wird man z. B. bei einer Gitarre im Frequenzbereich bis 5000 Hz etwa 10 bis 15 Eigenfrequenzen auswählen und entsprechend die Bandfilter anordnen, - wenn auch im Ausführungsbeispiel ausgezogen nur deren vier gezeichnet worden sind.
• Nur angedeutet wurde in den Figuren, daß die einzelnen Bandfilter 9 mit Hilfe einer Einstelleinrichtung 10 auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen und/oder Bandbreiten und/oder Amplituden einstellbar und damit an unterschiedliche Instrumente anpaßbar sind. Die Bandfilter 9 sind dabei einzeln und unabhängig voneinander einstellbar, und zwar im Bedarfsfall auch per Fußpedal.
• Im allgemeinen wird man bei jedem Bandfilter 9 der Gruppe eine besondere, von der eingestellten und ausgewählten Resonanzfrequenz abhängige Bandbreite einstellen, für das oben schon angegebene Beispiel etwa gemäß folgender Tabelle: 98 Hz = 5,2% 152 Hz = 10% 181 Hz = 6% 408 Hz = 5% 489 Hz = 3,5% 748 Hz = 4% 975 Hz = 4% 1240 Hz = 5,2% 1540 Hz = 2,5% 2000 Hz = 3,3% 2400 Hz = 1,7% 2810 Hz = 5% Man kann so Schwebungen zwischen den Resonanzfrequenzen der Bandfilter 9 vollständig ausschalten und eine naturgetreue Wiedergabe und Nachbildung des ursprünglichen Klangbildes erreichen.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Anordnung für die elektrische Wiedergabe des Klanges eines Saiteninstrumentes, wobei den einzelnen Saiten oder einem Chor von Saiten am Steg zumindest ein Dehnungsmeßstreifen zugeordnet ist, wobei ferner die Dehnungsmeßstreifen an eine Bandfilter/Verstärker-Anordnung mit parallelgeschalteten Bandfiltern angeschlossen sind, die jeweils eine Resonanzfrequenz aufweisen, und mit der zumindest eine Lautsprecheranordnung verbunden ist, die für die Abstrahlung des verstärkten Spektrums eingerichtet ist, d a durch gek e n n -z e i c h n e t, daß zum Zwecke der elektrischen Nachbildung der Korpusresonanzen die Resonanzfrequenzen (fr) der Bandfilter mit Eigenfrequenzen (fe) des Korpus im Frequenzbereich von 0 bis 5000 Hz übereinstimmen, und daß die Lautsprecheranordnung (7) für die Abstrahlung auch der Resonanzfrequenzen der Bandfilter (9) ausgebildet ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandfilter (9) eine Bandbreite von weniger als 20% und mehr als 0,5%, vorzugsweise weniger als 10% und mehr als 1% aufweisen.
3. 3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Frequenzbereich bis 5000 Hz etwa 10 bis 15 Eigenfrequenzen (fe) des Korpus ausgewählt und eine entsprechende Anzahl von Bandfiltern (9) mit den Eigenfrequenzen (fe) entsprechenden Resonanzfrequenzen (fr) angeordnet ist.
4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandfilter (9) auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen (fr) und/oder Bandbreiten und/oder Amplituden einstellbar sind.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandfilter (9) einzeln und unabhängig voneinander auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen (fr) und/oder Bandbreiten und/oder Amplituden einstellbar sind.

   Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anordnung für die elektrische Wiedergabe des Klanges eines Saiteninstrumentes, wobei den einzelnen Saiten oder einem Chor von Saiten am Steg zumindest ein Dehnungsmeßstreifen zugeordnet ist, wobei ferner die Dehnungsmeßstreifen an eine Bandfilter/Verstärker-Anordnung mit parallelgeschalteten Bandfiltern angeschlossen sind, die jeweils eine Resonanzfrequenz aufweisen, und mit der zumindest eine Lautsprecheranordnung verbunden ist, die für die Abstrahlung des verstärkten Spektrums eingerichtet ist. Insbesondere, aber keinesfalls beschränkend, bezieht sich die Erfindung auf ein Saiteninstrument mit Korpus, Decke und Hals sowie mit gespannten und über einen Steg auf der Decke abgestützten Saiten, z. B. auf eine Gitarre, wobei der Steg in Stegabschnitte unterteilt ist, auf denen jeweils eine Saite aufliegt und an denen die Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind. - Der Ausdruck Steg umfaßt auch Stegeinlagen.

   Eine bekannte Anordnung des beschriebenen Aufbaus ist in der Ausführungsform für Saiteninstrumente mit Korpus, Decke, Steg und Hals Gegenstand einer älteren Anmeldung (DE-OS 27 38 256). Hier ist jedoch über den Aufbau der Bandfilter/Verstärker-Anordnung nichts gesagt. Bei dieser bekannten Anordnung führt die Tatsache, daß der Steg in Stegabschnitte unterteilt ist, auf denen jeweils eine Saite aufliegt, und wonach die Dehnungsmeßstreifen an den Stegabschnitten angeordnet sind, zu besonderen Effekten: Die Dehnungsmeßstreifen funktionieren als Spannungs/Dehnungsaufnehmer praktisch kopplungs- und rückkopplungsfrei und damit verzerrungsfrei. Das hat sich an sich bewährt. Bei dieser gattungsgemäßen Anordnung wird der Klang insoweit unter Erhaltung des instrumenttypischen Klangbildes der Saiten aufgenommen und verstärkt.

   Darüber hinaus läßt sich eine solche Anordnung in einfacher und zuverlässiger Weise sowie mit geringem Aufwand verwirklichen. Allerdings nimmt die Anordnung diejenigen Klangfarben nicht mit, die nicht von den Saiten abgestrahlt werden, sondern auf sogenannten Korpusresonanzen beruhen und vom Korpus abgestrahlt werden. Der Begriff Korpus umfaßt hier auch die Decke. Bekanntlich sind die Korpusresonanzen diejenigen Eigenschwingungen des Korpus, die beim Spielen eines Saiteninstrumentes zum Mitschwingen angeregt werden und die dabei um die entsprechende Eigenfrequenz mit mehr oder weniger breiter Resonanzkurve schwingen. - Ähnlich liegen die Verhältnisse bei einem Klavier oder dergleichen, wenn die Dehnungsmeßstreifen am Steg möglichst dicht an der zugeordneten Saite bzw. am zugeordneten Chor von Saiten angeordnet sind. Auch hier werden die Eigenfrequenzen des Resonanzbodens im Rahmen der Erfindung als Korpusresonanzen bezeichnet - und von den Dehnungsmeßstreifen nicht mitgenommen.

   Grundsätzlich ist es bekannt (Norman Crowhurst, »Electronic Musical Instruments«, 1971, Kapitel 3, insbesondere S.65) bei der Verstärkung und elektrischen Modifikation des Ausgangssignals eines mit Tonabnehmern versehenen Saiteninstrumentes eine Bandfilter/Verstärker-Anordnung einzusetzen, die eine Gruppe von parallelgeschalteten Bandfiltern enthält, die bekanntlich jeweils eine Resonanzfrequenz aufweisen. Durch diese bekannten Maßnahmen sind jedoch die vorstehend beschriebenen Probleme bisher nicht beeinflußt worden.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung zu schaffen, bei der die Lautsprecheranordnung ein Klangbild abstrahlt, welches auch die für das Klangbild wesentlichen Korpusresonanzen aufweist.

   Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß zum Zwecke der Nachbildung der Korpusresonanzen die Resonanzfrequenzen der Bandfilter mit zuvor ermittelten Eigenfrequenzen des Korpus im Frequenzbereich von 0 bis 5000 Hz übereinstimmen, und daß die Lautsprecheranordnung für die Abstrahlung auch der Resonanzfrequenzen der Bandfilter ausgebildet ist.