DE2928896A1

DE2928896A1 - Einrichtung zum zusammensetzen von geraeuschen aus einer bestimmten anzahl von toenen

Info

Publication number: DE2928896A1
Application number: DE19792928896
Authority: DE
Inventors: Arthur Joseph Tardif
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1978-07-17
Filing date: 1979-07-17
Publication date: 1980-02-07
Also published as: IT7949680A0; ES482471A1; FR2431744A1; NO151802C; NO792361L; CA1114954A; IT1120477B; NO151802B; DE2928896C2; FR2431744B1

Description

München, den l6. Juli 1979 /J Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 253

Raytheon Company, l4l Spring Street, Lexington, MA 02173» Vereinigte Staaten von Amerika

Einrichtung zum Zusammensetzen von Geräuschen aus einer bestimmten Anzahl von Tönen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Zusammensetzen von Geräuschen aus einer bestimmten Anzahl von Tönen, also auf eine gleichsam künstliche Geräuscherzeugung.

Die Erzeugung eines Tones einer bestimmten Frequenz auf digitalem Wege ist in der Veröffentlichung "A Digital Frequency Synthesizer", von J. Tierney, C. M. Radar und B. Gold, IEEE Transactions on Audio Electroacoustics, Band AU-19, Seiten 48 bis 56, März 1971» beschrieben. Die Tonerzeugung verwendet ein digitales Verfahren mit einer anschließenden analogen Filterung zur Erzeugung eines analogen Tones einer bestimmten Frequenz.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, künstlich bestimmte Klänge oder Geräusche aus einer Mehrzahl von Tönen zusammenzusetzen, um Personen in der Erkennung bestimmter Klänge oder Geräusche zu schulen. Solche Klänge oder Geräusche können entweder durch

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das Gehör wahrgenommen werden, wenn sie beispielsweise mittels eines Lautsprechers wiedergegeben werden oder es ist eine visuelle Untersuchung und Wahrnehmung möglich, wenn das Geräuschsignal oder Klangsignal durch eine Spektrumsanalyseeinrichtung geführt und das Spektrum dann wiedergegeben wird, so daß eine sichtbare Aufzeichnung des Klangspektrums oder Geräuschspektrums entsteht. So kann beispielsweise eine Einrichtung zum künstlichen Zusammensetzen von Klängen oder Geräuschen bei der Ausbildung von Automechanikern eingesetzt werden, welche bestimmte Geräusche an Automobilmotoren zu erkennen lernen, wobei diese Geräusche durch andere Geräusche oder Lärmquellen des Motors überdeckt sein können. Die Erkennung bestimmter Klänge und Geräusche erweist sich bei der Fehlerdiagnose am Fahrzeugmotor als hilfreich.

Eine Schwierigkeit bei bisherigen Einrichtungen zum Zusammensetzen von Geräuschen mit sichtbarer Wiedergabe des Spektrums ergab sich daraus, daß bei einer Spektralanalyse eines natür-

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lieh auftretenden Geräusches oder Klanges, etwa des Geräusches eines Kraftfahrzeugmotors, ein Spektrum mit verhältnismäßig breiten Spektrallinien am Orte der verschiedenen Tonfrequenzen des betreffenden Geräusches entsteht. Im Gegensatz hierzu ergeben sich in dem Geräusch, das mittels einer bisher verwendeten Einrichtung zur Zusammensetzung von Geräuschen erzeugt und aus einer Mehrzahl von Tonfrequenzen zusammengesetzt wurde, verhältnismäßig scharfe Spektrallinien am Orte der einzelnen Tonfrequenzen. Der Unterschied in der Linienbreite im Spektrum macht die Erkennung einer bestimmten charakteristischen Spektrumsgestalt schwieriger und verringert den Wert der künstlichen Geräuscherzeugung als Mittel zur Schulung des ErkennungsVermögens bezüglich bestimmter Geräusche bzw. Spektrumsstrukturen.

Durch die Erfindung soll daher die Aufgabe gelöst werden, mit einer Einrichtung zum Zusammensetzen von Geräuschen aus einer bestimmten Anzahl von Tönen das Spektrum natürlich erzeugter

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Geräusche besser annähern zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden

' Teil des anliegenden Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Die hier angegebene Einrichtung setzt die gewünschten Geräusche aus einer bestimmten Anzahl von Tönen in solcher Weise auf digitalem Wege zusammen, daß sich eine wählbar veränderliche spektrale Linienbreite bezüglich der einzelnen, für das Zusammensetzen des Geräusches verwendeten Töne ergibt. Die jeweilige Phase der einzelnen Töne wird durch Aufaddieren von Phasenquanten erhalten, wobei sich der aufaddierte Phasenwert mit einer Geschwindigkeit proportional zur Frequenz des einzelnen Tones erhöht. Bei der vorliegend angegebenen Einrichtung wird die Geschwindigkeit der Ansammlung des Phasenwertes für jeden Ton unregelmäßig um einen vorbestimmten Wert der inkrementellen Phasenzunahme geändert, wobei dieser Zunahmewert algebraisch mit positivem oder negativem Vorzeichen zu den Phasenquanten hinzuaddiert wird. Die Vorzeichen treten im wesentlichen statistisch in Abhängigkeit von einer Zufallssignalquelle auf. Die Einrichtung erzeugt eine Mehrzahl von Tönen gleichzeitig, indem jeweils ein gesondertes Ansammeln der Phasenquanten für jeden Ton während jedes Tastungsintervalls erfolgt, wobei die einzelnen angesammelten Phasenwerte zur Adressierung eines Speichers dienen, um die angesammelten Phasenwerte in Tastungen von Sinusschwingungen der betreffenden Töne umzuwandeln. Die einzelnen Sinusschwingungen der Töne werden schließlich summiert, so daß ein klangartiges elektrisches Signal entsteht, welches zur akustischen Wiedergabe einem Lautsprecher zugeführt wird. Mittels eines Multiplizierers kann eine Maßstabsveränderung an den Amplituden der einzelnen Töne vorgenommen werden, bevor die Summation zur Bildung des Ausgangs-Schallsignales erfolgt. Eine Zeitsteuerschaltung mit Speicheradressiereinrichtungen bewirkt eine Änderung der vorgenannten Größen nach einem bestimmten zeitlichen Ablauf für die Bildung eines Geräusches, so daß dieses

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einem natürlich gebildeten Geräusch genauer angenähert werden kann.

Im übrigen bilden zweckmäßige Ausgestaltungen der zuvor kurz be— ' schriebenen Einrichtung Gegenstand der anliegenden Ansprüche, deren Inhalt hierdurch zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut dieser Ansprüche zu wiederholen. Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in welcher ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Zusammensetzen von Geräuschen oder Klängen wiedergegeben ist, die eine Pseudo-Zufallssignalgenerator enthält, um unregelmäßig die Phasen der einzelnen Töne des betreffenden Klanges oder Geräusches verändern zu können.

Die Einrichtung zum Zusammensetzen von Klängen oder Geräuschen ist in der Zeichnung allgemein mit 20 bezeichnet und enthält sechs Speicher 21 bis 26, zwei Zähler 29 und ^O, einen Taktgeber 33, Addiereinrichtungen 37 bis 39, einen Frequenzteiler 40, einen Pseudo-Zufallssignalgenerator 42, eine Multipliziereinrichtung 44, einen Adreßgenerator 46, einen Sammler 48, ein Register 50, einen Digital-/Analogumsetzer 51, ein Tiefpaßfilter 54, einen Spektrumsanalysator 56, einen Lautsprecher 60 und schließlich ein Anzeigegerät 62. Die Addiereinrichtung 38 erfüllt in Zusammenwirkung mit dem Speicher 25 die Funktion eines Integrators, welcher in der Zeichnung mit 64 bezeichnet ist und eine einer Frequenz entsprechende Information auf der Leitung in eine einer Phase entsprechende Information auf der Leitung für jeden der Töne umformt, welche von der Einrichtung 20 erzeugt werden sollen.

Zur Beschreibung der Wirkungsweise der Einrichtung 20 bei der Erzeugung einer Anzahl von Tönen sei ein Beispiel gewählt, bei welchem eine Gruppe von 100 Tönen erzeugt wird, von denen der unterste eine Frequenz von 40 Hz und der höchste eine Frequenz von 4000 Hz habe. Zunächst soll die Erzeugung eines einzigen

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Tones, nämlich des höchsten Tones von 4000 Hz betrachtet werden. ¹ Digitale Tastungen dieses Tones erscheinen am Ausgang dee Registers 50 und werden von dem Digital-/Analogumsetzer 51 in analoge Signaltastungen umgeformt und in dem Tiefpaßfilter 5^ gefiltert, so daß ein elektrisches Signal entsteht, welches die Gestalt einer Sinusschwingung hat und für den höchsten Ton die Frequenz von 4000 Hz besitzt. Es sei das Beispiel angenommen, daß für jede Periode der am Ausgang des Filters 54 auftretenden ! Sinusschwingung vier Digitaltastungen im Register 50 auftreten. Die resultierende Tastungsgeschwindigkeit ist dann 16OOO Hz. Die Größe der Tastungsgeschwindigkeit ist unter Zugrundelegung der Frequenz des höchsten Tones gewählt worden und dieselbe Tastungsgeschwindigkeit wird nun zum Zusammensetzen jedes der übrigen 99 Töne verwendet. Das sinusförmige elektrische Signal entsprechend dem Ton von 4000 Hz, welches am Ausgang des Filters 54 auftritt und auch die entsprechenden Signale für die übrigen Töne werden dem Lautsprecher 60 zugeführt und erzeugen hier ein hörbares Geräusch oder einen hörbaren Klang.

Der Zähler 29 zählt Modulo N, worin N gleich der Anzahl von Tö- ;nen ist. Im vorliegenden Beispiel war von einer Gruppe von 100 Tönen ausgegangen worden, so daß N der Zahl 100 gleich ist. Je- ; des Geräusch oder jeder Klang, welches bzw. welcher von dem Lautsprecher 60 erzeugt wird, wird aus der Gruppe von 1OO Tönen zusammengesetzt, wobei die Töne in ihrer Amplitude durch die Multipliziereinrichtung 44 eine Maßstabsänderung erfahren, so daß man eine Gruppe von Amplitudenwerten einschließlich des Wertes Null für die einzelnen Töne erhält. Ein Maßstabsfaktor O.wird dann verwendet, wenn der betreffende Ton in dem Klang oder Geräusch des Lautsprechers 60 überhaupt nicht auftreten soll. Der Zähler 29 erzeugt ein Adressensignal auf der Leitung 70 zur Bezeichnung der Töne innerhalb der Gruppe von Tönen nacheinander unabhängig von den Amplituden, welche für die einzelnen Töne durch die Wirkung der Multipliziereinrichtung 44 vorgesehen■werden. Der Zähfer 29 bildet also nacheinander und sich wiederholend

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die Adressen der einzelnen Töne und liefert auf der Leitung 72 bei Vollendung jsdea Arbeitsspieles der Tonadressierung ein Impulssignal.

Der Taktimpulsgeber 33 liefert Taktimpulse an den Zähler 29 mit einer Geschwindigkeit, welche zur Erzeugung der zuvor erwähnten Tastungsgeschwindigkeit von l6000 Hz für jeden der 100 Töne ausreicht. Demgemäß liefert der Taktimpulsgeber 33 Impulse mit einer Wiederholungsfrequenz von 1,6 MHz. Nachdem der Zähler Modulo N zählt, worin N = 100, zählt der Zähler 29 die jeweils 100 Adressen mit der zuvor erwähnten Wiederholungsgeschwindigkeit von 16OOO Hz im Zyklus durch. Die Tonadressen, welche auf der Leitung 70 auftreten, werden jedem der Speicher 21 bis 25 zugeleitet.

Nachdem bezüglich des 4000 Hz-Tones vier Tastungen des Tones während jeder Periode der entsprechenden Sinusschwingung erzeugt werden, ergibt sich, daß jede Tastung einem Phasenschritt von 90 im sinusförmigen Signal am Ausgang des Filters 54 entspricht. Da die Tastungsgeschwindigkeit von 16OOO Hz für jeden der Töne verwendet wird, werden für den 400 Hz-Ton, der gegenüber dem 4000 Hz-Ton eine zehnfach längere Periode aufweist, 40 Tastungen je Periode des Tones erzeugt, wobei jede Tastung einem Phasenschritt von 9 entspricht. Für den tiefsten Ton von 40 Hz, dessen Periode 100-fach länger als die Periode des 4000 Hz-Tones ist, werden je Periode 400 Tastungen erzeugt und hier entspricht jede Tastung einem Phasenfortschritt von 0,9 . Der Speicher 21 liefert die erforderlichen Phasenschritte mit der 16OOO Hz-Tastungsgeschwindigkeit für jeden der Töne entsprechend der Adressierung des Speichers 21 durch die über die Leitung 70 von dem Zähler 29 bezogene Adresse. Jeder Phasenschritt wird von dem Speicher 21 über die Addiereinrichtung 37 dem Integrator 64 zugeführt. Um die Erläuterung zu vereinfachen, sei zunächst angenommen, daß der Speicher 22 und der Zufallssignalgenerator 42 nicht arbeiten, so daß das Ausgangssignal der Addiereinrichtung

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371 welches auf der Leitung 66 auftritt, gleich der Phasen-, Schrittinformation ist, welche durch den Speicher 21 geliefert wird. Für jeden der zu erzeugenden Töne ist also der zugehörige

Phasenschritt, welcher durch das auf der Leitung 66 anstehende : Digitalsignal dargestellt wird, proportional zur Frequenz des betreffenden Tones. Wie oben festgestellt, hat im Falle des

40 Hz-Tones jeder Phasenschritt auf der Leitung 66 einen Wert j entsprechend 9 t während der Phasenschritt für den 4000 Hz-Ton

einen Wert von 90 hat. Die Phasenschrittsignale sowohl für den ; 40 Hz-Ton als auch für den 4000 Hz-Ton erscheinen mit derselben

> Tastungsgeschwindigkeit, nämlich der Wiederholungsgeschwindigkeit von l6000 Hz. Aufgrund der Tatsache, daß die auf der Leitung 66 auftretenden Signale proportional zur Tonfrequenz sind, kann das über die Leitung 66 eingegebene Eingangssignal des Integrators 64 als Tonfrequenzsignal bezeichnet werden.

Der Integrator 64 arbeitet als ein digitaler Sammler zum Aufsummieren aufeinanderfolgend auftretender Phasenschrittsignale der Leitung 66 für jeden der einzelnen Töne jeweils Modulo 36O Betrachtet man z. B. den 4000 Hz-Ton, so wird ein Phasenschritt von 90 von der Addiereinrichtung 38 zu dem zuvor im Speicher 25 eingespeicherten Phasenwert addiert. Wird beispielsweise angenommen, daß anfänglich der Phasenwert Null im Speicher 25 gespeichert ist, so besitzen die am Ausgang des Integrators 64 auf der Leitung 68 auftretenden Digitalsignale der Reihe nach für aufeinanderfolgende Tastungen des 4000 Hz-Tones die Werte

0°, 90°, l80°, 270°, 0°, 90°, , wobei man sieht, daß sich die

Folge aufgrund der Modulo 36O erfolgenden Aufsummierung durch die Addiereinrichtung 38 wiederholt. Da der Wert der Digitalsignale auf der Leitung 68 sich abhängig von der Zeit linear Modulo 36O erhöht, versteht es sich, daß die Signale auf der Leitung 68 jeweils die Phase des entsprechenden sinusförmigen Signales am Ausgang des Filters 54 repräsentieren.

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Da der Speicher 25 zur Speicherung der Phasenwerte für jeden der , 100 Töne dient, hat der Speicher 25 100 Abschnitte, welche der Reihe nach durch die über die Leitung 70 herbeigeführte Adresse entsprechend dem jeweiligen Ton adressiert werden, für welchen ein Tastungsabschnitt auf der Leitung 66 vorgegeben wird. Das Ausgangssignal der Addiereinrichtung 38 wird also an den betirffenden Abschnitt des Speichers 25 angekoppelt und in diesem Abschnitt gespeichert, was entsprechend der Adressierung durch die über die Leitung 70 zugeführte Adresse geschieht. Das in dem genannten Abschnitt des Speichers 25 gespeicherte Signal wird gehalten, bis der Zähler 29 einen ganzen Zyklus seiner Zählung durchlaufen hat, wonach die Adresse des entsprechenden Tones wieder auf der Leitung 70 erscheint, so daß das zuvor am Ausgang der Addiereinrichtung 38 aufgetretene Signal, welches in dem Speicher 25 gespeichert worden war, nun als Eingangssignal wieder die Addiereinrichtung 38 erreicht.

Das auf der Leitung 68 auftretende Phasenwinkelsignal wird über die Addiereinrichtung 39 an den Speicher 26 angekoppelt und von dem Speicher 26 in den entsprechenden Wert der durch den Filter 5^ abzugebenden Sinusschwingung umgesetzt. Zur Vereinfachung der Erklärung sei hier angenommen, daß der Speicher 23 nicht wirksam ist, so daß am Ausgang der Addiereinrichtung 39 derselbe Wert der Phase auftritt wie auf der Leitung 68. Der Speicher 26 liefert eine Gruppe von Sinusfunktionswerten aufgrund der Adressierung durch das zugehörige Phasenwinkelsignal, welches vom Ausgang der Addiereinrichtung 39 bezogen wird. Für jeden Wert des Phasenwinkelsignals der Leitung 68 gibt somit der Speicher 26 eine entsprechende Größe einer normalisierten Sinusfunktion an den Eingang der Multipliziereinrichtung kk ab, die dann den normalisierten Wert der Sinusfunktion mit einem Maßstabsfaktor umformt, um die gewünschte Amplitude der Sinusschwingung des Filters 5^ erzeugen zu können.

In Fällen, in welchen mehrere von Null verschiedene Werte von Tönen erzeugt werden sollen, werden die maßstabsgerechten Ampli-

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tudenwertsignale der Tastungen für jeden Ton von der Multiplizier einrichtung 44zu dem Sammler 48 weitergegeben, welcher die ■ den Tastungen entsprechenden Signale sämtlicher Töne während eines Zählzyklus des Zählers 29 aufaddiert. Der Speicher 24 liefert die Amplituden-Maßstabsfaktoren für die Multiplizierein- j richtung 44 zur Gewichtung der Amplituden der Tastungen der ein- ! zelnen Töne. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Ausgangs- ^! signal des Sammlers 48 in digitaler Form eine Tastung der Summe \ der Töne in dem vom Lautsprecher 60 wiedergegebenen Geräusch darstellt. Die Summe der Tastungen wird vom Ausgang des Saram-.lers 48 an das Register 50 angekoppelt, wo eine Speicherung vorgenommen wird, um eine Umwandlung in analoge Tastungen vermittels des Umsetzers 51 vornehmen zu können. Das über die Lei- ^! tung 72 zugeführte Signal dient zur Weiterschaltung des Registers 50 zur Aufnahme der Summe der Tastungen und zur Entleerung oder Rückstellung des Sammlers 48 nach Übertragung der Tastungssumme auf das Register 50· Eine Verzögerungseinheit 74 verzögert die Zuführung des als Rückstellsignal verwendeten Signales der Leitung 72 zur Rückstellung des Sammlers 48 nach Durchlauf des Registers 5°·

Eine visuelle Darstellung der Spektrumsform des von dem Lautsprecher 60 wiedergegebenen Geräusches oder Klanges wird von dem ; Spektrumsanalysator 56 und dem Anzeigegerät 62 erzeugt. Der Spektrumsanalysator 56 bietet die Spektraldaten innerhalb von Spektrumsbändern dar, welche eine Breite von beispielsweise 1 Hz haben, so daß die Spektrumsgestalt ähnlicher Klänge oder Geräusche unterschieden werden kann.

Der Speicher 23 liefert eine Anfangs-Phasenwinkelinformation für jede Sinusschwingung der Töne, welche am Ausgangsanschluß des Filters 54 erscheinen. Diese Phasenwinkel können unmittelbar in den Speicher 25 vor der Erzeugung des Geräusches oder Klanges durch die Einrichtung 20 eingegeben werden, falls diese Phasenwinkel während der gesamten Zeitdauer der Geräuscherzeugung unverändert bleiben sollen. Es ist jedoch auch möglich, wie in der

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eichnung gezeigt, die Phasenwinkel mittels der Addier einrieb.-. OXi-S 39 dem Ausgangssignal des Integrators 6k hinzuzuaddieren. ixe Verwendung der Addiereinrichtung 39 erlaubt eine Veränderung der Phasenwinkelsignale während der Erzeugung des Geräusches oder Klanges, wodurch die Möglichkeit für die Änderung iiner charakterxstxschen Eigenschaft des Klanges gegeben ist. )er vom Speicher 23 bezogene Phasenwinkel erscheint als feste. Phasenversetzung in der Folge von Phaseninformationssignalen, welche für jeden Ton auf der Leitung 68 auftreten.

Die Adressierung der Speicher 21, 22, 23 und 2k geschieht durch eine zusammengesetztes Adreßsignal, welches die auf der Leitung 70 erscheinende Tonadresse und eine auf der Leitung 76 zugeführte Programmadresse enthält. Die Programmadresse der Leitung 76 wird durch den Adreßgenerator kG in Abhängigkeit von dem Zählerstand des Zählers 30 geliefert. Der Zähler 30 wird durch eine Rückstelltaste 78 zu Beginn der Geräuscherzeugung oder Klangerzeugung mittels der Einrichtung 20 zurückgestellt und danach zählt der Zähler 30 die Impulse auf der Leitung 72. Nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von Zählschritten des ZähLers 30 erneuert der Adreßgenerator kB in Abhängigkeit von bestimmten Gruppen von Zählschritten die Adresse auf der Leitung 76. Die Speicher 21 bis 2k besitzen gesonderte Abteilungen entsprechend jeder Programmadresse der Leitung 76. Innerhalb jeder Abteilung bezeichnet die Tonadresse der Leitung 70 den einzelnen Ton, für welchen das Phasensignal angesammelt werden soll und für welchen die Amplituden-Maßstabsfaktoren bereitzustellen sind. Man erkennt also, daß der Adreßgenerator k6 eine Veränderung des relativen Phasenversatzes zwischen den Tönen, wie er durch den Speicher 23 vorgegeben wird, eine Veränderung des Musters der relativen Amplituden der Töne, wie sie durch den Speicher 2*4 vorgegeben werden, eine Veränderung der Frequenz, wie sie durch den Speicher 21 vorgegeben wird, und eine Veränderung der spektralen Linienbreite ermöglicht, wie sie durch den Speicher 22 bestimmt wird, (dies wird weiter unten näher erläutert). So können beispielsweise nach einigen Sekunden der Klangerzeugung oder Ge-

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¹ räuscherzeugung bestimmte Töne aus dem Klang weggelassen werden,

■ indem für diese Töne der Maßstabsfaktor Null zur Anwendung ge-

bracht wird, während andere Töne in den Klang oder das Geräusch eingefügt werden können. In dieser Weise vermag der Adreßgenerator 46 sowohl die Anfangsphasen der Töne als auch ihre jeweiligen Amplituden und Frequenzen während der Dauer der Geräusch- ^>: erzeugung zu verändern, wodurch man eine größere Vielseitigkeit ; und Flexibilität beim Zusammensetzen von Geräuschen oder Tönen

■ in besserer Annäherung an natürlich auftretende Geräusche oder Töne erzielt. Die Speicher 21, 22, 23 und 24 sind mit Tastatu-

'-- ren zur Eingabe der jeweiligen Werte von Frequenz, spektraler ; Linienbreite, Anfangsphase und Amplitude versehen.

Die bei der hier vorgeschlagenen Einrichtung mögliche Verbreiterung der Spektrallinien, welche auf dem Wiedergabegerät 62 erscheinen, wird durch den Speicher 22, den Frequenzteiler 40 und den Zufallssignalgenerator 42 erreicht. Der Teiler 40 teilt die Pulswiederholungsfrequenz von 1,6 MHz des Taktimpulsgenerators 33 und liefert auf diese Weise Taktimpulse mit einer Pulswiederholungsfrequenz von beispielsweise etwa 40 Hz. Die Taktimpulse des Frequenzteilers 40 dienen zum Betrieb des Zufallssignalgenerators 42. Der Generator 42 erzeugt Pseudo-Zufalls-Kodesigna-Ie in Gestalt logischer Signale, welche zwischen dem Zustand 0 und 1 wechseln. Der Aufbau eines solchen Generators ist an sich bekannt und kann beispielsweise entsprechend Figur 2 der US-Patentschrift 3 8l8 478 gewählt werden. Das von dem Generator 42 erzeugte Signal dient als Vorzechenbit des Digitalsignals, das von dem Speicher 22 in Abhängigkeit von seiner Adressierung über die Leitung JO zur Addiereinrichtung 37 hin abgegeben wird. Nachdem die Digitalzahlen, welche für jeden der Töne vom Speicher 22 geliefert werden, algebraisch je nach Vorzeichenbit zu den Digitalzahlen des Speichers 21 in der Addiereinrichtung 37 entweder addiert oder subtrahiert werden., können die in dem Speicher 22 für . jeden Ton gespeicherten Digitalzahlen als Frequenzänderungsschritt bezeichnet werden. Der Frequenzänderungschritt wird also in statistischer Weise zur Wirkung gebracht,

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robei die Addition und die Subtraktion des Frequenzänderungs- !chrittes sich über die Gesamtlänge eines ganzen Schieberegiiterwortes des Generators k2 zu Null ausmittelt. Eine Tastatur im Speicher 22 erlaubt die Eingabe einzelner Größen des Fre-[uenzänderungsechrittes für jeden der Töne. Die dem Generator k2 ;ugeführte Taktimpulsfrequenz ist größer als der Frequenzände-■ungsschritt aufgrund der aufeinanderfolgend zugeführten Phasenpianten, welche der Speicher 22 liefert, so daß ein Phasenmodu-.ationsindex bei der Pseudo-Zufallsmodulation erreicht wird, reicher kleiner als Eins ist. Auf diese Weise wird eine von dem Analysator 56 festgestellte und auf dem Anzeigegerät k2 dargestellte Spektrallinie gleichförmig verbreitert, ohne daß discrete Seitenband-Spektrallinien auftreten. Demnach zeigt das Anzeigegerät 62 ein Spektrallinienmuster mit verbreiterten Spek- ;rallinien änlich dem Spektrallinienbild eines natürlich entstandenen Klanges oder Geräusches.

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Claims

Patentansprüche

Insbesondere digitale Einrichtung zum Zusammensetzen von Geräuschen aus einer bestimmten Anzahl von Tönen gekennzeichnet durch Speicherinittel (21, 22) zur Bereitstellung eines ersten und eines zweiten Signals, ferner durch eine Ton erzen gutigs einrichtung (26, 44, 48, 5O1 51) zur Erzexigung eines Tonsignals, dessen Frequenz proportional zu einem bestimmten Eingangssignal ist und durch eine Kopplungsschaltung (37, 64, 39) zur Ankopplung des ersten Signals der Speichermittel an die Tonerzeugungseinrichtung derart, daß diese ein Signal mit einer Frequenz proportional dem ersten Signal abgibt, während mittels Kombinationseinrichtungen (42, 37) der Kopplungsschaltung das erste Signal derart mit dem zweiten Signal kombinierbar ist, daß der Tonerzeugungseinrichtung ein Eingangssignal eingegeben wird, welches aufgrund der Beigabe des zweiten Signales ein verbreitetes Spektrum des Tonsignales erzeugt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermittel zwei Speicher (21, 22) zur Speicherung des ersten bzw. des zweiten Signales enthalten, daß ferner die Kombinationsschaltung einen Integrator (64) enthält, an welchen das genannte zweite Signal eines der Speicher (22) statistisch arikoppelbar ist und daß der Ausgang des Integrators mit einer Umsetzerschaltung (26, 44, 48, 50) verbunden ist, um integrierte Werte des genannten ersten und des zweiten Signals in ein Tonsignal umzusetzen, welches ein Spektrum besitzt, das einer verbreiterten Spektrumslinie entspricht.
3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß .zur statistischen Ankopplung des zweiten Signales an den Integrator

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(64) eine Addiereinrichtung (37) dient, welche durch einen ! Pseudo-Zufallssignalgenerator (42) gesteuert ist.

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4. Einrichtung nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Addiereinrichtung (37) zum Aufaddieren des ersten und des zweiten Signales dient und daß Zeitsteuereinrichtungen (70, 46) vorgesehen sind, um das erste und das zweite Signal von den Spei- j ehern (21, 22) mit vorbestimmter Geschwindigkeit anzukoppeln, j so daß die Tonerzeugungseinrichtung eine Frequenz erzeugt, welche im wesentlichen proportional der Größe des ersten Signales ist.
5- Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal und das zweite Signal jeweils Digitalsignale sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Signal jeweils einer Frequenzgröße entsprechen, daß ferner Zeitsteuereinrichtungen bzw. die Zeitsteuereinrichtungen (7Oi 46) die Speichermittel (21, 22) bzw. die Speicher derart steuern, daß das erste Signal und das zweite Signal wiederholt mit vorbestimmter Geschwindigkeit an die Kombinationsschaltung (37» 64, 39) angekoppelt werden, wobei ein Zufallssignalgenerator (42) mit der Zeitsteuerein- ' richtung und der Kombinationsschaltung derart verbunden ist, daß letztere zur Erzeugung einer im wesentlichen zufälligen Folge von Summen und Differenzen des ersten und des zweiten Signales gesteuert wird und daß das kombinierte Signal von dem Integrator (64) integriert wird, um ein eine Phaseninformation darstellendes, integriertes Signal zu erzeugen, welches in ein tonartiges Signal umgesetzt (5l) wird, und daß schließlich Mittel zur Maßstabsveränderung (44, 24) des tonartigen Signales vorgesehen sind.
7· Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtung eine Adressierungsschaltung (70, 46) zur

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sequentiellen Adressierung der Speichermittel bzw. der Speicher (21, 22) enthält, um jeweils Gruppen von ersten Signalen und Gruppen von zweiten Signalen mit der Kombinationsschaltung (37, 64, 39) zu koppeln, derart, daß jeweils Gruppen von tonartigen Signalen gebildet werden.
8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die tonartigen Signale bzw. diesen entsprechende Signale summiert (48) werden, so daß ein zusammengesetztes Signal entsprec-nenti einer Gruppe tonartiger Signale entsteht.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsmittel (24, 44) zur Maßstabsveränderung einen Speicher (24) enthalten und daß ein weiterer Speicher (23) vorgesehen ist, in welchem Signale entsprechend bestimmten Phasenwerten gespeichert sind und daß mittels einer Adressierungsschaltung bzw. der Adressierungsschaltung (29, 70» 46) der Speicher der Mittel zur Maßstabsveränderung und der genannte weitere Speicher derart adressierbar sind, daß einzelne Phasenversetzungen und einzelne Amplitudenmaßstabsfaktoren jex^eils auf einzelne der tonartigen Signale einwirken.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtung einen Programmadreßgenerator (46) enthält, mittels welchem die genannten Speicher adressierbar sind, um die Frequenz, die Phase und die Amplitude der einzelnen tonartigen Signale während aufeinanderfolgender Zeitintervalle zu verändern und daß mit der Suinmationseinrichtung (48) ein Lautsprecher (60) gekoppelt ist, um das summierte Signal in ein Geräusch oder einen Klang umzusetzen.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das kombinierte, tonartige bzw. klangartige Signal einem Wiedergabegerät (62) zur Anzeige verbreiterter, Spektrallinien zuführbar ist.

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12. Einrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Integrator bzw. einem Integrator Signale entsprechend bestimmten Phasenquantenschritten während der Erzeugung eines Tonsignales zur Bildung einer Phasenwinkelinformation (68) gesammelt werden, daß mit dem Integrator Schaltungsmittel (26, 51) zur Umwandlung der Phasenwinkelinformation in ein Signal entsprechend einer Sinusschwingung ge- ', J koppelt sind, deren Frequenz proportional der Zunahmegeschwin- ! digkeit des Phasenwinkels entsprechend der genannten Phasenwinkelinformation ist, daß weiter gleichsam statistisch auftretende Phasenquanten erzeugbar (22, 42) sind und daß mit dem Eingangsanschluß des Integrators Kombinationsmittel (37) verbunden sind, um die statistisch auftretenden Phasenquanten mit den vorbestimmten Phasenquanten vor der Integration zu summieren, um die Spektrallinie des betreffenden Tones zu verbreitern.

13· Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher bzw. ein erster Speicher (2l) zur Speicherung von Signalen entsprechend der vorbestimmten Phasenquanten dient und daß in dem Speicher unterschiedliche vorbestimmte Phasenquanten für unterschiedliche Tonfrequenzen gespeichert sind, wobei eine Adressierungsschaltung bzw. die Adressierungsschaltung den Speicher sequentiell derart adressiert, daß zur gleichzeitigen Erzeugung mehrerer Töne Phasenquanten entsprechend einer Gruppe von Tönen eines Geräusches oder Klanges in den Integrator einführbar sind.

l4. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Adressierungsschaltung (29, 46) eine Schaltung (24, 44) adressierbar ist, mittels welcher eine Maßstabsveränderung bezüglich der Amplituden der einzelnen Töne erzeugbar ist, wobei diese Schaltung einen Speicher (24) zur Speicherung einzelner Maßstabsfaktoren enthält, und dieser Speicher von der Adressierungsschaltung derart adressierbar ist, daß abhängig von der dem Speicher zugeführten veränderlichen Adresse ein« jeweils

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