DE3013681A1

DE3013681A1 - Bezugsfrequenz-signalgenerator fuer ein abstimmgeraet

Info

Publication number: DE3013681A1
Application number: DE19803013681
Authority: DE
Inventors: Osamu Hanagasaki; Yasunori Mochida; Terumoto Nonaka
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1979-04-12
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1980-10-23
Also published as: DE3013681C2; US4327623A; GB2050035A; GB2050035B

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung, die Bezugsfrequenzsignale erzeugt, die beim Stimmen von verschiedenen Musikinstrumenten benutzt werden können, und insbesondere auf einen Bezugsfrequenz-Signalgenerator für ein Abstimmgerät, das Bezugsfrequenzsignale erzeugen kann, die auf verschiedenen Stimmeigenschaften beruhen.

Bisher benutzt ein Bezugsfrequenz-Signalgenerator in einem Abstimm- bzw. Stimmgerät für ein Musikinstrument eine analoge Schaltungsanordnung, in der die Schaltungskonstanten von Induktivitäten (L), Kapazitäten (C), Widerständen (R) und dergl. so geändert werden, um unterschiedliche Bezugsfrequenzen zu erhalten. Obwohl dieser bekannte Generator den Vorteil hat, daß die Änderungen der Bezugsfrequenz kontinuierlich gemacht werden können, hat er Nachteile, daß die Stabilität und Genauigkeit der Bezugsfrequenz niedrig sind, so daß es praktisch unmöglich ist, ein Musikinstrument mit einer Genauigkeit von +_ 1 Prozent zu stimmen, daß, wenn die Bezugsfrequenzen nach Maßgabe der Änderungen des Grundtones oder unterschiedlicher Stimmkurven erzeugt werden sollen, die Schaltungskonstanten L, C, R und dergl. anhand einer Korrekturwerttabelle oder dergl. jedesmal geändert werden müssen, was mühsam ist und viel Zeit und Arbeit erfordert, und daß, da der Bereich der Bezugsfrequenzen, die erzeugt werden können, vergleichsweise klein ist, oftmals ein bestimmter Ton zuerst mit dem Stimmgerät abgestimmt werden muß, und danach ein gewünschter

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Ton in Bezug auf den gestimmten "besonderen Ton abgestimmt wird, so daß der Wirkungsgrad der Stimmarbeit vermindert und auch, die Abstimmgenauigkeit als ganzes verringert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bezugsfrequenz-Signalgenerator für ein Abstimmgerät zu schaffen, das die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist und der wahlweise Bezugfrequenzsignale unterschiedlicher Stimmkennlinien bei einfacher Arbeitsweise und ausreichender Genauigkeit erzeugen kann.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Bezugsfrequenz-Generatorschaltung geschaffen, bei der Frequenzänderungsverhältnis- also Frequenzteilerverhältnisoder Frequenzmultiplikationsverhältnis-Daten, die den erforderlichen Bezugsfrequenzen zugeordnet sind, auch Daten umfassen, die nach Maßgabe mit unterschiedlichen Grundtönen oder Stimmkurven korrigiert sind, in einer Speichereinrichtung zuvor gespeichert werden. Eine Oszillatorschaltung änderbarer Frequenz wird nach Maßgabe der Frequenzänderungsverhältnis-Daten gesteuert, die aus der Speichereinrichtung ausgelesen werden, um ein gewünschtes Bezugsfrequenzsignal zu erhalten.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Bezugsfrequenz-Generatorschaltung geschaffen, die eine erste Speichereinrichtung, die in ihr Frequenzänderungsverhältnis- also Frequenzteilerverhältnis- oder Frequenzmultiplikationsverhältnis-Daten, die als Bezugswerte dienen, speichert, eine zweite Speichereinrichtung, die in ihr Daten speichert, die für Korrekturen erforderlich

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sind, die bei den Frequenzänderungsverhältnisdaten vorzunehmen sind und als Bezugswerte nach Maßgabe von Änderungen der Grundtöne oder Stimmkurven dienen, und eine Rechenschaltung aufweist, die die aus den ersten und Speichereinrichtungen ausgelesenen Daten verarbeitet und Frequenzänderungsverhältnisdaten bildet, die einer erforderlichen Bezugsfrequenz entsprechen, wobei eine Oszillatorschaltung änderbarer Frequenz nach Maßgabe der Ausgangsdaten von der Rechenschaltung gesteuert wird, um ein gewünschtes Bezugsfrequenzsignal zu erhalten.

Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung enthält also ein Bezugsfrequenz-Signalgenerator für ein Abstimmgerät einen einstellbaren Frequenzteiler, der eine Grundfrequenz nach Maßgabe von Frequenzteilerdaten, die in einem oder mehreren Festspeichern gespeichert sind, unterteilt. Die Frequenzteilerdaten umfassen Hotendaten zum Bestimmen von Frequenzen jeweiliger Noten in einer Oktave einer lonleiter, Grundtonabweichungsdaten zum Bestimmen der Grundtonabweichung der Jeweiligen Noten in einer Oktave in Bezug auf die Frequenzen, die von den Notendaten bestimmt sind, sowie Stimmkurvendaten zum Bestimmen von Stimmeigenschaften, die mehrere Oktaven umfassen, so daß der Generator Bezugsfrequenzsignale erzeugt, die unterschiedliche Grundtonabweichungen und Stimmeigenschaften wie auch eine übliche Grundtonabstimmung oder Eigenschaft angeben.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ohteransprüchen angegeben.

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_ Π —

Die vorstehenden Merkmale und Ziele der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelemente bezeichnen. Im einzelnen zeigt:

Jig. 1 eine graphische Darstellung von Beispielen von Stimmkurven, die bei einem erfindungsgemäßen Abstimmgerät zu erhalten sind,

Pig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Abstimmgerätes,

Fig. 3 eine Schaltung eines bei dem in Fig. 2 gezeigten Gerät benutzten Bezugsfrequenz-Signalgenerators,

Fig. 4 eine Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines bei dem in Fig. 2 gezeigten Gerät benutzten Bezugsfrequenz-Signalgenerators und

Fig. 5 eine Schaltung einer weiteren Oszillatorschaltung änderbarer Frequenz, die bei der Schaltung der Fig. 3 oder 4 zu benutzen ist.

In Fig. 1 sind verschiedene Stimmeigenschaften gezeigt, die einen Bereich von sieben Oktaven umfassen und bei einem erfindungsgemäßen Abstimmgerät zu erreichen sind. Die Abszisse gibt die Frequenz, bezogen auf eine gleich temperierte Tonleiter an, während die Ordinate die Größe der Abweichung von einer Frequenz in Prozent angibt, die durch die Abstimmung vorgegeben ist. Das Bezugszeichen 1 gibt eine flache Stimmkurve nach Maßgabe des gleichen Temperamentes an, das Bezugszeichen 2 gibt eine Stimmkurve an, die ähnlich der beim

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Stimmen, eines Klaviers benutzten Stimmkurve ist, bei der die Stimmnoten in den niedrigeren Oktaven erniedrigt und in den oberen Oktaven gegenüber dem gleichen Temperament erhöht sind, die Bezugszeichen 2A oder 2B geben Stimmkurven an, mit denen die Kurve 2 nach oben oder unten verschoben ist, indem Grundtöne hoch, z.B. A^ = 444 Hz, oder niedrig, z.B. A^, = 436 Hz, jeweils eingestellt sind, und das Bezugszeichen 3 gibt eine weitere Stimmkurve an, bei der die Abweichungen in den oberen und unteren Oktaven geringer sind als bei der Kurve 2.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Abstimmgerät, das die verschiedenen Stimmeigenschaften, wie sie zuvor beschrieben wurden, zeigen kann. Ein akustisch-elektrischer Wandler 10, wie ein Mikrophon, nimmt den Ton eines Musikinstrumentes auf, das¹ zu stimmen ist, und formt ihn in ein entsprechendes elektrisches Signal um. Dieses Signal wird von einem Verstärker 12 verstärkt, der auch ein hier nicht gezeigtes Filter zum Beseitigen von hochfrequentem Rauschen und dergl. aus dem Ausgangssignal des Wandlers 10 aufweist. Das gefilterte und verstärkte Signal wird an eine eine Grundwelle extrahierende Schaltung 14- gegeben, die das Grundwellensignal· aus dem Ausgangssignal des Verstärkers 12 extrahiert. Als Schaltung 14 kann eine Schaltung zum Extrahieren der Grundwelle benutzt werden, wie sie in der US-Patentanmeldung Serial No. 915 758 beschrieben ist, die im Namen der Anmelderin angemeldet und inzwischen erteiit wurde. Eine Frequenzzuordnungs-Operationsschaltung 16 weist einen ersten Zuordnungsteil 16a zum Bestimmen einer Note in einer Tonleiter oder Oktave, die zwölf Noten umfaßt, einen zweiten Zuordnungsteil 16b zum Bestimmen einer Grundtonabv/eichung, einen dritten Zuordnungsteil 16c zum Bestimmen einer Oktave

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und einen vierten Zuordnungsteil I6d zum Bestimmen einer Stimmkurve auf und gibt an einen Bezugsfrequenz-Signalgenerator 18 ein eine Bezugsfrequenz bestimmendes Signal PS, das aus einem eine Note bestimmenden Signal NT, einem eine Grundtonabweichung bestimmenden Signal PT, einem eine Oktave bestimmenden Signal OC und einem eine Stimmkurve bestimmenden Signal TO besteht, was in Abhängigkeit von den Betätigungen von Schaltern, wie Tastenschaltern, erfolgt, die in der Operationsschaltung 16 vorgesehen sind. Der Bezugsfrequenz-Signalgenerator erzeugt ein Signal f_Q einer Bezugsfrequenz, die durch das die Bezugsfrequenz bestimmende Signal PS bestimmt ist, wobei die Einzelheiten später in Verbindung mit Fig. 3 erläutert werden.

Das von der Schaltung 14· zum Extrahieren der Grundwelle abgegebene Grundwellensignal f und das von dem Bezugsfrequenz-Signalgenerator 18 abgegebene Bezugsfrequenzsignal Iq werden mit einem Vergleicher 20 verglichen, der ein Vergleichsausgangssignal, das der Differenz zwischen den zu vergleichenden Eingangssignalen f und f~ entspricht, an eine Anzeigeeinrichtung 22 oder an ein automatisches Stimmsystem 24- abgibt. Die Anzeigeeinrichtung 22 zeigt digital die Abweichung der Frequenz f, die abzustimmen ist, in Bezug auf die Bezugsfrequenz f_Q in Ausdrucken von z.B. einem Prozentwert an, während das automatische Abstimmsystem 24· automatisch Abstimmteile des Musikinstrumentes, wie die Stimmstifte in einem Klavier, antreibt oder einstellt, um die Abweichung der abzustimmenden Frequenz f von der Bezugsfrequenz f_Q so klein wie möglich zu machen.

Mit Hilfe des Abstimmgerätes der Fig. 2 kann daher durch geeignetes Betätigen der Tastenschalter innerhalb der Frequenzzuordnungs-Operationsschaltung 16 eine Bezugsfrequenz

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f_Q erzeugt werden, die für die gewünschte Abstimmeigenschaft für jede Note in jeder Oktave geeignet ist, um die Abweichung zwischen dieser Bezugsfrequenz fQ und der abzustimmenden Frequenz f festzustellen und das Abweichungssignal für die Anzeige oder die automatische Abstimmung zu benutzen.

Jetzt werden die Einzelheiten des Bezugsfrequenz-Signalgenerators 18 anhand der Fig. 3 erläutert. Eine Oszillatorschaltung 30 änderbarer Frequenz weist einen stabilen Oszillator 32, wie einen Quarzoszillator, fester Frequenz und einen einstellbaren Frequenzteiler 34· auf, der aus einem programmierbaren Zähler aufgebaut ist, der ein Frequenzsignal f , das von dem Oszillator 32 erzeugt wird, um ein Frequenzteilerverhältnis teilt, das durch die Frequenzteilerverhältnisdaten DS als ein Steuersignal für ihn angegeben ist. Ein von dem einstellbaren Frequenzteiler 34- abgegebenes Frequenz signal f™ wird einer Frequenzteilung in Oktaven mit Hilfe eines Oktaven-Frequenzteilers 36 ausgesetzt. Eine Verknüpfungsschaltung gibt Frequenzsignale von den jeweiligen Frequenzteilerstufen des Frequenzteilers 36 nach Maßgabe des die Oktave bestimmenden Signals OG, ab, das von der Frequenzzuordnungs-Operationsschaltung 16 in Fig. 2 zugeführt wird. Sie arbeitet in Bezug auf die obere Oktave so, daß das Frequenzsignal f^ so abgeleitet wird, wie es ist, während in Bezug auf die unteren Oktaven die Frequenzsignale (1/2, 1/4, 1/8 usw. von f™) von den jeweiligen Frequenzteilerstufen jeweils abgegeben werden können. Das Ausgangssignal f_Q von der Verknüpfungsschaltung 38 ist das Bezugsfrequenzsignal, und es wird an die Vergleicherschaltung 20 in Fig. 2 gegeben.

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Andererseits ist die Schaltung zum Bilden der Frequenzteilungsverhältnisdaten DS, die dem einstellbaren !Frequenzteiler 34 zuzuführen sind, mit einem Decoder 40 und einem Festspeicher (ROM) 42 versehen. Der Decoder 40 erhält von der Frequenzzuordnungs-Operationsschaltung 16 in Fig. 2 das die Frequenz bestimmende Signal FS einschließlich des die Note bestimmenden Signals NT, des die Grundtonabweichung bestimmenden Signals PT, des die Oktave bestimmenden Signals OG und des die Stimmkurve bestimmenden Signals TC und erzeugt ein Datenauslese-Adressensignal für den Festspeicher 42 nach Maßgabe der Zusammenfassung der Note, der Grundtonabweichung, der Oktave und der Stimmkurve.

Der Festspeicher 42 speichert die Frequenzteilerverhältnisdaten, die erforderlich sind, um Bezugsfrequenzen zu erhalten, die den zwölf Noten C, G^.... und B einer Oktave nach Maßgabe eines gleichen Temperamentes zugeordnet sind. Diese Notenfrequenzen gleichen Temperamentes werden durch die die Note bestimmenden Signale NT bestimmt. Der Festspeicher 42 speichert auch für die jeweiligen Noten die Frequenzteilerverhältnisdaten, die nach Maßgabe der Änderungen der Grundtöne und der Stimmkurven modifiziert sind. Jedesmal, wenn das Ausgangssignal des Decoders 40 eine bestimmte Ausleseadresse zuordnet, werden die Frequenzteilerverhältnisdaten in dieser Adresse ausgelesen. Das heißt, die Frequenzteilerverhältnisdaten, die den jeweiligen Noten der oberen Oktave zugeordnet sind, werden aus dem Festspeicher 42 nach Maßgabe der Grundtonabweichung oder der Stimmkurve ausgelesen, die durch das die Frequenz bestimmende Signal FS bestimmt sind, während in Bezug auf die Noten mit anderen Frequenzen als die, die dem gleichen Temperament zugeordnet sind, die Frequenzteilerverhältnisdaten, die durch

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eine Korrektur der Frequenzteilerverhältnisdaten für die obere Oktave gleichen Temperamentes nach. Maßgabe mit der bestimmten Grundtonabweichung oder der Stimmkurve gebildet sind, in dem Festspeicher 42 für die jeweiligen Noten gespeichert werden, wodurch die Frequenzteilerverhältnisdaten DS durch das Auslesen der Daten gebildet werden.

Es wird hier angenommen, daß der von den Frequenzteilerverhältnisdaten DS aus dem Fe st speicher 42 angegebene Wert von N auf (N + 1) vergrößert wurde, wobei das Verhältnis von (N + 1)/N die Größe der Nachbarschaft zwischen unmittelbar benachbarten Frequenzen bestimmt, bezogen auf die bestimmten Noten in der Schaltung der Fig. 3. Im einzelnen muß, um Frequenzen mit Intervallen von χ Prozenten zu erhalten, die folgende Beziehung nach Maßgabe der Bestimmung des Prozentwertes erfüllt sein:

1200 N + 1
C N

Wenn f die gewünschte maximale Frequenz und f die Grund-

Iu S

frequenz der Oszillatorschaltung bezeichnen, gilt f a f /N. Wenn daher χ 1 Prozent ist, und f bei etwa 4 kHz liegt, was der Note Br₇ entspricht, so gelten N 7 1730 und f > 6,9 MEz. Die Schwingfrequenz des Quarzoszillators 32 wird daher auf f > 6,9 MHz eingestellt. Als einstellbare Frequenzteilerschaltung 34- ist ein programmierbarer Zwölf-Bit-Zähler erforderlich, da trotz N 7 1730 das Frequenzverhältnis zwischen Br₇ und der niedrigsten Note C₁₇ innerhalb der gleichen Oktave wie das von Br, nahezu doppelt so groß ist. Wenn außerdem die 88 Tasten eines Klaviers mit η,. Arten von Stimmkurven und

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Up Arten von Grundtönen gestimmt v/erden sollen, erreichen die Daten von 12 Bits 88 χ η. χ n_? Vorte, und der Festspeicher 42 muß daher eine Speicherkapazität haben, wie sie zuvor angegeben ist.

Jetzt werden die Einzelheiten einer weiteren Bezugsfrequenzsignalgeneratorschaltung 18' anhand von Fig. 4 erläutert, wobei die Bezugszeichen 30, 32, 34, 36 und 38 die gleichen Bauteile wie in I¹Xg. 3 bezeichnen. Die Schaltung 18' unterscheidet sich von der in Fig. 3 gezeigten dadurch, daß die Schaltung zum Bilden der Frequenzteilerverhältnisdaten DS, die der einstellbaren Frequenzteilerschaltung 3^ zuzuführen sind, Festspeicher 44, 48 und 52, Decoder 46 und 50 void. Volladdierer 54 und 56 aufweist. Die Schaltung erhält von der in Fig. 2 gezeigten Frequenzzuordnungs-Operationsschaltung 16 das die Note bestimmende Signal NT, das die Grundtonabweichung bestimmende Signal PT, das die Oktave bestimmende Signal OC und das die Stimmkurve bestimmende Signal TC.

Der Festspeicher 44 speichert die Frequenzteilerverhältnisdaten, die erforderlich sind, um die Bezugsfrequenzen der oberen Oktave bei gleichem Temperament zu erhalten, die von den die Note bestimmenden Signalen NT bestimmt sind, und jedesmal, wenn das die Note bestimmende Signal NT eine Note bestimmt, werden die dieser Note entsprechenden Frequenzteilerdaten ausgelesen. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel das die Note bestimmende Signal NT nicht codiert ist, kann dieses Signal auch codiert sein, wobei es in diesem Fall dem Festspeicher 44 über einen geeigneten Decoder zugeführt wird.

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Der Decoder 46 dient zur Bildung eines Adressensignals für den Fest speicher 48 auf Grund des die Note bestxmmenden Signals WiE und des die Grundtonabweichung bestxmmenden Signals PT, wobei es eine Datenausleseadresse des Speichers 48 nach. Maßgabe der Zusammenfassung von Note und Grundton bestimmt. Die Grundtonabweichung kann für jede Note in einer Oktave unterschiedlich sein. Der Speicher 48 speichert Modifizierungsdaten für alle !Frequenzteilerverhältnisdaten von dem Speicher 44 für die jeweiligen Noten in einer Okatve entsprechend den Grundtönen, die von den die Grundtonabweichungen bestxmmenden Signalen zu bestimmen sind, und in Abhängigkeit von einem Adressensignal von dem Decoder werden die Modifizierungsdaten bei dem bezeichneten Grundton für jede Note in einer Oktave ausgelesen.

Der Decoder 50 dient zur Bildung eines Adressensignals für den Festspeicher 52 auf Grund des die Note bestxmmenden Signals NT, des die Oktave bestxmmenden Signals OC und des die Stimmkurve bestxmmenden Signals TC, wobei es zur Bezeichnung einer Datenausleseadresse des Speichers 52 nach Maßgabe der Kombination von Note, Oktave und Stimmkurve dient. Hier ist das Stimmkurvensignal eine Art der Grundtonabweichungsinformation, um die Stimmkurven, die sich von der gleichen Temperamentes unterscheiden, aufzutragen, wobei diese Kurven eine nichtlineare Beziehung zu der gleichen Temperamentes haben, wie dieses in I¹Xg. 1 gezeigt ist, so daß das Oktavensignal OC ebenfalls erforderlich ist, um den Grundton einer Note nach Maßgabe einer bestimmten Stimmkurve zu bestimmen.

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Der Festspeicher 52 speichert Modifizierungsdaten für die Frequenzteilerverhältnisdaten des Festspeichers 44 für die jeweiligen Noten einer jeden Oktave in Übereinstimmung mit den Stimmkurven, die durch die Stimmkurven signale TC zu bezeichnen sind, und in Abhängigkeit von dem Adressensignal von dem Decoder 50 werden die Modifizierungsdaten für die bezeichnete Stimmkurve für jede Note einer jeden Oktave ausgelesen.

Die Modifizierungsdaten, die jeweils aus den Festspeichern 48 und 52 ausgelesen werden, werden mit Hilfe des Volladdierers 54- miteinander addiert, und die Summendaten von dem Volladdierer 5^ werden als ein zu addierendes Eingangssignal an den Volladdierer 56 gegeben. Als anderes zu addierendes Eingangssignal erhält der Volladdierer 56 die Frequenzteilerdaten, die dem gleichen Temperament entsprechen und aus dem Speicher 44 ausgelesen sind, und der Volladdierer 56 bildet die Frequenzteilerverhältnisdaten DS durch Summierung beider Eingangssignale. Da die Frequenzteilerverhältnisdaten DS durch Addition der Modifizierungsdaten für den. Grundton oder die Stimmkurve zu den Frequenzteilerverhältnisdaten der oberen Oktave gebildet werden, geben sie eine Größe an, um die das Frequenzteilerverhältnis, das jeder Note der oberen Oktave zugeordnet ist, im Hinblick auf den Grundton oder die Stimmkurve modifiziert wurde. Wenn Bezugsfrequenzen, die der Eigenschaft des gleichen Temperamentes entsprechen erhalten werden sollen, wie sie durch die in dem Festspeicher 44 gespeicherten Daten bestimmt sind, was in Fig. 1 durch das Bezugszeichen 1 angegeben ist, brauchen die Ausgangsdaten von dem Festspeicher 44 keinerlei Korrektur unterworfen werden.

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Bei der zuvor erläuterten Schaltung 18' werden die Frequenzteilerverhältnisdaten, die den zwölf Tönen der oberen Oktave entsprechen, in dem Speicher 44 gespeichert, während die Modifizierungsdaten für die Frequenzteilerverhältnisdaten in den Festspeichern 48 und 52 gespeichert werden, wobei die Daten von den Fe st speichern 44-, 48 und 52 digital verarbeitet werden, um dadurch die Frequenzteilerverhältnisdaten DS zu bilden, die den bezeichneten Noten entsprechen, so daß damit die Speicherkapazitäten der Festspeicher 44, 48 und 52 sehr klein gemacht v/erden können, so daß die Schaltung der Fig. 4 außer dem Quarzoszillator in einem einzigen Chip einer integrierten Schaltung untergebracht v; er den kann.

Im einzelnen kann der Festspeicher 44 eine solche Speicherkapazität haben, daß Daten von zwölf Bits für die jeweiligen zwölf Noten gespeichert werden können. Da der Festspeicher 48 zum Modifizieren des Grundtons für jede Note, die von dem Festspeicher 44 bestimmt ist, vorgesehen ist, braucht der Festspeicher 48 keine Daten über den Grundton speichern, der durch den Festspeicher 44 bestimmt ist, so daß seine Speicherkapazität um dieses Maß kleiner sein kann. Um die Schaltung zu vereinfachen, kann der von dem Festspeicher bestimmte Grundton in dem Festspeicher 48 als Maximum oder Minimum behandelt werden. Die Vorzeichen der in dem Festspeicher 48 gespeicherten Daten können daher entweder auf plus oder minus vereinheitlicht werden. Wenn z.B. der Grundton in sechs Stufen (n~ = 6) von 440 auf 445 Hz in Bezug auf die Note A^ geändert wird, beträgt die Abweichung zwischen 440 Hz und 445 Hz etwa 20 Prozent, so daß sechs Bits als die Anzahl der Bits der Daten ausreichen. Die Speicherkapazität des Festspeichers 48 kann in diesem Fall daher 6 Bits χ 5

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(die Anzahl der Stufen der Grundtoneinstellung) χ 12
(Anzahl der Noten) sein. Außerdem speichert der Festspeicher 52 die Grundtonabwexchungen von der Kennlinie
gleichen Temperaments, die in Pig. 1 mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, als die Modifizierungsdaten
und braucht daher nicht die Daten zu speichern, die dein
gleichen Temperament selbst entsprechen, so daß damit
seine Speicherkapazität um diese Größe kleiner gemacht
werden kann. Beim Beispiel des Klaviers brauchen Abweichungen von etwa +_ 30 Prozent in Bezug auf das gleiche Temperament nicht erzeugt zu werden. Es sind daher etwa
7 Bits als Anzahl der Datenbits erforderlich und es wird 1 Bit von ihnen zum Ausdruck des Vorzeichens benutzt. Die Speicherkapazität des Festspeichers 52 ist in diesem Fall daher 7 Bits χ 88 (Anzahl der Tasten) χ m (entsprechend zu

Der Volladierer 5^ verarbeitet die Daten von den Fesbspeichern 48 und 52 und kommt daher mit 6 Bits aus. VJährend die verschiedenen Verfahren als ein Verfahren zum Verarbeiten der Daten von den Festspeichern 44, 48 und 52 betrachtet v/erden können, ist es im Hinblick auf eine Verminderung der Anzahl der Bits vorteilhaft, daß die Daten von den Festspeichern 48 und 52 im voraus verarbeitet werden, wie bei diesem Beispiel. Um außerdem die Operationen mit nur einem Addierer ohne Benutzung eines Addierers/Subtrahierers möglich zu machen, wird bevorzugt", daß in den Festspeichern 48 und 52 gespeicherte Minus-Daten zuvor in solche umgeformt v/erden, die durch Komplemente ausgedrückt sind. Da der Volladdierer 56 zum Addieren der Daten von 12 Bits von dem Festspeicher 44 und der Daten von G Bits von dem Volladdierer 5^ dient, kommt er mit 12 Bits aus. Im Hinblick auf

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die Differenz der Bitanzahlen der Volladdierer 5^- und 56
übersteigen die oberen Bits des einen Eingangssignals des Volladdierers 56 die des anderen. Es ist jedoch möglich,
die Subtraktionsfunktion des Volladdierers 56, die sonst
erforderlich ist, zu vermeiden, indem der Volladdierer 56 in Abhängigkeit von den Vorzeichen der Daten innerhalb
der Festspeicher 48 und 52 oder der Zustandes des Volladdierers 54- gesteuert wird.

Wenn z.B. die Schaltung der Fig. 4 so ausgelegt ist, daß
sie Bezugsfrequenzsignale mit Intervallen von +_ 1 Prozent erzeugt, um die 88 Tasten eines Klavieres mit 5 Arten von Stimmkurven und 6 Arten von Grundtönen zu stimmen, kann die Speicherkapazität um etwa 90 Prozent im Vergleich mit der herabgesetzt werden, bei der die Frequenzteilerverhältnisdaten nur in einem Festspeicher gespeichert werden, wobei auch die Decoder miniaturisiert werden können. Die Schaltung der Fig. kann daher in einer einzigen integrierten Schaltung (LSI) innerhalb eines einzigen Halbleiterchips mit Ausnahme des Quarzoszillators integriert werden, und einige Bauteile zum Abstimmen müssen extern angeordnet werden, während das Abstimmgerät der Fig. 2 hinsichtlich seiner Größe und seines Gewichtes so klein gemacht vnirde, daß er als Ganzes in eine Handfläche passte.

Fig. 5 zeigt eine weitere Oszillatorschaltung 60 einstellbarer Frequenz, die bei den Schaltungen der Fig. 3 oder 4 benutzt werden kann. Sie v/eist einen Oszillator 62 fester Frequenz, z.B. einen Quarzoszillator (OSG), einen Phasendetektor (PD) 64, dessen einer Eingangsanschluß ein Frequenzsignal f von dem Oszillator 62 erhält, ein Tiefpassfilter (LPF) 66, das eine wellige Komponente aus einem Ausgangssignal des Phasendetektors 64 entfernt und ein Gleich-

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spajxnungsausgangssignal erzeugt, einen spannungsgesteuerten Frequenzoszillator einstellbarer Frequenz (VCO) 68, dessen Schwingfrequenz durch das Ausgangssignal von dem Tiefpassfilter 66 gesteuert wird, und der mit einer Frequenz schwingt, die um K mal höher als die Ausgangsfrequenz f des Oszillators 62 ist, und einen Frequenzteiler 70 auf, der aus einem programmierbaren Zähler aufgebaut ist, um die Frequenz des Frequenzsignals von dem Oszillator 68 um K zu teilen, wobei das Frequenzteilerausgangssignal des Frequenzteilers 70 an den anderen Eingangsanschluß des Phasendetektors 64 gegeben · wird. Das heißt, die Schaltung der Fig. 5 arbeitet als eine Frequenzvervielfacherschaltung, die eine phasenverriegelte Schleife (PLL) benutzt, und das Frequenzmultiplikationsausgangsignal K«f wird vom Ausgangsanschluß des Oszillators

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68 abgegeben, das stabil ist. V/enn diese Schaltung bei der Schaltung der Fig. 3 oder 4 benutzt wird, werden Daten DS¹ , die das Frequenzmultiplikationsverhältnis K angeben, als Steuereingangssignale an den Frequenzteiler 70 gegeben. Die Multiplikationsverhältnisdaten DS¹ können durch die Schaltung der Fig. 3 oder 4 gebildet v/erden, wobei dann die Daten von den Festspeichern 42, 44, 48 und $2 in Bezug auf die Mulitplikationsverhältnisse K bestimmt werden.

Wie zuvor im einzelnen beschrieben ist, können mit dem erfindungsgemäßen Bezugsfrequenz-Signalgenerator für ein Abstimmgerät ausgezeichnete Betriebseigenschaften erzielt werden, die nachfolgend angegeben sind;

(1) Im Hinblick auf die einzige Schaltung v/erden viele Funktionen erreicht. Das heißt, Bezugsfrequenzen, die irgendeiner gewünschten Note irgendeiner gewünschten Oktave entsprechen, werden nach Maßgabe der Kennlinie gleichen Temperaments, unterschiedlicher Grundtöne oder

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unterschiedlicher Stimmkurven erhalten. Dadurch kann die zum Stimmen erforderliche Zeit und Arbeit stark vermindert werden.

(2) Da der Bezugsfrequenz-Signalgenerator einen Oszillator fester Frequenz und eine digitale Schaltung in Kombination enthält, sind Stabilität und Genauigkeit seiner Arbeitsweise hoch, so daß z.B. ein Stimmen bis zu +_ 1 Prozent stabil ausgeführt werden kann, was bisher unmöglich war.

(3) Die Frequenzänderungsverhältnis- also Frequenzteilerverhältnis- oder liultiplikationsverhältnis-Daten werden durch Zusammenfassung einer Vielzahl von Festspeichern und einer Rechen schaltung gebildet, so daß im Vergleich mit ihrem Einspeichern und Auslesen in und aus einem einzigen Festspeicher die Speicherkapazität sehr viel kleiner sein kann wobei auch die periphere Schaltung einfacher wird, um eine starke Miniaturisierung eines Bezugsfrequenz-Signalgenerators zu ermöglichen, was sehr vorteilhaft beim Aufbau des gesamten Abstimmgerätes in kompakter und leichter Form ist.

(4) Durch eine geeignete Oktaven-Frequenzteilung der für die jeweiligen !Toten der oberen Oktave gebildeten Signale werden den jeweiligen Noten und den unteren jeweiligen Oktaven entsprechende Bezugsfrequenzen erhalten. Verglichen mit dem Fall, bei dem Bezugsfrequenzen unmittelbar entsprechend den jeweiligen Noten in allen Oktaven erhalten v/erden, wird die Schaltungsanordnung stark vereinfacht, was sehr vorteilhaft ist, um das Abstimmgerät in seinen Abmessungen klein und in seinem Gewicht leicht zu machen.

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erse

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Claims

NIPPON GAKKI SEIZO KABUSHIKI KAISHA 10-1 Nakazawa-cho, Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken, Japan Bezugsfrequenz-Signalgenerator für ein Abstimmgerät Pat entansprüche

1. Bezugsfrequenz-Signalgenerator für ein Abstimmgerät, gekennz eicb.net durch: einen Oszillator (52) zum Erzeugen eines Signals fester Frequenz, eine dieses Signal empfangende Frequenzänderungseinrichtung (34, 36, Fig. 5) zum Erzeugen eines Bezugsfrequenzsignals einer Zielfrequenz mit Hilfe einer Frequenzteilung oder Frequenzmultiplikation umfassenden Frequenzberechnung, wobei Faktoren für die Frequenzberechnung angebende Berechnungsdaten benutzt werden, eine Speichereinrichtung (42; 44, 48, 52) zum Speichern der Berechnungs-

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TELEFON (089) 32 38 82

TELEX OB-Q9 38O

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOPIEREH

daten, die den Frequenzen von Noten in einer Tonleiter entsprechende Grundaten und den !Frequenzen von Föten, die in Bezug auf die den Grunddaten entsprechenden Frequenzen modifiziert sind, entsprechende Modifizierungsdaten enthalten, und eine Zugriffseinrichtung (40; 46, 50) zum Erzeugen eines Zugriffssignals zum Zugriff in die Speichereinrichtung zum Auslesen der vom Zugriffssignal adressierten Berechnungsdaten, wodurch die Frequenzänderungseinrichtung (34, 36, Fig. 5) ei^ Bezugsfrequenzsignal erzeugt, das die von dem Zugriffs signal bestimmte Zielfrequenz hat.

2. Signalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenzänderungseinrichtung (34, 36) einen einstellbaren Frequenzteiler (34) zum Ausführen der Frequenzberechnung nach Maßgabe der Berechnungsdaten und einen Oktaven-Frequenzteiler (36) zum Aussetzen eines Frequenzsignals, das von dem einstellbaren Frequenzteiler (34) zugeführt ist, einer Frequenzteilung in Oktaven, wodurch das Bezugsfrequenzsignal erzeugbar ist. aufweist.

3. Signalgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Modifizierungsdaten Modifizierungsdaten für die jeweiligen !Toten in einer Oktave und Daten zum wahlweisen Bestimmen von Stimmkennlinien aufweisen, die mehrere Oktaven umfassen.

4. Signalgenerator nach Anspruch 3* dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Speichereinrichtung (44, 48, 52) einen ersten Festspeicher (44) zum Speichern der Grunddaten, einen zweiten Festspeicher (48) zum Speichern der Modifizierungsdaten für die jeweiligen Noten in der einen Oktave und

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einen dritten Festspeicher (52) zum Speichern der Daten zum wahlweisen Bestimmen der Stimmkennlinien aufweist, die die mehreren Oktaven umfassen.

5. Signalgenerator nach Anspruch 1, 3 oder 4·, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenzänderungseinrichtung (34-, 36, Fig. 5) eine Maltiplizierschaltung (Fig. 5) einstellbarer Frequenz aufweist, die eine phasenverriegelte Schleife benutzt.

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