DE3023578C2

DE3023578C2 - Schaltungsanordnung zum Identifizieren des Akkordtyps und seines Grundtons bei einem chromatisch gestimmten elektronischen Musikinstrument

Info

Publication number: DE3023578C2
Application number: DE3023578A
Authority: DE
Inventors: Christian Jacques Dipl.-Ing. 7218 Trossingen Deforeit
Original assignee: MATTH HOHNER AG 7218 TROSSINGEN DE
Current assignee: MATTH HOHNER AG 7218 TROSSINGEN DE
Priority date: 1980-06-24
Filing date: 1980-06-24
Publication date: 1983-08-04
Also published as: GB2097984A; DE3023578A1; GB2097984B; US4397209A

Description

D\	D₂	D₃	F
1	4	3	1
2			1
2	4		1
2	7		1
2	4	3	1
2	2		0
2	2	2	2
2	3	3	2
2	3		2
2	3	4	2
3			0
3	4		0
4			0
5			1
3	5		2
6			0
3	3		0
3	3	3	0

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Schaltungen werden benötigt, um beispielsweise auf elektronischem Wege die automatische Begleitung zu einer auf dem Instrument gespielten Melodiestimme zu erzeugen.

Die Druckschriften US-PS 4184401, US-PS 41 42 433 und WO-OS 80/00110 offenbaren derartige Schaltungsanordnungen. Dabei geht man im Prinzip so vor, daß ein zu identifizierender Akkord seriell in ein Schieberegister »ingegeben wird und so oft durch das letztere durchgetaktet wird, bis ein vorgegebenes Muster, also ein »definierter Akkord« der europäischen Musiktradition, erkannt wird Anstelle eines Schieberegisters kann auih ein anderer, äquivalenter Speichertyp verwendet werden.

Die bekannten Schaltungsanordnungen identifizieren nur dreitönige Akkorde. Die Rechenzeit ist unterschiedlich, je nachdem, wie oft der gespielte Akkord mit den abgespeicherten Mustern verglichen werden muß, und der Schaltungsaufwand ist erheblich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung zu schatten, mit der sich der Aufwand erheblich verringern läßt

Die Erfindung geht dabei davon aus, daß in der europäischen Musiktradition nur eine begrenzte Anzahl von Akkord typen als definiert angesehen wird und diese Akkorde sich unabhängig von dem jeweiligen Grundton bei allen Tonarten wiederfinden, da die Akkordtypen bereits durch die Intervalle zwischen den den Akkord bildenden Tönen festgelegt sind unabhängig von der jeweiligen Lag-5 in der Tonleiter. Erfindungsgemäß geht man nun so vor, 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 zuge-. führt werden, die überhaupt einen definierten Akkord ergeben, während alle anderen Kombinationen verworfen werden. Zugleich gewinnt man dabei eine Kennziffer, die den Grundton des betreffenden Akkords beschreibt.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung der obigen Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß Schaltkreise (24, 26, 28) zum Bestimmen des nach der Anzahl der Halbtonschritte kleinsten Intervalls D\ und der beiden ihm im Akkord folgenden Intervalle D₂, D₃ vorgesehen sind, daß Komparatoren (34, 36) für den Vergleich der Intervall-Information mit in eintm Festwertspeicher (32) festgehaltenen, zu definierten Akkordtypen und Grundtönen gehörenden Akkord-Informationen vorgesehen sind, und daß in dem

Festwertspeicher die folgende Tabelle abgespeichert ist:

Zeilen-Nr.

10

11

12

13

14

15

16

17

IS

1
2
2
2
2

■ 3-2
2
2
2
3
3
4
5
5
6
3
3

D₂

7 4 2 2 3 3 3

wobei die Zahl F die Anzahl von Intervallen O2, D3 aus dem Akkord ergibt, um die der zugehörige Grundton zu demjenigen Ton versetzt ist, auf dem das kleinste Intervall A aufbaut -

Zu den Tabellenwerten gehören die nachfolgend aufgelisteten Akkordiypen:

ZeUeI:
Zeilen2-5:
Zeilen 6+7:
Zeile.8:
Zeilen 9 + 10:
Zeilen Π+12:
Zeilen 13-15:
Zeilen 16-18:

Große Septime
Große Dur-Septime
Übermäßiger Dur-Akkord
MoII-Sext
Dur-Sext
Moll-Akkord
Dur-Akkord
Verminderte Septime.

Wie man der nachstehenden ausführlichen Erläuterung noch entnehmen wird, kann man.die Schaltungsanordnung in äquivalenter Weise abwandeln, indem anstelle des kleinsten Intervalls das größte oder das mittlere Intervall gesucht wird und die Tabelle entsprechend umgeschrieben wird.

Die Unteransprüche definieren Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Zunächst soll jedoch das Wesen der Erfindung etwas detaillierter erläutert werden, un> iias Verständnis zu erleichtern.

Ordnet man den Frequenzen (Tönen) Νχ, Νχ+\,... Νχ+u der chromatischen Tonleiter Zahlenwerte zu, so ergibt sich beispielsweise die folgende Tabelle:

Cis

Dis

Fis Gis

Ais

11

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 Module 12) folgenden Intervalle wären -3-4 (also A-C und C-E), und als Grundion ergäbe sich mit F= 2 und »Ausgangston« G des Minimumintervalls die Note C als Grundton des Akkords, der laut Tabelle ein Moll-Sektakkord ist. (Da mit Modulo 12 einer der Intervallwerte eine Überbestimmung ergibt wegen D\ + Di+D} + D*=\2, wird ein Intervall ausgeschieden, indem man imnner 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 elf Halbtöne des chromatisch gestimmten Instruments. Es sei angemerkt, daß man auch für nichtchromatische Instrumente, wie sie etwa in der orientalischen odgr ostasiatischen Musik verwendet werden, äquivalente Tabellen aufstellen könnte).

Eine erfindungsgemäße 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 JSchema den Halbtönen einer Oktave zugeordnet wird. Als einfaches Beispiel wird die oben angegebene Zuordnung unterstellt, bei der C als 0, Cis als 1 usw. repräsentiert wird. Die Eingabe der Zahlenwerte eines gespielten Dreitonakkords in den Speicher 10 erfolgt mittels externer Schaltungskomponcnten, 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 Na, Nb, Nc vorliegenden Intervalle zu ermitteln. Hierfür ist ein Modulo-3-Zähler 12 nvt sinem nachgeschalteten Modulo-3-Inkrementierkreis 14 vorgesehen, mittels dem der Randomspeicher 10 (»TONSPEICHSR«) nacheinander an zwei aufeinanderfolgenden Speicherplätzen adressier: wird, und zwar bei jedem Zählstand des Zählers 12. Die Ansteuerung erfolgt über einen Multiplexer 16.

Demgemäß we. den 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 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 ModuIo-12-lntervalle 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 Zyklus 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 de 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 dieser Adresse abgerufenen Intervallwert wird der Randomspeicher 30 (»Minimum-plus-l -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

i" deren andere Eingänge die sequentiell aus dem Festwertspeicher entnommen »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 Übertragimpulses beim Adressenzähler die Information »Akkord nicht definiert« auf Leitung 42 ausgegeben. Wird aber ein definierter Akkord festge-

-'" stellt, 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 da^GrundtonregisterSO eingeschrieben wird.

Der Ablauf der oben beschriebenen Zyklen erfolgt in

i" üblicher Weise 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, weiche 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 Moduio-2 oder ModuIo-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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zürn Identifizieren des Akkordtyps und seines Grandions eines mindestens zwei (Na, N_b) und höchstens vier (N_A, Nb, Nc, Nd) Töne umfassenden Akkords, der auf einem chromatisch gestimmten elektronischen Musikinstrument gespielt wird, !mit Schaltkreisen zum Bestimmen der Intervalle (D_A& Dge, Dcd, D_da) mit moduIo-12 zwischen den gespielten Tönen des Akkords, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltkreise (24,26,28) zum Bestimmen des nach der Anzahl der Halbtonschritte kleinsten Intervalls D\ und der beiden ihm im Akkord folgenden Intervalle D₂, D₃ iß vorgesehen sind, daß Komparatoren (34,36) für den Vergleich der Intervall-Informationen mit in einem Festwertspeicher (32) festgehaltenen, zu definierten Akkordtypen und Grundtönen gehörenden Akkord-Informitionen vorgesehen sind, und daß in dem Festwerispeicher die folgende Tabelle abgespeichert ist:

25

30

35

40

45

wobei die Zahl F die Anzahl von Intervallen D₂, D₃ aus dem Akkord ergibt, um die der zugehörige Grundton zu demjenigen Ton versetzt ist, auf de'ji so das kleinste Intervall D\ aufbaut

2. Schaltungsanordnung 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 Kömpärätören (34,36) zum Vergleich der unter dieser Adresse und der im Intervallspeicher folgenden Adresse vorliegenden Zahlenwertkombinationen mit aus dem Festwertspeicher (32) entnommen, einen &5 Akkordtyp definierenden Zahlenwertkombinationen, und mit einem Addierkreis (48), mittels dem die bei Feststellung eines Akkordtyps zugehörige Grundtonkennziffer (F) zu der Adresse der Minimumdifferenz-Adresse addiert wird und als Adresse des Grundtons dem Tonspeicher zuführbar ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressehzähler (12) und der Addierkreis (48) für einen Akkord mit /1 Tönen als Modu!o-n Kreise ausgebildet sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen weiteren Adressenzähler (38) zum Durchadressieren des Festwertspeichers, wobei das Obertragsignal dieses Adressenzähr lers einen nicht-definierten Akkord signalisiert