DE2926548A1 - Funktionsgenerator, insbesondere wellenformungsgenerator zur klangformung in einem elektronischen musikinstrument - Google Patents

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u.Z.: Pat 114/1-79E München, den 30.6.1979

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GALLITZENDÖRFER, Rainer D-8047 Karlsfeld

FUNKTIONSGENERATOR, INSBESONDERE WELLEN-

FORMUNGSGENERATOR ZUR KLANGFORMUNG IN EINEM ELEKTRONISCHEN MUSIKINSTRUMENT

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GEYER, HAGEMANN & PARTNLR

PATENTANWÄLTE
DeMoiicliesstraRe 60 · Postfach 400745 ■ 8000 Mum hen 40 · Telefon 089/30407V · telex 5-2Id UO ham· f' · lelenramm haget patent ■ ielekupiercr (Ml'l «Mi

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u.Z.: Pat 114/1-79E GM 114/2-7 9E

München, den 30.6.1979 vS/6/hei

Funktionsgenerator, insbesondere Wellenformungsgenerator zur Klangformung in einem elektronischen Musikinstrument

Die Erfindung bezieht sich auf einen Funktionsgenerator, insbesondere Wellenformungsgenerator zur Klangformung in einem elektronischen Musikinstrument, mit wenigstens einem Funktionsspeicher, der eine Anzahl Abtastwerte einer Funktion enthält, und einer ansteuerbaren Speicherausleseeinrichtung.

Aus der DE-AS 22 37 594 ist bereits ein Wellenformerzeugungsgerät, insbesondere für ein elektronisches Musikinstrument bekannt, welches einen (auslesbaren) Wellenformspeicher, der eine Vielzahl von Abtastwerten einer Wellenform bestimmter Klangfarbe enthält, und einen Satz Widerstandselemente, desser Widerstandswerte in geeigneter Weise eingestellt sind, derart, daß sie - in analoger Form - die Amplitude der ge-

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wünschten Wellenform als Abtastwerte darstellen, aufweist. Durch diese Art der Speicherauslegung werden die Nachteile digitaler Speicher, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 19 35 306 bekannt sind, behoben. Die Nachteile des aus der DE-OS 19 35 306 bekannten Wellenformspeichers bestehen insbesondere darin, daß er nicht nur einen sehr komplizierten Aufbau hat, sondern auch nur die Speicherung bestimmter Werte zuläßt, die abhängig vom Aufwand nur mehr oder weniger genau einem tatsächlich gewünschten Wert entsprechen. Darunter leidet die Natürlichkeit der wiedergegebenen Töne. Eine Erhöhung der Frequenz des Tonsignals, das mit Hilfe des Wellenformgenerators erzeugt wird, ist bei dem mit dem bekannten Speicher ausgerüsteten elektronischen Musikinstrument durch eine Erhöhung der Abtastfrequenz des Wellenform-Speichers möglich.

Aus der DE-OS 28 30 482 ist ferner eine Wellenformungserzeugungseinrichtung, insbesondere für ein elektronisches Musikinstrument, mit einem Wellenformspeicher bekannt, der Abtastwerte bzw. Stufen einer Wellenform speichert und eine dem Ausgang des Wellenformspeichers nachgeschaltete Glättungseinrichtung, insbesondere einen D/A-Wandler oder Tiefpaßfilter aufweist. Die Glättungseinrichtung dient der Verminderung des Oberwellengehaltes einer stufenförmigen Wellenform. Hierdurch wird in der Regel eine bessere Simulation natürlicher Töne erreicht.

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Zur besseren Simulation natürlicher Perkussionstöne mittels eines elektronischen Tongenerators, insbesondere für ein elektronisches Musikinstrument zur Erzeugung von Schlagtönen, ist es aus der DE-OS 27 12 226 - unter Nutzung der Vorteile von hochintegrierten Schaltungen - bekannt, im Tongenerator eine Zumeßeinrichtung vorzusehen, welche ein digitales Zumeßsignal erzeugt. Das Zumeßsignal hängt funktionell von der Tasten-Anschlagintensität ab und steuert die Amplitudenschwankung im ausgelösten Ton. Ferner ist

TO ein Taktgenerator zur Ansteuerung eines Speichers vorgesehen. Am Speiche"ausgang wird ein zeitabhängiges Envelopensignal abgegeben. Das digitale Zumeßsignal und das digitale Envelopensignal werden in einem multiplizierenden D/A-ümsetzer zu einem zusammengesetzten Analogsignal umgesetzt und vorzugsweise mittels eines Integrierers geglättet.

Im übrigen ist es bekannt, daß Kurvenformen mit beliebigem Verlauf unter Zuhilfenahme von z.B. als Ringzähler (1 aus N-Zähler) geschaltete Schieberegister erzeugbar sind. Hierbei wird dem Spannungswert zu einem bestmmten Zeitpunkt ein Platz im Schieberegister zugeordnet. Meist liegt der Spannungswert als Parallel-Binärwert vor. In diesem Fall handelt es sich also um ein Schieberegister, das mehrere Bits parallel verarbeiten kann. Als Ausgang dient in diesem Fall rine beliebige Stelle zwischen zwei Schieberegister-Zellen, an denen während einer Periode nacheinander alle

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vorkommenden, der Zahl der Schieberegisterstellen entsprechenden Spannungswerte (binär kodiert) anstehen. Zweckmäßig wird man als Ausgang die N-te, d.h., die letzte Registerzelle, wählen. Nach dem Ende der Periode beginnt der Vorgang von neuem, da der N-te Ausgang auf den ersten Eingang rückgekoppelt ist. Die in jeder Speicherzelle einmal eingespeicherte Spannungswert-Information läuft also ständig reihum. Die Periodendauer ergibt sich aus dem Produkt: Taktfrequenz-Kehrwert

χ Zahl der Speicherzellen, nämlich T χ = ^, t χ Ν mit

! ^f

10.At · Neben der aus der DE-AS 22 37 594 bekannten

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analogen Erzeugung bestimmter Schwingungsformen können letztere auch von einem Sägezahngenerator über Umformer abgeleitet werden.

Allgemein kann gesagt werden, daß der zeitliche Verlauf der Ausgangssignale herkömmlicher Musikinstrumente in der Regel kompliziert ist und sich unter Umständen sogar zeitlich ändert.

Die bekannten Funktionsgeneratoren haben den Nachteil, daß eine einfache externe und übersichtliche Einstellbarkeit eines gewünschten Funktionsverlaufes nicht vorgesehen ist.

Aus der Zeitschrift elrad 1979, Heft 5, Seite 28, ist es zur Harmonisierung digitalisierter Kurvenformen bekannt, einen sogenannten "Deglitcher" als Glättungs- bzw. Interpolationseinheit zu verwenden. Die bekannte Glättungseinheit weist zwei parallel auf einen gemeinsamen Schaltpunkt arbeitende

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Abtast-/Halteglieder bzw. sample and hold-Glieder auf, wobei der gemeinsame Schaltungspunkt dem einen Eingang eines Integrators zugeführt und der Integratorausgang zum Eingang des einen Abtast-/Haltegliedes rückgekoppelt ist, derart, daß am gemeinsamen Schaltungspunkt die Differenz zwischen den Signalwerten am Integratorausgang und Abtast-/ Halteglied-Ausgang ansteht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Funktionsgenerator unter weitestgehender Beibehaltung seiner bisherigen Vorteile derart wexterzuentwickeln, daß die Einstellbarkeit gewünschter Funktionsverläufe erleichtert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Funktionsgenerator erfindungsgemäß eine Einrichtung mit sichtbar angeordneten, den Speicherzellen des Funktionsspeichers zugeordneten und mit diesen verbundenen Einzelelementen, derart daß die Gesamtanordnung der Einzelelemente jeweils eine ein-eindeutige Abbildung der Gesamtanordnung der Abtastwerte in der Funktion darstellt, und eine dem Funktionsgeneratorausgang vorgeschaltete Glättungseinheit vorgesehen ist.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß der Funktionsverlauf, soweit er durch seine Abtastwerte festgelegt ist, unmittelbar graphisch vom Gesamtbild der Einzelelemente ablesbar ist. Durch diese

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Art der Bestimmung des Kurvenverlaufes einer erzeugten Schwingung ist auch der technische Laie in der Lage, auf einfache Weise gewünschte Kurvenverläufe einzustellen bzw. zu reproduzieren. Denn bekanntlich läßt sich eine bestimmte graphische Anordnung leicht merken bzw. mit einer Schablone vergleichen, sofern die Anzahl der Einzelelemente eine Maximalzahl zwischen 15 und 50, vorzugsweise zwischen 15 und 30, nicht übersteigt.

Vorzugsweise sind die Einzelelemente derart den Speicherzellen zugeordnet und mit diesen verbunden, daß die Gesamtanordnung der Einzelelemente bzw. das Bild dieser Gesamtanordnung eine maßstabsgetreue Wiedergabe der Gesamtanordnung der Abtastwerte bzw. des Bildes der Abtastwerte innerhalb der Funktion darstellt. Besonders die maßstabsgetreue Wiedergabe des Bildes der Gesamtheit der Abtastwerte läßt einen einfachen Rückschluß bei bekannter, vorzugsweise konstanter Kennlinie der Glättungseinheit auf den Funktionsverlauf zu.

Statt der maßstabsgetreuen Wiedergabe kann unter bestimmten Fällen auch eine Vergrößerung bestimmter Kurvenabschnitte erwünscht und über die Zuordnung zwischen den Einzelelementen und den Speicherinhalten festgelegt sein.

Eine weitere Vereinfachung der reproduzierbaren Einstellbarke it eines gewünschten Funktionsverlaufes wird dadurch erzielt, daß die Speicherzellen mittels der Einzelelemente

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extern ansteuerbar, insbesondere mit den Abtastwerten - vorzugsweise direkt - beschreibbar sind.

Gemäß einer einfachen Ausführungsform sind die Einzelelemente nebeneinander angeordnet,jeweils längs einer im wesentlichen geraden Bewegungsbahn - jede dieser Bewegungsbahnen kann als Ordinate aufgefaßt werden - beweglich und den Speicherzellen in der Reihenfolge aufeinanderfolgender Abtastpunkte, die vorzugsweise gleichen Abstand untereinander haben, ein - eindeutig zugeordnet. Die Bewegungsbahnen sind hierbei parallel zueinander ausgerichtet, gehen von einer zu ihnen orthogonalen gemeinsamen Bezugslinie — diese Bezugslinie kann als Abszisse betrachtet werden - aus und haben voneinander seitliche Abstände, die denen der Abtastpunkte für die Abtastwerte entsprechen. Die Zuordnung zwischen Einzelelementen und Speicherinhalten ist hierbei ferner so ausgelegt, daß der Abstand jedes Einzelelementes von der allen Einzelelementen gemeinsamen Bezugslinie dem Inhalt der jeweils zugeordneten Speicherzelle entspricht. Beispielsweise durch einfaches Verschieben der Einzelelemente längs ihrer Bewegungsbahnen können hierbei die Abtastwerte unmittelbar in die Speicherzellen eingeschrieben werden.

Die Vorteile der analogen Speicherung von Abtastwerten werden dadurch erreicht, daß der Funktionsspeicher aus Analogspeicherzellen aufgebaut ist und hierbei vorzugs-Gallitzendörfer, Rainer

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weise die Speicherzellen im wesentlichen aus veränderbaren Widerständen bestehen. Vorzugsweise sind hierbei die veränderbaren Widerstände gemeinsam mit den Einzelelementen als Flachbahnregler ausgebildet, die in einer geraden Reihe seitlich nebeneinander angeordnet sind. Die Einzelelemente sind hierbei rechtwinklig zur Längsrichtung dieser Reihe verschieblich. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die sichtbaren Teile der Einzelelemente als längliche Bügel ausgebildet, deren Längsrichtung in Längsrichtung der Reihe weist. Das Gesantbild der Flachbahnregler bzw. der sichtbaren Teile der Einzelelemente gibt demnach unmittelbar eine graphische Cj.μ ■'■ "llung einer durch die Abtastwerte erzeugten Stufenfunktion.

Zur sequentiellen Adressierung der Speicherzellen weist die Speicherausleseeinrichtung vorzugsweise ein Schieberegister auf, das in vorzugsweise zeitlich gleichen Abständen die Abtastwerte aus den Speicherzellen ausliest. Auch hierdurch wird eine Zuordnung zwischen Abtastwerten und Funktionsverlauf erleichtert.

Bei Beschränkung auf eine endliche Zahl von Speicherzellen, veränderbaren Widerständen bzw. Flachbahnregler erhält man im einfachsten Falle einer Glättungseinheit einen sich sprunghaft ändernden Kurvenverlauf, da die Momentanwerte der Funktion innerhalb des pro Ab-

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tastpunkt vorgesehenen Zeitintervalles gleich bleiben. In der Erfindung wird daher das den Abtastwerten entsprechende, zunächst treppenförmige Ausgangssignal auf eine als Interpolationsschaltung ausgebildete Glättungseinheit (Deglitcher) gegeben, welche - je nach Ordnung der zugrundeliegenden Interpolationskurve - die zu Beginn durch eine entsprechende Einstellung der Einzelelemente festgelegten Momentwerte der Funktion durch kontinuierliche Kurvenstücke verbindet.

Auf diese Weise läßt sich z. B. bei Anwendung des Funktionsgenerators in einem elektronischen Musikinstrument der Aufwand zur Sinulation konventioneller Musikinstrumente geringhalten, da anmelderseitig vorgenommene Untersuchungen ergeben haben, daß schon eine begrenzte Anzahl von Wendepunkten im zeitlichen Kurvenverlauf eines Tonsignals eine große klangliche Vielfalt ermöglicht. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens weist vorzugsweise die als Interpolationsschaltung ausgebildete Glättungseinheit ein erstes eingangsseitiges Abtast-/ Halteglied auf, wobei dessen Ausgang mit dem Eingang eines oder mehrerer hintereinander geschalteter Integrator (en) verbunden und der Ausgang des oder der Integrator (en) zu einem zwischen dem ersten Abtast-/Halteglied und dem Integratoreingang liegenden Schaltungs-5 punkt rückgekoppelt ist, derart, daß am Integratoreinga±ig die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des

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Funktionsspeichers und dem der Integratorreihe anliegt. Vorzugsweise ist in der Rückkoppelungsschleife ein zweites Abtast-/ Halteglied vorgesehen. Durch die Anzahl der jeweils verwendeten Integratoren läßt sich die Ordnung der Interpolationskurve auf einfache Weise festlegen.

Um sicherzustellen, daß die Differenz jeweils zwischen genau einem Abtastwert und dem Integratorausgangswert gebildet wird, sind vorzugsweise die Eingänge der Speicherausleseeinrichtung und des ersten und zweiten Abtast-/ Haltegliedes parallel zueinander mit dem Ausgang eines Taktgenerators verbunden und hierbei den Eingängen der Abtast-/Halteglieder insbesondere eine monostabile Kippstufe vorgeschaltet. Diese Kippstufe kann dazu verwendet werden, daß die Breite der vom Taktgenerator ausgehenden Impulse verkürzt und hierbei die Glättungseinrichtung vorzugsweise zeitlich verzögert angetaktet wird.

Um auch bei veränderlicher Taktfrequenz sicherzustellen, daß stets die Differenz zwischen nur einem Abtastwert und dem Integrationsausgangswert gebildet wird,sind der Taktgenerator und der bzw. die Integrator(en) so ausgelegt, daß die Taktfrequenz und die Integrationszeitkonstante spannungssteuerbar sind, wobei die Steuereingänge des Taktgenerators sowie des oder der Integratoren am Ausgang eines gemeinsamen Spannungsgenerators liegen. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Funktionsgenerators in

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einem elektronischen Musikinstrument eignet sich als Spannungsgenerator insbesondere ein Exponentialfunktionsgenerator.

Häufig ist eine Anderungsmöglichkeit des zeitlichen Verlaufes der eingestellten Kurvenform erwünscht. Dies gilt insbesondere für elektronische Musikinstrumente (vgl. DE-OS 27 12 266). So ändert sich beispielsweise der Klang einer angeschlagenen Seite zeitlich, während die Amplitude nach einer Exponentialfunktion abklingt. In vorliegender Erfindung ist ein allmählicher Übergang von einer mittels Abtastwerten eingestellten Kurvenform in eine andere Kurvenform durch eine weitere Glättungs- bzw. Interpolationsschaltung erreichbar, welche die Abtastwerte der einen Kurvenform in die der anderen überführt. Diese Maßnahme stellt einen besonders bevorzugten Erfindungsgedanken dar. Insbesondere bei

elektronischen Musikinstrumenten kann die zusätzliche Glättungseinheit zur überführung der einen Kurvenform in die andere zumindest weitgehend einen Envelopenspeicher ersetzen. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens weist ein derartiger Funktionsgenerator mit wenigstens zwei Funktionsspeichemzur Speicherung der Abtastwerte unterschiedlicher Funktionen wenigstens zwei Satz Einzelelemente auf, wobei jeweils die demselben Abtastpunkt zugeordneten Speicherzellen der Funktionsspeicher über einen gemeinsamen Umschalter einzeln.an—

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steuerbar, jedem Umschalter ein oder mehrere in Reihe angeordnete Integratoren nachgeschaltet und nacheinander mit der Glättungseinheit verbindbar sind. Bei zwei Funktionsspeichern ist jeweils ein Speicherzellenpaar, bei drei Funktionsspeichern jeweils ein Speicherzellentripel dennselben Abtastpunkt, usw. zugeordnet. Vorzugsweise sind hierbei die Umschalter von einer Speicherzelle auf die andere gemeinsam umschaltbar. Selbstverständlich sind jedoch auch einzeln umschaltbare Umschalter verwendbar, wobei diese Maßnahme dazu dient, aus zunächst zwei vorgegebenen Sätzen von Abtastwerten eine Vielfalt von Abtastwerte-Sätzen der Interpolationsschaltung zuzuführen Auch diese Maßnahme dient einer einfachen Einstellbarkeit unterschiedlicher Funktionsverläufe.

Zur sequentiellen Adressierung der Speicherzellen ist hierbei vorzugsweise die Speicherausleseeinrichtung mit den Ausgängen der Interpolationsschaltung, die vorzugsweise jeweils i.w. aus Integratorreihen bestehen, verbunden. Bei einer durch Integratoren realisierten Interpolationsschaltung wird der übergang von einer Kurvenform zur nächsten Kurvenform durch die Integrationszeitkonstante beeinflußt. Um einen allmählichen Übergang zu gewähr-· leisten, sind hierbei die Integratoren so ausgelegt, daß deren Integrationszeitkonstante relativ groß zur Breite bzw. Dauer der Taktimpulse der Speicherausleseeinrichtung ist, wobei die Integratoren bezüglich der

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Integrationszeitkonstanten steuerbar, insbesondere spannungssteuerbar ausgelegt sind. Auch hierdurch wird eine einfache Möglichkeit realisiert, die Einstellbarkeit gewünschter Funktionsverläufe zu erleichtern.

Die Integratoren können hierbei beispielsweise als RC-Glieder mit spannungssteuerbarem Widerstand ausgelegt sein .

Eine auf digitaler Technik aufbauende bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist als Funktionsspeicher einen digitalen Schreib-/Lesespeicher auf, in welchen die Abtastwerte eingeschrieben werden. Auch hierbei ist vorzugsweise jeder Speicherzelle ein Einzelelement in der zuvor beschriebenen Weise zugeordnet. Als Glättungseinheit ist vorzugsweise ein Mikroprozessor mit Festwertspeicher und D/A-Wandler vorgesehen. Die digitale Auslegung des Funktionsgenerators hat den Vorteil, daß man sich hochintegrierter Schaltkreise bedienen und hierdurch erhebliche Platzersparnis erzielen kann. Vorzugsweise ist hierbei zwischen den digitalen Schreib-/Lesespeicher und die Einzelelemente eine Codiereinrichtung, die Mikroprozessoreinrichtung mit einer CPU, dem Festwertspeicher und einer mit der Codiereinrichtung verbundenen Abfrageeinrichtung zur Abfrage der Abtastwerte, Berechnung der Zwischenwerte und Einspeicherung dieser Werte in den Schreib-/Lesespeicher geschaltet. Zur' Festlegung der Auslesezyklusfrequenz, mit welcher die CPU die Werte im Schreib-/

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Lesespeicher ausliest sind vorzugsweise ein Taktgenerator und eine Steuerspannungseinrichtung vorgesehen, wobei die Steuerspannungseinrichtung das Teilungsverhältnis festlegt, mit welchem die CPU die Taktfrequenz teilt. Dem Ausgang des Funktionsgenerators ist ein D/A-Wandler vorgeschaltet, um die von der CPU ausgegebenen Digitalsignale in Analogsignale umzuwandeln. Die Glättung der zunächst durch den vorgegebenen Satz von Abtastwerten festgelegten Funktion geschieht hierbei dadurch, daß die CPU mittels des Festwert-Speichers Zwischenwerte ::ür den zwischen den Abtastwerten liegenden Bereich errechnet und diese dann zwischen den Abtastwerten im Schreib-/Lesespeicher ablegt. Nach Ablage der Abtastwerte und der Zwischenwerte im Schreib-/Lesespeicher werden sämtliche Vierte mit der durch die Steuer-Spannungseinrichtung und Taktfrequenz vorgegebenen Frequenz zyklisch ausgelesen. Vorzugsweise ist auch hierbei mit Hilfe der Einzelelemente die Speicherbelegung mit den Abtastwerten graphisch ablesbar. Die Zwischenwerte zwischen den Abtastwerten und damit die Ordnung der Interpolationsstücke sind durch entsprechende Auslegung des Mikroprozessors reproduzierbar steuerbar.

Zur Speicherung der Abtastwerte wenigstens zweier unterschiedlicher Funktionen ist die CPU so ausgelegt, da sie nach Ermitteln und Einlesen des Abtastwerte- und zugehörigen Zwischenwertesatzes der ersten Funktion in den Gallitzendörfer, Rainer

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Schreib—/Lesespeicher auf ein Ermitteln und Einlesen des Abtastwerte- und Zwischenwertesatzes der nachfolgenden Funktion umsteuerbar ist. Zur Berechnung der Übergangswerte zwischen den beiden Funktionen ist hierbei eine mit der CPU verbundene Einrichtung (Festwertspeicher) -rrrrfosehen. Über diese Einrichtung ist wiederum die Ordnung des Überganges von einer zur nächsten Funktion steuerbar. Um einen graphischen Eindruck der ersten und zweiten Funktion bzw. der Anfangs- und Endkurvenform zu erhalten, ist vorzugsweise jedem vorgegebenen Satz Abtastwerte

der Anfangs- und Endfunktion ein Satz Einzelelemente zugeordnet.

Die Ausführung des Erfindungsgedankens in Digitaltechnik liefert eine ebenso einfache wie genaue Möglichkeit zur reproduzierbaren Einstellung gewünschter Kurvenverläufe. Auch hierbei ist die Möglichkeit einer zeitlichen Änderung der Funktion vorgesehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Schaltscheina eines ersten Ausführungsbeispieles in der Erfindung;

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Fig. 2a, eine Draufsicht auf die Gesamtanordnung der 2b,
2c Einzelelemente sowie den Zusammenhang zwischen

Einzelelementen und Kurvenverlauf; Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4a, den Zusammenhang zwischen Einzelelementen und 4b,
4c, Kurvenverlauf gemäß dem zweiten Ausführungsbei-4b,

spiel; und

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das anhand des Schaltungsschemas gemäß Fig. 2 erläuterte Ausführungsbeispiel bedient sich der Analogtechnik. Hierbei werden von einem als Ringzähler geschalteten Schieberegister 10 ständig nacheinander an den Schieberegisterausgängen 1 bis η Rechteckimpulse erzeugt. Diese Rechteckimpulse haben alle konstante Spannung und dienen quasi als kurzzeitig angelegte Konstantspannungsquelle für die mit den Schieberegisterausgängen 1 bis η verbundenen Potentiometer P., —, P . Jeder Schieberegisterausgang 1 bis η versorgt also die als Flachbahnregler ausgestalteten Potentiometer P.., ..., P mit einer Spannung. Durch Verstellen bzw. Verschieben der Flachbahnregler sind unterschiedliche Spannungswerte von den Potentiometern P-, ..., P abgreifbar. Diese unterschiedlichen Spannungswerte entsprechen den in Fig. 2 näher dargestellten Abtastwerten A₁, . . . , A .

Dio Gesamtheit der in Fig. 1 dargestellten Potentiometer P₁, ...,P stellt einen Funktionsspeicher 11 dar, wobei

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die Potentiometer den einzelnen Speicherzellen entsprechen. Das Schieberegister 10 dient gemeinsam mit einem noch zu besprechenden Taktgenerator 15 und einer Glättungseinheit 30 als Ausleseeinrichtung für den Funktions-Speicher 11.

Gemäß Fig. 2 sind die in den Funktionsspeicher 11 eingespeicherten Abtastwerte der Stellung der Verschiebebügel S₁, ... ,S der Flachbahnregler zu entnehmen. Dies geht besonders deutlich aus den Fig.2a und 2b hervor.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt ein Vergleich der Fig. 2a und 2b, daß die Gesamtanordnung der Einzelelemente bzw. Schiebebügel S₁, ...,S eine maßstabsgetreue Widergabe der Gesamtanordnung der Abtastwerte A₁, ...,A innerhalb einer Periode der Funktion darstellt.

Im einzelnen sind die Flachbahnregler bzw. Potentiometer P₁, ... ,P in einer geraden Reihe seitlich nebeneinander angeordnet und die Schiebebüael S^, ..., S_n längs einer Geraden verschiebbar, die rechtwinklig zur Längsrichtung der Potentiometerreihe ausgerichtet ist. Hierbei sind die Flachbahnregler so ausgelegt, daß die Bewegungsbahnen O₁, ...,0 für die Schiebebügel S₁ , ... ,S parallel zueinander liegen, wobei die Verschiebebügel S₁, ...,S in Nullstellung auf einer gemeinsamen, orthogonal zu den Bewegungsbahnen der O₁, ...,O der Schiebebügel S₁, ...,S angeordneten Geraden liegen. Die seitlichen Abstände der Schiebebügel entsprechen hierbei den seit-

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lichen Abständen der für die Funktion vorgesehenen Abtastwerte A₁, ...,A . Zwar ändern sich die seitlichen Abstände der Abtastwerte A , ...,A bei einer Änderung der Grundfrequenz der Kurve. Das Verhältnis der Abstände bzw. der Zeitspannen zwischen zwei Abtastwerten bleibt jedoch konstant. Dies hat zur Folge, daß auch bei sich ändernder Frequenz die Gesamtanordnung der Schiebebügel S₁, ...,S eine maßstabsgetreue Widergabe der Gesamtanordnung der Abtastwerte A₁, ...,A innerhalb einer Periode der Funktion darstellt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abtastwerte durch Verschieben der Schiebebügel S., —, S extern unmittelbar einstellbar. Hierbei entspricht der Abstand jedes Schiebebügels S₁ , . . . , S von der Nullstellung dem Inhalt der jeweils zugeordneten Speicherzelle bzw. dem vom jeweiligen Potentiometer P₁, ... ,P abgreifbaren Spannungswert.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schiebebügel S₁, —, 3 rechteckig ausgebildet und haben quer zu ihrer Verschieberichtung eine relativ große Ausdehnung. Durch diese Maßnahme vermittelt die Gesamtanordnung der Schiebebügel S₁ , ... , S den unmittelbaren Eindruck einer Treppenfunktion, die derjenigen in Fig.2b entspricht. Die Bewegungsbahnen O₁, ...,O für die Schiebebügel S₁, ... , S sind hierbei als Führungsschlitze innerhalb des Tableaus 25 eines Schaltpultes ausgebildet.

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Statt der Ausbildung der Einzelelemente als Schiebebügel S₁, ..., S_n von Flachbahnreglern ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, den Inhalt der Speicherzellen durch Lichtzeiger oder Elektronenstrahl anzuzeigen, wobei beispielsweise die Speicherzellen wieder als Potentiometer, vorzugsweise Drehpotentiometer ausgebildet sind und die jeweilige Stellung der Abgriffklemme durch einen Lichtzeiger auf einem Tableau angezeigt wird.

Die Ausgänge der Potentiometer P ,..., P werden einem geneinsamen Entkoppelungselement 13 zugeführt. Das Entkopplungselement 13 stellt sicher, daß keine Wechselwirkung zwischen den einzelnen Potentiometern stattfindet. Der Ausgang des Entkoppelungselementes 13 ist einem Eingang einer Glättungseinheit 30 zugeführt.

Der Steuereingang der Glättungseinheit 30 ist mit dem Ausgang eines spannungssteuerbaren Taktgenerators 15 verbunden. Der Taktgenerator 15 liefert Taktimpulse konstanter Spannung, die mittels des Schieberegisters 10 nacheinander den Potentiometern P₁, ·--, P zugeführt werden. Die vom Entkoppelungselement 13 abgreifbaren Spannungswerte werden zunächst einer Abtast-/Halteschaltung 35 in der Glättungseinheit 30 zugeführt. Der Ausgang des Abtast-/Haltegliedes 35 wird über einen Scnaltungspunkt 38 dem Eingang eines spannungssteuerbaren ersten Integrators 34 zugeführt.

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Dem ersten Integrator 34. sind

beim dargestellten Ausführungsbeispiel v/eitere (m-1 Integratoren 34~, ..., 34 nachgcschaltct. Der Ausgang dieser Integratorkette ist zum Eingang eines zweiten Abtast-/Haltegliedes 36 rückgeführt, welches das Integratorausgangssignal invertiert und das invertierte Signal dem Schaltungspunkt 38 zuführt. Hierdurch wird am Schaltungspunkt 38 die Differenz zwischen dem vom Entkoppelungselement 13 und dem Integratorausgang kommenden Signalen gebildet.

Die Glättungseinheit 30 vergleicht demnach in bestimmten durch die Taktfrequenz des Taktgenerators 15 sowie die Kippdauer der die beiden Abtast-/Halteglieder 35, 36 ansteuernden monostabilen Kippstufe 12 bestimmten Zeitintervallen - die vom Entkoppelungselement 13 abgegriffenen Momentan- bzw. Abtastwerte mit dem Ausgangswert der Glättungseinheit 30. Auf diese Weise wird jeweils mittels der Integratoren 34., ...,34 nur die Differenz zwischen einer durch die Potentiometer P., ...,P bestimmten Momentanamplitude und der durch das zeitlich nächste Potentiometer P₁ , ... , P festgelegten Ilomentanamplitude integriert. Die Ordnung der zugrundeliegenden Interpolations-Kurvenform ist durch die Anzahl der in Reihe liegenden Integratoren 34., ...,34 festgelegt.

Bei Frequenzänderung, d. h. Änderung der Periodendauer des Taktgenerators 15 muß gleichzeitig die Integra-

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tionszeitkonstante umgekehrt proportional zur Frequenzänderung verändert werden. Dies ist bei den spannungssteuerbaren Integratoren 34₁, ... , 34 und dem spannungssteuerbaren Taktgenerator 15 dadurch möglich, daß die Steuereingänge des Taktgenerators 15 und der Integratoren 34₁, ... 34 parallel zueinander am Ausgang eines gemeinsamen Spannungsgenerators 20 anliegen. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Funktionsgenerators als Wellenformgenerator in einem elektronischen Musikinstrument eignet sich als Spannungsgenerator ein Exponentialfunktionsgenerator.

Durch Verändern der Steuerspannung des Spannungsgenerators 20 sind demnach gleichzeitig die Taktfrequenz und die Integrationszeitkonstante in gewünschter Weise änderbar.

Am Ausgang des Funktionsgenerators ist demnach eine Funktion abgreifbar, deren Ableitung nach der Zeit stetig ist. Mit Hilfe einer Nebenleitung 32 und einem zwischen dem Entkoppelungselement 13 und dem Eingang der Glättungseinheit 30 angeordneten Umschalter 31 läßt sich am Ausgang c'es Funktionsgenerators auch die durch die Abtastwerte festgelegte Stufenfunktion unmittelbar abgreifen.

Die an Ausgang des Entkoppelungselementes 13 anstehende Treopenfunktion und die am Ausgang des Funktionsgenerators anstehende Funktion mit stetiger Zeitableitung sind in den

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Fig. 2b und 2c dargestellt.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Analog-Realisierung einer zeitlichen Überführung einer Kurvenform in eine andere ist in Fig. 3 dargestellt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Funktionsspeicher 50a und 50b zur Speicherung der Abtastwerte unterschiedlicher (Stufen-) Funktionen in den Speicherzellen Pa₁, ^Pa2^f ... , Pa. und Pb₁, Pb₉, ...,Pb. vorgesehen. Die zur

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Speicherung der Abtastwerte ein und desselben Abtastpunktes der Funktion vorgesehenen beiden Speicherzellen in den beiden Funktionsspeichern sind jeweils paarweise mit einem Umschalter 51., 51~, ...,51. verbunden. Durch Umschalten dieser Umschalter ist jeweils eine von den beiden einem Abtastpunkt zugeordneten Speicherzellen in den beiden Funktionsspeichern adressierbar,-

Die Speicherzellen sind wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 als Flachbahnregler ausgebildet und angeordnet. Als Konstantspannungsquelle dient hierbei eine ständig mit sämtlichen Flachbahnregler verbundene Gleichspannungsquelle 56.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind die durch die beiden Sätze von Abtastwerten festgelegten stufenförmigen Verläufe beider Funktionen unmittelbar von den

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SI

Schiebebügeln Sa₁, ..., Sa. und Sb₁, ...,Sb. gemäß den Fig. 4a und 4b ablesbar.

Mit den Ausgängen der Umschalter 51.., 51_?, ..., 51. sind die Eingänge einer Interpolationsschaltung 53 verbunden. Die Interpolationsschaltung 53 bewirkt nach Umschalten der Umschalter 5I₁, ... , 51. von einem Funktionsspeicher auf den nächsten eine allmähliche Überführung der ersten Funktion in die zweite Funktion. Nach Auslösen einer Triggerschaltung 56 - bei Musikinstrunenten z.B. nach Drücken einer Taste - wechselt der Eingang "Trigger" sein Potential von z. B. negativ nach positiv, wodurch die Umschalter 51 , ... , 51. gemeinsam von dem der Anfangskurve zugeorndeten Funktionsspeicher 50a auf den der Endkurve zugeordneten Funktionsspeicher 50b umschalten, die Umschalter 5I₁, ..-, 51. sind demnach spannungssteuerbare Umschalter. Die Triggerschaltung 56 weist vorzugsweise eine bistabile Kippstufe auf. Durch Umschalten der Umschalter wechselt demach das vom ersten Funktionsspeicher 50a an der Interpolationsschaltung 53 anliegende Signal in das dem Inhalt des zweiten Funktionsspeicher 50b entsprechende Signal über.

Die Interpolationsschaltung 53 weist vorzugsweise eine der Anzahl der Speicherzellen gleiche Anzahl von Feinen hintereinander geschalteter Integratoren 52^ bis 52.., , 52 bis 52 , ... ,52.₁ bis 52., auf. Jeweils eine Integratorreihe

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ist mit dem Ausgang jeweils eines Umschalters verbunden. Die Integratorreihen sind so ausgelegt, daß der am Tntegratorreihenausgang abgreifhare Wert nach der Integration mit dem am Integratorreiheneingang anstehenden Wert übereinstimmt. Bei RC-Glied-Integratoren ist diese Bedingung erfüllt.Statt einer Verwendung von RC-Gliedern können zwischen die Umschalter 51.., ..., 51. und die Integratorreihen 52 . bis 52.., , ..., 52.. bis 52., auch jeweils Differenzglieder 57 .., , 57. geschaltet sein, welche die Differenzen der nacheinander an Umschalterausgang anstehenden Werte den Integratorreihen zuführen.

Die Integratoren 52.., ..., 52., sind so ausgelegt, daß deren Integrationszeitkonstante mittels der Steuerspannungseinheit 59 veränderbar ist. Je nach Anzahl der in einer Integrationsreihe hintereinander geschalteten Integratoren sowie nach Wahl der Spannung der Steuerspannungseinheit 59 erhält man einen mehr oder weniger schnellen, konti-5 nuierliehen Übergang der Integratorausgangsspannungen vom durch den Funktionsspeicher 50a festgelegten ersten treppenförmigen Kurvenverlaufs zum ebenfalls treppenförmigen Kurvenverlauf gemäß den in den zweiten Speicher 50b eingeschriebenen Abtastwerten. Die Ausgänge der Integratorreihen werden mittels spannungssteuerbarer Schalter 58.,, 58₂/ ···/ 58. und eines Schieberegisters 54 der Reihe nach an das * Entkoppelungselement 55 geschaltet. Sie bewirken an dessen Ausgang eine im wesentlichen stufenförmig verlaufende Kurvenfunktion, die mittels der anhand Fig. 1 beschriebenen Glättungseinheit 30 zu einer Kurve mit stetiger Zeitableitung umgewandelt wird.

Die ^Tntegrationszeitkonstante der Integratoren 52...,, ..., 52., ist gegenüber der Taktfrequenz des Schieberegisters 54 relativ groß. Vor-

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Pat 114/1-79E ft *> Π ft ft 0 1 Π / 9 ft

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zugsweise liegt sie im Sekundenbereich.

Je nach Anzahl der Schaltpunkte jedes Umschalters 51., ..., 51. und Anzahl der Funktionsspeicher 50a, 50b bzw. der Potentiometerreihen

Pa₁, , Pa., Pb., , Pb., etc. kann durch entsprechende Ansteue-

rung mittels des Triggersignals am Triggereingang der Triggerschaltung 56 auch ein nacheinanderfolgendes überwechseln auf mehrere beliebig unterschiedliche Kurvenformen erreicht werden. τ-Jird hierbei beispielsweise in einem der Funktionsspeicher eine Sinusschwinguna eingespeichert, dann kann durch diesen Speicher ein entsprechendes nachgeschaltetes - schmalbandiges - Filter, vorzugsweise Tiefpaßfilter, eingespart werden.

Der übergang der Kurvenformen ist in den Fig. 4c bis 4e veranschaulicht. Hierbei ist in Fig. 4c die am Funktionsgeneratorausgang abgreifbare Anfangsschwingungsform, in Fig. 4d eine übergangsschwingungsform und in Fig. 4e die am Funktionsgenerator abgreifbare Endschwingungsform dargestellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Hilfe der Digitaltechnik ist in Fig. 5 dargestellt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird mittels eines Vielfach-Schiebeschalters S., ...,S und nachgeschalteten Codierern 62.., ...,62 der jeweilige Abtastwert als Binär-Wort vorgegeben. Durch Drücken einer Steuertaste 64 wird die Zentraleinheit bzw. CPU 65 einer Mikroprozessoreinrichtung veranlaßt, mit mit Hilfe einer Abfrage-Einheit 63, die mittels der Schiebeschalter S., ·.., 3 vorgegebenen, binär verschlüsselten Codeworte nacheinander in einen Schreib-/ Gallitzendörfer, RaiQ^O 0 8 2/0428

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Lesespeicher 66 einzuschreiben.Die Zentraleinheit 65 des Mikroprozessors ist so ausgelegt, daß sie mit Hilfe eines Festwertspeichers 67 Zwischenwerle zwischen je zwei benachbarten, vorher in den Schreib-/Lesespeicher 66 eingeschriebenen Worten berechnet und diese unter einer anderen Speicheradresse im Schreib-ZLesespeicher 66 ablegt. Danach werden die Adressen der Binärworte im Schreib-/Lesespeicher 66 mittels der Zentraleinheit 6 5 derart geordnet, daß die errechneten Zwischenwerte jeweils zwischen zwei über die Schiebeschalter S₁/...,S eingegebenen Binärworten stehen. Dann wird das am Steuerspannungseingang V liegende frequenzbestimmende Signal über einen A/D-Wandler 6 8 in ein Binärwort umgewandelt und zur Festlegung eines Taktes verwendet, weleher von der Taktfrequenz eines Taktgenerators 72 ableitbar ist. Die Zentraleinheit 6 5 schaltet dann in zyklisch wiederkehrender Folge die im Schreib-/Lesespeicher 66 stehenden Momentan-Funktionswerte an einen Digital/Analogwandler 69, indem ein durch die Zentraleinheit 65 realisierter Zähler mit der erwähnten Taktfrequenz immer wieder der Reihe nach an die Adressensaimnelleitung für den Schreib-/Lesespeicher 66 die entsprechenden fortlaufenden Adressen legt. Am Ausgang dieses Funktionsgenerators liegt dann - nach Umwandlung der von der Zentraleinheit 65 ausgehenden Digitalwerte in Analogwerte mittels des D/A-Wandlers 69- das gewünschte Signal bzw. Gallitzendörfer, Rainer

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die gewünschte Kurvenform an.

Um einen allmählichen Übergang von einer ersten Kurvenform in eine zweite mittels des in Digitaltechnik ausgeführten Ausführungsbeispieles erreichen zu können, ist eine Modifizierung der Auslegung des Mikroprozessors erforderlich. Auch hierbei ist der Mikroprozessor wiederum so ausgelegt, daß durch Drücken der Steuertaste 64, die nit den Schiebeschaltern S., ..., S eingestellten Momentanwerte der Funktion gemäß dem Vorstehenden in den Schreib-ZLesespeicher 66 eingelesen und ferner mittels des Festwertspeichers 67 und der Zentraleinheit 65 Zwischenwerte errechnet und ebenfalls im Schreib-/Lesespeicher 66 entsprechend abgelegt werden. Danach sind durch erneutes Drücken der Steuertaste 64 die ebenfalls mit Schiebeschaltern S₁, ...,S vorgegebenen Werte einer zweiten Schwingungsform eingebbar. Der Mikroprozessor ist nun so ausgelegt, daß - nach Speicherung der Abtastwerte der zweiten Schwingungsform im Schreib-/Lesespeicher 66 sowie Errechnung der Zwischenwerte und Speicherung auch dieser Werte im Schreib-/Lesespeicher 66 - mittels der Zentraleinheit 65 und des Festwertspeichers 67 schrittweise für jeden Momentanwert, einschließlich der nachträglich errechneten Zwischenwerte, übergangswerte errechnet und zwischen die jeweilig einander zugeordneten Mo'nentanwerte der ersten eingegeben Schwingungsform und der zweiten eingegebenen Schwinyungs forin im Schreib-/

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LeseEpeicher abgelegt werden. Sämtliche Vierte werden also in ihrer für den Funktionsübergang errechneten chronologischen Reihenfolge im Schreib-/Lesespeicher 6 abgelegt. Nach Festlegung der Taktfrequenz mittels des am Steuereingang Vc anliegenden Spannungssignals und des A/D-Wandlers 68 ist mit Hilfe eines Triggeriinpulses am Triggereingang 71 der Sclireib-/Lesespeicher 66, genauer die Speicherzellen der Reihe nach auslesbar. Um Speicherplatz zu sparen, können hierbei je nach Auslegung des Festwertspeichers 67 einzelne Adressenbereiche im Schreib-/Lesespeicher 6 6 mehrfach hintereinander ausgelesen werden. Dies hängt von der gewünschten Feinheit der Abstufung des Übergangs von einer Kurvenform zur anderen ab.

Auch bei dieser Ausfuhrungsform läßt sich der zeitliche Verlauf des Überganges von einer Kurve in die andere ändern. Hierzu ist eine Steuertaste 70 vorgesehen, mittels welcher ein vorgebbarer Übergangskurvenverlauf in den Mikroprozessor eingebbar ist. In diesem Fall folgt die Übergangsgeschwindigkeit von einer Schwingungsform zur anderen nicht dem eventuell im Festwertspeicher 67 abgespeicherten, bei Musikinstrumenten vorzugsweise exponentiellen Verlauf, sondern einem Verlauf, der wiederum mittels Schiebeschaltern nach Art der vorstehend geschilderten Schiebeschalter S₁, ...,S vorgebbar ist. Demgemäß ist bei dieser Ausführungsform auch die Übergangskurve zwischen zwei Funktionen extern steuerbar und Gallitzendörfer, Rainer

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anhand der Schiebeschalterstellungen von außen ablesbar. Im einzelnen wird hierbei die Stellung der Schiebeschalter nach Drücken der Steuertaste 7 0 in beschriebener Weise mittels der Abfrageeinheit 63 und der Zentraleinhext 65 abgefragt und in den Schreib-/Lesespeicher 66 eingespeichert. Werden besonders feine Abstufungen erwünscht, sind mit Hilfe der Zentraleinheit 6 5 und des Festwertspeichers 67 wiederum Zwischenwerte errechenbar und zwischen die den Schalterstellungen entsprechenden Momentanwerte der Funktion in den Schreib-/Lesespeicher 66 einschreibbar. Der so festgelegte Kurvenverlauf wird dann zur Bildung der Übergangswerte von einer Kurve in die andere verwendet. Erst nachdem der gesamte zeitliche Verlauf, einschließlich des allmählichen Übergangs von einer Kurvenform in die andere geordnet im Schreib-/Lesespeicher vorliegt, kann nach Auswertung des frequenzbestiramenden Codewortes am Ausgang des A/D-Wandlers 68 der Verlauf der Kurvenfunktion in gewünschter Frequenz nach Erhalt eines Triggerimpulses am Triggereingang 71 vom Funktionsgeneratorausgang abgegriffen werden.

Zusammengefaßt kann im Hinblick auf dieses Ausführungsbeispiel gesagt werden,daß zunächst zu jeder der graphisch an den Schaltern S₁, ...,S eingestellten Kurvenformen (Anfangs-Schwingungsform, End-Schwingungsforin, Kurvenforx.i der Schnelligkeit des Überganges von einer Kurve zur anderen) mathematisch Zwischenwerte errechnet werden

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Pat 114/1-79E A ο _η λ λ λ / _η > * η

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- In Fig. 5 ist nur eine Schaltergruppe S₁, ...,S dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist aber wie beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4 für jede Kurvenform eine gesonderte Schaltergruppe vorgesehen. Danach werden sämtliche Momentanwerte der Funktion, angefangen von den Werten der Anfangsschwingungsform bis zu den Werten der Endschwingungsform der Reihe nach im Schreib-/Lesespeicher 66 geordnet. Eventuell werden die zu einer Schwingungsperiode gehörenden Adressen mehrfach hintereinander ausgelesen, bevor die nachfolgenden Adressen derjenigen Schwingungsform ausgelesen werden, die auf der Zeitachse näher zum Verlauf der Endschwingungsform steht. Die im Schreib-/Lesespeicher 66 vorliegenden Werte werden mit derjenigen Taktfrequenz der Reihe nach an den Ausgang des D/A-Wandlers 69 gelegt, die über die Steuerspannung am Steuerspannungseingang V und den A/D-Wandler 68 festgelegt ist. Die Trennung zwischen der rechnerischen Interpolation der Kurvenverlaufs-Zwischenwerte und deren Ausgabe in der gewünschten Frequenz berücksichtigt die im allgemeinen relativ geringe Rechengeschwindigkeit von Mikroprozessoren, welche eine Echtzeit-Interpolation meistens nicht zuläßt.

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Claims (18)

ANSPRÜCHE

1. Funktionsgenerator, insbesondere Wellenformungsgenerator zur Klangformung in einem elektronischen Musikinstrument, mit wenigstens einem Funktionsspeicher, der eine Anzahl Abtastwerte einer Funktion enthält, und einer ansteuerbaren Speicherausleseeinrichtung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung mit sichtbar angeordneten, den Speicherzellen (P₁, ... P ; Pa₁,..., Pa., Pb₁,..., Pb. ) des Funktionsspexchers(11; 50a, 50b; 66)zugeordneten und mit diesen verbundenen Einzelelementen (S₁,...,S ; Sa₁,...,Sa., 5 Sb₁ , . . . ,Sb . , ),derart daß die Gesamtanordnung (Figur 2; Figur 4) der Einzelelemente (S.,...,S ; Sa₁,...,Sa., Sb₁,...,Sb.) jeweils eine ein-eindeutige Abbildung der Gesamtanordnung der Abtastwerte (A₁,...,A )innerhalb der Funktion darstellt, und eine dem Funktionsgeneratorausgang vorgeschaltete Glättungseinheit (30; 65,66,69).

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2 . Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (S ,...,S ; Sa ,...,Sa.,

w... ,Sb.) derart den Speicherzellen(P₁ , . . .,P ;

Pa., Pb₁,...,Pb.; ) zugeordnet und mit diesen verbunden sind, daß die Gesamtanordnung (Figur 2; Figur 4) der Einzelelemente (S₁,...,S ; Sa₁,...,Sa., Sb₁,...,Sb.) eine maßstabsgetreue Wiedergabe der Gesamtanord'nung der Abtastwerte (A₁,..., A ) innerhalb der Funktion darstellt.

3. Funktionsgenerator nach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzellen (P₁,...,P ; Pa₁,...,Pa., Pb₁,...,Pb) mittels der Einzelelemente

(S₁,...,S ; Sa₁,...,Sa., Sb₁, . ..,Sb.) extern ansteuerbar, ι η Ί ιΊ ι

insbesondere mit den Abtastwerten (A. ,^..,A ) beschreibbar sind.

4. Funktionsgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (S₁,...,S ; Sa..,...,Sa., Sb ,...,Sb.) nebeneinander angeordnet, jeweils längs einer im wesentlichen geraden Bewegungsbahn (Ordinate; 0..,...,O ; Ow...,0.) beweglich und den Speicherzellen (P,...,P ; Pa ,...,Pa., Pb ,...,Pb.).

in der Reihenfolge aufeinanderfolgender Abtastpunkte ein-ein-

deutig zugeordnet sind, wobei die Bewegungsbahnen (Ordinate; 0-i,...,0 ; O₁,...,0.) parallel zueinander liegen, von einer zu ihnen orthogonalen gemeinsamen Bezugslinie (Abszisse) ausgehen und seitliche Abstände voneinander haben, die denen

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der Abtastpunkte für die Abtastwerte (A₁,..*,A } entsprechen, und der Abstand jedes Einzelelementes (S.,...,S ; Sa ,..., Sa., Sb- ,...,Sb.) von der Bezugslinie (Abszisse) dem Inhalt der jeweils zugeordneten Speicherzellen (P₁,...,P ; Pa₁,..., Pa., Pb ,...,P. Ϊ entspricht.

5. Funktionsgenerator nach einem der vorstehenden, Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsspeicher (l1;50a, 5Ob) aus Analogspeicherzellen (P₁,...,? ; Pa₁,...,Pa., Pb₁, ...,Pb.) , insbesondere veränderbaren Widerständen aufgebaut ist.

6. Funktionsgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbaren Widerstände gemeinsam mit den Einzelelementen (S₁,...,S ι Sa₁,...,Sa., Sb₁,...,Sb.) zu Flachbahnreglern ausgebildet sind, die in einer geraden Heine seitlich nebeneinander und rechtwinkelig zur Längsrichtung dieser Reihe verschieblich angeordnet sind.

7. Funktionsgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherausleseexnrichtung ein Schieberegister (10; 54; 63) umfaßt.

8. Funktionsgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungseinheit t3O) ein erstes eingangsseitiges Abtast-/Halteglied (35) aufweist, wobei dessen Ausgang mit dem Eingang eines oder mehrerer Gallitzendörfer, Rainer

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nacheinander geschalteter Integrator (cn) (34 ,...,34 ) verbunden und der Ausgang des oder der Integrator(en) (34.,,..., 34 . zu einem zwischen dem ersten Abtast-/Halteglied (35) und dem Integratoreingang liegenden Schaltungspunkt (38) rückgekoppelt ist, insbesondere über ein zweites Abtast-/Halteglied (36), derart, daß am Integratoreingang die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Funktionsspeichers (11) und dem des oder der Integrator(en) (34.,...,34 ) anliegt.

9. Funktionsgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge der Speicherausleseeinrichtung (10) sowie des ersten und des zweiten Abtast-/Haltegliedes (35, 36) parallel zueinander mit dem Ausgang eines Taktgenerators (15) verbunden und hierbei den Abtast-/Haltegliedern (35-,.36J insbesondere eine monostabile Kippstufe (12) vorgeschaltet ist.

10. Funktionsgenerator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz des Taktgenerators (15) und die Integrationszeitkonstante des oder der Integrator(en) (34..,...,34 ) spannungssteuerbar und die Steuereingänge des Taktgenerators (15) sowie des oder der Integratoren (34.,·. ..,34 ) mit dem Ausgang eines gemeinsamen Spannungsgenerators (20), insbesondere Exponentialfunktionsgenerators verbunden sind.

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1 1 . Funktionsgenerator, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Funktionsspeicher (50a,50b) zur Speicherung der Abtastwerte unterschiedlicher Funktionen und insbesondere wenigstens zwei Satz Einzelelemente (Sa.,...,Sa., Sb.,...,Sb.) vorgesehen, jeweils die demselben Abtastpunkt zugeordneten Speicherzellen (Pa.,...,Pa., Pb ,...,Pb.) der Funktionsspeicher (50a, 50b) über einen gemeinsamen Umschalter (51 ,.. . ,51 . ) einzeln ansteuerbar, jedem Umschalter (51 , . . . ,51 .) eine Interpolationsschaltung (53), insbesondere ein oder mehrere in Reihe angeordnete Integrator (en) (52^, ... , 52_1k, ..., 52_±1,..., 52.;^) nachgeschaltet und nacheinander mit der Glättungseinheit (30) verbindbar sind.

12. Funktionsgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalter (51 , . ..,51 . ) gemeinsam von einer Speicherzelle (Pa₁,...,Pa.) auf die nächste (Pb₁,..., Pb.) umschaltbar sind.

13. Funktionsgenerator nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speicherausleseeinrichtung (54) zur sequenziellen Adressierung der Speicherzellen (Pa ,...,Pa., Pb₁ , . . . ,Pb . ) den Ausgängen der Integratorreihen (52 , . . '. , 52,'···'52_/..._ί52.,) verbunden ist.

14. Funktionsgenerator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Integratoren (52 , . . . ,52 , . . . ,52 ,..., 52., ) eine zur Taktimpulsperiodendauer relativ größere

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Integrationszeitkonstante aufweisen, wobei die Integratoren (52₁ ,...,52 . ,...,52. _Λ ,...,52., ) bezüglich der Integraticns-

Il IK Il IK

zeitkonstanten steuerbar, insbesondere spannungssteuerbar sind.

15. Funktionsgenerator , insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein digitaler Schreib-/Lesespeicher als Funktionsspeicher (66) vorgesehen ist, zwischen den Funktionsgeneratoreingang, insbesondere die Einzelelemente (S₁,..., S_n), und den

Schreib--/Lesespeicher eine Kodiereinrichtung (62·], ,62_n) , eine Mikro-

-jQ prozessoreinrichtung mit einer CPU (65) , einem Festwertspeicher (67) und einer mit der Kodiereinrichtung (62·],..., 62_n) verbundenen Abfrageeinheit 63 zur Abfrage der Abtastwerte,

Berechnung der Zwischenwerte und Einspeicherung dieser Werte in den Schreib-/Lesespeicher (66) geschaltet sind, sowie ein Taktgenerator (72) und eine Steuerspannungseinrichtung (Vc,68) zur Festlegung der Auslesezyklusfrequenz, mit welcher die CPU (65) die Vierte im Schreib-/:Lesespeicher (66) ausliest,und ein der CPU (65) nachgeschalteter D/A-Wandler (69) vorgesehen sind.

16. Funktionsgenerator nach Anspruch 15 zur Speicherung der Abtastwerte wenigstens zweier unterschiedlicher Funktionen, dadurch gekennzeichnet, daß die CPU (65) nach Ermitteln und Einlesen des Abtast- und zugehörigen Zwischenwertesatzes der ersten Funktion in den Schreib-/ Lesespeicher (66) auf ein Ermitteln und Einlesen des Abtast- und zugeordneten Zwischen-

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ORIGINAL INSPECTED

wertesatzcs der nächstfolgenden Funktion in den Schreib-/ Lesespeicher (66) umsteuerbar und mit einer Einrichtung (67) zur Berechnung von Übergangswerten zwischen den beiden Funktionen verbunden ist.

17. Funktionsgenerator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Satz Einzelelemente (S₁ ,..,, S ) vorgesehen sind und jeder Einzelelementensatz dem Abtastwertesatz einer anderen Funktion zugeordnet ist.

18. Funktionsgenerator nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die CPU (65) zur Änderung des Verlaufs der zeitlichen übergangswerte zwischen den Funktionen ansteuerbar ist.

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