DE2906987C2

DE2906987C2 - Anordnung für die elektrische Wiedergabe des Klanges eines Saiteninstrumentes

Info

Publication number: DE2906987C2
Application number: DE19792906987
Authority: DE
Inventors: Carl-Ernst G. Prof. Dipl.-Ing. 4000 Duesseldorf Nourney
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1981-05-21
Also published as: DE2906987B1; JPS55117195A

Description

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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 sines 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. — Erfindungsgemäß werden die Korpusresonanzen im genannten Frequenzbereich von 5 bis 5000 Hz 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 eine™ Verstärker kombiniert, um Energieverluste durch Dämpfung auszugleichen. Neuerdings werden auch die Bandfiltereigenschaften selbst mit Hilfe rückgtKoppelter 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 5Ö00 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 erfindungsgerrißen 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 5000Hz 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 Verstärkeran-Ordnung liegt, über die die Frequenzen geführt werden, die außerhalb des Bereiches der Korpusresonanzen liegen. Das sind bevorzugt die Frequenzen über 5000Hz.

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 Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einem Saiteninstrument mit Dehnungsmeßstreifen einer srfindungsgemäßen Anordnung,

Fig.2 das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung und

F i g. 3 im Rahmen einer graphischen Darstellung die von den Dehnungsmeßstreifen der Bindfilter/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_r auf, die mit einer Eigenfrequenz f_c des Korpus übereinstimmt Diese Eigenfrequenzen f_c 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 1% 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 eir.rtellbar, 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 1240Hz = 5,2%

gemäß folgender Tabelle: 1540Hz - 2,5%

2000Hz - 3,3%

2400Hz = 1,7%

2810Hz = 5%

98Hz -	5,2%
152Hz -	10%
181 Hz -	6%
408Hz -	5%
489Hz =	3,5%
748Hz -	4%
975Hz =	4%

Man kann so Schwebungen zwischen den Resonanzfrequenzen der Bandfilter 9 vollständig ausschalten und eine naturgetreue Wiedergabe und Nachbildung des ursprünglichen Klangbildes erreichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung ffir 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 ι ο jeweils eine Resonanzfrequenz aufweisen, und mit der zumindest eine Lautsprecheranordnung verbunden ist, die für die Abstrahlung des verstärkten Spektrums eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der elektrischen Nachbildung der Korpusresonanzen die Resonanzfrequenzen (f_r) der Bandfilter mit Eigenfrequenzen (f_c) 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. 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. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Frequenzbereich bis 5000 Hz etwa 10 bis 15 Eigenfrequenzen (f_c) des Korpus ausgewählt und eine entsprechende Anzahl von Bandfiltern (9) mit den Eigenfrequenzen (f_c) entsprechenden Resonanzfrequenzen (K) angeordnet ist

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandfilter (9) auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen (f_r) und/oder Bandbreiten und/oder Amplituden einstellbar sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandfilter (9) einzeln und unabhängig voneinander auf unterschiedliche Re- ίο sonanzfrequenzen (f_r) und/oder Bandbreiten und/oder Amplituden einstellbar sind.