DE3023578A1

DE3023578A1 - Verfahren zum bestimmen des akkordtyps und seines grundtons bei einem chromatisch gestimmten musikinstrument

Info

Publication number: DE3023578A1
Application number: DE19803023578
Authority: DE
Inventors: Christian Jacques Dipl.-Ing. 7218 Trossingen Deforeit
Original assignee: Matth Hohner AG
Current assignee: Matth Hohner AG
Priority date: 1980-06-24
Filing date: 1980-06-24
Publication date: 1982-01-07
Also published as: GB2097984B; DE3023578C2; US4397209A; GB2097984A

Description

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PATENTANWÄLTE

TEHTBKTEH BEIM KOHOFÄISCHEN PATKKTAMT

5/12

Matth. Hohner AG, 7218 Trossingen 1

"Verfahren zum Bestimmen des Akkordtyps und seines Grundtons bei einem chromatisch gestimmten Musikinstrument"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Typs und Grundtons eines auf einem chromatisch gestimmten Musikinstrument gespielten Akkords, der mindestens zwei und höchstens vier Töne umfaßt. Derartige Verfahren werden benötigt, um beispielsweise auf elektronischem Wege die automatische Begleitung zu einer auf dem Instrument gespielten Melodiestimme zu erzeugen.

Bisher geht man so vor, daß alle auf dem Instrument spielbaren Akkorde, umgesetzt in Digitaldaten, als Adressen einen Festwertspeicher ansteuern, in welchem die gewünschten Daten, also Akkordtyp und Grundton, gespeichert sind. Wird beispielsweise der Akkord C-Es-b gespielt, lautet die ausgegebene Information "Mollakkord mit Grundton C". Es läßt sich leicht übersehen, daß diese Art der Identifikation ein sehr erhebliches Speichervolumen erforderlich macht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen, mit dem sich der Speicheraufwand erheblich verringern läßt.

Die Erfindung geht dabei davon aus, daß in der europäischen Musiktradition nur eine begrenzte Anzahl von Akkordtypen als definiert angesehen wird und diese Akkorde sich unabhängig von dem jeweiligen Grundton bei allen Tonarten wiederfinden, da die Akkwrdtypen bereits durch die Intervalle zwischen den den Akkord bildenden Tönen festgelegt sind unabhängig von der jeweiligen Lage in der Tonleiter. Erfindungsgemäß geht man nun so vor,

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daß die Intervalle ermittelt werden und aus jeweils vorliegenden Kombinationen von Intervallen zwischen zwei bzw. drei bzw. vier Tönen nur diejenigen als Adressen einem Festwertspeicher zugeführt werden, die überhaupt einen definierten Akkord ergeben, während alle andern Kombinationen verworfen werden. Zugleich gewinnt man dabei eine Kennziffer, die den Grundton des betreffenden Akkords beschreibt.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung der obigen Aufgabe ist im Patentanspruch 1 definiert. Zum besseren Verständnis dieser Lösung ist auszuführen:

Ordnet man den Frequenzen (Tönen) N , N-., ...N-.. der chromatischen Tonleiter Zahlenwerte zu, so ergibt sich beispielsweise die folgende Tabelle:
C Cis D Dis E F Fis G Gis A Ais H C ... 01 23 456 78 9 10 110...

und die Intervalle lassen sich mit Modulo 12 als Differenzen dieser Zahlenwerte definieren. Dann erhält das Intervall C-E den Zahlenwert 4, das Intervall Ais-D ebenfalls den Zahlenwert 4, usw. Da es für die zu bestimmenden Daten ohne Einfluß ist, ob die gespielten Töne in nur einer oder in mehreren Oktaven vorliegen, ergeben sich für zweitönige Akkorde zwei Intervallwerte, nämlich für den Akkord C-E der Wert vier, wie oben angegeben, und der Wert acht entsprechend einem Akkord E-C. Ein Viertonakkord C-E-G-A wäre dann definiert durch die Intervallwerte 4-3-2-3, und gemäß der Tabelle im Anspruch 1 ergäbe sich als kleinstes Intervall "2", das heißt das Intervall G-A; die beiden im Akkord (mit Modulo 12) folgenden Intervalle wären -3-4 (also A-C und C-E), und als Grundton ergäbe sich mit F=2 und "Ausgangston" G des Minimumintervalls die Noted als Grundton des Akkords, der laut Tabelle ein Moll-Sextakkord ist. (Da mit Modulo 12 einer der Intervallwerte eine Überbestimmung ergibt wegen D..+D₂+D₃+D₄ = 12, wird ein Intervall ausgeschieden, indem man immer von dem Minimumintervall ausgeht. Es läßt sich zeigen, daß man z.B. auch vom Maximumintervall ausgehen könnte, wobei sich dann eine andere, glatt äquivalente Tabelle ergäbe, denn immer erhielte man nur achtzehn Intervallkombinationen für acht definierte Akkordtypen und die elf Halbtöne des chromatisch

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gestimmten Instruments. Es sei angemerkt/ daß man auch für nichtchromatische Instrumente, wie sie etwa in der orientalischen oder ostasiatischen Musik verwendet werden/ äquivalente Tabellen aufstellen könnte).

Schaltungsanordnungen, mittels denen das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 ausführbar ist, sind in Unteransprüchen definiert. Eine solche Schaltung soll nachstehend unter Bezugnahme auf das beigefügte Schaltungsdiagramm ausführlich erläutert werden. Die Schaltung ist für Dreiton-Akkorde dargestellt und wird auch zunächst so erläutert; später wird erklärt, welche Abänderungen für die zusätzliche Auswertung von Zweiton- und Vierton-Akkorden notwendig sind.

Die Schaltung umfaßt zunächst einen Randomspeicher 10 mit drei Speicherplätzen für je einen Zahlenwert, der gemäß einem feststehenden Schema den Halbtönen einer Oktave zugeordnet wird. Als einfaches Beispiel wird die oben angegebene Zuordnung unterstellt, bei der C als O, Cis als 1 usw. repräsentiert wird. Die Eingabe der Zahlenwerte eines gespielten Dreitonakkords in den Speicher 10 erfolgt mittels externer Schaltungskomponenten, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden; sie können beispielsweise mittels eines Kodierkreises aus den Zuständen von Kontakten abgeleitet werden, die beim Niederdrücken der Tasten eines Instruments geschlossen werden.

Die erste Funktion der Schaltung besteht darin, die zwischen

den drei Tönen N₇. , N , NL, vorliegenden Intervalle zu ermitteln.

A _B C

Hierfür ist ein Modulo-3-Zähler 12 mit einem nachgeschalteten Modulo-3-Inkrementierkreis 14 vorgesehen, mittels dem der Randomspeicher 10("TONSPEICHEr") nacheinander an zwei aufeinanderfolgenden Speicherplätzen adressiert wird, und zwar bei jedem Zählstand des Zählers 12. Die Ansteuerung erfolgt über einen Multiplexer 16.

Demgemäß werden in das Tonregister 18 jeweils die abgerufenen Zahlenwerte übertragen, und der Subtrahierkreis (Modulo 12) 20 bildet die numerische Differenz, welche in Randomspeicher 22 ("Intervallspeicher") übertragen wird. Die Adressierung erfolgt

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dabei ebenfalls vom Zähler 12. Der letztere zählt dann weiter, bildet über den Inkrementer die nächste Differenz und überführt sie in den Intervallspeicher/ und ebenso für das dritte Tonpaar. Im Intervallspeicher liegen dann die drei Modulo-12-Intervalle vor, von denen das kleinste und das ihm im Akkord folgende zu ermitteln sind; die Reihenfolge ist durch die Adresse aufeinanderfolgender Speicherplätze im Intervallspeicher definiert.

Der Bestimmung des Minimumintervalls dienen ein Adressenregister 24, ein Randomspeicher ("Minimumspeicher") 26 und ein Komparator 28. Zu Beginn des Zyklus¹ der Minimumintervallbestimmung wird der Minimumspeicher auf einen Wert gesetzt, der größer ist als das größte mögliche Intervall, also auf einen Wert größer als 11. Dann wird ein erster Intervallwert aus dem Intervallspeicher abgerufen und mittels Komparator 28 mit diesem gesetzten Intervallwert verglichen. Notwendigerweise ist der abgerufene Intervallwert kleiner. Nur dann, wenn der abgerufene Intervallwert kleiner ist als der im Minimumspeicher bereits vorliegende Wert, wird der letztere durch den neuen Wert ersetzt und die zugehörige Adresse des Intervallspeichers in das Register 24 übertragen. Unter Steuerung durch den Zähler 12 erfolgt dann der Abruf des nächsten gespeicherten Intervallwerts aus dem Intervallspeicher 22. Erweist sich dieser als kleiner, wird er neu in den Minimumspeicher eingeschrieben und ebenso die Adresse im Adressenregister 24 angepaßt; ist aber das zweite Intervall gleich oder größer, erfolgt keine Änderung in 24 und 26. Entsprechend verfährt man mit dem dritten gespeicherten Intervallwert. Am Ende des dritten Zyklus befindet sich demgemäß das Minimumintervall im Minimumspeicher 26 und die zugehörige Adresse (für den Intervallspeicher 24) im Adressenregister 24.

Als nächstes wird der Zähler 12 aus dem Adressenregister 24 geladen (hält also jetzt die Adresse des Minimumintervalls), und der Zähler wird um eins weitergetaktet, so daß er jetzt die Adresse desjenigen Intervalls ausgibt, das im Akkord auf das Minimumintervall folgt. (Das dritte Intervall wird wegen der oben erläuterten Überbestimmung nicht benötigt). Mit dem unter

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dieser Adresse abgerufenen Intervallwert wird der Randomspeicher 30 ("Minimum-plus-i-Speicher") geladen. In den beiden Speichern 26 und 30 liegen demgemäß jetzt zwei Zahlenwerte vor, aus denen sich gemäß Tabelle der Akkordtyp ergibt. Die Daten dieser Tabelle sind im Festwertspeicher 32 gespeichert. Wie der Tabelle im Anspruch 1 entnehmbar, gibt es bei drei Tönen und damit bei zwei auszuwertenden Intervallen nur zwölf Kombinationen, die zu einem "definierten" Akkordtyp führen. Die Speicherinhalte von 26 und 30 werden an je einen Komparator 34 bzw. 36 gelegt, an deren andere Eingänge die sequentiell aus dem Festwertspeicher entnommenen "definierten" Intervallkombinationen angelegt werden. Die Adressierung erfolgt durch einen Adressenzähler 38. Stellen beide Komparatoren 34 und 36 Gleichstand ihrer beiden Eingänge fest, wird auf Leitung 40 ein Stop-Signal zum Adressenzähler 38 übertragen; andernfalls wird beim Auftreten des Ubertragimpulses beim Adressenzähler die Information "Akkord nicht definiert" auf Leitung 4 2 ausgegeben. Wird aber ein definierter Akkord festgestellt, wird sein Typ unmittelbar aus dem Festwertspeicher auf Leitung 44 ausgegeben, und die zugehörige Kennziffer F gemäß Tabelle steht auf Leitung 46 an. Dieser Zahlenwert wird zu der im Adressenregister 24 gespeicherten Zahl mittels Addierkreis 48 addiert - natürlich mit Modulo-3 - und über Multiplexer 16 als Adresse des gesuchten Grundtons für den Tonspeicher 10 verwendet, aus dem der zugehörige Zahlenwert dann in das Grundtonregister 50 eingeschrieben wird.

Der Ablauf der oben beschriebenen Zyklen erfolgt in üblicherweise unter Steuerung durch eine Logikeinheit. Diese wird extern gestartet und sperrt neue Eingänge, bis die Verarbeitungszyklen wie oben beschrieben abgelaufen sind.

Aus der vorangehenden Erläuterung läßt sich nun auch ableiten, welche Modifikationen an der Schaltung vorzunehmen sind, um auch Akkorde mit zwei oder vier Noten zu überprüfen: Alle mit Modulo-3 arbeitenden Schaltkreise werden durch solche mit Modulo-2 oder Modulo-4 ersetzt, wenn am Eingang festgestellt wird, daß ein Akkord mit nur zwei bzw. mit vier Tönen vorliegt. Diese Ergänzung der Schaltung liegt dann ohne weiteres im Rahmen fachmännischer Kenntnis.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Bestimmen des Akkordtyps und seines Grundtons aus einem mindestens zwei (N , N) und höchstens vier (^_n/ Ν,.' N , N) Töne umfassenden Akkord/ der auf einem chro-

A υ C, JJ

matisch gestimmten Musikinstrument gespielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Intervalle D_AD, D_nr,, D_,_, D mit Modulo 12 zwischen den Tönen des Akkords festgestellt werden, daß aus diosen als Anzahl der Halbtöne festgestellten Intervallen das kleinste Intervall D und die beiden ihm im Akkord folgenden Intervalle ausgewählt werden, und daß aus einem Festwertspeicher ■^:·> Akkordtypen und eine den Grundton definierende Ziffer (F) ji -laß der folgenden Tabelle entnommen werden, wobei als Grundton des Akkords der Ton Ν

bestimmt wird, bei dem gilt: deren Intervallkombinatio .·■"! Undefinierten Akkordtypen führend verworfen werden:

D₁=N
ι α+ ι

- N und wobei alle anderen Intervallkombinationen als a

D.

2 2 2 2

D,

D.

3 3

6 3 3

4 7 4

2 2

3 3

2 3

F 1

1 1 1 1

O 2

O O

O 1 2

O O O

Akkordtyp Große Septime

Große Dur-Septime

Übermäßiger Durakkord

Moll-Sext Dur-Sext

Mollakkord Durakkord

Verminderte Septime

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BAD ORIGINAL

2. Verfahren nach Anspruch 1, jedoch derart abgewandelt, daß anstelle des kleinsten Intervalls das größte Intervall oder das mittlere Intervall festgestellt wird und die Tabelle in entsprechender Weise umgeschrieben wird.

3. Schaltungsanordung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Festwertspeicher, in. dem Akkordtypen und zugehörige Intervallkombinationen gespeichert sind, gekennzeichnet durch einen Intervallspeicher (22), in dem sequentiell die Differenzen zwischen den in einem Tonspeicher (10) festgehaltenen Zahlenwerten unter Steuerung durch einen Adressenzähler (12) einspeicherbar sind, durch Schaltkreise (24, 26, 28) zum Ermitteln der Minimumdifferenz und ihrer Adresse im Intervallspeicher (22), durch Komparatoren (34, 36) zum Vergleich der unter dieser Adresse und der im Intervallspeicher folgenden Adresse vorliegenden Zahlenwertkombinati_oneriⁱu.t aus dem Festwertspeicher (32) entnommenen, einen Akkordtyp definierenden Zahlenwertkombinationen, und mit einem Addierkreis (48) , mittels dem die bei Feststellung eines Akkordtyps zugehörige Grundton-Kennziffer (F) zu der Adresse der Minimumdifferenz-Adresse addiert wird und als Adresse des Grundtons dem Tonspeicher zuführbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressenzähler (12) und der Addierkreis (48) für einen Akkord mit η Tönen als Modulo-n Kreise ausgebildet sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen weiteren Adressenzähler (38) zum Durchadressieren des Festwertspeichers, wobei das Übertragsignal dieses Adressenzählers einen nicht-definierten Akkord signalisiert.

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