DE3133757C2 - Elektronisches Musikinstrument mit Festformantensynthese - Google Patents

Abstract

Die Musiktonsynthese in einem elektronischen Musikinstrument erfolgt durch Steuerung der Harmonischenanteile der Note einer an einer Tastatur gedrückten Taste entsprechend einem festen Formanten. Eine Parameter-Rechenschaltung (13) erkennt diejenige Harmonischenfrequenz, die der Mittenfrequenz des festen Formanten am nächsten benachbart ist, und erzeugt FM-Rechenparameter unter Verwendung der nächst-benachbarten Harmonischenfrequenz als Trägerfrequenz und einer Grundwelle oder einer Harmonischenfrequenz der ausgewählten Note als Modulationsfrequenz. Eine Frequenzmodulationsschaltung (16) führt auf der Basis dieser Parameter eine FM-Rechnung aus und es wird ein Ton erzeugt, dessen Harmonischenanteile entsprechend einem Formanten gesteuert sind, dessen Mittenkomponente die nächst-benachbarte Harmonischenfrequenz ist. Die Parameter-Rechenschaltung (13) berechnet die Frequenzdifferenz zwichen der nächst-benachbarten Harmonischenfrequenz und der Mittenfrequenz des festen Formanten zur Steuerung der Amplitude des in einer Frequenzmodulationsschaltung entsprechend dieser Frequenzdifferenz synthetisierten Formanten. Diese Amplitudensteuerung geschieht durch Steuerung eines Amplitudenkoeffizienten eines Tones oder des Modulationsindex bei der FM-Rechnung. Ein Subformant der als Mittenkomponente eine andere Harmonischenfrequenz in der Nähe der nächst-benachbarten Harmonischenfrequenz aufweist, kann mit relativ geringer Amplitude gebildet werden, um den Formanten mit dem Subformanten zu

Description

15. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Formanten-Synthetisiereinrichtung aus einer Frequenzmodulationsschaltung besteht, die die Frequenz, die durch die Frequenzdaten der nächstbcnachbarici'i näfmüriisinen repräsentier; wird, als Träger mit einer Frequenz moduliert, die der gedrückten Taste entspricht, und den Amplitudenkoeffizienten des frequenzmodulierten Signals mit den Amplitudensteuerdaten steuert.

16. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 15. dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (81) die Frequenzdaten der nächst-benachharten Harmonischen und die Amplitudenkorrekturdaten Tür jede Taste der Tastatur jeweils für mehrere feste Formanten gespeichert enthält und ferner die Modulation.frequenzdaten und die Modulationsindexdaten für jede Taste der Tastatur in bezug auf die jeweiligen festen Formanten gespeichert enthält und daß der Speicher ferner an eine Steuereinrichtung (85) zur Steuerung des Auslesens des Speicherinhalls im Zeitmultiplexbetrieb angeschlossen ist, wobei die jeweiligen Daten der gedrückten Tasten aus den: Speicher für jeden der festen Formanten ausgelesen werden und die Frequenzmodulationsschaltung im Zeitmultiplexbetrieb die Frequenzmodulationsrechnung Tür jeden der Formanten auf der Basis der ausgelesenen Date.i durchführt.

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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstrument nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Natürliche Musikinstrumente haben bekanntlich ihre eigenen festen Formanten, die jeweils dem Aufbau des Musikinstrumentes eigen sind und im Falle eines Pianos beispielsweise von der Ausbildung des Resonanzbodens bestimmt werden. Auch die menschliche Stimme hat einen festen Formanten und dieser feste Formant charakterisiert die der menschlichen Stimme eigene Tonfarbe. Um die Tonfarbe eines natürlichen Musikinstrumentes oder einer menschlichen Stimme in einem elektronischen Musikinstrument nachzuahmen, muß ein Ton mit der einem festen Forman'en eigenen Tonfarbe synthetisiert werden.

Zur Realisierung eines festen Formanten in einem Mt elektronischen Musikinstrument sind verschiedene Verfahren bekannt. Eines besteht darin, ein festes Analogfilter /u verwenden. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dab ein Analog/iUer mit einer hinreichenden Güte Q zur Realisierung eines festen Formanten extrem teuer ist und daß für jeden festen Formanten bzw. für jede Tonfarbe ein festes Filter vorhanden sein muß.

Bei einem bekannten elektronischen Musikinstrument nach dem Oberbegriff des Palentanspruchs I (JP-OS 55-18623) erfolgt eine Tonsynthese auf der Basis fester Formanten unter Verwendung der Frequenzmodulationsrechnung. Die Mittenfrequenz eines festen Formanten wird zu derjenigen Marmonischenfrequenz modifiziert, die der Mittenfrequenz des durch Drücken einer Tasle bestimmten Tones nächst-benachbart ist. Auf diese Weise wird durch eine Frequenzmodulationsrechnung ein Formant erzeugt, der als Mittenkomponente die modifizierte Mittenfrequenz (d h. die Harmonischenfrequenz) hat. Der Grund für die Modifizierung bzw. Verschiebung der Mittenfrequenz des festen Formanten auf die nü'chst-benachbarte Harmonischenfrequenz besteht darin, daß beim Zusammenbringen einer Trägerfrequenz und einer Modulationsfrequenz Tür die Frequenzmodulationsberechnung einer Harmonischenfrequenz des gewünschten Tones Seitenfrcqucnzcn cr>'s!ehen, die Harrrionischenan'.eüe des Tones bilden. Wenn jedoch zwischen der Formanten-Mittenfrequenz und der Harmonischenfrequenz eine Diskrepanz besteht, weicht der synthetisierte Formant von dem gewünschten festen Formanten ab. Diese Differenz stellt insbesondere dann ein Problem dar, wenn die Grundfrequenz (/>) eines zu erzeugenden Tones relativ hoch ist. Ein Beispiel einer Spektralhüllkurve für den Fall, dab die Grundfrequenz (/„) niedrig ist, ist in Fig. la dargesiuüt und ein Beispiel einer Spektralhüllkurve in dem Fall, daß die Grundfrequenz (f„) hoch ist, ist in Fig. Ib dargestellt. In diesen Figuren bezeichnen die durchgezogenen Linien die Spektralhüllkurven fesler Formanten, die synthetisiert werden sollen, und die gestrichelten Linien Spektralhüllkurven der Formanten, die nach den bekannten Verfahren tatsächlich erzeugt werden. Wenn die Grundfrequenz (/₀) niedrig ist, ist das Intervall zwischen den jeweiligen Harmonischenfrequenzen If₀. 2f,j. 3/„ ...) relativ eng und die Differenz zwischen den Mittenfrequenzen (/,,, J_n) eines gewünschten festen Formanten und den Harmonischenfrequenzen (3/₀,8/₀) in der Nähe der Mittenfrequenzen ist nicht so groß, wie Fig. la zeigt. Die Differenz zwischen dem um die Harmonischenfrequenzen (3/o, 8/o) synthetisierten Formanten und dem gewünschten festen Formanten ist vernachlässigbar klein. Wenn die Grundfrequenz (/>) dagegen hoch ist, ist das Intervall zwischen den Harmonischenfrequenzen (/„, 2/₀, 3/o ...) groß und die Differenz zwischen den Mittenfrequenzen (f_fu f_/2) des gewünschten festen Formanten und den Harmonischenfrequenzen (/„, 2/₀) in der Nähe des Formanten ist ebenfalls groß. In diesem zweiten Falle wird der um die Harmonisciienfrequenzen (/„, 2/₀) synthetisierte Formant gegenüber dem gewünschten festen Formanten gemäß Fig. Ib wesentlich verzerrt, mit dem Ergebnis, daß die Tonfarbe des Tones nachteilig beeinflußt wird. Beispielsweise ist in Fig. Ib die Originalamplitude der Harmonischenfrequenz 2/o »/o«. jedoch ist die tatsächliche Amplitude »Z,« und dieser Wert ist infolge der durch die gestrichelte Linie angedeuteten Formantenverschiebung viel größer als Z₀- Daher ist es schwierig, auf diese Weise die gewünschte Tonfarbe zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Musikinslrumcnt der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen ArI /u schallen, bei dem die Annäherung an die natürliche Tonfarbe Irot/ der I-'ormantenverschiebung verbessert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Nach der Erfindung wird die AmplitudendilTerenz, die durch die Verschiebung der Mittenfrequenz des Formanten entsteht, korrigiert, um die richtige Größe des Signalniveaus wieder herzustellen. Dies geschieht bei einem elektronischen Musikinstrument, bei dem die Mittenfrequenz eines festen Formanten auf diejenige Harrf,; nischenfrequenz des durch Drücken einer Taste bezeichneten Tones verschoben wird, die der Mittenfrequenz nüchst-benachbart ist. Der erzeugte Ton wird also auf der Basis eines Formanten synthetisiert, der eine to modifizierte Mittenfrequenz als Zentralkomponente aufweist. Der Grundgedanke der Erfindung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 ist die Spektralhüllkurve eines gewünschten festen Formanten durch die durchgezogene Linie in gleicher Weise wie in Fig. 1 dargestellt und ein Formant, der entsteht, wenn die Mittenfrequenz (ff) sich auf eine Harmonischenfrequenz {k/f) in d<?r Nähe d?r Miltp.nfreq1.1en7 ändert, ist gestrichelt dargestellt. Da der Amplitude der Mittenkomponente des Original-Formanten List, ist das Signalniveau des modifizierten Formanten bei der Harmonischenfrequenz (A:/o) ebenfalls L In dem Original-Formanten ist jedoch die Amplitude der Harmonischenfrequenz (A/u) »/,,.'. Nach der Erfindung wird ein der Differenz zwischen den Werten Lund /„entsprechender Korrektur- wert erzeugt, um die Formantcnamplitude zu korrigieren und den Original wert /_ozu erzeugen. Der Korrekturwert /wird aufder Grundlage der Frequenzdifferenz A f zwischen der Original-Mittenfrequenz (f_f) und der mod'izierten Mittenfrequenz (A-/q) erzeugt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Tonsynthese aufder Basis fester Formanten durch Frequenzmodulation im Audiobercich unter Benutzung der Formanten-Mittenfrequenz als Träger. Grundsätzlich wird ein Tonsignal e(i)durch die folgende Frequenzmodulationsformel synthetisiert: Die Amplitudenkorrektur kann auch dadurch erfolgen, daß ein Amplitudenkorrekturbetrag 7\ der der Frequenzdifferenz Af entspricht, als Koeffizient benutzt wird und der Amplitudenkoeffizient A nach der folgenden Gleichung ausgedrückt wird:

A = D-W-L) (2')

In den Gleichungen 2 und 2' bezeichnet D einen von anderen Amplitudenbestimmungsfaktoren abhängigen Faktor. Durch Umsetzen dieser Formeln in entsprechende Schaltungen wird die Gesamtamplitude eines zu erzeugenden Formaten nach der Erfindung verringert, wie dies in Fig. 2 durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. Die Amplitude bei der Harmonischenfrequenz (A/_o), die zur Mittenkomponente des Formanten gemacht worden ist, bildet die Original-Amplitude Jo-Die obige Fo^rmel 1 gilt, wenn ein einzelner Formant benutzt wird. Ein Ton besteht jedoch generell aus einem Formantensatz, der mehrere Formanten aufweist. In diesem Fall wird das Tonsignal e{t) durch die folgende Formel synthetisiert:

e(t)

sin(n>,.₍f +/, sinw_w//...).

e(t) = A sin (ω,.ί + /sin ω_ηι).

wobei ω,, die Winkelfrequenz derjenigen Harmonischenfrequenz kf_n darstellt, die der Mittenfrequenz// des Original-Formanten am nächsten-benachbart ist. / ist ein Modulationsindex und o>„ die Winkclfrequenz einer Modulationswelle. Als Winkelfrequenz u„ wird die Grundfrequenz oder eine Harmonischenfrequenz des durch Drücken einer Taste an der Tastatur bezeichneten Tones benutzt. Entsprechend Formel I werden mehrfache Seitenfrequenzen zu beiden Seiten der Winkelfrequenz des Trägers ω,, in Intervallen der Winkelfrequenz der Modulationswelle a„ erzeugt, wodurch ein Format mit der Winkelfrequenz des Trägers ω, als Mittenkomponente gebildet werden kann. In der Formel 1 kennzeichnet A einen Amplitudenkoeffizienten, durch den die Amplitude des gesamten Formanten bestimmt wird.

Nach der Erfindung wird die Korrektur der Formantenamplitude durch Steuerung des Amplitudenkoeffizienten A durchgeführt. Amplitude bezeichnet hier generell die Höhe bzw. das Niveau der Kurve. Wenn die Amplitude der Mittenfrequenz f_f des Original-Formanten L ist und wenn / die der Frequenzdifferenz Af zwischen den Frequenzen f_f und kf₀ entsprechende Korrekturamplitude ist, kann die Amplitudenkorrektur durchgeführt werden, indem der Amplitudenkoeffizient A nach der folgenden Gleichung ausgedrückt wird:

A = D [L-I)

Hierin bezeichnet / die Ordnungszahl (1, 2, 3.... N) der Formanten und N die Gesamtzahl der Formanten. Die erfindungsgemäße Amplitudenkorrektur erfolgt für jeden der Formanten.

Die oben beschriebene Steuerung der Gesamtamplitude des Formanten ist voll wirksam zur Korrektur der Amplitude bei der Harmonischenfrequenz A/_o, die die Mittenkomponente des Formanten bildet, aber unzureichend für die Amplitudenkorrektur von Harmonischenfrequenzen, die in der Nähe der Frequenz A/_o lie-

(1) gen. Wenn beispielsweise in einem einzigen Formanten die Harmonischenfrequenzen (A/_o, k + l/₀) enthalten sind, wie dies in dem durchgezogenen Formanten in F i g. 3 dargestellt ist, hat nicht nur die Harmonischenfrequenz A/_o, die der Mittenfrequenz fj des Formanten nächst-benachbart ist, eine Amplitude von /J sondern auch die Harmonischenfrequenz ((A- + l)/₀). die darüber liegt. Durch Verschiebung der Formantenmitte auf die Stelle der Harmonischenfrequenz kf_c (gestrichelte Linie) verringert sich die Amplitude der Harmonischenfrequenz ((A- + l)/o) in der Nähe der Harmonischenfrequenz A/o gegenüber dem Originalwert /₀. Durch entsprechende Steuerung der gestrichelt gezeichneten Formantenamplitude auf die strichpunktierte Linie mit der oben beschriebenen Amplitudenkorrektur wird die Amplitude der Harmonischenfrequenz ((A- + I)/_o) gegenüber dem Originalwert I₀ noch weiter verringert. Diese Erscheinung ist insbesondere bemerkenswert, wenn die Mittenfrequenz f_f des Original-Formanten etwa in der Mitte zwischen den Harmonischenfrequenzen A/o und ((A- + 1 )/₀) liegt.

Nach der Erfindung werden zwei Versionen angeboten, um die durch Verschiebung der Mittenkomponente des Formanten auf die nächst-benachbarts Frequenz A/o bewirkte Amplitudenverkürzung bei Frequenzen um die Harmonischenfrequenz A/_o herum zu kompensieren. Eine dieser Versionen (im folgenden als »Version I« bezeichnet) besteht darin, neben einem Formanten, dessen Minenkomponente aus der der Mittenfrequenz f_f eines Original-Formanten nächst-benachbar-

(2) ten Harmonischenfrequenz kf₀ besteht, einen weiteren

J 1 JJ I J I

Formanten zu bilden, der als Mittenkomponente eine Harmonischenfrequenz ((A-I) Ji,) oder ((A + 1)/,) hat, die der Harmonischenlrequenz Ar/f, benachbart ist, jedoch auf der gegenüberliegenden Seite der Mittenfrequenz J) des Original-Formanten liegt. Wenn beispielsweise die Harmopischenfrequenz kf_n der Mittenfrequenz J) des Original-Formantcn kleiner ist als die Mittenfrequenz /,, il. h. A;Ai <f_f, wie in Fig. 4a dargestellt, wird der durch die strichpunktierte Linie dargestellte weitere Formant so gebildet, daß er als Mittenkomponente die Harmonischenfrequenz ((A + Dy₁₁) hat, die gegenüber der Frequenz J₁ höher liegt. Wenn die Harmonischenfrequenz JtX", größer ist als die Mittenfrequenz f_f. d. h. kfa > fh ^w'^{e m} F'8- 4b dargestellt, wird der durch die strichpunktierte Linie dargestellte weitere υ Formant so gebildet, daß seine Mittcnkomponenle auf die gegenüber der Frequenz J₁ niedrigere Harmonischenfrequenz ((A- 1)./,',) gelegt wird. Wenn kf_ü = /^ ist, besteht kein Bedarf nach einem weiteren Fcmanten Obwohl die gesamte Amplitude & des weiteren For- 2u manten entsprechend der Differenz zwischen der Mittenfrequenz /_; des Original-Formanten und der Harmonischenfrequenz ((A- + I)/,) oder ((A - 1)/,) bestimmt werden kann, die die Mittenkomponente des anderen Formanten bildet, kann die Gesamtamplitude /,J des weiteren Formanten auch auf einen bestimmten'festen Wert eingestellt werden, der sich dazu eignet, die Amplitude des anderen Formanten zu einem gewissen Grade zu verstärken. Die strichpunktierten Formanten in den F i g. 4a und 4b können auch als Subordinatenfor- Jo manten oder Hilfsformanten zu den gestrichelt dargestellten Formanten bezeichnet werden, die die primären Formanten bilden. Wie oben beschrieben wurde, kann ein gewünschter Formant (der in Fig. 4 durch die durchgezogenen Linien angegeben ist) nach der Version 1 durch Synthese zweier (in Fig. 4 gestrichelt und strichpunktiert dargestellter) Formanten realisiert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Tonsignal e(t) nach Version I grundsätzlich durch die folgende aus zwei Ausdrücken bestehende Frequenzmodulalionsformel synthetisiert:

<■(') = X<A, sin(w ,/ + /, sin to_m, t
+ A₁' sin (ω, / + /,' sin (,>„-, ι)).

Hierbei stellt ω,, die Winkclfrequenz derjenigen Harmonischenfrequenz Α;ί, dar, die der Mittenfrequenz J) so des /-ten Formanien nächst-benachbart ist und ω,.·, stellt die Winkelfrequenz derjenigen Harmonischenfrequenz dar, die der der Mittenfrequenz f_f des /-ten Formanten nächst-benachbarten Harmonischenfrequenz kf₀ benachbart ist (d. h. (A + 1)^ im Falle von kf_a <f_f und (A-- I)JU im Falle von A^ >f,). Wenn die Harmonischenfrequenz kfa gleich der Mittenfrequenz f_f ist, d. h. kfo - /,. wird angenommen, daß A'i »0« ist.

Eine weitere Version (im folgenden als »Version II« bezeichnet) nutzt die Erscheinung, daß eine durch Fre- M) quenzmodulation erzielte Spektralhüllkurve mil zunehmendem Modulationsindex flacher wird. Daher wird in der Formel I oder 3 der Modulationsindex (/. /,) entsprechend der FrequcnzdilTerenz J /zwischen der Mittenfrequenz ff und der nächst-benachbarten Harmonischenfrequenz A^i oder entsprechend dem Amplitudenkorrekturwert /(Fig. 2) gesteuert. Wenn beispielsweise die Frequenzdifferenz AJ zwischen der Mittenfrequenz J) des Original-Fornianlcn und der dieser niiehslbenachbarten Haru.onischenfrequenz kf, relativ klein ist wie in Fig. 5a, werden die Modulationsindizes /, / in Abhängigkeit von <Jer Frequenzdifferenz J /etwas grö-Ber gemacht als die Original-Werte, wodurch ein (gestrichelt dargestellter) Formant erzielt wird, der verglichen mit dem (durchgezogenen) Original-Formanten etwas abgeflacht ist. Dieser abgeflachte Formant wird um die Harmonischenfrequenz kji, herum gebildet. Wenn die Frequenzdifferenz Δ /relativ groß ist, wie in Fig. 5b, werden die Modulationsindizes (/, /,) entsprechend der Frequenzdiflerenz Af groß gemacht, wodurch ein in Fig. 5b gestrichelt dargestellter abgeflachter Formant um die Harmonischenfrequenz kf_u herum gebildet wird. Hierdurch wird nicht nur die Amplitude bei der Harmonischenfrequenz A/, des (gestrichelten) Formanten automatisch korrigiert, sondern auch die Amplitude der Harmonischcnfrequcn/.en um die Frequenz kf„ herum.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann schließlich auch gelöst werden, indem Daten /ur Synthetisierung eines einer gewünschten Tonfarbe entsprechenden Formanten Tür jede Taste vorgespeichert werden. Da die der Mittenfrequenz eines gewünschten Formanten nächst-benachbartc Harmonischenfrequenz Tür jede Taste bekannt ist. ist auch die Frequenzdifferenz und somit der Amplitudenkorrekturbetrag /' vorbekannt. Wenn die Parameter zur Synthetisierung eines gewünschten festen Formanten für jede Taste nach der für die Amplitudenkorrektur erforderlichen numerischen Korrektur für jede Taste vorgespeichert sind, können die der jeweils gedrückten entsprechenden Parameter zur Synthetisierung des Formanten aus dem Speicher ausgelesen werden. Auf diese Weise kann für jede Taste ein amplitudenkorrigierter Formant ausgelesen werden. Obwohl die Speicherung der für die Synthetisierung eines festen Formanten für jede Taste erforderlichen Parameter einen Speicher mit grober Kapazität erfordert, ist bei einem elektronischen Musikinstrument mit einer relativ kleinen Anzahl von Tasten die zusätzlich zu speichernde Datenzahl nicht erheblich, so daß keine allzu große Vergrößerung der Speicherkapazität erforderlich ist. Die Speicherung von Parametern ist daher insbesondere bei derartigen Musikinstrumenten ein sehr wirksames Mittel /ur Verbesserung der Klangqualität.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbcispicle der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. la und Ib Diagramme von Spektralhüllkurven originaler fester Formanten und Beispiele von Speklralhüllkurven, bei denen die Mitlcnfrequenz auf die nächstbenachbarte Harmonische verschoben ist, nach dem Stand der Technik,

Fi g. 2 eine Spektralhüllkurve zur schematischen Verdeutlichung der Korrektur des Amplitudenverlaufs eines Formanten,

Fig. 3 das Diagramm einer Spektralhüllkurve bei Auftreten eines Fehlers im Amplitudenverlauf eines Harmonischenanteils welcher der der Mittenfrequenz eines Formanten nächstliegenden Harmonischenfrequenz benachbart ist,

Fig. 4a und 4b Hüllkurven zur Verdeutlichung der Bildung eines anderen Formanten als eine Lösung /ur Korrektur des in Fig. 3 verdeutlichten Fehlers,

Fig. 5a und 5b Spektraihüllkurven zur Verdeutlichung der Steuerung eines Modulationsindex als weitere Lösung der Korrektur des in Fig. 3 erläuterten

lehlers,

I-ig. 6 ein Blockschaltbild lies gesamten Aulbaus ainer Ausführungsform des elektronischen Musikinstruments.

('ig. 7 ein Diagramm eines typischen Beispiels des festen Formanten durch eine Spektralhüllkurvc,

Hg. 8 ein detailiertes Blockschaltbild der in !-"ig. 6 benutzten Paramclcr-Bcreehnungsschaltung.

I·' i g. 9 ein Blockschaltbild des in l·' i g. 6 verwendeten Adressengenerators,

Fig. IO ein FluLJdiagramm der Operationslolgc der Parameter-Bercchnungsschallung nach Fig. 8.

Fig. Il ein Blockschaltbild einer in Fig. 8 verwendeten Steuerschaltung.

Fig. 12 ein FluUdiagramm der Operation einer Zustandssteuerlogik in Fig. II,

Fig. 13 ein Impulsdiagramm zur Frläuterung der im Zeitteilungsbetrieb erfolgenden RechenstcuerunE einer Frcqven./modulations-Rechen.schaltung. die in Fig. 6 verwendet wird. :o

Fig. Hein Blockschaltbild eines wesentlichen Teiles eines anderen Ausführungsbeispicls. nämlich einer Schallung /ur Durchführung der in den F i g. 4a und 4b dargestellten Lösungen,

Fig. 15 ein Blockschaltbild eines wesentlichen Teiles einer weiteren Ausführungsform, nämlich einer Schaltung zur Durchführung der Lösung nach Fig. 5, und

Fig. 16 ein Blockschaltbild des gesamten Aufbaus einer anderen Ausführungslorm des elektronischen Musikinstrumentes. jsu

Bei dem elektronischen Musikinstrument nach Fig. 6 erfolgt die Amplitudenkorrektur in bezug auf einen AmplitudenkoelTizienten A, nach einer Funktion, die der oben beschriebenen Formel (2) oder Formel (2O entspricht, und die Synthese eines Tones (d. h. die Synthese eines Formanten) erfolgt entsprechend der oben beschriebenen Formel (3). Hinc Tastatur enthält zahlreiche Tasten, von denen eine gedrückt ist, um die Grundfrcquenz /„einesTones zu bestimmen. Der Ausdruck »Ton« bezeichnet hier nicht nur den Klang eines 4ti Musikinstrumentes oder einer menschlichen Stimme, sondern ganz allgemein einen Klang. F.ine Erkennungsschallung 11 für gedrückte Tasten erkennt die an der Tastatur 11 gedrückte Taste und gibt daraufhin ein Tastenwort A'C'aus, das ein aus mehreren Bits bestehendes kodiertes Signal darstellt und die gedrückte Taste angibt. Wenn die Taste gedruckt worden ist, wird ein kurzer Anschlagimpuls KONP erzeugt. An einem Stimmenselektor 12 kann die Tonfarbe des zu erzeugenden Tones eingestellt werden. Dieser Stimmenselektor 12 5u gibt ein aus mehreren Bits bestehendes und die eingestellte Tonfarbe bezeichnendes Stimmenwort VC aus. Da der Ton aufder E<»sis eines festen Formanten synthetisiert wird, kennzeichnet die Einstellung eines bestimmten Tones an dem Stimmenselektor 12 die Auswah! eines gewünschten festen Formanten. Das Stimmenwort VC bezeichnet somit diesen festen Formanten.

Ein typisches Beispiel eines festen Formanten zeigt Fig. 7. Der an dem Stimmenselektor 12 eingestellte feste Formant besteht aus N Formanten, wobei N jede beliebige ganze Zahl sein kann, die an einer entsprechenden Schaltung eingestellt wird. Die Ordnungszahl / dient zur Unterscheidung einzelner Formanien voneinander. Die Ordnung/beträgt 1,2,3,... N und kennzeichnet jeweils die Mittenfrequenzen der jeweiligen Formanten in der Reihenfolge von der niedrigsten Frequenz zu höheren Frequenzen hin. In Fig. 7 sind rv.ir drei Formanien für /' = I, / - 2 und / = N dargestellt, während die übrigen Formanien /wischenden Formanten J_n und /, s fortgelassen sind. Die Miltenfrequcnz J)₁Ui. h.. J) |. /, ,,... /, _s) und die Amplituden L₁ (d. h. Ζ.,, L₂ ... L_s) der jeweiligen Formanien so.vie die Spektralhüllkurven dieser Formanten nehmen Werte und Formen an, die den einzelnen Tonfarben entsprechen (d. h. feste Formanten), welche an dem Stimmenselek tor 12 einstellbar sind. Die Spcktralhüllkurve eines jeden Formanten /wird durch einen Modulaiionsindex (/, = /|, Λ ... /\) bestimmt.

Die Rechenschaltung 13 dicni zur Berechnung der Parameter ω,,, w„, und (L + f)„ die für die Synthese eines Formanlcn nach der Frequenzmodulalionsmethode benötigt werden. Der Parameter ω,, repräsentiert eine Harmonischenfrequenz Kf,,, die der Miltenfrequenz y),des /-ten Formanten von allen Harmonischenfrequen7cn des durch das Tastenwort AC der gedrückten Taste bezeichneten Tones am nächsten-benachbart ist, d. h. einen Wert, der bei der Frequenzmodulation der Winkeü'requcnz des Trägers entsprich:. u_m, repräsentiert die Winkelfrequen/ einer Modulationswellc bei der Frequenzmodulationsberechnung für die Synthetisierung des /-ten l'ormanten. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel wird der die Grundfrequenz J'_n des durch das Tastenwort KC der gedrückten Taste bezeichneten Tones als Wert ü>„„ benutzt. (L + I), repräsentiert die Amplitude L, der Mittenkomponente des /-ten Formanten, korrigiert durch einen Amplitudenkorrekturbetrag /,, der der Differenz Jf zwischen der als Trägerwelle (ω,.,) verwendeten Harmonischenfrequenz Kf₁, und der originalen Mittenfrequenz /,, entspricht.

Die Parametcr-Rcchenschaltung 13 wird von dem Anschlagimpuls KONP unmittelbar nach dem Drücken der Taste rückgesetzl und führt danach die Rechnung zur Ermittlung des oben beschriebenen Parameters auf der Basis des Tastenwortes KC und des Stimmenwories VC aus. Der Anschlagimouls KONP setzt ferner einen Adresscngeneralor 14 zurück und setzt einen Pufferspeicher RAM 15 unmittelbar nach dem Drücken der Taste in den Einschreibmodus. Der Pufferspeicher RAM 15 wird insgesamt gelöscht durch den Anschlagimpuls KONP. In den Pufferspeicher RAM \i werden die durch die Rechenschaltung Oerhaltenenjeweiligen Daten ω,,. w„„ und (Z. + /), zu Anfang in Adressen eingegeben, die von dem Adressengenerator 14 bezeichnet werden. Nach Beendigung der Berechnung in der Rechenschaltung 13 wird ein Rechenendesignal END dem Adressengenerator 14 zugeführt und daraufhin wird der Pufferspeicher RAM 15 auf Auslesebetrieb geschaltet. Nach dem Umschalten des RAM 15 auf den Auslesemodus werden die Daten ω,,, cj_ml und (L + I)₁ aus demjenigen Bereich des Speichers RAM 15 ausgelesen, dessen Adressen von dem Adressengenerator 14 angegeben worden sind. Die aus dem Speicher RAM 15 ausgelesenen Daten ω,.,, w_m. und (L + I), werden der FM-Rechenschaltung 16 zugeführt (FM stellt hierbei die Abkürzung für Frequenzmodulation dar). In der FM-Rechenschaltung 16 wird durch Frequenzmodulationsrechnung nach Formel (3) ein Formant gebildet und das aus diesem Formanten bestehende Tonsignal wird erzeugt. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 wird im einzelnen weiter unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel der Parameter-Rechenschaltung 13 nach F i g. 8 und das Ausführungsbeispie! des in F i g. 9 dargestellten Adressengenerator !4 beschrieben.

Gemäß Fi g. 8 enthält ein Frequenzzahlenspeicher 17 die vorgespeicherten numerischen Werte (d. h. Fre-

quenzzahlen) der Grundfrequenzen /₀ der jeweiligen Tasten. Der Frequenzzahlenspeicher 17 gibt auf das von der Erkennungsschaltung 11 für gedruckte Tasten (Fig. 6) erzeugte Tastenwort A'Chin eine Frequenzzahl C(/_o) aus, die diesem Tasienwort KC entspricht Die in diesem Frequenzzahlenspeicher 17 gespeicherten Frequenzzahlen C(/o) repräsentieren die den jeweiligen Tasten zugeordneten Tonhöhen in Cent, wobei die Tonhöhe der niedrigsten Taste (z. B. der Taste C₂) als Referenztonhöhe (d. h. null Cent) genommen wird. Ein Beispiel der Beziehung zwischen den Tasten und den Werten (in Cent) der in dem Speicher 17 gespeicherten Frequ?nzzahlen C(/_o) ist in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1 Frequenzzanienspeicher

Taste (Tasienwort JCC)

Cent

OCent 100 200 300

(dB) den kleinsten Wert (0 dB), annimmt, bedeutet dies minimale Dämpfung, d.h. die größte Signalamplitude, wogegen der größte Wert L₁ (°° dB), eine maximale Dämpfung angibt, wobei das Amplitudensignal am kleinsten wird bzw. den Wert Null annimmt.

In einer Harmonischenfrequenzzahlentabelle 21 sind die Daten der jeweiligen Harmonischenfrequenzen, ausgedrückt in Cent bezug auf die als Referenz (0 Cent) genommene Grundfrequenz /₀, vorgespeichert. Dieser

ίο Harmonischenfrequenzzahlenspeicher 21 liefert eine Harmonischenfrequenzzahl C(k), bei der es sich um einen Cent-Wert der Ar-ten Harmonischenfrequenz handelt, als Antwort auf das Ausgangssignal Y eines Harmonischenzählers 22. Das Bezugszeichen k bezeichnet die Ordnung der Harmonischenfrequenzen. Die Beziehung zwischen den in dem Speicher 21 gespeicherten Ordnungen Jt und den Werten der Harmonischenfrequenzzahlen C(k) in Cent ist in Tabelle 2 angegeben.

20 Täbeiie

Harmonischenfrequenzzahlenspeicher

Ordnung k (Y)

C(K)

25 0 (Cent) 1200

1200

30

C₄ 2400

40

Ein weiterer Frequenzzahlenspeicher 18 enthält die numerischen Werte (Frequenzzahlen) der Formanten-Mittenfrequenzen f_fi für die jeweiligen Tonfarben vorgespeichert. Entsprechend dem jeweiligen von dem Stimmenselektor 12 (Fig. 6) gelieferten Stimmenwort wird ein Satz von Formanten-Mittenfrequenzen f_fn die den gewünschten festen Formanten bilden, ausgewählt und die der Mittenfrequenz /,,des /-ten Formanten entsprechende Frequenzzahl C(/,,) wird entsprechend dem Ausgangssignal X eines Formantenzählers 19 aus dem Satz der Formanten-Mittenfrequenzen ausgelesen. Die in dem Frequenzzahlenspeicher 18 für Formanten-Mittenfrequenzen gespeicherten Frequenzzahlen C(f_f) repräsentieren - in der gleichen Weise wie die Frequenzzahlen C(/o) im Speicher 17 - jeweils Frequen- zen f_ft in Cent, wobei die Frequenz der niedrigsten Taste (C₂) als Bezugspunkt (null Cent) genommen wird.

In dem Formanten-Amplitudenspeichcr 20 sind die Amplituden L₁ der jeweiligen Formanten für jede Tonfarbe gespeichert. Entsprechend dem Stimmenwort VC wird jeweils ein Satz von Formantcnamplituden A₁ eingestellt und ein die Amplitude /., des /-ten Fnrmantcn repräsentierender Wert Λ, (<IH) wiul entsprechend dem Au.igaiiKSMgnnl V des loiiimnlcn/iihlots 14 aus dem Amplitudcn.snl/ austtclesen. Dieser Ampliludcnwerl A₁ (dB), der in dem Speicher 20 gespeichert ist, drückt das betreffende Signal durch Angabe eines Dämpiungsbctrages aus. Wenn beispielsweise der Amplitudenwert A₁ In einem Frequenzzahlenspeicher 23 für Harmoni· schen-Zwischenfrequenzen sind die Harmonischen-Zwischenfrequenzzahlen C(INTERJk vorgespeichert die die Zwischenfrequenzen zwischen den jeweiliger Harmonischenfrequenzen darstellen. Der Frequenzzahlenspeicher 23 liefert als Antwort auf das Ausgangssignal Y des Harmonischenzählers 22 eine Frequenzzahl C(!NTER)k, die die Zwischenfrequenz zwischer einer /c-ten Harmonischenfrequenz und einer um eine Ordnung höher liegenden Harmonischenfrequen; (Ar + 1) repräsentiert. Bei diesen Zwischenfrequenzzahlen C(INTERJk handelt es sich um die Werte einei jeden Zwischenfrequenz (ausgedrückt in Cent) zwi sehen den jeweiligen Harmonischen, mit der Grundfre quenz (der Frequenz der ersten Harmonischen) /₀ ah Bezugswert. Die Werte der Zwischenfrequenzzahler C(INTER)K die als Antwort auf das Ausganssignal 1 des Harmonischenzählers 22 ausgelesen werden, sind ir Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3

Frequenzzahlenspeicher für Harmonischen-Zwischen frequenz

C(INTER)k

600 (Cent) 1550 2150

Beispielsweise bc/cichncl der Wert »MX' Cent« dei Zwisehenl'roquenzzahl C(INTERJk die ausgeleser wird, wenn das Ausgangssignal Y des Harmonischen-Zahlers 22 »1« ist, den Wert einer Zwischenfrequen;

'fo + 2/Λ

zwischen der Grundfrequenz und derzweiten I larmonischen, ausgedrückt in Cent in bezug auf die Grundfrequenz. Jede Zwiseh.enfrequenz

/kf_o + (k+l)f_o\

10

zwischen den jeweiligen Harmonischen wird dazu benutzt, zu beurteilen, ob die Frequenz kf₀ der A--ten Harmonischen, die der Mittenfrequenz f_fi des Formanten nächst-benachbarte Frequenz ist. Wenn die Frequenz kf₀ der Α-ten Harmonischen, die der Mittenfrequenz f_fi nächst-benachbarte Frequenz ist, liegt die Mittenfrequenz f_fi zwischen zwei benachbarten Zwischenfrequenzen

/A/p+(A+
\ 2

30

Mit anderen Worten: Eine Harmonischenfrequenz kf₀ ist dt·? der Mittenfrequenz Zj, nächst-benachbarte Frequenz, wenn die Bedingung

(k-l)/₀+k/p

Α/ο+(Α+1)/_ο

erfüllt ist. Ob die Bedingung

k/_o+(k

35

40

(7)

45

<fn

nicht mehr erfüllt, obwohl Formel 6 erfüllt ist. Demgemäß ist die Frequenz kf_n derjenigen Α-ten Harmonischen, die dem Wert von k entspricht, der zuerst die Formel 6 erfüllt hat (der kleinste Wert von k, der die Formel 6 erfüllt), die der Mittenfrequenz Zf, nächstbenachbarte Harmonischenfrequenz. Die Methode der Benutzung der Harmonischen-Mittenfrcquenzen hat gegenüber der Methode der Ermittlung der nächst-

60

benachbarten Harmonischenfrequenz durch Berechnung der Frequenzdifferenzen zwischen den Mittenfrequenzen der Formanten und den jeweils benachbarten Harmonischenfrequenzen den Vorteil, daß sie Schaltungstechnisch einfacherer zu realisieren ist.

Zur Durchführung des Vergleichs der Formel 6 dient der in Fig. 8 dargestellte Komparator 24. Dieser Komparator empfängt an seinem S-Eingang eine Zwischenfrequenzzahl C(INTERJk für eine Harmonischen-Zwischenfrequenz

*/o + (A- + D/n 2

■)■

15

20

erfüllt ist oder nicht, wird geprüft indem die Mittenfrequenz des Formanten mit der Harmonischenfrequenz verglichen wird und der Wert von k, ausgehend von der niedrigsten Ordnung, um eins erhöht wird. Die Formel 5 ist für einen Wert A: erfüllt, für den die Formel 6 während des durch Änderung des Wertes von A nach höheren Ordnungen (d. h. in der Reihenfolge 1, 2,3 ...) (iurchgeführten Vergleiche zuerst erfüllt worden ist. Wenn der Wert von A' ihn übersteigt, ist die Bedingung der linken Seite von Formel 5, d. h.

die der A--ten Harmonischenfrequenz k/₀ entspricht. An seinem Λ-Eingang empfangt der Komparator 24 das Ausgangssignal C(Zf₁ - Zo) eines Subtrahierers 25. Der Subtrahierer 25 empfängt an seinem Λ-Eingang die Frequenzzahl C(J₀) der Grundfrequenz /₀ der gedrückten Taste und an seinem fi-Eingang die Frequenzzahl C[Zf₁) der aus der Tabelle 18 ausgelesenen Formanten-Mittenfrequenz f_fi. Der Subtrahierer 25 führt die Subtraktion B-A durch. Im einzelnen subtrahiert er die Grundfrequenzzahl C(/_o) von der Formanten-Mittenfrequenz ) und liefert an seinem Ausgang (B-A) den Wert

^J - /o), der den Cent-Wert der Mittenfrequenz /J-, mit der Grundfrequenz /₀ als Bezugswert darstellt. Die dem ß-Eingang des Komparator 24 zu^eführte Zwischenfrequenzzahl C(INTERJk wird als Cent-Wert in bezug auf die Grundfrequenz /₀ ausgedrückt, die als Referenz (0 Cent) genommen wird, wogegen die aus der Tabelle 18 ausgelesene Mittenfrequenzzahl C(/>J als Cent-Wert in bezug auf die niedrigste Taste C₂ als Bezugswert (OCent) ausgedrückt wird. Die Bezugswerte der beiden Frequenzzahlen sind also voneinander unterschiedlich. Der Wert C(f,, - /₀), der Formanten-Mittenfrequenz /, der an der Grundfrequenz als Bezugspunkt (0 Cent) orientiert ist, wird berechnet und dem /4-Eingang des Komparator 24 zugeführt, um die Cent-Werte der A- und Ä-Eingänge passend zu machen.

Die Frequenzzahl C(/_o), für die die Grundfrequenz /o der gedrückten Taste in Cent ausgedrückt wird, wird durch die folgende Formel ausgedrückt, wobei f_rl die Grundfrequenz der niedrigsten Taste Cj darstellt:

Q = 1200 logj

Die Frequenzzahl C(f_fi), für die die Formanten-Mittenfrequenz /_;, in Cent ausgedrückt wird, wird durch folgende Formel ausgedrückt:

1200 log>

Da der durch Subtraktion im Subtrahierer 25 entstandene Wert C(f_ri - Zo) das Ergebnis der Subtraktion der Formel 8 von Formel 7 isi. wird der Wert C(Zf, - /0) durch die folgende Formel ausgedrückt:

65 CiZr,-f») ' 1200 (log₂

1200 log₂

JL

Jl.

/el

- logj

JeI

Jll.
/0

1200 log₂ Jt-. Zn

C(A) - 12OQlOg₂

/ο

(10)

Die Harmonischenfrequenzzahl C(kJ_a) kann daher durch die folgende Formel ausgedrückt werden:

C IkJ₀) = 1200

flog, -^-
\ Jn

+ logj

/o /

= 1200 log,

1200 log₂

55

fci

/η

.1,1

(H)

60

Wie sich aus Formel 11 ergibt, stellt die Harmonischenfrequenzzahl C(kf₀), die von dem Addierer 28 geliefert wird, einen Cent-Wert der Harmonischenfrequenz /r/o mit der Frequenz/, ₃ der niedrigsten Taste C2 als Bezugsbasis dar.

Frequenzzahlen-Umwandlungsschaltungen 29 und 30 dienen zum Umwandeln der Frequenzzahlen C(kf₀)

Aus Formel 9 geht hervor, daß der dem ^-Eingang des !Comparators 24 zugeführte Wert C(J₁₁ - J₀) einen Cent-Wert der Formanten-Mittenfrequenz f_fi mit der Grundfrequenz J₀ als Bezugswert darstellt.

Der Komparator 24 vergleicht die seinem A-Eingang zugeführten Werte mit den seinem β-Eingang zugeführten Werten und gibt ein »1 «-Signal aus, wenn der Wert A gleich oder kleiner ist ais der Wert B (d. h. A ä B).

ASB bezeichnet, daß der Wert C(INTER)k, der die Harmonischen-Mittenfrequenz repräsentiert, gleich oder größer ist als der Wert C(Jj₁ - J₀), der die Formanten-Mittenfrequenz repräsentiert. Dies bedeutet, daß die Bedingung der Formel 6 erfüllt ist. Das Ausgangssignal des !Comparators IA(ASB) wird einer Steuerschaltung H als Erkennungssignal y\ für die nächstbenach- harte Harmonische zugeführt.

Der Subtrahierer 25 gibt an Leitung 27 ein »1 «-Signal aus, wenn das Ergebnis der Substraktion (B-A) ein positiver Wert ist. Dieses »1 «-Signal an Leitung 27 gibt an, daß die Foreunten-Mittenfrequenz Jj, gleich der Grundfrequenz J₀ ist oder auf der höheren Seite der Grundfrequenz J₀ liegt. Wenn das Signal an Leitung 27 »0« ist, bezeichnet dies, daß die Formanten-Mittenfrequenz Jj, auf der niedrigen Seite der Grundfrequenz /„ liegt und daß in diesem Fall die Bildung des Formanten nicht erforderlich ist. Das Signal an Leitung 27 wird der Steuerschaltung 26 als Such-Befehlssignal χ I zugeführt.

Die aus dem Frequenzzahlenspeicher 17 ausgelesene Grundfrequenzzahl C(J₀) und die aus dem Harmonischenfrequcnzzahicnspetcher 21 ausgelesene Harmonischenfrequenzzahl C(k) werden c'Tiem Addierer 28 zugeführt, der diese Frequenz'ahlen addiert. Als Folge der Addition erhält man einen Wer C(kf₀), der den Cent-Wert der Harmonischenfrequenz kf₀ darstellt, wobei die niedrigste Taste C2 als Bezugswert (0 Cent) genommen wird. Da die aus dem Speicher 21 ausgelesene Harmonischenfrequenzzahl C(k) ein Cent-Wert mit der Grundfrequenz J₀ als Bezugswert (0 Cent) ist, wird dieser Cent-Wert von dem Addierer 28 in einen Cent-Wert umgewandelt, für den die niedrigste Taste C2 als Bezugswert (0 Cent) gilt. Die Grundfrequenzzahl C(J₀) wird in der oben beschriebenen Weise ausgedrückt und die Harmonischenfrequenz C(A) wird ausgedrückt durch die folgende Formel:

und C(J₀), ausgedrückt in Cent, in numerische Werte, die den Originalfrequenzen proportional sind (d. h. Daten die Phaseninkremente pro Zeiteinheit darstellen). Wenn eine einem Cent-Wert C(x) entsprechende Frequenzen ausgedrückt wird durch /ix), existiert die Beziehung

CW = 1200 log₂

Daher kann J(x) berechnet werden durch die Exponentialfunktion

J(X) = Jc2

C(x) 1200

Die Frequenzzahlen-Umwandlungsschaltung 29 und 30 empfangt daher dem Cent-Wert C(x) entsprechende Daten und liefert numerische Werte, die den mit Gleichung (13) berechneten Frequenzen J(x) proportional sind, d. h. numerische Werte, die durch Multiplikation von J(x) mit einer geeigneten Konstante entstanden sind. Diese Frequenzzahlen-Umwandlungsschaltungen 29 und 30 können aus Festwertspeichern bestehen.

Die Frequenzzahlen-Umwandlungsschaltung 29 wandelt die Harmonischenfrequenzzahl C\kf₀), die von dem Addierer 28 in Cent geliefert wird, in einen Frequenzwert (ein Phaseninkrement) <a_ci um, der der Harmonischenfrequenz kj_o proportional ist. In gleicher Weise wandelt die Frequenzzahlen-Umwandlungsschaltung 30 die Frequenzzahl C(J₀), die von der Frequenzzahlentabelle 17 in Cent geliefert wird, in einen Frequenzwert (ein Phaseninkrement) m_mi um, der der Frequenz J₀ proportional ist.

Ein Substrahierer 31 empfängt die Harmonischenfrequenzzahl C(kf₀), die von dem Addierer 28 ausgegeben wurde, und die aus der Frequenztabelle 18 für Formanten-Mittenfrequenzen ausgelesene MiUenfrequenzzahl C(J_n) und erzeugt die Differenz zwisthon den beiden Frequenzzahlen. Diese Differenz wird einer Absolutwertschaltung 32 zugeführt, wo ein Absolutwert der Differenz berechnet wird. Die Absolutwertschaltung 32 liefert Frequenzdifferenzdaten C(AJ) entsprechend der Differenz Δ J zwischen der Formanten-M ittcnfrcqucnz Jj₁ und der Harmonischenfrequenz kj_o. Die Frequenzdifferenzdaten C(Af) werden einem Formantenkorrekturspeicher 33 zugeführt und aus dieser wird ein Wert /, (dB) ausgelesen, der den zu der FrequenzdifFerenz Af gehörenden Korrekturwert /, darstellt. In dem Speicher 33 für die Formantenkorrektur ist die Beziehung zwischen der FrequenzdifTerenz Af der Formanten-Mittenfrequenz ff, und einem entsprechend diesem Wert benötigten Korrekturwert / vorgespeichert. Der in dem Speicher 33 gespeicherte Korrekturbetrag /, (dB) wird als Dämpfungswert ausgedrückt, wie die Werte in Speicher 20.

Der aus dem Speicher 33 ausgelesene Korrekturwert Ii (dB) wird einem Addierer 34 zugeführt und dort zu dem die Mittenfrequenzkomponenie des Formanten repräsentierenden Amplitudenwert L₁ (dB) hinzuaddiert. Die Rechnung (/' ■ L) für die Formel 2' wird im wesentlichen durch diese Addition im Addierer 34 durchgeführt. Die Addition von L, (dB) und /, (dB), ausgedrückt als Dämpfungsbetrag, entspricht einer logarithmischen Addition und stellt im wesentlichen eine Multiplikation des die Amplitude L₁ der Mittenkomponente des /-ten Formanten repräsentierenden Dämpfungsbetrages L₁ (dB) mit dem Wert /, (dB) dar, der den

der Frequenzdifferenz Af entsprechenden Amplitudenkorrekturkoeffizienten bildet. Das Ausgangssignal des Addierers 34 repräsentiert eine Originalamplitude /₀ (Fig. 2) nach der Amplitudenkorrektur durch einen Dämpfungsbetrag. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird dies nachstehend schematisch erläutert. Durch Addition des der Korrekturamplitude / entsprechenden Amplitudenkon^kturwertes l_t (dB) zu dem Wert L₁ (dB), der dem Dämpfungsbetrag zur Erzielung der Amplitude L entspricht, wird der Dämpfungsbetrag vergrößert und man erhält den Betrag der Dämpfung (größer als L, (dB)) zur Erzielung der Originalamplitude /₀, die kleiner ist als die Amplitude L. Daher erbringt die Berechnung in dem Addierer 34 ein Ergebnis, das der Berechnung (L - /) der Formel (2) äquivalent ist.

Das Ausgangssignal des Addierers 34 wird als Wert (L + l)i, eer eine Formantenamplitude nach der Amplitudenkorrektur darstellt, über eine ODER-Torgruppe 35 ausgegeben. Die ODER-Torgruppe 35 ist so ausgebildet, daß sie die Asnpütudendaten (L ■*■ I)₁ zwangsweise in Daten mit einer Minimalamplitude («dB) ändert, wenn das Signal an Leitung 27 »0« ist. Das Signal an Leitung 27 ist normalerweise »1«. Ein durch Invertieren dieses »1 «-Signals in einem Inverter 36 entstandenes »0«- Signal wird der ODER-Torgruppe 35 zugeführt. Das Ausgangssignal des Addierers 34 wird daher normalerweise als Amplitudenwert (L + i), ausgegeben, der die ODER-Torgruppe 35 passiert. Wenn das Signal an Leitung 27 auf »0« gegangen ist, wird das Ausgangssignal des Inverters 36 »1« und dieses »1 «-Signal wird allen ODER-Toren der ODER-Torgruppe 35 zugeführt, so daß alle Bits des Amplitudenwertes (L + /), zwangsläufig auf »1« gesetzt werden. Die Tatsache, daß alle Bits des Amplitudenwertes (L + /)„ der den Dämpfungsbetrag angibt, »1« sind (d.h. einen Maximalwert von »dB haben) gibt die maximale Dämpfung an, so daß der Amplitudenwert seine minimale Größe 0 annimmt.

Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Reihenfolge der Operation in der Parameter-Rechenschaltung 13 aus Fig. 8. Eine Reihe von Parameter-Rechenvorgängen startet nach Empfang des Anschlagimpulses KONP. In einer »Einführungsphase« wird die Ordnung des Formanten auf einen Minimalwert I (/ = 1) eingestellt und die Ordnung k der Harmonischen wird ebenfalls auf 1 (Zc = 1; eingestellt. Dies geschieht durch Rücksetzen des Formantenzählers 19 und des Harmonischenzählers 22 in Fig. 8 durch den Anschlagimpuls KONP. Durch diesen Rücksetzvorgang wird das Ausgangssignal X des Zählers 19 und das Ausgangssignal ^ des Zählers 22 jeweils »1«. Das Ausgangssignal X des Zählers 19 giot die Ordnung / desjenigen Formanien an, an dem gegenwärtig gerechnet wird, wogegen das Ausgangssignal Y des Zählers 22 die Ordnung k derjenigen Harmonischenfrequenz angibt, die das Objekt der gegenwärtigen Berechnung ist. Der Zähler 19 hat eine modulo-Zahl, die der Maximalzahl N der einen festen Formanten bildenden Formanten äquivalent ist. Der Harmonischenzähler 22 zählt modulo M entsprechend einer maximalen Anzahl M von Harmonischen.

Demgemäß werden die Mittenfrequenzzahl C(J_n) für den Formanten von / = 1 und der Amplitudenwert L₁ (dB) am Anfang aus den Tabellen 18 und 20 als Antwort auf das Ausgangssignal (X = ]) des Zählers ^ausgelesen. Die Harmonischen-Frequenzzahl C(^) und die 6j Harmonischen-Zwischeiin-equenzzahl C(INTER)k für die erste Harmonischenfrequenz (d. h. die Grundfreauenz) Λ, von k = 1 werden aus den Tabellen 21 und 23 ausgelesen.

Der Vergleich zur Erkennung, ob »fp S/_o« ist, d. h. ob die Formanten-Mittenfrequenz j5; gleich oder größer ist als die Grundfrequenz /₀ der gedrückten Taste, wird durch den Subtrahierer 25 ausgeführt. Wenn die Antwort YES (JA) lautet, ist das Ausgangssignal (B ^ A) des Subtrahierers 25 »1«, wogegen bei der Antwort NO (NEIN) das Ausgangssignal »0« ist. Da die Mittenfrequenzzahl C(fß) des Formanten von / = 1 zu Anfang aus der Tabelle 18 ausgelesen wird, erfolgt der oben beschriebene Vergleich in Bezug auf die Formanten-Mittenfrequenz f,-, des Formanten von / = 1. Wenn die Antwort YES (JA) lautet, geht das Such-Befehlssignal x 1, das von dem Ausgang (5 ä Λ) des Subtrahierers 25 über Leitung 27 der Steuerschaltung 26 zugeführt wird auf »1«. Dieses Signal gibt den Befehl zur Suche nach einer Harmonischenfrequenz kf₀, die der Mittenfrequenz fp des /-ten Formanten nächst-benachbart ist, aus dem Grunde, daß die Formanten-Mittenfrequenz f_fi höher ist als die Grundfrequenz /₀ im die gedrückte Taste, so daß eine Komponente dieses i-un Formanten in das der gedrückten Taste entsprechende Tonsignal eingeschlossen werden sollte. Wenn die Antwort NO (NEIN) lautet, ist das Such-Befehlssignal χ 1 »0«, so daß keine Suche durchgeführt wird. Dies liegt daran, daß die Formanten-Mittenfrequenz f_r, kleiner ist als die Grundfrequenz /o für die gedruckte Taste, so daß eine Komponente des /-ten Formanten nicht in das der gedrückten Taste entsprechende Tonsignal aufgenommen werden mu3. Wenn die Antwort NO (NEIN) lautet, werden alle Bits der Amplitudendaten (L + /), über die ODER-Torgruppe 35 durch das »O«-Signal an Leitung 27 zwangsweise auf »1« gestellt, wodurch die Amplitude auf Null geht und der i- te Formant gelöscht wird ((L + /)₍-»°° in Fig. 10). »Zum RAM 15« in F ig. 10 bedeutet das Laden der Daten w„, <y_m, und (L + /),·, die dann ausgegeben werden, in den Pufferspeicher RAM 15 (F i g. 6). Wenn »fr δ/ο?« »NO (NEIN)« ist, wird der Wert (L + /), des Dämpfungsbetrages °°dB (Amplitude 0) in den RAM 15 e^gespeichert und demgemäß wird der /-te Formant Tür den Wert (L +1)₁ der Amplitude nicht erzeugt, wenn die Berechnung in der FM-Rechenschaltung 16 später durchgeführt wird.

In der Stufe

»ff,

wird beurteilt, ob die Bedingungen der Gleichung (16) in Bezug auf die Harmonischenordnung k, die gegenwärtig von dem Ausgangssignal Y des Zählers 12 bezeichnet wird, erfüllt ist. Wie schon beschrieben wurde, erfolgt die Beurteilung durch den Komparator 24. Wenn die Antwort NO (NEIN) lautet, erfolgt die Beurteilung »Ar = Λ/?«. Wenn die Antwort dieser Frage NO (NEIN) lautet, wird der Ordnung k eine 1 hinzuaddiert (d. h. K + 1 -* k) und danach wird die nächste Harmonische bestimn.i und die oben beschriebene Beurteilung durch den Komparator 24 durchgeführt.
Wenn die Antwort auf

YES (JA) lautet, bedeutet dies, daß die der gegenwärtigen Harmonischen-Ordnung k entsprechende Harmonischenfrequenz A/o die nächstbenachbarte Harmonischenfrequenz zu der Formanten-Mittenfrequenz f_n ist.

Das Ausgangssignal ( A £ B) des (Comparators 24, d. h. das Erkennungssignal Yl fur die nächst-benachbarte Harmonische, geht daraufhin auf »I«. Das amplitudenkorrigierte Amplitudensignal (L + I), das in dem den Subtrahierer 31enthaltenden Kanal durch den Addierer 34entsprechend der dann verfügbaren Harmonischenfrequenzzahl CI kjß) berechnet worden ist, wird in den Pufferspeicher RAM 15mitden Frequenzdaten ω,,und «„,eingegeben (zum RAM 15).

Durch Beendigung der Verarbeitung »zum RAM 1S< in wird die Berechnung für den Men Formanten beendet und die Verarbeitung geht auf die Stufe »/ - /V?«. Wenn die Antwort NO (NEIN) lautet, wird der Prozeß »/ + 1 -* ausgeführt und der nächste Formant wird bestimmt. Wenn der Wert von /sich geändert hat und der nächste Formant bestimmt worden ist, geht die Verarbeitung wieder auf» f_n £ i?« und der gleiche Prozeß wie oben beschrieben, wird wiederholt. Die Verarbeitung geht dann ebenfalls aul »/' - /V.'« und der nächste Formant wird bestimmt, wenn die Ordnung Aden Maximalwert M(Ic = Ml ist YES (JA)) erreicht hat bevor die oben beschriebene Beurteilung

»fr, * ■

»YES (JA)« wird. Da sich der Wert von /schrittweise erhöht, wird die Berechnung für alle Formanten schließlich beendet, wenn die Antwort auf»/ = Λ/?« YES (JA) lautet.

Die sequentielle Operation nach Fig. 10 wird von der .to Steuerschaltung 26gesteuert, deren Aufbau in Fig. 11 dargestellt ist. Die Steuerschaltung 26 enthält einen Detektor 37 zur Erkennung, ob das Ausgangssignal X des Formantenzählers 19(Fig. 8)die Gesamtzahl //von Formanten erreicht hat, einen Detektor 38 zur Erkennung ob das Ausgangssignal Kdes Harmonischenzäh- lcfä 22 (rig. S) die höchste Häfniüfiiächcnüfufiüng m (Y = M oder nicht) erreicht hat, und eine Zustandssteuerlogik 39, die die Ausgangssignale dieser Detektoren 37 und 38. das Nachforschungsbefehlsignal xl vom Subtrahierer 25, das Erkennungssignal yl für die nächst-benachbarte Harmonische, den Anschlagimpuls KONP und die Zustandssignale ST₁, STJ "ⁿd STi. ^die durch die Verzögerungs-Flip-Flops 40,41 und 42 durch eine Bitzeit verzögert worden sind, empfängt.

Die Zustandssteuerlogik 39 ist so konstruiert, daß sie die Zustände der Zustandssignale S7j\ ST₁ und ST_} in der in Fig. 12 dargestellten Reihenfolge entsprechend den Eingangssignalen .vl, .vl usw. verändert und ein Signal yl für die Vergrößerung der Harmonischenordnung, ein Signal xl zur Vergrößerung der Formantenordnung und ein Fortschaltsignal Ad\ sowie ein Rechenendesignal ZTAOerzeugt. Wenn der Anschlagimpuls /f O/V/⁵ansteht, setzt die Zustandssteuerlogik 39dii; Zustandssignale 57^, ST₁ und ST₁ auf »000« und startet die Steueroperation. In diesem Zustand wird geprüft, ob das Nachforschungsbefehlssignal x\ »1« ist oder nichi (xl= 1?). Dabei wird die in F ig. !0 angegebene Beurteilung »ff, ä _£?« durchgeführt. Wenn die Antwort YES (J A) lautet, wird geprüft ob das Erkennungssignal yl für M) die nächstbenachbarte Harmonische »1« ist oder nicht (vl - 1?). Wenn die Antwort NO (NEIN) lautet, wird auf der Basis des Ausgangssigna! des Detektors 38 geprüft, ob » Y = A/« ist. Da, wie oben erläutert, das Signal Y anfangs auf»!« gesetzt worden ist, lautet die Antwort &5 auf» Y = Ml-< NO (NEIN). Der Zustand der Zustandssignale STJ¹, ST, und ST₁ geht auf» 101«, um das Signal y'X für die Erhöhung des Harmonischensignals zu erzeugen (yl --»Ι«), und dann werden die Zustandssignale Sl\ ST₁ und ST, auf »000« zurückgesetzt.

Das von der Steuerschaltung 26 erzeugte Erhöhungssignal yl für die Harmonischenordnung wird einem Zähleingang des Harmonischenzählers 22 (Fig. K zugeführt. Wenn das Signal yl auf »1« geht, wird dei Inhalt Kdes Harmonischenzählers 22 um 1 hochgezahlt um die durch ^bestimmte Harmonischenordnung A um 1 zu erhöhen. Wenn beispielsweise das Signal yl anfangs »I« ist, wird der Inhalt von yl und die Harmoni· schenfrequenzzah! C(k) und die dem Wert A = 2 entsprechende Harmonischenfrequenzzahl C(INTERJk. d. h. die Frequenzzahl der zweiten Harmonischenfrequenz 2 Jf,, werden aus den Tabellen 21 und 23 ausgelesen. Der dem 5-Eingang des !Comparators 24 zugeführte Wert von C(INTER)k ändert sich hierdurch und es erfolgt der Vergleich, ob die zweite Harmonischenfre quenz 2jfi, die der Formanten-Mittenfrequen f, nächst-benachbarte ist oder nicht.

In der Zustandssteuerlogik 39 der Steuerschaltung 2< wird noch einmal geprüft, ob das nächste Harmonischcnerkennungssignal .vl. das von dem Komparatoi 24 geliefert wird, »1« geworden ist. Wenn das Ergebnis NO (NEIN) lautet, geht das Signal v2 zur Erhöhung dei Harmonischenordnung wieucrauf »i«, nachdem bestätigt worden ist, daß » Y = Λ/« NO (NEIN) lautet. Hier durch wird der Inhalt Y des Harmonischenzählers 22 (Fig. 8) weiter um 1 hochgezählt und die Harmonischenordnung A- erhöht sich um 1 (z. B. A = 3).

Das Signal yl zur Erhöhung der Harmonischenfre quenz wird auf die oben beschriebene Weise repetierend erzeugt, wodurch der Inhalt Ydes Harmonischenzählers 22 sequentiell hochgezählt und die Harmoni schcnordnung A schrittweise in der Reihenfolge von 1 nach 2,3,4 ... erhöht wird. Der Komparator 24(Fig. 8; führt daher den Vergleich durch, um zu erkennen, ot

j;_ r? 1 /Z\ /J U

uic ruitiici \\j) vu. ti.

fr,

in Fig. 10) erfüllt ist oder nicht. Wenn das Ausgangs signal Kdes Harmonischenzählers 22 die Ordnung Adei Harmonischenfrequenz AJu bezeichnet, die der Formanten-Mittenfrequenz f_fi am nächsten benachbart ist, is' die in dem Komparator 24 eingestellte Bedingung erfüllt und das Erkcnnungssignal .vl für die nächst benachbarte Harmonische wird »1«.

Nach Bestätigung, daß das Signal yl»1« geworden ist ändert die Zustandssteuerlogik 39 in der SleuerscM tung 26 die Zustände der Zustandssignale STi, ST₂ unc ST₁ auf »001«, gibt das Fortschaltsignal Adv au! Mt/v-»!«) und ändert danach die Zustände dei Zustandssignale ST_x, ST₁ und STy auf »100«. Das Fort schaltsignal Advv/hd daher eine Bitzeit nach der Erkennung der nächst-benachbarten Harmonischen erzeugi und eine Bitzeit später gelöscht. Mit anderen Worten Das Fortschaltsignal Adv bleibt während eines Zyklus des Impulstaktes Φ »1«.

Das Fortschaltsignal Adv wird dem Adressen^ snera tor 14 (Fig. 6. Fig. 9) zugeführt. Gemäß Fig. 9 enthüll der Adressengencrator 14 einen Adresscnzähler42. dei modulo N /ählt - entsprechend der höchsten Anzahl Λ der Formanten - und ein Flip-Flop 44. Der Zähler 42 und das Flip-PiOp 44 werden von dem Anschlagimpu!: KONP rückgesetzt. Das Flip-Flop 44 ist daher im Rücksetzzustand und sein Ausgangssignal (Q) wird auf »0« gehalten, während die Parameter-Rechenschaltung 13

(Fi μ. X) den Rcchenpro/cU ausführt. Das Ausgangssignal »0« des Flip-Hop 44wird von einem Inverter 45 inverliert und das invertierte Signal »1« wird einem UND-Tor 46/ugefiihrt, das hierdurch geöffnet wird. Das Ausgangssignal C?des Flip-Flops 44wird ferner einem Lesc/Schreib-Steuereingang des Pufferspeiehers RAM 15 (Fig. 6) als Lese/Schrcib-Steuersignal R/W zugeführi. Wenn dieses Ausgangssignal ydes Flip-Flops 44, d. h. das Lese/Schreib-Steuersignal R/W, »0« ist, wird der Pufferspeicher RAM 15 in den Schreibmodus versetzt, wogegen der Pufferspeicher RAM ISin den Lesemodus versetzt wird, wenn das Signal R/W»\« ist. Der Pufferspeicher RAM 15 wird auf diese Weise in den Schreibmodus versetzt, während die Parameter-Rechenschaltung 13den Rechenprozeß in der Einlüh- rungsphase des Tastendruckes ausführt. Das UND-Tor 46(F ig. 9) wird während des Schreibmodus geöffnet, so daß das Fortschaltsignal Advvon dem UND-Tor 46ausgegeben und dem Zähleingang des Zählers 43/ugeführt wird. Das Ausgangssignal ADRSdes Zählers 43 wird einem Adresseneingang des Pufferspeichers RAM 15 (Fig. 6) zugeführt.

In dem Zustand, in dem der Adressenzählcr 43 von dem Anschlagimpuls AO/V/^ückgesetzt ist, bezeichnet das Ausgangssignal ADRSdes Adressenzählers 43 die Adresse 0. Dementsprechend werden die Daten ω,, o>_ml und L + /,in der Anfangsphase in die Adresse 0 des Pufferspeichers RAM 15 eingeschrieben.

Unmittelbar vor Erzeugung des Fortschaltsignals Adv d. h. wenn das Erkennungssignal yl für die nächstbenachbarte Harmonische »1« geworden ist, wird von dem Harmonischenzähler 22(Fig. 8) das Ausgangssignal Kerzcugt, das die Ordnung ^derjenigen Harmonischenfrequcnz A/_nangibt, die der Formantcn-Mittenfrcquenz /,,am nächsten benachbart ist (wo / = 1 ist). Gleichzeitig wird der Wert w^der nächst-benachbarten Harmonischcnfrequenz kfo, der ampiiiudenmäuig entsprechend der Differenz Af zwischen der nächstbenachbarten Harmonischenfrequenz kf„ und der Formanten-Mittenfrequenz f_s, korrigiert worden ist, von der Parameier-Rechenschallung 13(F i g. 8) ausgegeben und die Werte ω_α (L +1) /und m_m,werden in die Adresse 0 des Pufferspeichers RAM 15 eingeschrieben. Wenn der Adressenzähler 43durch Erzeugung des Fortschaltsignals Adv um 1 hochgezählt worden ist, wird die nächste Adresse (1) des Pufferspeichers RAM ISaIs Einschreibadresse durch das Ausgangssignal ADRSaufgerufen. Dementsprechend werden die Daten <y_r„ (L +t), und <u_ai für die nächst-benachbarte Harmonischenfrequenz kfo, die in die vorhergehende Adresse (0) eingeschrieben worden sind, in der vorhergehenden Adresse (0) unmittelbar vor der Erzeugung des Fortschaltsignals Adv festgehalten.

Nach Erzeugung des Fortschaltsignals Adv ändern sich die Zustandssignale ST₁, ST₂ und ST₁ auf »010« nachdem bestätigt worden ist, daß »X = /V« von dem Detektor 37 (Fig. 11) nicht erkannt worden ist (d. h. »X = /V?« in Fig. 12 lautet NO (NEIN)), und das Signal xl zur Erhöhung der Formantenordnung wird erzeugt (xl -»-»1«). Danach werden die Zustandssignale ST₁, ST₂ und ST₃ auf »000« zurückgesetzt und es erfolgt die Beurteilung »xl = 1?«.

Das von der Steuerschaltung 26 ausgegebene Signal x2 zur Erhöhung der Formantenordnung wird einem Zähieingang des rormantenzähiers iS (Fig. 8) zügeführt. Wenn dieses Signal xl auf »1« geht, wird der Inhalt Λ'des Zählers 19 um 1 hochgezählt, wodurch die Ordnung /des durch Λ'bezeichneten Formanten um 1 erhöht wird. Wenn beispielsweise das Signal xl zum erstenmal »I« wird, geht das Ausgangssignal Xdes Zählers 19 auf »2« und die Frcqucn/zahl C(f_(l) und der Ampliludenwert Li (dB) der Mittenfrequenz f_n des Formanten der Ordnung / = 2 (d. h. des zweiten Formanten) werden aus den Tabellen 18 und 20 ausgelesen. Der dem /!-Eingang des Komparator 24 (Fig. 8) zugcführte Wert von C(f_h - f_u) wird dadurch verändert und es erfolgt der Vergleich zur Erkennung der Harmonischenfrequenz kf_a, die der Mittenfrequenz f_f2 des zweiten Formanten (/ = 2)nächst-benachbart ist. In der gleichen Weise wie oben beschrieben, wird das Signal yl zur Erhöhung der Harmonischenordnung repetierend wiederholt (v2 -» »1«), bis die Antwort auf »>1 = 1?« lautet YES (JA), d. h. bis das Erkennungssignal y\ für die nächst-benachbarte Harmonische erzeugt wird, was zu einem weiteren Anstieg des Inhalts K des Harmonischenzählers 22 führt.

Wenn das Erkennungssignal yl für die nächstbenachbarte Harmonische »1« geworden ist, wird das Fortschaltsignal Adv in der gleichen Weise erzeugt wie oben beschrieben wurde und der Adressenzähler 43 (F i g. 9) zählt um 1 hoch, wodurch die Daten ω,,, (L + i), und ü)_ml derjenigen Harmonischenfrequenz kfn, die der Mittenfrequenz f_j2 des Formanten f_n zur Zeit von / = 2 am nächsten liegt, in die Adresse des Pufferspeichers RAM 15 eingegeben werden, bevor die Adresse durch das Fortschaltsignal Adv um eine Adresse weitergeschaltet wird.

Wie oben beschrieben wurde, wird das Signal xl zur Erhöhung der Formantenordnung repetierend erzeugt (xl -»1«), bis die Antwort auf »x = /V?« YES(JA) lautet und die der Mittenfrequenz f_f, eines jeden Formanten nächst-benachbarte Harmonischenfrequenz kf₀ in jedem Formanten (/ = 1, 2,... /V) entdeckt ist und die der entdeckten Harmonischenfrequenz kf₀ zugehörigen Daten U)^_n(L + /),und <y_m/sequentiell in den Pufferspeicher RAM 15 eingegeben sind. Da bei diesem Beispiel die der Grundfrequenz der gedrückten Taste entsprechenden Daten als Frequenzdaten <u_m, einer Modulationswelle benutzt werden, ändern sich diese Daten w„, trotz der Änderung von / nicht.

Wenn das Fortschaltsignal Adv in einem Zustand erzeugt wird, in dem das Ausgangssignal X des des Formantenzühlers 19 die Maximalzahl iV erreicht hat und die Zustandssignale S7"_t bis STy »100« geworden sind, wird die Antwort auf »X = /V?« in Fi g. 12 YES (J A). Die Zustandssignale 5T₁ bis STy ändern sich daher auf »110«. Danach gehen die Zustandssignale 57", bis ST_f auf »111« und das Rechenendesignal END wird gi. löscht. Auf diese Weise wird der Rechenprozeß beendet.

Das Rechenendesignal END wird dem Setzeingang S des Flip-Flops 44 (Fig. 9) des Adressengenerators 14 zugeführt. Das Flip-Flop 44 wird hierdurch gesetzt und das Lese/Schreib-Steuersignal R/W geht auf»l«. Hierdurch wird der Pufferspeicher RAM 15 in den Lesemodus versetzt. Das Ausgangssignal »I« des Flip-Flops 44 wird ferner einem UND-Tor 4* (Fig. 9) zugeführt, das einen Taktimpuls des Taktes Φ selektiert und über das ODER-Tor 47 dem Zähleingang des Adressenzählers 43 zufuhrt. Andererseits geht das Ausgangssignal des Inverters 45 auf »0« und das UND-Tor 46 wird gesperrt. Das Rechenendesignal END wird erzeugt, wenn die Berechnung der Parameier <u_fl·, (Z. + /), und <»_m, für aiie Formanten beendet ist, so daß in alle Adressen (,V) des Pufferspeichers RAM 15 Rechenergebnisse eingeschrieben sind.

Wenn die Antwort auf »xl = 1?« (Fig. 12) NO (NEIN) lautet, wird das Fortschaltsignal Adv unverzüglich erzeugt (Adv -"■»!«). Zu dieser Zeit ist das Ausgangssignal (B S: A) des Subtrahierers 25(Fig. 8) »0« und die von der ODER-Torgruppe 35 ausgegebenen Amplitudendaten {L + f), werden von dem Nullsignal an Leitung 27 sämtlich auf »1« (Amplitude O) gestellt. Der die Amplitinte 0 repräsentierende Amplitudenwert ( L + I), wird daher zusammen mit den anderen Daten <u,.,und a>„,in den Pufferspeicher RAM 15eingegeben. Danach wird das Signal ν 2 zur Erhöhung der Formantenordnung erzeugt (x2 — »1«) und die Frequenzzahl (Xf₁) der Mittenfrequenz ./feines nächsten Formanten wird aus der Tabelle 18 ausgelesen. Da sich die Ordnung /erhöht, erhöht sich auch die Mittenfrequenz f_n bis das Ausgangssignal (B ä A) des Subtrahierers 25 »1« wird und das Such-Befehlssignal χ 1 geht auf »1«.

Wenn das Ausgangssignal Y des Harmonischenzählers 22 den Maximaiwert M erreicht hat, bevor die nächstbenachbarte Harmonischenfrequenz kjo entdeckt worden ist, wird die Antwort» Y = M ?«(F i g. 12) YES (JA) und das Fortschaltsignal Adv wird erzeugt (Adv -»1«). Die Tatsache, daß die Antwort auf » y = A/?« YES (J A) geworden ist, ohne daß das Erkennungssignal y 1 für die nächslbenachbarle Harmonischenfre- quenz erzeugt worden ist, gibt an, daß die Formanten-Mittenfrequenz f_r, viel höher liegt als die Harmonischenfrequenz Mf, der größter Ordnung (λ' = M). Demnach hat der durch den Subtrahierer 31 über die Absolutwertschaltung 32(Fig. 8) gelieferte Wert C(zl/),der die Frequenzdifferenz /!/repräsentiert, zu dieser Zeit eine ziemliche Größe und der Amplitudenkorrekturwert I₁ (dB), der aus der Tabelle 33 für die Formanten-Amplitudenkorrektur ausgelesen wird, gibt eine unendlich große Dämpfung an, so daß die Amplitudendaten (Z. + /), sämtlich »1« werden, wodurch eine unendlich

werden, ist in Fi;". 13 dargestellt.

Gemäß Fig. 6 werden die Mittenfrequenzdalen (Triigerdaten) ω,, für die jeweiligen Formanten (/= 1,2,3 ... /V) und die Modulationsdaten w„, für die Grundfrequenz der gedrückten Taste aus dem Pufferspeicher RAM 15 im Zeitmultiplexbetrieb ausgelesen und Akkumulatoren 49 und 50 zugeführt, in denen Daten der gleichen Ordnung kumulativ aufaddiert werden. Der Akkumulator 49 weist einen Addierer 51 und ein Schieberegister 52 aus N Stufen auf, dessen Schiebesteuerung durch den Impulstakt «Verfolgt. Der Akkumulator 49 ist imstande die Daten ω,, der jeweiligen Formanten (/ ^ 1,2,3 ... /V) im Zeilleilungsbetrieb kumulativ zu addieren. Die Zeitsteuerung (d. h. die Ordnung /) des akkumulierten Wertes q ■ ω,,, der von dem Schieberegister 52 ausgegeben wird, ist mit der Zeitsteuerung (der Ordnung /) der dem Addierer 51 von dem Pufferspeicher RAM 15 zugeführten Daten ω,, synchronisiert, so daß die Daten ω_α dergleichen Ordnung / rcpciicicnd addiert werden und bei jeder Ordnung ein Akkumulationswert q ■ ω,_Ί im Zeitmultiplexbetrieb ausgegeben wird. Q ist eine ganze Zahl, die die Anzahl der Additionsvorgänge im Akkumulator angibt, und eine Variable die sich entsprechend 1, 2, 3 ... mit der Zeit erhöht. Der Akkumulator 50 enthält ebenso wie der Akkumulator 49 einen Addierer und ein Schieberegister aus N Stufen. Der Akkumulator 50 addiert die Daten <u„, für die jeweiligen Ordnungen / im Zeitmultiplexbetrieb kumulativ auf und gibt im Zeitmultiplexbetrieb Akkumulationswerte </ · io„, für die jeweiligen Ordnungen aus.

Die Akkumulatoren 49 und 50 arbeiten nach einem modulo, das dem Phasenwinkel 2- entspricht und jedesmal wenn der Akkumulationswert </ ■ ω,, oder q ■&>„„ die modulo-Zahl erreicht oder überschritten hat, subtrahieren sie die modulo-Zahl von dem Wert q ■ ω,,

große Dämpfung angegeben wird (Amplitude 0). oder ^ *„,. Die Äkkurr.'jlaüoriswerte;; ·*.·,, und? a_m,

Obwohl die Werte ω,,. (Z. + Λ, und w_m/aufdcr Basis der Harmonischenfrequenz Mf, der höchsten Ordnung (k = M) in den Pufferspeicher RAM 15durch Erzeugung des Fortschaltsignals Adv eingegeben worden sind, wird ein dieser Frequenz entsprechender Formant nicht erzeugt, da seine Amplitudendaten (Z. + Λ, »0« sind.

Im folgenden wird die Bildung eines Formanten durch Frequenzmodulationsrechnung der FM-Rechenschaltung 16 erläutert. Da der in Fig. 9 dargestellte Adressenzähler 43 modulo N arbeitet, geht das Ausgangssignal ADRS des Zählers 43 nach Empfang des Fonschaltsignals Adv von dem Adresscnzähler 43 auf den Anfangswert (d. h. die Adresse 0) zurück, wenn das Ausgangssignai λ des Formantenzählers 19 (Fig. 8) N ist. Das Flip-Flop 44(Fig. 9) wird von dem Rechenendesignal END gesetzt, das unmittelbar danach erzeugt wird, und hierdurch wird der Pufferspeicher RAM 15 in den Auslesemodus geschaltet, so daß die Daten ω_φ u_mi und (Z. + 0, (j = 1), die in der Adresse 0 gespeichert sind, ausgegeben werden. Da der Adressenzähler 43 anschließend sequentiell von den Impulsen des über das UND-Tor 48 und das ODER-Tor 47 (Fig. 9) zugeführten Taktes hochgezählt wird, werden die in den N Adressen (von der Adresse 0 bis zur Adresse N- 1) des Pufferspeichers RAM 15 gespeicherten Daten <u_ri, <u„, und (L + D₁ der jeweiligen Formanten (/ = 1, 2,... N) sequentiell und repetierend ausgelesen. Die Beziehung zwischen den Taktirnpulsen des Taktes Φ und dsm jeweiligen Formanten (/ = 1, 2, 3 ... N), füt den die Daten »„, <u„, und (L + I)₁ im Zeitmultiplexbetrieb unter Steuerung durch den Impulstakt Φ ausgelesen sind daher Funktionen, die sich repetierend bis zu der modulo-Zahl hin erhöhen. Die Wiederholungsfrequenz ist äquivalent zu der durch den Wert ω,, repräsentierten Harmonischenfrequenz kj\, oder der durch de ι der Formanten-Mittenfrequenz /„ am nächsten benachbarten Wert <·>„, repräsentierten Grundfrequenz /, der gedrückten Taste.

Der Akkumulationswert q ■ u_ml, der von dem Akkumulator 50 ausgegeben wird, wird einem Adresseneingang einer Sinuswellentabelle 53 zugeführt. Aus der Tabelle 53 wird als Antwort auf den als Phasenwinkelinformation benutzten Wert q ■ u>_mi der Amplitudenwert sin q ■ m_ml einer Sinuswelk ausgelesen. Dieser Sinuswellen-Amplitudenwert sin q ■ to_mi entspricht der Modulalionswelle sin <u_m, · / in Formel (3). Das Modulationswellensignal sin q · <i'„, wird nach dem Auslesen aus Tabelle 53 einem Multiplizierer 54 zugeführt, wo es mit einem aus einem Indexspeicher ROM 55 ausgelesenen Modulationsindex /, multipliziert wird.

Das Stimmenwort VC vom Stimmenselektor 12 und das Adressensignal ADRS vom Adressengenerator 14 (dem Adressenzähler 43 in Fig. 9) werden dem Indexspeicher ROM 55 zugeführt. Der Indexspeicher ROM 55 enthält die Modulationsindizes /, zur Bestimmung der Spektralhüllkurven von N Formanten (/= 1,2,3... N) für jede Tonfarbe (feste Formanten) gespeichert, die an dem Stimmenselektor 12 einstellbar ist. In dem indexspsicher ROM 55 wird ein aus N Werten bestehender Satz von Modulationsindi2:es /,(;"= 1, 2 ... N) entsprechend einer gewünschten Tonfarbe in Abhängigkeit von dem Stimmenwort VC ausgewählt und die Modula-

tionsindizes I₁ der jeweiligen Ordnungen (der gleichen Ordnungen / wie die Daten ω,.,, <u_mj und (L + I)₁ werden im Zeitmultiplexbetrieb aus dem Satz der Modulationsindizes synchron mit dem Auslesen des Pufferspeichers RAM 15 und als Antwort auf das Adresscnsignal ADRS ausgelesen. Daher werden jeweils ein Modulalionsindex und ein Modulationswellensignal der gleichen Ordnung miteinander multipliziert.

In einem Addierer 56 wird der (dem Phasenwinkel /j_rli eines Trägers in der Formel 3 entsprechende) von dem Akkumulator 49 ausgegebene Akkumulationswert q · a>_cl zu dem von dem Multiplizierer 54 ausgegebenen Modulationswellensignal

A «in q · <y_m,

hinzuaddiert. Das Ausgangssignal (q ω,, ί ', 3in q ■ u>_ml)

des Addiere.λ 54 wird einem Adresseneingang einer Sinuswellentabelle 57 zugeführt und aus dieser wird ein Amplitudenwert

sin (q ■ ω,, + /, sin q ■ <y_m,)

einer Sinuswelle als Antwort auf das als Phaseninformation benutzte Ausgangssignal des Addierers 56ausgegeben. Bei dem vorliegenden A;:sführungsbeispiel enthält die Sinuswellentabelle 57, die Sinuswellen-Amplitudenwerte in logarithmischer Form gespeichert, weil dies die in einem späteren Stadium durchzuführende weitere Berechnung erleichtert.

Auf die oben beschriebene Weise erhält man das Signal

Iq ■ U)₁., + /. sin η ■ O)_1nA

als logarithmischen Wert durch Frequenzmodulierung eines Trägers (der eine Harmonischenfrequenz f_fl entsprechend dem Wert u>_ct aufweist) mit einer Modulationswelle (mit der Grundfrequenz /₀ der durch den Wert a_ml repräsentierten gedrückten Taste mit dem Modulationsindex /,.

An Addierer 58 dient dazu, das frequenzmodulierte Signal

log sin(<7 ■ m_ci + I₁ sin q ■ ω_ηί) farbe entsprechende Hüllkurvensignal ausgewählt. Der Hüllkurvengenerator 59 enthält eine Lesesteuerschaltung. Wenn der Anschlagimpuls KONP auftritt, wird die Lesesteuerschaltung getriggert und auf die oben beschiiebene Weise wird ein AmplitudenhOUkurvensignal ausgelesen, das zeitlichen Änderungen unterliegt. Das aus dem Hüllkurvengenerator 59 ausgelesene Amplitudenhüllkurvensignal log D(t) ist ebenfalls in logarithmischer Form ausgedrückt.

Ein Addierer 60 addiert die den jeweiligen Formanten (/' - 1, 2 ... yV), die aus dem Pufferspeicher RAM 15 im Zeitmultiplexbetrieb ausgelesen werden, entsprechenden Amplitudendaten (L +1)₁ und das Amplitudenhüllkurvensignal log D(I) zusammen, um die Amplituden- koeffizienten log A, für die jeweiligen Formanten (i = 1, 2 ... N) zu erzeugen. Da der Amplitudenwert (L + ,'),-einen Dämpfungsbetrag kennzeichnet, wird der Amplitudenkoeffizient log A₁ logarithmisch ausgedrückt. Die

riuuuiuii

λ λ .υ:«»-

uiiu nuuivibi

Multiplikation der amplitudenkorrigierten Amplitudenwerte der Formanten mit dem Amplitudenhüllkurvensignal Z)(O- Der dem Amplitudenkoeffizienten A₁ in Formel (2) oder der Formel (20 äquivalente Koeffizien» A₁ (i' = 1, 2 ... N) wird daher von dem Addierer 60 in logarithmischer Form geliefert. Dieser von dem Addierer 60 ausgegebene Amplitudenkoeffizient log A₁ wird dem Addierer 58 zugeführt.

Auf die oben beschriebene Weise wird das frequenzmodulierte Signal

A, sin(<7 · w_r/ + /₍ sin q ■ v_mi),

das in seiner Amplitude durch den Amplitudenkoeffizienten A₁ korrigiert worden ist, welcher seinerseits amplitudenmäßig entsprechend dem Schiebewert der Formanten-Mittenfrequenz a>_ci korrigiert worden ist, von dem Addierer 58 als !ogarithmischer Wert ausgegeben. Dieses frequenzmodulierte Signal

log A₁ sin (9 ■ ω,, +/,· sin q ■ o>_ml)

in logarithmischer Form wird von einem Logarithmus/ Linear-Wandler 61 in einen Linearwert umgewandelt und danach einem Akkumulator 62 zugeführt. Der Akkumulator 62 dient zum Summieren der frequenzmodulierten Signale

als von der Sinuswellentabelle 57 abgegebenen logarithmischen Wert mit einem Amplitudenkoeffizienten log A, zu addieren. Durch die Addition der beiden logarithmischen Werte wird eine Multiplikation des frequenzmodulierten Signals

55 sin (<7<a„ + /, sin q ■ <a_ra,)

mit dem Amplitudenkoeffizier.ten A₁ durchgeführt. Da die Addition logarithmischer Werte einer Multiplikation linearer Werte entspricht, kann die Multiplikation mit dem Amplitudenkoeffizienten A₁ durch den Addierer 58 durchgeführt werden, der von einfachem Aufbau ist.

Die Amplitudenhüllkurvensignale vom Beginn bis zum Ausklingen des Tones sind in bezug auf die jeweiligen Tonfarben in einem Hüllkurvengenerator 59 vorgespeichert. Durch das an dem Stimmseiektor 12 eingestellte Stimmwort VC wird das einer gewünschten Ton-

A₁ sin(<7 · <u„ + /, sin q ■ to_m,)

für die jeweiligen auf Zeitmultiplexbasis erzeugten Formanten (/ = 1,2... ^V) zu jedem Abtastzeitpunkt einer Wellenformamplitude. Der Impulstakt Φ wird dem Akkumulator 62 als Signal ACC zugeführt, das die Additionszeitpunkte angibt. Wie Fig. 13 zeigt, addiert der Akkumulator 62 bei jedem Abfall eines Impulses des Impulstaktes Φ, d. h. an jedem Zwischenzeitpunkt der Zeitmultiplex-Zeitfenster der jeweiligen Formanten (/ = 1,2,3... N), kumulativ das frequenzmodulierte Signal

A₁ sin(₉ · m_ci■ + I₁ sin q ■ ω_Μί)

der jeweiligen Formanten. Das Ausfangssignal des Akkumulators 62 wird einem Register *3 zugeführt. Ein Lade-Steuersigna! LOAD des Registers €3 wird gemäß Fig. 13 in der zweiten Hälfte eines Zeitfensters für den N-ten Formanten mit einer geringfügigen Verzögerung gegenüber dem Abfall des Taktimpulses Φ erzeugt. Das

Ausgangssignal des Akkumulators 62 witd bei dem Anstieg dieses Ladesignals LOAD in das Register 63 eingegeben. Gleichzeitig mit dem Lade-Steuersignal /.O^Dwird gemäß Fig. 13 ein Löschsteuersignal CLR für den Akkumulator 62 erzeugt. Der Akkumulator ist so ausgebildet, daß er bei dem Abfall dieses Löschsteuersignals CLR gelöscht wird. Wenn die frequenzmodulierten Signale (die augenblicklichen Amplitudenwerte)

10

A,S\n(q ■ (ü_ti+ /,sin q ■ at_m)

für den ersten Formanten (I = 1) bis //-ten Formanten (/ = S) sämtlich kumulativ in dem Akkumulator 62 addiert worden sind, wird das Additionsergebnis in das Register 63 eingegeben. Der Inhalt des Akkumulators 62wird unmittelbar danach gelöscht. Aus dem Register 31 wird die Summe der Amplituden der frequenzmodulierten Signale aller Formanien (/= 1, 2 ... N) in einer

20

^ A, sin ( q ■ ω,, + /, sin q ■ w_m,) , ι

ausgegeben. Diese Summe entspricht der Formel (3). Das Ausgangssignal des Registers 63 wird von einem Digital/Analog-Umsetzer 64 in ein (dem Tonsignal e{i) in :-ormel 3 entsprechendes) Analogsignal umgewandelt und über das Klangsystem 65wird ein entsprechendes Tonsignal abgestrahlt. Jo

Ein Ausführungsbeispie! mit einer Verbesserung entsprechend einer »Version 1« wird im folgenden anhand von Fig. 14 beschrieben. Das in Fig. 14 dargestellte Hauptsystem 66 hat den gleichen Aufbau wie das in Fig. 6 dargestellte elektronische Musikinstrument (von der Tastatur 10 bis zum Klangsystem 65). Durch Hinzufügen eines Subsystems 67 zu der Konstruktion nach Fig. 6 wird die Verbesserung gemäß Version I erreicht.

Version I sieht vor, einen anderen Formanten zu bilden, wobei als zentrale Komponente die in den F i g. 4a <to und 4b durch strichpunktierte Linien dargestellte Harmonischenfrequenz (A'+ I) /,oder (K- I) /„ benutzt wird, die der der Formant-Mittenfrequcnz /,, nächstbenachbarten Harmonischenfrequenz A/„ benachbart ist. Das Subsystem 67dient zur Bildung derartiger andc- -ts rer Formanten wie sie in den Fig. 4a und 4b durch die strichpunktierten Linien angedeutet sind.

In dem Subsystem 67 wird die von dem Subtrahicrcr 25 (Fig. 8) der Parameter-Rechenschaltung 13 des Hauptsystems 66ausgegebenc Frequenzzahl C(J_n- /,ύ 5» dem /4-Eingang eines Komparators 68 zugeführt und die aus der Harmoniscnen-Frequenzzahlcntabclle 21 (Fig. 8) ausgegebene Harmonischenfrequenzzahl C(A) wird dem ß-Eingang des Komparator 68zugeführt. Die Frequenzzahl C(Jn ~ /ti) stellt einen Cent-Wert der Formanten-Mittcnfrcqucn/ f„ mit der Grundfrequenz J_n als Bezugsbasis (0 Cent) dar. wogegen die Frequenzzahl C(A-) einen Cent-Wert der Harmonischenfrequenz k/„ mit der Grundfrequenz /„als Bezugsbasis (0 Cent) bildet. Die Formanl-Mitteni'requenz j'„ und die llarmoni- mi schenfrequenz A;/„ werden gröücnmiiüig in dem Komparator 68\orj!lichcn Wenn die IOrm.\nl-Miltenfrci|ucn/ /, pk'U'li der 1 laiMionisvhenlieinien/ A/,,ist. isl das Ausgangssignal (A B) des Komparator* 6Κ·Ί«. Wenn die Formant-Mitlenfrequcn/ J)₁ gröUcr isl als die I Ικπηοηί- <λ schenfrequenz A/„ (d. h. im Falle von Fig. 4a), ist das Ausgangssignal (A > B) des Komparator* 68»i«. Wenn die Formant-Miltcnl'reciuen/ /„ kleiner isl als die Har monischenfrequertz k/₀ (d. h. im Falle von Fig. 4b) ist das Ausgangssignal (A < B) des Komparators 68 »1«. Andererseits wird das Ausgangssignal Y des Harmonischenzählers 22 (Fig. 8) einem Addierer 69 und einem Subtrahierer 70 zugeführt. Im Addierer 69 wird dem Wert Y eine 1 hinzuaddierl, wogegen in dem Subtrahierer 70 von dem Wert Y eine 1 subtrahiert wird. Wenn das Ausgangssignal (A > B) des Komparators 68 »1« ist. wird von einem Selektor 71 ein Ausgangssignal (A + I) des Addierers 69 selektiert. Wenn das Ausgangssignal (A < B) des Komparators 68 »1«ist, wird von dem Selektor71 ein Ausgangssignal (A - 1) des Sublrahierers

70 selektiert. In dem Harmonischen-Frequenzzahlenspeicher 72 sind - ebenso wie in der dem Harmonischen-Frequenzzahlenspeicher 21 in Fig. 8 - Cent-Werte der jeweiligen Harmonischenfrequenzen mit der Grundfrequenz (der ersten Harmonischenfrequenz) /„ als Bezugsbasis (0 Cent) vorgespeichert. Dieser Frequenzzahlenspeicher 72 liefert eine Harmonischenlrequenzzahl C(k') als Antwort auf die von dem Selektor

71 gelieferten Werte (A + I) oder (A - 1). Wenn die Formant-Mittenfrequenz /_/; größer ist als die Harmonischenfrequenz kf_tu d. h. J₁, > A/„ (Fig. 4a), erzeugt der Frequenzzahlenspeicher 72 als Antwort auf den Wert (A+ Deine Harmonischenfrequenzzahl C(A'),die eine Harma.iischenfrequenz (A + l)/₀ repräsentiert, deren Harmonischenordnung um eine Ordnung größer ist als die Harmonischenordnung k des Ausgangssignals Y des Harmonischenzählers 22 (Fig. 8).

Wenn die Formant-Mittenfrequenz f_ß kleiner ist als die Harmonischenfrequenz J_n, d. h. J_n < kf_u (Fig. 4b), er/.cugt der Speicher 72 eine Harmonischenfrequenzzahl C(A-'), die eine Harmonischenfrequenz (A - I)/,, repräsentiert, deren Harmonischenordnung um eine Ordnung niedriger ist als die Harmonischenordnung A des Ausgang5signals>', als Antwort auf den Wert (A- I).

Die Harmonischenfrequenzzahl C(A-'), die aus dem Spcichci 72ausgelesen worden ist, wird einem Addierer 73 zugeführt, in dem sie zu der von der Frequenzzahlentabelle 17 (Fig. 8) des Hauptsystems 66gelieferten Frequenzzahl C(f_tl) der gedrückten Taste hinzuaddiert wird. Dieser Addierer 73 dient ebenso wie der Addierer 28 in Fig. 8 zur Umwandlung der Harmonischenfrequenzzahl C(A') in einen Cent-Wert mit der Frequenz /, , der niedrigsten Taste Cl als Bezugszeichen. Die llarmonischcnfrequenzziihl C(A'/,,). die aus einem von dem Addierer 73 ausgegebenen korrigierten Ccnt-Werl besteht, wird einer Freqiicnzzahlcn-Umwandiungsschaltung 74 zugeführt, in der sie zum Vergleich mit einer Normalfrequenz in einen Wert ω,·, umgewandelt wird. Dieser Wert οι,·, entspricht der Winkelfrequen? λ/,-,desTrägers in dem zweiten Ausdruck von Formel 4 Als Wert <<;,„',. der der Winkclfrequenz (!er Modulationswellc entspricht, wird der der Grundfrequcn/ f, der gedrückten Taste entsprechende Wert ω,,,, der vor der Frcqucnzzahlcn-Umwandlungsschaltung 30 (Fig 8) des Hauptsystems geliefert wird, benutzt.

Ein Amplitudenspeicher 75 zur Formantcnvcrstiir kung empfängt das Ausgangssignal X des Formanten ziihlcrs 19 (Fig. 8) des Häuptsystems 66. In diese Ampliludcntabclle 75 sind die Vcrstärkungsampliluiicr für die jeweiligen l'ormanten (/ I. 2. } ... /V) (/u l-'r/iclung der Amplitude /,', der I ig. 4,i und 4h) al: Dämiil'ungswcrlc vorgespekherl. hin Sat/ der V'ersl.ir kungsamplituden (; 1, 2 ... /V) wird entsprechend den Slimmenworl VC selektiert und entsprechend den Ausgangssignal .V wird aus dem selektierten Sat/ eir Vcrslärkungsamplitudcnwert /.' für einen /-ten Forman

(/ i,2... /V) ausgelesen. Heraus dem Speicher 75ausgelcsene Verstärkungsamplitudenwert L] wird einem Pufferspeicher RAM 77 über eine ODER-Torgruppe 76 zugeführt. Dem Pufferspeicher RAM 77 werden außerdem die Daten <u_m·,und ω,..,zugeführt.

Wenn das Ausgangssignal (A = B) des Komparalors 68 »1« ist, wird allen ODER-Toren der ODER-Torgruppe 76 ein »1 «-Signal zugeführt, wodurch alle Bits des Amplitudenverstärkungswertes L'j zwangsweise auf »I« (den größten Dämpfungsbetrag und somit ein Amplitudenniveau von »0«) gesetzt werden. Daher wird kein anderer Formant als der durch die strichpunktierte Linie in Fig. 4 dargestellte von dem Subsystem 67 gebildet, wenn f_fl gleich kf₀ ist.

Der PufTerspeicher ΛΛΛ/77empfängt, ebenso wie der Pufferspeicher RAM 15in Fig. 6, das von dem Adressengenerator 14 ausgegebene Adressensignal ADRS und das Lese/Schreib-Steuersignal R/W. Der Pufferspeicher RAM 77 wird daher hinsichtlich des Einschrei-

dem Pufferspeicher RAM 15(Fig. 6) des Hauptsystems 66 betrieben.

Die aus dem Pufferspeicher RAM 77 im Auslesemodus ausgegebenen Daten ω,·_Λ iu_m/und L₁' werden einer FM-Rechenschaltung 78 zugeführt. Diese FM-Rechenschaltung 78 hat den gleichen Aufbau wie die FM-Rechenschaltung 16(Fig. 6) des Hauptsystems 66. Sie empfängt den Anschlagimpuls KONP, das Stimmenwort VC und das Adressensignal ADRS vom Hauptsystem 66. Die FM-Rechenschaltung 78 rührt daher die Frequenzmodulationsrechnung entsprechend dem zweiten Ausdruck von Formel 4 aus:

e'il) = ^A₁' sin (q ■ ω,·, +/,' sin q ■ w_m·,).

, ι

35

Hierdurch wird ein anderer Formant erzeugt als in den Fig. 4a und 4b durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. Das Ausgangssignal e' (t) der FM-Rechenschaltung 78 wird dem Hauptsystem 66 zugeführt und mit dem Ergebnis der Frequenzmodulationsrechnung gemischt, das dem ersten Ausdruck der in dem Hauptsystem 66ausgeführten Formel 4 äquivalent ist, d. h.

^ A, sin (q ■ ω,, + I, sin q ■ to_mi),

und danach einem Klangsystem 65(Fig. 6) zugeführt.

Ein Beispiel bei dem eine Verbesserung gemäß der Version Il realisiert ist, wird nun anhand von Fig. 15 erläutert.

Fig. 15 zeigt nur die geänderten Teile des Ausführungsbeispiels der Fi g. 6 und 8. Der Rest der Schaltung dieses Ausfuhrungsbeispiels entspricht demjenigen der Fig. 6,8 und 9. Mit anderen Worten: Die Version 11 wird erreicht, indem die in Fig. 15 dargestellte Modifikation dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 8 hinzuaddiert wird. Die Version II bewirkt eine Abflachung der Spektralhüllkurve eines Formanten proportional zu dem Anstieg der FrequenzditTerenz Af zwischen der Formanten-Mittenfrequenz f_fl und der nächst-benachbarlen Harmonischenfrequenz kf_lh wie dies durch gestri- cheltc Linien in den Fig. 5a und 5bdargestellt ist,durch Steuerung des Modulationsindex /, entsprechend der Differenz Af.

Zur Realisierung der Version Il werden aus der Parameter-Rechenschallung 13 in Fig. 8 der formanlcnkorrigierte Amplitudenspeicher 33 und der Addierer 34 entfernt und die aus dem Formanten-Amplitudenspeicher 20ausgelesenen Amplitudendaien L, (dB) werden direkt der ODER-Torgruppe 35 zugeführt. Die in der FM-Rechenschaltung 16 benutzten Amplitudendaten (L + I)₁ sind daher die gleichen wie die nicht ampiitudenkorrigierlen Daten, d. h. die Daten L₁ (dB). Ferner sind gemäß F i g. 15 eine Modifikationsschaltung 79 zwischen dem Indexspeicher ROM 55 und dem Multiplizierer 54 in Fi g. 6 und ein Index-Modifikationsspeicher 80 vorgesehen. Die Frequenzdifferenzwerte C(Af), die von der Absolutwertschaltung 32 in der Parameter-Rechenschaltung 13 (Fig. 8) geliefert werden, werden dem Index-Modifikationsspeicher 80 zugeführt.

Die Beziehung zwischen der Differenz A f der Formant-Mittenfrequenz f_fl und einem modifizierten Modulationsindexwert S ist in der Index-Modifika-

ιιυιυαμνιν,ΐ».! ov »υΐ5ΐομ>Ει<_ΐι<;ιι uiiu UCI IlluuillllcilC Modulationsindexwert S wird als Antwort auf die Frequenzdifferenzwerte C(Af) ausgelesen. Dieser modifizierte Wert S wird der Modifikationsscnaltung 79 zugeführt, um den aus dem Indexspeicher ROM 55 ausgelesenen Modulationsindex /, zu modifizieren. Die Modifikationsschaltung 79 besteht vorzugsweise aus einem Multiplizierer oder einem Addierer. Sie ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel so aufgebaut, daß der Wert 5/, des Modulationsindex /, um so größer ist, je größer die Frequenzdifferenz Af ist. Der durch die Modifikationsschaltung 79 modifizierte Modulationsindex S// wird mit der Modulationswelle sin q ■ a>_m, im Multiplizierer 54 multipliziert. Auf die oben beschriebene Weise vergrößert sich der Wert des bei der Rechnung in der FM-Rechenschaltung 16(Fi g. 6) benutzten Modulationsindex S/, in dem Maße, wie sich die Differenz Af zwischen der in der FM-Rechenschaltung !6 als Träger (ω,,) benutzten Harmonischenfrequenz kf₀ und der Original-Formant-Mittenfrequenzj^ anwächst und die resultierende Spektralhüllkurve des Formanien wird in der in den Fig. 5a und 5b dargestellten Weise abgeflacht. Die Amplitudenkorrektur gemäß Version II wird auf diese Weise erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Paramcter-Rechenschaltung 13 (F i g. 6 und 8) durch einen Parameterspeicher ROM 81 ersetzt ist, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 16 erläutert.

Der Parameterspeicher ROM 81 bes'-;ht aus einem Festwertspeicher, in dem ein Satz (/ = 1, 2 ... /V) von Paranetern (d. h. Daten «,.,. die die Frequenz eines Trägers repräsentieren. Daten io_m/, die die Frequenz einer Modulationswelle repräsentieren, Modulationsindizes /,- und Amplitudendaten L.). die für die Frequenzmodulationsrechnung zur Bildung eines Formanten in bezug auf jede Taste der Tastatur und jede einstellbare Tonfarbe (d. h. jeden festen Formanten), gespeichert ist. Wenn die Daten ω,.,, u_mn I, und L₁ jeweils aus einem Wort bestehen, bestehen die Parameter (ni_r/, «_m,, /, und L₁) für einen Formanten aus vier Wörtern und ein Satz (/ = 1,2,3 ... /V) von Parametern («„, <u_m„ /, und L₁)entsprechend einer Taste, besteht aus 4 · Λ'Wörtern. Wenn R Tasten an der Tastatur 82 vorhanden sind und T Tonfarben an einem Stimmenselektor 83 ausgewählt werden können, muß der Speicher ROM 81 eine Kapazität von 4 · N · R ■ rWörtern haben. Wenn beispielsweise die Anzahl /V der Formanten zur Bildung eines festen Formanten 8 beträgt, die Gesamtzahl R der Tasten an der Tastatur 82 25 beträgt und die Anzahl T der Tonfar·

ben 4 beträgt, dann muß der Parameterspeicher ROM Sl eine Kapazität von4 · NR ■ Γ-4 x8 X25 x4 -3200 Wörtern haben.

Ein Beispiel des Speicherfonmnts des Speichers ROM ti ist in Tabelle 4 angegeben. Entsprechend dieser Tabelle gibt es 4 Toafarben TA, TB. TC und TD, 25 lasten im Bereich von einer Taste F₃ bis zu einer Taste Fs und 8 Formanten. Der Parameterspeicher ROM 81 hat 4 große Speicherbereiche entsprechend den Tonfarben TA. TB, TC und TD. Jeder der großen Speicherbe reiche besteht aus 25 mittleren Bereichen, die den Tasten Fj bis F_s entsprechen, und jeder der mittleren Bereiche besteht aus 8 kleinen Bereichen, die den jeweiligen Ordnungen / = 1,2 ... 8 eines jeden Satzes von Formanten entsprechen. Jeder der kleinen Bereiche enthält Daten u>_cn t>_mh I₁ und L₁, die die vier Parameter zur Bildung des entsprechenden Formanten darstellen.

Tabelle 4
rarametcfspcicher ROM Sl

Adresse	Fy	1	Gespeicherte Daten s»„ aml I, L1
VC KC iC (Ton- (Taste) (/) farbe)	F*>	2	<yri <um| /, L1
TA		3	<*cl am2 h L2
TB	Fi		<*<-, <u„3 /j Ly
TC	Fy	N=I
TD
Fi
Fy
Fi
Fy
Fi

Die als Frequenzdaten <u„ des Datenträgers in jedem kleinen Bereich des Parameterspeichers ROM 81 gespeicherten Daten «_rl, u_c2, ω_{3 ... stellen jeweils eine (entsprechend den Tasten Fy ... F, unterschiedliehe) Harmonischenfrequenz kf_a dar, die der /-ten (/ = 1, 2 ... 8) Formanten-Mittenfrequenz f_fi (d.h. f_/u f_/2 ... /,rf in einem festen Formanten für eine bestimmte Tonfarbe TA, TB, TC oder TD nächst-benachbart ist. Die als Frequenzdaten u>„_h der Modulation, welle gespeicherten Daten <w_m,, m_ml ■ ■ ■ repräsentieren jeweils die Grundfrequenz /₀ der betreffenden Taste (F₃... F₅). Die den Modulationsindex /, repräsentierenden Daten /,, I₂... bestimmen die Spektralhüllkurve des Men Formanten (/ = 1,2 8) in dtm festen Formanten zur Rea-

is li-ierung der Tonfarbe. Bei der Amplitudenkorrektur durch Steuerung des Modulationsindex I_h dessen Daten /,, /_; ... vorgespeichert sind, wird ein Wert SI₁ Modifizierung des ursprünglichen Modulationsindex mit einem der Frequenzdifferenz A f zwischen der Mittenfrequenz f_ß des Original-Formanten und des Trägers ω,_;entsprechenden FaktorS erhalten. Die Amplitudendaten L, repräsentieren die Amplitude (L_h L₂...) des /-ten (; = 1,2... 8) Formanten in dem festen Formanten zur Realisierung der Tonfarbe. In dem Fall, daß die Amplitudenkorrektur durch Korrektur eines Amplitudenniveaus in der gleichen Weise erfolgt wie bei dem Ausfuhrungsbeispiel,^Jrer Fi g. 6, sind (den Amplitudendaten (L)i in Fi g. 8 entsprechende) Daten, die dadurch ermittelt worden sind, daß die Originalamplitude (L₁) durch den der Frequenzdifferenz A f der Original-Formant-Mittenfrequenz f_r, und dem Träger (<u_ri) entsprechenden Korrekturbetrag /, korrigiert wird, Ampliiudendaten L₁, L₂, Ly... vorgespeichert.
Einer der großen Speicherbereiche, der einer bestimmten Tonfarbe TA, TB, TC bzw. TD entspricht, wird durch das von dem Stimmenselektor 83 einem Adresseneingang AD 1 des Parameterspeichers ROM 81 zugeführte Stimmenwort VC ausgewählt. Eine Erkennungsschaltung 84 für gedrückte Ta^.cn erkennt, daß eine Taste an der Tastatur 82 gedruckt worden ist und erzeugt ein der gedrückten Taste entsprechendes Tastenwort KC und ein Anschlagsignal KON. Das Tastenwort KC wird einem Adresseneingang AD₂ für einen mittleren Bereich des Parameterspeichers ROM 81 zugeführt, um denjenigen der mittleren Bereiche auszuwählen, der der gedrückten Taste entspricht und der in dem von dem Stimmenwort VC ausgewählten großen Bereich liegt. Ein Formantenzähler 85 zählt modulo N = 8 entsprechend der Anzahl yv der Formanten und wird von dem Impulstakt φ beaufschlagt. Das Ausgangssignal des Zählers 85 wird als Bestimmungssign?l iC für die Formantenzahl einem Adresseneingang ADy für einen kleinen Bereich des Parameterspeichers ROM 81 zugeführt, um im Zeitmultiplexbetrieb die Daten ω_α, o>_mi, I₁ und L, eines jeden Formanten (/=1,2 ... 8) aus jedem kleinen Bereich eines durch das Stimmenwort VC und das Tastenwort KCangegebenen mittleren Bereich auszuwählen. Die Zeitsteuerung des Zeitmultiplexbetriebes einesjcden Formanten (/ = 1,2... 8) ist die gleiche wie in Fig. 13 (/V= 8). Eine FM-Rechenschaltung 86 rührt in der gleichen Weise wie die FM-Rechenschaltung 16 in Fig. 6 die Frequcn/.modulationsrechnung der Formel 3 auf der Basis der aus dem Parameterspeicher ROM 81 im Zeitmultiplexbetrieb aufgelesenen Rcchcnp,irame(cr ta,,, tt>„„ I₁ und L₁ eines jeden Formanicn durch. Die Daten to,, der gleichen Ordnung werden kumulutiv im Zeitmultiplexbetrieb in einem aus einem Addierer 89 und einem Schieberegi-

stcr JWaus K ( - N) Stufen addiert, wodurch die Phasenwinkcldatcn q ■ ω,, des Trägers erzeugt werden. Andererseils werden die Daten ω_η, dergleichen Ordnung im Zeitmultipiexbetrieb in einem aus einem Addierer 89 und einem Schieberegister 90aus 8 (= /V) Stufen bestehenden Akkumulator kumulativ addiert, wodurch die Phasenwinkeldaten q ■ m_mj der Modulationswelle erzeugt werden. Die frequenzmodulierten Wellenamplitudendaten sin q - <u_m, werden aus einer Sinuswellentabelle 91 als Antwort auf die Phasenwinkeldaten q ■ m„j ausgelesen. In einem Multiplikator 92 werden die frequenzmodulierten Amplitudendaten sin q ■ m_mi mit dem aus dem Parameterspeicher ROM 81 ausgelesenen Modulationsindex /, multipliziert, um den Wert I₁ sin q ■ <a„„ zu erzeugen. In einem Addierer 93 werden die modulierten Wellenamplitudendaten /,sin q ■ <u_mlzu dem Phasenwinkelwert des Trägers hinzuaddiert. Das frequenzmodulierte Signal

sin(</ · <y_ri+ /_;sin q ■ ω J

wird als Antwort auf das Ausgangssignal dej Addierers 93 aus der Sinuswellentabelle 94 ausgelesen Das aus der Sinuswellentabelle 94 ausgelesene frequenzmodulierte Signal wird einem Multiplikator 95 zugeführt, in dem es mit einem Ampütudenkoeffizienten A, multipliziert wird.

Das von der Erkennungsschaltung 84 für gedrückte Tasten ausgegebene Anschlagsignal KON wird einem Hüllkurvengenerator 96 zugeführt und ein Signal D(O, das die Amplitudenhüllkurve vom Beginn der Tonerzeugung bis zum Ausklingen des Tones repräsentiert, wird in Abhängigkeit von dem Drücken der Taste erzeugt. In einem Multiplikator 97 werden die Amplitudendaten L₁ eines jeden aus dem Parameterspeicher ROM 81 ausgelesenen Formanten mit dem Amplitudenhüllkurvensignal £)(y erzeugt, um den Amplitudenkoefilzienten A₁ des frequenzmodulierten Signals zu erzeugen.

Das frequenzmodulierte Signal

/4; sin (q ■ <w_r, + /,sin q ■ e>_mj),

das von dem Multiplizierer 95 im Zeitmultiplexbetrieb ausgegeben wird, wird von einem Akkumulator 98 aufsummiert und danach einem Register 99zugeführt. Die Signale des Impulstaktes Φ werden als Zeitsteuersignale ACC für die von dem Akkumulator 98 durchgeführte Addition benutzt. Der Akkumulator 98 wird von einem Löschsignal CLR gelöscht, das in derselben Weise wie in Fig. 13 nach Ablauf der Zeilmultiplex-Zeitsteuerung für den letzten (/ = /V = 8) Formanten erzeugt wird. Ein Ladesignal LOAD des Registers 99 wird in derselben Weise erzeugt wie in Fig. 13. und zwar in der zweiten Hälfte der Zeitmultiplex-Zeitsteüerung für den letzten (/ = N = 8) Formanten und das in dem Akkumulator 98 stehende AJditionsergebnis wird unmittelbar bevorder Akkumulator 98geiöscht wird, in das Register 99 eingegeben. Auf diese Weise wird das frequenzmodulierte Wellensignal &o

Analogsignal umgesetzt und das Analogsignal wird zur Ansteuerung des Klangsystems 101 benutzt.

Bei den oben beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen wurde die Erfindung anhand eines monophonen elektronischen Musikinstruments erläutert. Die Erfindung ist auch bei polyphonen elektronischen Musikinstrumenten anwendbar. Die FM-Rechenschaltungen 16,78 und 86 zur Bildung eines Formanten durch Frequenzmodulationsrechnung sind als Schaltungen beschrieben worden, die eine Grundfrequenzmodulationsrechnung ausführen. Ein Formant kann auch durch eine kompliziertere Berechnung gebildet werden, die eine Frequenzmodulationsrechnung einschließt (z. B. eine Frequenzmodulation von Mehrfachausdrücken oder eine Mehrf'ach-Frequenzmodulation oder eine Kombination aus Frequenzmodulation und Amplitudenmodulation).

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde ein Beispie! beschrieben, bei dem ein fester Formant durch Frequenzmodulation ^!:;alisiert wird. Die erfind ungsgemäße Amplitudenkorrektur kann auch bei anderen System zur Bildung fester Formanten mit der nächst-benachbarten Harmonischenfrequenz als zentrale Komponente benutzt werden (z. B. bei einem System, zur Bildung eines festen Formanten durch Harmonischensynthetisierung). Die Einrichtung zur Bestimmung der Grundfrequenz (/₀) ist nicht auf die Tastatur beschränkt sondern es können auch andere geeignete Einrichtungen benutzt werden.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Λ, sin (</ ■ ω,., + I, sin q ■ <y_m.),

das der Formel (3) äquivalent ist, von dem Register 99 geliefert. Dieses Ausgai<gssignal des Registers 99 wird durch einen Digital/Analog-Umsetzter 100 in ein

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Musikinstrument mit Festformantensynthese, mit einer Notenauswahleinrichtung (1·) und einer Tonerzeugungseinrichtung (12— 16) zur Erzeugung eines Tonsignals, das Harmonischenaateile der ausgewählten Note enthält, durch Frequenzmodulation, bei dem die Tonerzeugungseinrichtung (12—16) eine Schaltung (17—29) zur Ermittlung derjenigen Harmonischen (kf₀ bzw. <u_r/) der ausgewählten Note (/₀) aufweist, die der Mittenfrequenz (f_f) des festen Formanten am nächsten benachbart ist, und eine Frequenzmodulationsschaltung (16) enthält, die die ermittelte Harmonische als Trägerfrequenz mit einer der Grundfrequenz (/o) der ausgewählten Note entsprechenden Modulationswelle moduliert, dadurch gekennzeichne t, daß die Tonerzeugungseinrichtung (12— 16) eine Schalung (31,32) zur Ermittlung eines Wertes enthäit, der die Frequenzdifferenz (Af) zwischen der Mittenfrequenz des festen Formanten und der ermittelten Harmonischen feststellt und daß eine Amplitudenkorrektureinrichtung (33, 34, 35) die Amplitude des erzeugten Formanten in Abhängigkeit von der festgestellten Frequenzdifferenz (Af) steuert.

2. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Amplitudenkorrektureinrichtung (31-35, 58, 60) vorgesehen ist, Jie

eine Einrichtung (33) zur Ausgabe von den Frequenzdifferenzen entsprechenden Amplitudenkorrekturwerten und eine Einrichtung (34,58,60) zur Steuerung der Amplitudenkoeffizienten des von der Formanten-Synthetisiereinrichtung (13,16) zu synthetisierenden Tonsignals als Antwort auf die Amplitudenkorrekturwerte

enthält.

3. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (33) zur Ausgabe der Amplitudenkorrekturwerte Amplitudenkorrekturwerte erzeugt, deren Amplitudenniveau Tür das Tonsignal mit zunehmender Frequenzdifferenz abnimmt.

4. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (31,32) zur Ermittlung der Frequenzdifferenz die Frequenzdifferenz als Cent-Wert ausgibt und daß die Einrichtung (33) zur Ausgabe der Amplitudenkorrekturwerte die Amplitudenkorrekturwerte in einer den Cent-Werten entsprechenden Größe ausgibt.

5. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerzeugungseinrichtung (12—16)

eine Erkennungseinrichtung (13) zur Erkennung derjenigen unter den Harmonischenfrequenzen der ausgewählten Note, die der Mittenfrequenz des festen Formanten am nächsten benachbbart ist, und eine Frequenzmodulationseinrichtung (16) zur Durchführung einer Frequenzmodulation der als Träger benutzten ermittelten Harmonischenfrequenz mit einer der ausgewählten Note entsprechenden Modulationsfrequenz zur Bildung eines Formanten, der diese Harmonischenfrequenz als Mittenkomponente aufweist,

enthält.

6. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungseinrichtung (13)

eine erste Einrichtung (Tabelle 23) zur Erzeugung von Zwischenfrequenzdaten, die die Zwischenfrequenzen zwischen den jeweiligen Harmonischenfrequenzen angeben, und
eine zweite Einrichtung (21,24-99) zur Erken_k nung einander benachbarter Zwischenfrequenzen zu beiden Seiten der Mittenfrequenz des festen Formanten durch Vergleich einer jeden Zwischenfrequenz mit der Mittenfrequenz des festen Formanten, zur Erkennung einer zwischen den beiden benachbarten Zwischenfrequenzen vorhandenen Harmonischenfrequenz, die die der Mittenfrequenz nächstbenachbarte Harmonischenfrequenz darstellt,

enthält.

7. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Notenauswahleinrichtung (10) Tastenschalter zum Auswählen einer Note und einen ersten Speicher (17) enthält, in dem Grundfrequenzzahlen für die Grundfrequenzen der jeweiligen Noten als Cent-Werte vorgespeichert sind, die jeweils an einer bestimmten Referenzfrequenz als Bezugsbasis orientiert sind, zum Auslesen der Frequenzzahl einer an den Tastenschaltern ausgewählten Note,
daß die Tonerzeugungseinrichtung einen Stimmenselektor (12) zur Einstellung einti gewünschten festen Formanten und einen zweiten Speicher (18) enthält, in dem die Mittenfrequenzzahlen vorgespeichert sind, die die Mittenfrequenzen der festen Formanten als Cent-Werte in bezug auf eine bestimmte Referenzfrequenz als Bezugsbasis darstellen, zum Auslesen der Frequenzzahl eines ausgewählten festen Formanten als Antwort auf die an dem Stimmenselektor vorgenommene Einstellung, daß die erste Einrichtung einen dritten Speicher (23) aufweist, in dem Zwischenfrequenzzahlen von Zwi-Gchenfrequenzen als Cent-Werte auf der Basis von Grundfrequenzen vorgespeichert sind, die sukzessive auslesbar sind,

und daß die zweite Einrichtung (21,24-99) die folgenden Baugruppen enthält:

eine erste Rec.henschaltung (25) zur Durchführung einer Rechnung auf der Basis der aus dem ersten Speicher ausgelesenan Grundfrequenzzahl und der aus dem zweiten Speicher ausgelesenen Mittenfrequenzzah! zur Ermittlung der Daten der Mittenfrequenz des festen Formanten, ausgedrückt als Cent-Werte mit der Grundfrequenz als Bezugsbasis,
eine Vergleichsschaltung (24) zum Vergleichen der von der ersten Rechenschaltung ausgegebenen Daten mit der aus dem dritten Speicher ausgelesenen Zwischenfrequenzzahl,
eine Steuerschaltung (26) zur Erkennung

benachbarter Zwischenfrequenzen, zwischen denen sich die Mittenfrequenz des festen Formanten befindet, auf der Basis des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung zur Ermittlung der Ordnung der zwischen den benachbarten Zwischenfrequenzen liegenden Hannonischenfrequenz und

eine zweite Rechenschaltung (21, 28, 29) zur Berechnung der Grundfrequenzzahl in Abhängigkeit von der durch die Steuerschaltung (26) ίο ermittelten Ordnung und zur Lieferung von Daten, die die der Mittenfrequenz nächstbenachbarte Harmonischenfrequenz angeben.

8. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenkorrektureinrichtung (33,34, 39 in der Frequenzmodulationsschaltung (16) einen Modulationsindex entsprechend der Differenz zwischen der _7n Mittenfrequenz des festen Formanten und der von der Erkennungseinrichtung erkannten Harmonischenfrequenz steuert.

9. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenkorrektureinrichtung eine Schaltung (80) zur Ausgabe von Modifizierungsdaten, die den Modulationsindex derart modifizieren, daß er mit ansteigender Differenz zwischen der Mittenfrequenz des festen Formanten und der Harmonischen- _JQ frequenz ebenfalls ansteigt, und eine Schaltung (79) zur Modifizierung des für die Frequenzmodulation zu benutzenden Modulationsindex durch die Modifizierungsdaten nachgeschaltet sind.

10. Elektronisches Musikinstrument nach einem _J5 der Ansprüche 1,2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerzeugungseinrichtung

ein, Einrichtung (68—74) zum Einstellen einer in der Nähe der als Mittenkomponente in der Formanten-Synthetisierungseinrichtung zu benutzenden Harmonischenfrequenz liegenden weiteren Harmonischenfrequenz und eine Subformanten-Synthetisierungseinrichtuisg (78) zur Synthetisieruiiß eines Tonsignals entsprechend einem Subformanten, der eine andere Harmonischenfrequenz aufweist .-.Is die Mittenkomponente,

enthält.

11. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (68—74) zur Einstellung einer anderen Harmonischenfrequenz die folgenden Baugruppen enthält:

eine Vergleichsschaltung (68) zum Vergleich der Mittenfrequenz des festen Formanten mit der als Mittenkomponente in der Formanten-Synlhetisiereinrichtung zu benutzenden Har- monischenfrequenz und eine Schaltung (69, 70, 71) zur Einstellung der anderen Frequenz, die als die andere Frequenz eine Harmonischenfrequenz auswählt, die der die Mittenkomponente bildenden Harmonischenfrequenz Aach oben hin nächst-benachbarl ist, wenn die die Mittenkomponente bildende Harmonischenfrequenz kleiner ist als die Mittenfrequenz des festen Formanten und zur Auswahl einer der die Mittenkomponente bildenden Harmonischenfrequenz nach unten hin nächst-benachbarten Harmonischenfrequenz, wenn die die Mittenkomponente bildende Harmonischenfrequenz größer ist als die Mittenfrequenz des festen Fonnanten,

wobei die Amplitude des Subformanten in der Subformanten-Synthetisiereinrichtung kleiner ist als die Amplitude des Formanten in der FormaEten-Synthetisiereinrichtung.

12. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch

eine Stimmeneinstelleinrichtung (12) zur Einstellung eines von mehreren Festformantensätzen,

eineFestformanten-Liefersc!*altung(18,20)zur Ausgabe der Daten von Miix?nfrequenzer. und Amplituden fester Formanten, die in dem an dem Stimmenselektor eingestellten Formantensatz enthalten sind,

eine Formanten-Synthetisiereinrichlung (13, 16) zur Bildung mehrere Formanten unter Benutzung derjenigen Hannonischenfrequenzen der eingestellten Note, die den Mittenfrequenzen der von der Festfonnanten-Zuführeinrichtung vorgegebenen festen Fonnanten nächst-benachbart sind, als Mittenkomponenten zur Erzeugung von Tonsignalen, die die Harmonischenkomponenten der eingestellten Note entsprechend diesen Formanten enthalten, sowie zur Einstellung der Amplituden der Tonsignale entsprechend den von der Festformanten-Zuführeinrichtung für jeden dieser Formanten gelieferten Amplitudendaten und eine Amplitudenkorrektureinrichtung (31—35, 58, 60; 79, 80) zur Berechnung der jeweiligen Frequenzdiflerenzen zwischen den Mittenfrequenzen der jeweiligen Formanten und den Mittenfrequenzen nächst-benachbarten Harmonischenfrequenzen zur individuellen Steuerung der Amplituden der Tonsignale für die jeweiligen Formanten in der Formanten-Synthetisäereinrichtung entsprechend den Frequenzdifferenzen.

13. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzmodulationseinrichtung (16) die Frequenzmodulation der ermittelten Harmonischenfrequenzen im Zeitmuitiplexbetrieb und in bezug auf jeden Formanten mit einer der ausgewählten Note entsprechenden Moduletionsfrequenz durchführt.

14. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch

einen Speicher (81), in dem für jede Tasfe einer Tastatur der Wert derjenigen Harmonischenfrequenz gespeichert ist, der der Mittenfrequenz des festen Formanten nächst-benachbart ist und in dem ferner Ampliludensteuerdalen gespeichert sind, die der Differenz zwischen der Mittenfrequenz des festen Formanten und der der Mittenfrequenz nächst-benachbarten Harmonischenfreauenz entsnrechen wobei die Her

gedrückten Taste entsprechenden Daten aus dem Speicher auslesbar sind, und eine Formanten-Synthetisiereinrichtung (86) zur Synthetisierung eines Tonsignals entsprechend einem Formanten, der als Mitlenkomponente eine Frequenz aufweist, die durch die aus dem Speicher (81) ausgelesenen Daten der nächstbenachbarten Harmonischenfrequenz repräsentiert wird, während die Amplitudensteuerung des Tonsignals durch die aus dem Speicher ausgelesenen Amplitudenstcuerdaten erfolgt.