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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Musiklnstrument, Insbesondere
elektronische Orgel, mit einer Vielzahl von manuell bedienbaren Stellgliedern für
die Klangfarbe oder dergleichen, beispielsweise in Form von Zugrlegeln, wobei die
Steliglieder zu einer oder mehreren Stellergruppen zusammengefaßt sind und die einzelnen
Stellungen Jedes Stellgliedes einem definierten Stellfaktor zugeordnet sind und
wobei die Stellglieder oder die Stellergruppen ein Spannungsteilernetzwerk steuern.
Ein derartiges Musikinstrument ist allgemein bekannt.
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Bei elektronischen Musikinstrumenten, wle elektronischen Orgeln und
dergleichen, lassen sich mit Hilfe elektrlscher Tonsignalmischer, welche beispielsweise
als Spannungsteilernetzwerke ausgeführt sind, eine Vielzahl von Klangfarben erzlelen,
indem einem Grundton verschieden viele Obertöne zugemischt werden, wodurch sich
das Klangbild kontinuierlich ändert. Die Auswahl der Jeweiligen Klangbilder erfolgt
beispielsweise durch eine entsprechende Anderung der Klangfarbe des am NF-Ausgang
des Musikinstrumentes anliegenden, abgemischten Tonsignals mit Hilfe von Stellglledern,
die bei elektronischen Orgeln als Sinus-Zugriegel bezeichnet werden. Bei einer elektronischen
Orgel sind durchschnittlich 38 Slnus-Zugriegel vorgesehen, von denen Jeder acht
verschiedene Einstellungen
annehmen kann. Für Effektsteuerungen,
beispielsweise Vlbratorfrequenz, Sustaindauer, Percussionszelt und dgl. werden meist
Zugriegel mit sechzehn verschiedenen Stellungen verwendet.
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Die richtige Klangfarbenwahl, d.h. Einstellung der zugeordneten Zugriegelpositionen
während des Spielens auf dem Musikinstrument erfordert eine größere Geschickitchkeit,
wobei selbst geübte Spieler nur eine im Vergleich zu den unzähilgen EinstellmöglIchkelten
bescheidene Anzahl von Klangfarben während des Spielens elnzustellen vermögen. Hlnzu
kommt, daß die als Zugrlegel üblicherweise verwendeten Schleifkontaktsteller undefinierte
Zwlschenstellungen zulassen, welche zwei unterschiedlichen, benachbarten Einstellungen
zugeordnet sind, womit die Eindeutigkeit der Klangfarbeneinstellung beeinträchtigt
sein kann. Eine Abhilfe dieser Unsicherheit wäre zwar durch Verwendung von Zugrtegeln
mit mechanischen Raststellungen möglich, doch sind derartige Stellglieder mechanisch
aufwendig und deshalb für die meisten elektronischen Musikinstrumente zu teuer.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darln, ein Musikinstrument der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, welches auf einfachere Weise die Auswahl einer weitaus
größeren Zahl von Klangfarben bzw. Klangeffekten während des Spielens ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Stellgliedern
Jeweils ein gesonderter oder ein für alle Stellglieder gemeinsamer Analog/Digltalwandler
nachgeschaltet ist, welcher das dem Stellfaktor entsprechende Signal des Jeweiligen
Stellgliedes In ein eindeutig codiertes, digitales Ausgangssignal umwamdelt, daß
die Ausgangssignale der bzw. des elnen gemelnsamen Analog/Dlgitalwandler(s) parallel
bzw. seriell in einem frei programmierbaren Speicher auf Abruf seltens des Musikinstrumentenbenutzers
ablegbar und gegebenenfalls optisch auf einer Anzeige darstellbar sind und daß die
Datenausgänge der bzw. des Analog/DlgitalwandlerCs) sowle des zugeordneten Speichers
mit den Steuerelngängen eines jeweils zugeordneten Dlgital/Analogwandlers verbunden
sind, welcher ein eingangsseitiges Signal, Insbesondere Tonsignal, nach Maßgabe
des Dateninhaltes des momentan von dem zugeordneten Analog/Dlgitalwandler erzeugten
oder aus dem Speicher ausgelesenen digltalen Ausgangssignalsin selner Amplitude
stellt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Musikinstrument läßt sich elne Vielzahl
von Klangfarben bzw. Klangbildern vorprogrammieren und während des Splelens durch
Bedlenung elnes Tastenfeldes elne Steuerlogfk aktivieren, die Speicherplätze anwählen
kann, welche dann über Datenbus am Digital/Analog-Wandler anlegen.
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Die Anzahl der Klangbilder Ist lediglich von der Kapazität des zum
Speichern der digital codierten Klangfarben verwendeten Speichers abhängig und liegt
derzeit bei Verwendung eines sogenannten EAPROM (erasable and programmable read
only memory = lösch- und spelcherbarer Nurlesespelcher) bei einigen hundert Klangfarben,
denen Jeweils eine Dezimalnummér, z.B. "234" zugeordnet ist. Durch Eingabe der Nummer
"234" in ein Tastenfeld mit den Ziffern 0 bis 9 erzeugt das erflndungsgemäße
Musikinstrument
ohne vorherige Betätigung der Zugriegel automatisch die Klangfarbe Nr. 234. Die
Zugrlegel dienen neben ihrer bestimmungsgemäßen Funktion zum Laden des Speichers,,
was Jedoch in einem vom eigentlichen Spielen des Musikinstrumentes zeltlich unabhängigen
Vorgang erfolgt. Es Ist ferner möglich, dem Instrumentenbenutzer ein bereits vorprogrammlertes
Instrument zur Hand zu geben, so daß der Benutzer kelnen Programmierungsaufwand
treiben muß.
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Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Musikinstrumentes
werden beim Programmierungsvorgang mittels der Zugriegel bzw. Stellorgane des Instrumentes
Zwischenstel lungen der Stellorgane, welche zwei unterschledllchen Stellfaktoren
bzw. Spannungswerten zugeordnet sind, eindeutig dahingehend interpretiert, daß automatisch
einer der beiden Spannungswerte bzw.
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Analogsignale ausgewählt und gespelchert wird. Hlerzu kann gemäß einer
weiteren Ausführungsform ein sogenannter Prloritätsencoder verwendet werden, welcher
die Analogsignale des zugeordneten Stellgliedes In ein deutige codlerte digitale
Ausgangssignale ( Datensignale ) umwandelt, die entweder in dem Speicher gespelchert
oder direkt zur Steuerung des Tonsignalmischers herangezogen werden.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert,. welche
bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Klangfarbeneinsteliungseinrlchtungen eines
elektronischen Musikinstrumentes zelgen. Im einzelnen zeigt: Fig. 1 ein schematisches
Blockschaltbild der zur Klangfarbeneinstellung ferner elektronischen Orgel benutzten
Einrichtung; Fig. 2 ein Blockschaltblld einer weiteren Etnrichtung zur Klangfarbenelnstellung
einer elektronischen Orgel für ein Stellglied, welches als kontinuierlich verschiebbarer
Schleifer mit acht diskreten Spannungskontakten ausgebildet ist, und Fig. 3 ein
Blockschaltbild einer Klangfarbeneinstelleinrichtung für ein Stellglied, weiches
als Schiebepotentiometer ausgebildet ist.
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In Fig. 1 sind mit 1 mehrere Steiler oder Stellglleder bezeichnet,
die üblicherweise bei elektronischen Musikinstrumenten zum Einstellen der Klangfarbe
vorgesehen
sind. Die Stellglieder weisen im Falle von Fig. 2 elnen
mechanischen Schlelfer auf, der kontinuierlich über diskrete Spannungskontakte hinweg
bewegbar ist und deshalb Zwischenstellungen aufweisen kann, in welchen der Schleifer
zwei nebeneinander liegende Spannungskontakte glelchfettig kontaktiert.
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Den einzelnen Stellpositionen der Stellglieder 1 Ist Jeweils ein Stellfaktor
zugeordnet, worunter eine Abschwächung oder Verstärkung der Amplitude eines Gleichspannungssignals
zu verstehen ist. Diese Amplitudenänderung Ist Im Falle der Steliglieder nach Fig.
2 abgestuft oder sie kann bei Verwendung von Schiebepotentlometern als Stellglieder
(Fig. 3) quasi-analog sein.
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Die Stellfaktoren werden A/D-Wandlern 4 zugeführt, wobei Jedem StellglIed
1 mindestens ein A/D-Wandler 4 nachgeschaltet ist. Die Anzahl der benötigten Stellfaktoren
bedingt die Auflösung der Analog-Dlgital-Umwandlung. Aufgrund der bereits erwähnten
Möglichkeit undefinierter Zwischenstellungen im Falle der Verwendung mechanischer
Schleifer als StellglIeder sind als A/D-Wandler 4 Prloritätsencoder vorgesehen,
welche bei zwei gleichzeitig anliegenden Analogsignalen eine Auswahlentscheldung
zu Gunsten eines der beiden Analogsignale treffen. Auf diese Weise ist stets gewährleistet,
daß Jeder Stellung der Stellgl leder 1 eine einzige Einstellung zugeordnet ist.
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Jeder A/D-Wandler 4 setzt ein elngangsseitig ankommendes Spannungssignal
(Stellfaktor) des zugeordneten Stellgliedes 1 In ein eindeutig codiertes, digitales
Ausgangssignal (Datensignal) um. Im Falle von acht verschledenen Stellungen bzw.
Spannungsstufen des verwendeten Stellgliedes benötigt man dret Bit bzw. drei Datenleitungen
zur Analog/Digital-Umwandlung, während im Falle von sechzehn Spannungsstufen (bei
Effektsteuerungen) vler Bit bzw. vier Datenleltungen erforderlich sind. Jedes Datensignal
am Ausgang Jedes A/D-Wandlers 4 wird über elnen zugeordneten Datenbus 41 einem frel
programmierbaren Speicher 5, beispielsweise einem EAPROM, zugeführt und dort unter
der Steuerung einer Steuerloglk 2 abgelegt.
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Gleichzeitig wird das Datensignal auch direkt über einen zugeordneten
Datenbus 42 einem zugeordneten D/A-Wandler 6 zugeführt, welcher beispielsweise aus
einem Multiplexer und einem Spannungsteiler besteht. Jedem A/D-Wandler 4 Ist dabei
ein gesonderter D/A-Wandler 6 nachgeschaltet. Der Steuerelngang Jedes D/A-Wandlers
6 kann ferner von dem'Speicher 5 über den bidirektionalen Datenbus 41 und den Datenbus
42 mit einem Datensignal angesteuert werden, das zu einem früheren Zeitpunkt von
dem dem Jeweiligen D/A-Wandler 6 zugeordneten A/D-Wandler 4 erzeugt und In dem Speicher
5 abgelegt wurde. Anstelle einer parallelen
Eingabe der Zugriegelstellungen
in den Spelcher 5 kann es bei einer größeren Anzahl von Stellglledern günstiger
sein, die Stellungen der Steliglieder sequentiell abzufragen und seriell in den
Speicher einzulesen. Dem Vorteil einer Reduzierung der A/D-Wandler 4 auf einen einzigen
A/D-Wandler steht die etwas längere Elnspeicherdauer der seriellen Dateneingabe
nicht entgegen, da diese serlelle Dateneingabe immer noch zeitlich kürzer als die
mechanische Trägheit der Zugriegel ist.
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Die. Steuerlogik 2 Ist einerseits mit den Steligliedern 1 und andererseits
mit einem Tastenfeld 10 verbunden, um Informationen über den Beginn eines Stellvorgangs
sowie über die auszulesende Adresse eines gespeicherten Datensignals zu erhalten.
Und zwar werden, wie schon vorstehend erwähnt ist, In das Tastenfeld 10 die Nummern
der gewünschten Klangfarben z.B. "234" elngegeben.
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Dle Steuerlogik 2 adressiert daraufhin die unter dem Speicherplatz
234 abgelegte Stell information und liest diese über den Datenbus 41 und den Datenbus
42 an den zugeordneten D/A-Wandler 6 aus. Desweiteren kann, wle in Fig. 1 ebenfalls
angedeutet ist, die ausgelesene Steliinformation gleichzeitig auf einer Anzeige
9, z.B.
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einer Flüssigkristallanzeige, optisch dargestellt werden, um dem Instrumentenbenutzer
eine Sichtkontrolle zu ermöglichen.
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Jedem D/A-Wandler 6 wird, wie aus Fig. 2 näher ersichtlich Ist, ein
Tonsignal NF1, NF2 ... NFn zugeführt, das gemäß der eingestellten Schaltstellung
elnes Multiplexers (D/A) an einen der vlelen Multiplexausgänge weitergeleitet wird.
Wie aus Fig. 2 ferner hervorgeht, ist zur Erzielung einer Rückwirkungsfreiheit jeder
Datenausgang Jedes A/D-Wandlers 4 mit einer Dlode D1, D2 ... beschaltet. Als Multiplexer
kommen alle Arten von Wähischaltern mit einem digitalen Steuereingang in Betracht.
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Die Ausgänge der D/A-Wandler 6 können gemelnsam als Gruppe oder elnzeln
an einen Spannungsteiler 8 geschaltet sein. Dieser kann beispielsweise NF-Spannungen
in der Amplitude stellen bzw. mischen. Außerdem können Gleichspannungen zu Steuerzwecken,
z.B. Zeitkonstanten, gestellt werden.
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Bei einer größeren Anzahl von Steligliedern 1 kann es günstig seln,
mehrere Spannüngsteiler 8 vorzusehen, denen jewells eine Gruppe von Stellgliedern
1, A/D-Wandlern 4, D/A-Wandlern 6 und Anzeige 9 zugeordnet sind. Der Speicher 5,
die Steuerlogik 2 und das Tastenfeld 10 sind zentral für alle Gruppen vorgesehen.
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Bei der In Fig. 3 dargestellten Ausführungsform Ist als Stellglied
1 z.B. ein Schiebepotentiometer vorgesehen, dessen Steuerspannungen von einem nachgeschalteten
Analog-Komparator 3 bewertet werden. Als Analog-Komparator 3 kann beispielsweise
ein LED-Kettentreiber-Baustein verwendet werden, der intern lineare oder logarithmisch
geschaltete Komparatoren besitzt und eine Je nach Anzahl der Stellgliedstufen codiertes,
digitales Ausgangssignal liefert. In jedem Fall ist der Digltalcode linearisiert
und muß zur Bitratenreduktion in elnen Binärcode umgewandelt werden. Hierzu kann,
wie In Fig. 3 angedeutet ist, ein Digitalencoder verwendet werden.
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Es versteht sich, daß für die A/D-Wandler 4 und die D/A-Wandler 6
handelsübliche Bauelemente In integrierter Schaltkreistechnik bevorzugt Anwendung
finden, da diese IC-Bauelemente klein, billig und zuverlassig sind. Auf diese Weise
lassen sich die Kosten für die erfindungsgemäuse Programmierung der Klangfarben
auf einem Im Vergleich zu den Gesamtkosten des Instrumentes äußerst geringen Betrag
halten. Hinzu kommt, daß bei dem erfindungsgemäßen Musikinstrument kein zusätzlicher
Aufwand bei den Stellgel ledern 1 erforderlich ist; vielmehr können vorhandene elektronische
Musikinstrumente mit den erfindungsgemäßen Merkmalen nachgerüstet werden.
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Wie bereits erwähnt wurde, Ist der Speicher 5 frel programmierbar
und löschbar, so daß der Instrumentenbenutzer die Möglichkeit hat, elne vorhandene
Programmlerung zu ändern. Andererselts können die Speicherwerte zu den elnzelnen
Klang farben für den Instrumentenbenutzer bereits vorgegeben werden, so daß dieser
auf eine eigene Programmlerung verzlchten kann. Dles kann dort von Bedeutung sein,
wo auf die Stellglleder 1 aus Kostengründen verzichtet wird oder wo Stellglleder
zum Programmieren der Klangeffekte fehlen, beispielsweise im Falle elektronischer
Gitarren. Der Erfindungsgedanke besteht daher Im weitesten Slnne darln, eine Klangfarben-Programmierung
bei elektronischen Musikinstrumenten mit oder ohne Möglichkeit einer benutzerspezifischen
Programmierungsmögl ichkeit vorzusehen. Im Falle einer unveränderbaren Festprogrammierung
des Speichers 5 kann auf die noch kostengünsigeren ROM-Spetcherbauelemente zurückgegriffen
werden.
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