DE2911264C3 - Elektronische Orgel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Orgel, deren durch Klaviaturtasten schaltbare Töne in Gruppen, beispielsweise oktavweise, zusammengefaßt und mehrere Gruppen verschiedener Tonhöhen einer nachfolgenden Filterstufe über jeweils ein Entkopplungsglied zur Klangformung zugeführt werden, wobei die Impedanzen der Entkopplungsglieder voneinander verschieden und so dimensioniert sind, daß eine durch die nachfolgende Filterstufe hervorgerufene relative Abschwächung der Amplituden der höherfrequenten Gruppen derart kompensiert wird, daß die mittleren Amplituden der Gruppen etwa gleich sind.

Es ist seit langer Zeit bekannt, die durch die Klaviaturtasten schaltbaren Töne in elektronischen Orgeln in Gruppen zusammenzufassen und über sogenannte Sammelleitungen den nachfolgenden Filterstufen zur Klangformung zuzuführen. Hierdurch kann eine Vielzahl von Leitungen eingespart werden, was bei der sonst hohen Anzahl von erforderlichen Leitungen in elektronischen Orgeln von großer Bedeutung ist.

Die Art der Zusammenfassung der Töne richtet sich nach der nachfolgenden Klangformung. So ist es bisher bei einfachen Orgeln üblich, alle Töne einer Fußlage zusammenzufassen und der Klangformung zuzuführen.

Vor allem, wenn die elektronische Orgel mit Sinusfiltern versehen sein soll, ist diese Art der Zusammenfassung nicht vorteilhaft, da eine wirksame SinusFilterung voraussetzt, daß alle Oberschwingungen eines Tones erheblich gedämpft werden, so daß sie gegenüber dem Grundton klanglich keine wesentliche Rolle mehr spielen. Ein Sinusfilter darf daher streng genommen eine Oktave oberhalb des tiefsten, auf ihn geleiteten Tones praktisch keine Frequenzen mehr durchlassen. Aus diesem Grund ist bei sehr guten Orgeln eine oktavweise Zusammenfassung der Töne einer Fußlage vorgenommen worden. Die oktavweise zusammengefaßten Töne müssen je einem Sinusfilter zugeführt werden, wodurch ein hoher Aufwand unvermeidlich ist

Es hat sich herausgestellt, daß bei einer Zusammenfassung der Töne, bei dar alle Töne einer Fußlage auf dasselbe Klangformungsnetzwerk geleitet werden, ein Lautstärkenabfall zu höheren Tönen hin entsteht Das liegt daran, daß die üblichen Klangformungsnetzwerke die höheren Töne stärker bedampfen als die niedrigen Töne. Diesem Umstand hat man dadurch Rechnung getragen (z. B. Bauanleitung Netzteil, Generator, Verdrahtungsplatine [Grundplatine] für Orgel Professional 2000,3. Auflage, der Firma Dr. Rainer Böhm, Bild 10), daß man in jeder Fußlage eine gruppenweise Zusammenfassung der Töne durchgeführt hat und die verschiedenen Sammelleitungen mit Entkopplungswiderständen versehen worden sind, deren Dimensionierung für jede Gruppe verschieden gewählt worden ist, um damit den Lautstärkenabfall zu den höheren Tönen hin abzuschwächen. Auf diese Weise läßt sich von Gruppe zu Gruppe eine gleiche mittlere Lautstärke realisieren. Es zeigt sich aber, daß bei Obergang von einer Gruppe zur anderen ein Lautstärkesprang auftritt der darauf zurückzuführen ist, daß innerhalb jeder Gruppe zu den höheren Tönen hin ebenfalls ein, wenn auch geringerer, Lautstärkeabfall zu registrieren ist. Da von zwei benachbarten Tönen der eine der letzte Ton einer Gruppe und der andere der erste Ton einer anderen Gruppe sein kann, werden diese über verschieden dimensionierte Kopplungswiderstände auf das Klangformungsnetzwerk geleitet. Hieraus resultiert der erwähnte Lautstärkesprung.

Als Abhilfe hierfür sind bereits elektronische Orgeln realisiert worden, bei denen die Gruppeneinteilung noch verfeinert und im Extremfall völlig aufgegeben worden ist. Hierzu ist jedoch ein erheblicher Aufwand erforderlich, und die Anzahl der benötigten Widerstände und Leitungen erschweren einen übersichtlichen Aufbau der Orgel, was Nachteile sowohl bei der Fertigung als auch beim Service der Orgel mit sich bringt.

Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, daß immer häufiger integrierte Schaltungen (ICs) in elektronischen Orgeln Verwendung finden. Die genannten Sammelleitungen stellen sich dann als Ausgangsanschlüsse der ICs dar. Bekanntlich wird der Platzbedarf von ICs und der Aufwand für seine Beschallung erheblich durch die Anzahl seiner Anschlüsse (Pins) bestimmt. Um die ICs mit einer vertretbaren Pin-Zahl erstellen zu können, ist daher auch in diesem Fall maximal eine oktavweise Zusammenfassung der Töne praktikabel.

Aus der US-Patentschrift 35 38 805 ist eine Filteranordnung bekannt, die sich als eine Kombination von Sinusfiltern darstellt. Die Filteranordnung ist nach Art eines mehrstufigen Tiefpasses aufgebaut, bestehend aus einer Mehrzahl von Serienwiderständen und einer

Mehrzahl von nach Masse geschalteten Parallelkondensatoren. Die Filteranordnung weist stufenweise verteilte Signaleingänge auf, denen die zu filternden Signale gruppenweise in Gruppen von zwölf bzw. sechs oder sieben Tönen zugeführt werden. Jede Gruppe der Töne sieht durch die Zuführung in eine verschiedene Stufe des Filters eine unterschiedliche Filtercharakteristik, insbesondere eine unterschiedliche Grenzfrequenz. Die Filteranordnung stellt sich daher als eine Mehrzahl von Filterstufen dar, die zu einer Filteranordnung zusammengefaßt sind. Die Signaleingänge der Filteranordnung sind so gelegt, daß einer der Parallelkondensatoren zugleich als Serienkondensator für das zugeführte Signal fungiert Dadurch werden unerwünschte tiefe Frequenzen abgeblockt Da für jede der Gruppen eine '5 andere Filtercharakteristik wirksam ist, kann bei diesem Sinusfilter das oben erwähnte Problem nicht auftreten, da dieses durch eine unterschiedliche Bedämpfung der höheren und tieferen Frequenzen durch e^:ne einzige Filtercharakteristik entsteht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer eingangs erwähnten Orgel die Lautstärkesprünge beim Übergang zwischen Tönen verschiedener Gruppen zu vermeiden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das jeweilige Entkopplungsglied durch ein frequenzabhängiges Glied gebildet ist das jeweils gegenüber tiefen Tönen der betreffenden Gruppe eine relative Anhebung der höheren Töne dieser Gruppe hervorruft, wobei die Dimensionierung so erfolgt ist, daß beim Übergang von einer Gruppe zur anderen ein kontinuierlicher Lautstärkeverlauf besteht.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, die gewünschte Zusammenfassung der Töne in Gruppen beizubehalten, ohne dafür den bisher dabei nicht vermeidbaren Lautstärkesprung in Kauf nehmen zu müssen. Durch das frequenzabhängige Glied wird nämlich der Lauts:ärkeabfa!l zwischen Tönen innerhalb einer Gruppe vermieden. Dadurch erhalten alle Töne einer Fußlage — unabhängig von der Gruppe, in der sie sich befinden — eine etwa gleiche Lautstärke, so daß keine hörbaren Lautstärkesprünge mehr auftreten.

Mit der Erfindung wird überraschenderweise noch ein weiterer Vorteil erzielt. Beim Drücken einer Taste wird ein Ton, der in einem Generator erzeugt ist, plötzlich eingeschaltet. Durch dieses plötzliche Einschalten erhält der Ton in einer ganz kurzen Anfangsphase Frequenzen, die ein störendes, hörbares Klicken hervorrufen. Der gleiche Effekt tritt beim Loslassen der Taste, also beim Abschalten des Tones, auf. Dieses Klicken kann »0 durch die erfindungsgemäße Maßnahme gleichzeitig beseitigt werden, ohne daß hierzu zusätzliche Mittel erforderlich wären. Auch der durch die Verschiebung des Gleichstrompegels beim Einschalten von Tönen entstehende Schaltknack wild durch die erfindungsgemäße Maßnahme beseitigt oder zumindest gemildert, so daß die bisher notwendigen Maßnahmen zur Vermeidung dieses Schaltknacks zumindest vereinfacht werden können.

Die Erfindung läßt sich besonders einfach dadurch ausführen, daß das jeweilige frequenzabhängige Glied von einem Kondensator gebildet ist, der in Serie zu einem Entkopplungswiderstand liegt und mit dem Widerstand zusammen geeignet dimensioniert ist. In besonderen Fällen kann der Widerstand auch weggelassen werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die zu einer Fußlage gehörenden frequenzabhängigen Glieder relativ zueinander so dimensioniert, daß innerhalb der Fußlage die höheren Töne einen betonteren Obertongehalt erhalten als die niedrigeren Töne, so daß die höheren Töne eine relativ hellere Klangfarbe erhalten als die niedrigeren Töne. Besonders bei dieser Ausführungsform der Erfindung läßt sich ein weiterer erheblicher Vorteil der Erfindung erzielen. Bei der erfindungsgemäßen Orgel ist es nämlich praktikabel, nur ein Sinusfilter für die gesamte Fußlage vorzusehen, also die Maßnahme zu ergreifen, die bei herkömmlichen Orgeln nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt hat Das Sinusfilter kann nämlich bei der erfindungsgemäßen Orgel einen wesentlich steileren Verlauf der Filterkurve aufweisen, da die höheren Frequenzen durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ihre Amplitude relativ angehoben worden sind. Während bei herkömmlichen Orgeln beispielsweise ein Ä-C-Sinusfilter dritter Ordnung die maximale Steilheit der Filterkurve repräsentierte, kann bei der erfindungsgemäßen Orgel ein Ä-C-Sinusfilter vierter Ordnung verwendet werden. Dadurch werden die Oberschwingungen auch der tiefen Töne derart stark gedämpft daß eine befriedigende Sinusbildung mit einem Sinusfüter erzielt wird.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt ein Prinzipschaltbild einer elektronischen Orgel neuerer Bauart. Ein mit Klaviaturtasten 1 ausgestattetes Manual 2 ist mit einer zentralen Steuereinheit 3 verbunden, in der von einem Generator 3' erzeugte Frequenzen verarbeitet und die den gedrückten Tasten entsprechenden Töne durchgeschaltet werden. Im vorliegenden Beispiel soll das Manual 2 vier Oktaven umfassen. Dann weist die zentrale Steuereinheit 3 pro Fußlage vier Ausgänge auf, über die durch die Tasten 1 gewählte Töne oktavweise zusammengefaßt auf die nachfolgenden Stufen geleitet werden. Die Weiterleitung erfolgt über eine Stufe 4 auf verschiedene Klangfilter-Netzwerke 5,6. Die Ausgänge der Klangfilterstufen 5,6 werden über eine Effekt-Stufe 7 auf eine Vorverstärkerstufe 8 und eine Endverstärkerstufe 9 geleitet an die ein Lautsprecher 10 angeschlossen ist.

In der Effekt-Stufe 7 können verschiedene Klangeffekte, wie Vibrato, Nachklänge und ähnliches erzeugt werden.

Es sollen nun vier, zu einer Fußlage gehörende Sammelleitungen C, c, c', c" betrachtet werden, die die Eingänge der Stufe 4 bilden. Die untere Sammelleitung C repräsentiert dabei die tiefste Oktave des Manuals 2 und die oberste Sammelleitung c" die höchste Oktave. In bekannter Technik werden die Sammelleitungen über Entkopplungswiderstände R 1 — R 4 und über einen Verstärker V mit den Klangfilternetzwerken 5, 6 verbunden. Der Verstärker V besitzt einen Rückkopplungszweig, in dem ein Widerstand R 5, der den Verstärkungsgrad des Verstärkers V bestimmt, angeordnet ist.

Die Widerstände Al —A4 weisen unterschiedliche Widerstandswerte auf, und zwar ist der Widerstandswert des Widerstands Ri am größten und der Widei standswert des Widerstands R 4 am kleinsten, so daß die höchste Oktave insgesamt durch die Entkopplungswiderstände weniger bedämpft wird als die tieferen Oktaven.

Erfindungsgemäß liegen Kondensatoren C1 - C4 als frequenzabhängige Glieder in Serie mit den entspre-

chenden Widerständen Ri-R4. Die Kondensatoren sind mit ihrem zugehörigen Widerstand so dirnenioniert, daß sie innerhalb der zugehörigen Oktave die höheren Töne relativ zu den tieferen Tönen anheben, das heißt in ihrer Amplitude relativ verstärken. Dadurch wird der Lautstärkeabfall von den tiefen zu den hohen Tönen innerhalb einer Oktave vermieden oder zumindest so verringert, daß beim Übergang von einer Oktave zur anderen kein hörbarer Lautstärkesprung mehr besteht.

Der Kondensator Cl, der zu der tiefsten Oktave C gehört, ist gestrichelt eingezeichnet, da bei den tiefen Oktaven der Lautstärkeabfall nicht so gravierend ist, so daß für die tiefen Oktaven der entsprechende Kondensator nicht unbedingt erforderlich ist.

Die vier Oktaven sind hinter den Widerständen Ri- RA zusammengefaßt und gemeinsam auf einen Eingang des Verstärkers Vgeleitet. Am Ausgang dieses Verstärkers Vbefinden sich Klangfilterschaltungen 5,6, die unterteilt werden können in normale Register 5 und Sinusfilter6.

Erfindungsgemäß kann an den zusammengefaßten Ausgang für die gesamte Fußlage ein Sinusfilter 6 mit einer steilen Kennlinie angeschlossen sein und zu einer guten Sinusbildung führen. In der Zeichnung ist das Sinusfilter 6 als ß-C-Filter vierter Ordnung dargestellt. Ohne die Einfügung der Kondensatoren C2-C4 könnte ein derart steiles Sinusfilter 6 nicht verwendet werden, da für die höheren Töne eine viel zu starke Dämpfung eintreten würde. Durch die Einfügung der Kondensatoren CX-C4 werden die höheren Töne jeder Oktave jedoch soweit angehoben, daß das steile Sinusfilter 6 eingesetzt werden kann und eine gute Sinusbildung ermöglicht. Die Kondensatoren C\—C4 sind mit ihren Widerständen R\-R4 dabei vorzugsweise so dimensioniert, daß über die gesamte Fußlage die höheren Töne einen stärkeren Obertongehalt aufweisen als die tieferen Töne. Dadurch wird bei einer guten Sinusbildung auch für die tiefen Töne durch das steile Sinusfilter eine gleichmäßige Sinusbildung über die gesamte Fußlage erzielt.

Selbstverständlich können statt der Kondensatoren Ci-C4 andere frequenzabhängige Glieder eingesetzt werden. Die in dem Ausführungsbeispiel nur durch unterschiedliche Dimensionierung der Kondensatoren Ci-C4 erzielte unterschiedliche Wirkung auf die verschiedenen Sammelleitungen C, c, c', c" kann selbstverständlich auch durch die Kombination von Kondensatoren mit anderen frequenzabhängigen Gliedern erzielt werden. So ist es beispielsweise möglich, für die höheren Oktaven statt des einfachen Kondensators auch ein zweistufiges Filter einzusetzen und für die unteren Oktaven nur den Kondensator bzw. gar kein frequenzabhängiges Glied vorzusehen.

Mit der Erfindung kann daher mit äußerst einfachen Mitteln eine Mehrzahl von wesentlichen Vorteilen erzielt werden, die zu einer erheblichen Vereinfachung einerseits und Klangverbesserung andererseits der Orgel beitragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektronische Orgel, deren durch Klaviaturtasten schaltbare Töne in Gruppen, beispielsweise oktavweise, zusammengefaßt und mehrere Gruppen verschiedener Tonhöhe einer nachfolgenden Filterstufe über jeweils ein Entkopplungsglied zur Klangformung zugeführt werden, wobei die Impedanzen der Entkopplungsglieder voneinander verschieden und so dimensioniert sind, daß eine durch die nachfolgende Filterstufe hervorgerufene relative Abschwächung der Amplituden der höherfrequenten Gruppen derart kompensiert wird, daß die mittleren Amplituden der Gruppen etwa gleich sind, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Entkopplungsglied durch ein frequenzabhängiges Glied (Ci, Ri; C2,R2; CZ, RZ; C4, R4) gebildet ist das jeweils gegenüber tiefen Tönen der betreffenden Gruppe (C, c, c', c") eine relative Anhebung der höheren Töne dieser Gruppe hervorruft, wobei die Dimensionierung der frequenzabhängigen Glieder so erfolgt ist, daß beim Übergang von einer Gruppe zur anderen ein kontinuierlicher Lautstärkeverlauf besteht

2. Elektronische Orgel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Entkopplungsglied von einem Kondensator (Ci-CA) gebildet ist, der in Serie zu einem Entkopplungs-Widerstand (Al-Ä4) liegt.

3. Elektronische Orgel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Gruppen einer Fußlage gehörenden frequenzabhängigen Glieder (Ci, R i; C2, R2; CZ, RZ; C4, RA) relativ zueinander so dimensioniert sind, daß die höheren Töne der Fußlage gegenüber den tieferen Tönen auch in ihrem Obertongehalt angehoben werden.

4. Elektronische Orgel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstufe durch ein Sinusfilter (6) mit steiler Kennlinie gebildet ist.