DE3147534C2

DE3147534C2 - Elektrischer Musiktongenerator

Info

Publication number: DE3147534C2
Application number: DE3147534A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Kawasaki Yamaguchi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-12-02
Filing date: 1981-12-01
Publication date: 1985-07-04
Also published as: DE3147534A1; JPH0346793B2; JPS5793276A; US4478525A

Abstract

Vorliegend wird eine Steuerungsanordnung (40) für die Hüllkurve eines Musiksignals beschrieben, welche vorzugsweise in einer elektronischen Uhr mit einer Melodie-Weckfunktion verwendet wird. Die Steuerungsanordnung (40) umfaßt folgende Merkmale: Einen Speicher (42), welcher die der Tonlage und der Dauer von Noten entsprechenden Musikdarbietungsdaten speichert; einen Adreßzähler (44); einen Tonhöhenteiler (48), welcher die Tonlagedaten empfängt und nach Maßgabe der Tonlagedaten ein Frequenzsignal erzeugt; eine Notensteuerschaltung (46), welche die Notendauerdaten empfängt und nach Maßgabe der Notendauerdaten ein codiertes Signal vorbestimmter Bitlänge erzeugt; einen Hülkurvendecoder (58), welcher mit der Notensteuerschaltung (46) verbunden ist und das codierte Signal nach Maßgabe eines bestimmen Umwandlungsschlüssels ent spre chend einer gewünschten Hüllkurvencharakteristik in ein Spannungssignal umwandelt, und eine Hüllkurvensteuerschaltung (60), welche nach Maßgabe des Spannungssignals ein Schalldrucksignal mit abgestuftem Signalverlauf erzeugt sowie aus dem Schalldrucksignal und dem Frequenzsignal ein Tonsignal synthetisiert.

Description

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

g) die Tonsignalsteuerschaltung (46) weist auf: gl) eine mit der Speicheranordnung (42) verbui.dene Tondauer-Decodierschaltung (72) zum Decodieren d" Tondauerdaten und zum Festlegen eines den Tondauerdaten entsprechenden Frer :enzteilerverhältnisses.

g2) eine mit der Tondauer-Decodierschaltung (72) verbundene Tondauer-Zahlschaltung (74) /um Teilen einer F'rcquen/ eines an der Zählsehaliung anliegenden Taktsignal«. (24) nach Mußgabe des Frcquen/tcilervcrhältnisses.

g3) eine mit der Tondauer-Zählschaltung (/·-$) verbundene, aus einer Anzahl in Serie geschalteter Zählstufen (81 bis 84) bestehende Binärzählerschaltung (78), die die Zeitdauer eines Tons entsprechend der Anzahl der Zählstufen in einzelne Zeitabschnitte unterteilt, deren Dauer durch das frequenzgeteilte Taktsignal (76) bestimmt wird und ό für jeden Zeitabschnitt ein Codesignal mit einer durch die Zahl der Zählstufen vorgegebenen Bitzahl erzeugt,

h) an die Tonsignalsteuerschaltung (46) ist eine Decodierschaltung (58) angeschlossen, deren y, Umwandlungsschlüssel einem gewünschten Hüllkurvenvcriiiiif entspricht und ilie für jeden Zeitabschnitt das ( odcsignal in ein digitales Spannungssignal (Ii . . IU) umsci/l. und
i) die I liillkurvensteuersehaltung (60) weisl eine Mi Spaniiungsquelle (Vim) auf, tieren Spannung nach Maßgabe der von der Decodierschaltung (58) abgegebenen Spanntingssignalc verringert und als Hiillkurvcn.signal dem Tonsignal (56) überlagert wird. κ

2. Musiktongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüiikurvensteuerschaitung (60) folgende Merkmale aufweist:

— zwischen Masse und der Spannungsquelia (Vdd) liegen mehrere Schaltelemente (100, 102, 104, 106) die in jedem Zeitabschnitt nach Maßgabe des von der Decodierschaltung (58) erzeugten Spannungssignals zur Absenkung der Spannung der Spannungsquelle (Vp_n] geschaltet werden, und

— zwischen jeweils einem Schaltelement und dem Ausgang der HüllkurvensteuerschaJtung (60) liegt ein Widerstand (110,116,118,120).

3. Musiktongenerator nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltelemente Transistoren (100, 102, 104, 106) vergesehen sind, und daU zwischen ihnen um¹ der Spannungsqucilc (Vm>) ein weiteres Schaltelement (112) liegt, welches durch das Tonsignal (56) angesteuert wird, so daß das Tonsignal nach Maßgabe der .Spannungssignale moduliert wird.

4. Musikgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedliche Hüllkurvenverläufe mehrere, parallel zueinander mit der Tonsignaisteuerschaitung (4b) verbundene Decodierschaltungen (150, 152) vorgesehen sind, die wahlweise mit der Hüiikurvensteuerschaitung (60) verbindbar sind.

5. Musiktongenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnung (42), die Leseschaltung, die Tonhöhenteiler- und Tonsignalsteuerschaltung (48,46), die Decodierschaltung (58) und die Hüiikurvensteuerschaitung (60) auf einem Chipsubstrat integriert sind.

6. Musiktongenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zur Verwendung in einer elektronischen Uhr, die außerdem einen Zeitzähler (16), einen Weckzeitspeicher (30) und einen hieran angeschlossenen Vergleichcr (32) aufweist, der bei Übereinstimmung des Inhalts des Zeitzählers und des Inhalts des Wcck/.citspeichers durch ein Alarmsignal den Betrieb des Musiktongeneralors einleitet.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Musiktongenerator gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Musiktongenerator ist aus der GB-OS 04 402 bekannt. Die Leseschaltung dieses bekannten Musiktongenerators enthält einen Adreßzähler. der von einem programmic rbaren Zähler angesteuert wird, welcher seinerseits durch die Tondauerdaten programmiert wird. Hierdurch werden die 1 unhöhendaten und die Tondauerdaten der nachfolgenden Töne erst dann durch Erhöhung des Inhalts des Adreßzählers aus der Speicheranordnung ausgelesen, wenn der als Leseschaltung dienende programmierbare Zahler einen bestimmten Zahlerstand erreicht hai. Die Tonhöhenteilcrschaltung besieht bei dem bekannten Musiktongcncraior ebenfalls .ms einem programmierbaren Zähler, wobei ein Os/illalorsigiiiil bestimmter Irequen/ n.ich Mallyabe der lonhohendalcn Irc{|iien/mal3ig geteilt wird. Dem Ausgang dieses programmierbaren /ahlurs isi ein Wcllcnformcr nachgeschaltcl, der aus dem Rcchleck-Aiisgangssignal des Zählers entweder sinusförmige, dreieekförmige oder sonstige Wellen formt. An ilen Wcllcnformcr schließt sich die I lullkurVenWteuenschaltung an, die entweder als Flipflop oder als Flipflop mit nachgeschaltetem RC-CWed ausgebildet ist.

Derartige Musiktongeneraloren werden beispiels-

weise in elektronischen Uhren eingesetzt, so daß statt des früher üblichen Sumratons eine Melodie abgespielt wird, die in der Speicheranordnung vorgespeichert wurde. Bei dem oben beschriebenen bekannten Musiktongenerator läßt sich jedoch nur der Verlauf der Vorderflanke und der Anschwell- und Abklingphase nachbilden, da — wie gesagt — als Hüllkurvensteuerschaltung eine Impedanzschaltung vorgesehen ist Der Hüllkurvenverlauf eines natürlichen, von einem Musikinstrument erzeugten Tons besteht jedoch aus einer relativ großen Anzahl von Phasen, nämlich einer Vorderfianke (Anschwellphase), einer Rückflanke (Abschwellphase), einem konstanten Signalabschnitt (Haltephase) und einem Kontinuitätsabschnill (Abklingphase). Da diese einzelnen Phasen von der bekannten Schaltung nicht nachgebildet werden können, ergibt sich ein unnatürlicher Klang, und man ist bestrebt, die Tonqualität insbesondere durch Verbessern des Hüllkurvenverlaufs zu steigern. Außerdem wird der dem Melodieklang aufgeprägte Signalverlauf bei der bekannten Anordnung durch die Zeitkonsiante der Impedanzschaltung bedauer halbieren, verdoppeln, vervierfachen oder in ähnlicher Weise vervielfachen kann. Da bei dem oben geschilderten elektronischen Musikinstrument gemäß der US-PS 38 34 365 Hüllkurvcnsignaie aus der Anschlagdauer einer Spieltaste abgeleitet werden, sind bei diesem Musikinstrument Anstiegs- und Abklingphase der Hüllkurve stets konstant Es entsteht also grundsätzlich das gleiche Problem wie bei der oben erwähnten bekannten Impedanzschaltung, d. h. man muß bei Speichern rung von Melodien einen Kompromiß schließen zwischen kurzen und langen Tondauern. Würde man also die Hüllkurvenschaltung gemäß der US-PS 38 54 365 bei einem gattungsgemäßen Musiktongenerator einsetzen, so würden die einzelnen Töne bei Melodien mit π raschem Tempo nicht vollständig wiedergegeben werden, während bei Melodienfolgen mit langsamen Tempo Pausen entstehen würden, die die Melodie abgehackt erscheinen ließen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Musiktongenerator der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, d?ß unabhängig von

Stimmt. Darnii wird dem Melodicklang unabhängig von der Tondauer stets eine für gute Tonqualität geeignete

dem musikalischen Tempo der Melodie ein bestimmter, konstanter Abklingphasenverlauf aufgeprägt. Der hierdurch erzielte Hüllkurvenverlauf entspricht meistens nicht dem musikalischen Tempo einer Melodie. Wird die Zeitkonstante der bekannten Impedanzschaltung auf einen Kompromißwert eingestellt, so läßt sich eine Melodie mit schnellem Tempo nicht mit einer genügend klaren Notenwiedergabe erzeugen, wohingegen Melodien zerhackt erscheinen.

Zwar ist aus der US-PS 38 54 365 ein elektronisches Musikinstrument bekannt, welches spezielle Mittel zum Nachbilden des von herkömmlichen Musikinstrumenten bekannten Hüllkurvenverlaufs von Tönen enthält. Dieses bekannte elektronische Musikinstrument besitzt eine Reihe von Wellenformspeichern, die nach Maßgabe bestimmter Tonhöhendaten Tonsignale bestimmter Frequenz abgeben. Diesen Tonsignalen wird abhängig von der Anschlagdauer einer Taste ein speziell aufbereitetes Hüllkurvensignal aufgeprägt. Hierzu besitzt das bekannte Instrument eine Anzahl von Differenziergliedern, Zeitkonstantengliedern und Zählern sowie weiteren Schaltungselementen. Die Differenzierglieder erzeugen Signale am Anfang und am Ende der Anschlagdauer einer Taste. Nach dem Anfangssignal wird für eine bestimmte Zeitspanne ein Anstiegssigna! erzeugt, während dessen Dauer ein Zähler hochgezählt wird. Das Ausgangssignal des Zählers legt den stetig flacher werdenden Verlauf eines Hüllkurvensignals fest. An diesen Abschnitt schließt sich ein Abschnitt konstanten Pegels an. Nachdem das Endp des Anschlagsign.ils festgestellt wurde, wird ein weiterer Zähler in Gang gesetzt, dessen Ausgangssignal die Abklingphase des Hüllktirvensigrials fcsikgi. Abgesehen davon, daß der Schal tungsaufwand der oben erläuterten bekannten Schaltung eines elektronischen Musikinstrumentes relativ aufwendig is; und sich deshalb insbesondere mehl für elektronische- Uhren oder dergleichen eignet, steht die Funktionsweise einer solchen Hüllkurvenschaltung der Anwendung bei einem Musiktongenerator mit M.eJodiespeicher auch deshalb entgegen, weil Anstiegs- und Abklingphase bei dem elektronischen Musikinstrument unabhängig von der Anschlagszeit stets gleich lang sind. Wie oben ausgeführt wurde, besteht bei den Musiktongeneratoren der galtiingsgcmäßen Art das Problem, innerhalb einer bestimmten Tondaucr einen bestimmten Hüllkurvenverlauf unterzubringen, wobei sich die TonHüllkurve geschaffen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Musiktongenerator bietet die Decodierschaltung den Vorteil, den Verlauf der Hüllkurve innerhalb einer Tondauer praktisch beliebig festzulegen, indem die Tondauer in gleichmäßige Abschnitte unterteilt wird und das Schalldrucksignal entsprechend den Spannungskomponenten in den einzelnen Abschnitten mehr oder weniger großen Pegel besitzt. Unabhängig von der Tondauer füllt die Hüllkurve

j5 stets einen bestimmten Teil der Tondauer (vorzugsweise die gesamte Tondauer) aus. Hat zum Beispiel ein Ton die doppelte Dauer des vorausgehenden Tons, so wird die Hüllkurve zeitlich auf das Doppelte gestreckt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung Mnd in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispie! der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines in einer elektronischen Uhr ausgebildeten elektronischen Musiktongenerators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer bei der Ausführungsform nach Fig. 1 vorgesehenen Melodie-Steuerungsanordnung,

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf eines mittels der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 erzeugten Tonsignals:

F i g. 4 den Zeitverlauf eines typischen, von einem

Musikinstrument erzeugten natürlichen Tonsignals, und Fi;.. ^ri ein Blockschaltbild des Kernstücks einer wei-

Yj tercn Ausfiihrungsform der Erfindung.

Das in (ig. 1 veranschaulichte Blocksenalibild zeigt die Schaltung einer elektronischen Uhr mit einer MeIo dieWeckfunktio.i gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Oszillatorschaltung 10 umfaß'.

beispielsweise einen nicht dargestellten Quarzresonator und erzeugt ein Zeltreferenzsignal 12 bestimmter Frequenz, beispielsweise von etwa 3? kHz. Der Ausgang der Oszillatorschaltung 10 ist über einen Frequenzteiler 14 mit einem Zeitzähler 16 verbunden. Das Zeitrefe-

t>5 renzsignal 12 wird in dem Frequenzteiler 14 in seiner Frequenz geteilt und anschließend in ein Zeittaktsignal 18 umgewandelt, welches dem Zeitzähler 16 zugeführt wird. Der Zeitzähler 16 teil! die Frequenz des Zeittaktsi-

gnals 18 in Zeiteinheiten, wie Sekunden, Minuten und Stunden, und erzeugt Zeitdaten. Diese Zeitdaten werden einer Anzeigesteuerschaltung 20 zugeführt, welche in bekannter Weise einen nicht dargestellten Decoder, einen nicht dargestellten Anzeigewähler, einen nicht dargestellten Treiber usw. enthält. Die Anzeigesteuerschaltung 20 ist mit einer Anzeigevorrichtung 22 verbunden, welche beispielsweise aus einer Flüssigkristallanzeige besteht. Die Zeitdaten werden auf der Anzeigevorrichtung auf digitale und sichtbare Weise in Form von Zahlen angezeigt, welche die Uhrzeit angeben.

Ein bei einem bestimmten Teilungsschritt des Frequenzteilers 14 erzeugtes Frequenzteilungssignal 24 wird als Taktsignal der Anzeigesteuerschaltung 20, einer Befehlseingabe-Steuerschaltung 26, einem Adreßzahler 44 und einer Tonsignalsteuerschaltung 46 zugeführt. Ein weiterer Eingang der Befehlseingabe-Steuersthaltung 26 ist mit einem F.ingabeabschnitl. beispielsweise einer Tastatur 28 verbunden. Em Ausgang der Befehlseingabe-Steuerschaltung 26 ist mit dem Zeitzähler 16. der Anzeigesteuerschaltung 20 und einem Weckzeitspeicher 30 verbunden, welcher die von dem Benutzer gewünschte Weckzeit speichert. Die Befehlseingabe-Steuerschaltung 26 bewirkt nach Maßgabe des von der Tastatur 28 kommenden Signals die Korrektur der von dem Zeitzähler 16 erzeugten Zeitdaten, bewirkt eine Weckzeitvorgabe für den Weckzeitspeicher 30, legt die Anzeigeart der Anzeigevorrichtung 22 fest und steuert den Weckton. Die von dem Benutzer mittels der Tastatur 28 festgelegte Weckzeit wird in dem Weckzeitspeicher 30 gespeichert, über die Anzeigesteuerschaltung 20 zu der Anzeigevorrichtung 22 übertragen und auf der Anzeigevorrichtung 22 sichtbar gemacht. Die Ausgange des Zeitzählers 16 und des Weckzeitspeichers 30 sind mit einem Komparator 32 verbunden. Der Komparator 32 vergleicht die von dem Zeitzähler 16 übertragenen, der momentanen Uhrzeit entsprechenden Zeitdaten mit den von dem Weckzeitspeicher 30 übertragenen Weckzeitdaten Bei Koinzidenz zwischen den Zeitdaen des Zeitzählers 16 und den Weckzeitdaten stellt der Komparator 32 diese Koinzidenz fest und erzeugt ein bestimmtes Erkennungssignal 34. Das Erkennungssignal 34 wird einer Melodie-Steuerungsanordnung 40 zugeführt

Die Melodie-Steuerungsanordnung 40 umfaßt einen Mclodiespeicher 42. den Adreßzähler 44. die Tonsignalsteuerschaltung 46 und einen Tonhöhenteiler (Tonlageteiler) 48 Als Melodiespeicher 42 ist beispielsweise ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) vorgesehen. In dem Melodiespeicher 42 sind Tondaten einer Tonfolge, und zwar in Forr- von Tonhöhendaten und ferner Tondauerdaten Diese Tondaten stellen eine bestimmte Anzah^: von aus Noteninformationen bestehenden Musikstucken dar. wobei jede Noteninformation eine Notenbezeichnung besitzt. Der Melodiespeicher 42 ist über einen Daienbus 50 mit der Befehlseingabe-Schaltung 26 verbunden, welche an die Tastatur 28 angeschlossen ist. Die Befehlseingabe-Steuerschaltung 26 führt dem Melodiespeicher 42 ein Schreib/Lesesignai 52 zu. Auf diese Weise werden in Abhängigkeit von einer Bedienung der Tastatur 28 die Notendauerdaten und die Tonlagedaten ir den Melodiespeicher 42 eingegeben. Sobald der Benutzer mit H'lfc der Tastatur 28 bestimmte Tondauerdaten j"d To'hohcndaten festlegt, werden diese Daten über den Da' nbus 50 dem Melodiespeicher 42 zugeführt und dort abgelegt. Wenn eine Musikdarbietung mittels der Tastatur 28 erfolgt, erzeugt die Befehlseingabe-Steuerschaltung 26 ein Belegsignal 54. Das Belegsignal 54 wird dem Adreßzähler 44, der Tonsignalsteuerschaltung 46 und dem Tonhöhenteiler 48 zugeführt. Das Bclegsignal 54 dient zum Aufwärtszählen des Adreßzählers 44.

Das von dem Komparator 32 erzeugte Erfassungssignal 34 wird ferner dem Adreßzähler 44, der Tonsignalsteuerschaltung 46 und dem Tonhöhenteiler 48 zugeführt. Das Erkennungssignal 34 dient als Musikdarbietungs-Startsignal für den Adreßzähler 44 sowie als Rücksetzsignal für die Tonsignal.steuerschaltu.ng 46 und den Tonhöhenteiler 48. Sobald die Tonsignalstcuerschaltung 46 und der Tonhöhenteiler 48 das Signal 34 empfangen, werden die Tonsignalsteuerschaltung 46 und der Tonhöhenteiler 48 in ihren Ausgangszustand rückgesetzt. Sobald der Adreßzähler 44 das Signal 34 als Musikdarbietungs-Startsignal empfängt, weist der Adreßzähler 44 eine Speicheradresse innerhalb des Melodiespeichers 42 für eine bestimmte Toninformation zu. Die Adressen des Melodicspcichcrs 42. welche die einer bestimmten Melodie entsprechenden Tondauerdaten und Tonhöhendaten speichern, werden sequentiell von dem Adreßzähler 44 angegeben. Die in einem Speicherbereich des Melodiespeichers 42 gespeicherten Daten, deren Adressen von dem Adreßzähler 44 zugewiesen werden, werden der Tonsignalsteuerschaltung 46 bzw dem Tonhöhenteiler 48 zugeführt. Das von einer bestimmten Stufe des Frequenzteilers 14 erzeugte Frequenz?~üersignal 24 wird ebenfalls dem Adreßzähler 44 zugeführt

Das von der Oszillatorschaltung 10 erzeugte Zeitreferenzsignal 12 wird ebenfalls dem Tonhöhenteiler 48 zugeführt. Der Tonhöhenteiler 48 teilt das Zeitreferenzsignal nach einem Frequenzteilerverhältnis entsprechend den von dem Melodiespeicher 42 zugeführten Tonhöhendaten und erzeugt ein Tonsignal 56 entsprechend der jeweiligen Tonhöhe. Die Tonsignalsteuerschaltung 46 ist mit einem Ausgang an eine Decodierschaltung 58 angeschlossen. Die Decodierschaltung 58 und der Tonhöhenteiler 48 führen mit ihren Ausgängen zu einer Hüllkurvensteuerschaltung 60. Auf diese Weise werden die Tondauerdaten von der Tonsignalstcuerschaltung 4i) der Decodierschaltung 58 zugeführt, welcher die Tondauerdaten decodiert. Das Tonsignal 56 des Tonhöhcnteilers 48 gelangt zusammen mit dem Ausgangssignal der Decodierschaltung 58 zu der Hüllkurvensteuerschaltung 60. Die Hüllkurvensteuerschaltung 60 wandelt dieses Ausgangssignal in ein Spannungssignal um, überlagert dieses Spannungssignal als Hüllkurvensignal dem Tonsignal 56 und erzeugt ein Melodie-Tonsignal

62. Das Meiodie-Tonsignal 62 wird einer Lautsprecherschaltung 64 zugeführt und dort in einen wahrnehmbaren Ton umgewandelt

In Fig. 2 ist der Aufbau der Melodie-Steuerungsanordnung 40 gemäß F i g. 1 im einzelnen dargestellt. Wie hieraus hervorgeht, ist innerhalb des Melodiespeichers 42 ein Tondauerdatenspeicher 70 vorgesehen, in welchem die eine bestimmte Länge von beispielsweise 4 Bit aufweisenden Tcmdauerdaten gespeichert und von dort einer Tondauer-Decodierschaltung 72 zugeführt wer-

bo den. die innerhalb der Tonsignalsteuerschaltung 46 angeordnet ist Ein Ausgang der Schaltung 72 ist mit einer Tondauer-Zählschaltung 74 verbunden. Die Tondauer-Dccodierschaltung 27 dccodicri die von dem Speicher 70 zugcführtcn Tonclaucrdaten. Die Schallung 72 bc-

b-> stimmt einen Anfangswert eines 5-Bit-Datums der Zählschaltung 74 und legt ein Frequenzteilverhältnis entsprechend diesem Anfangswert fest Die Zählschaltung 74 wird in nicht dargestellter Weise durch fünf Binär-

zählerstufen gebildet und wird auf ein Frequenzteilerverhältnis im Bereich zwischen 1/32 und 1, beispielsweise 1/16, nach Maßgabe des Au.sgungssignsils der Tondiiiier-Decodicr.sclialliing 72 gesetzt. Das Taktsignal 24 wird von einer bestimmten Stufe des l'Vcciiicny.lcilurs 14 (i^; i g. I) der Tondaucr-Ziihlschallung 74 zugeführt. Am Ausgang der Zählsehaltung 74 wird als frequenzgeteiltes Taktsignal ein Übertragsignal 76 erzeugt, das einer Binärs^fnlerschaltung 78 zugeführt wird. Diese kann beispielsweise ein 4-Bit-Zähler mit Zählstufen 81j 82, 83 und 84 sein. Die Setzeingänge Sder Zählstufen 81,82,83 und 84 empfangen als Rücksetzsignal das Erkennungssignal 34 vom Komparator 32 (Fig. 1) und das von der Bcfehlscingabe-Slcucrschaltung 26 erzeugte Bclcgsignal 54. Die (^-Ausgänge der Zählstufen 8), 82, 83 und 84 sind jeweils mit ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Eingängen DI bis D4 der Decodierschaltung 58 verbunden. Der Q-Ausgang des Zählers 84 der letzten Stufe der Binärzählschaltung 78 ist mit dem Adreßzähler 44 und vierten Feldeffekttransistors 102,104 bzw. 106 verbunden. Die Source-Elektroden der vier n-Kanal-Feldeffekttransistorcn 100, 102, 104 und 106 sind geerdet. ISe/.eiehnet man die Widerstandswerie des ersten bis Ί Rinnen Widerstandes 108, 110, I lh, 11» und 120 mit R 1. R 2, R 3, R 4 bzw. R 5, so wird das Verhältnis zwischen diesen Widerstandswerten beispielsweise wie folgt festgelegt:

/?l:/?2:Ä3:/?4:/?5 =1:8:4:2:1

Der gemeinsame Verbindungspunkt 114 zwischen dem ersten Widerstand 108 und dem /weiten Wider stand 110 der Hüllkurvcnsteucrschultung 60 ist mit der Basis eines npn-Transistors 122 /.um Ansteuern eines Lautsprechers verbunden. Der npn-Transisior 122 ist Bestandteil der Lautsprecherschaltung 64. Der Kollektor des npn-Transistors 122 ist mit einem Ende eines Lautsprechers 124 verbunden, während der Emitter des

(Flg. i) verbunden. Auf diese Weise wird das AuS- 2ü ΓιμΓι-Τί'αιιϊίΜύΓ» 122 gcerdc! i5i. DiC Spannung der

gangssignal der Zählstufe 84 dem Adreßzähler 44 als Adresseninkremantsignal 86 zugeführt. Die Decodierschaltung 58 decodiert jedes Ausgangssignal am Q-Ausgang der Zählstufen 81, 82, 83 und 84 und führt über seine Ausgänge Fl, E2, EZ und F4 vier decodierte Signale den Signalleitungen 90, 92, 94 und 96 zu. Der Umwandlungsschlüssel der Decodierschaltung 58 ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle 1:

Eingangswert	/" 2	D3	D4	Spannungs-	Ausgangswert	L2	£3	£4
Di	1	1	1	stufc	FA	0	0	0
1	1	1	1	0	0	0	0	0
0	0	1	1	1	1	1	0	0
1	0	1	1	2	0	1	0	0
0	«	Q	1	3	1	1	ο	0
	1	1	0	3	1	0	1	0
X	0	1	0	4	0	1	1	0
1	0	1	0	5	0	1	1	0
0	1	0	0	7	1	0	0	1
1	1	0	0	9	1	0	1	1
0	0	0	0	11	1	0	1	1
1	0	0	0	13	1	1	1	1
0		15	1

wobei mit »x« ein beliebiger Eingangswert (1 oder 0) bezeichnet ist.

Die vier Ausgänge FI, £2, Ξ3 und F4der Decodierschaltung 58 sind über die Signalleitungen 90,92,94 und 96 jeweils mit einer Steuerelektrode eines von vier, beispielsweise als n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren ausgebildeten Schalttransistoren 100, 102, 104 und 106 verbunden. Die vier Schalttransistoren 100,102,104 und 106 sind Bestandteil der Hüllkurvensteuerschaltung 60. Der erste Schalt transistor 100 ist mit seiner Drain-Elektrode über erste und zweite Widerstände 100 und 108 mit der Drain-Elektrode eine p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren 112 verbunden. Das von dem Tonhöhenteiler 48 erzeugte Tonlagefrequenzsignal 56 wird der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 112 zugeführt. Der Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 112 wird eine bestimmte (positive) Spannung Vdd zugeführt Der Verbindungspunkt 114 zwischen dem ersten Widerstand 108 und dem zweiten Widerstand UO ist über einen dritten, vierten bzw. fünften Widerstand 116,118 bzw. 120 mit den Drain-Elektroden des zweiten, dritten Spannungsquelle V_nn wird dem anderen Ende des Lautsprechers 124 zugeführt.

Der Musiktongenerator arbeitet wie folgt: Sobald ein bestimmter Weckzeilpunkt erreicht ist, dessen Daten von dem Benutzer über die Tastatur 28 eingegeben und im Wcckzcitspcichcr 30 abgelegt werden, erzeugt der Komparator 32 das Erkennungssignal 34. In Abhängigkeit von dem Erkennungssignal 34 startet der Adreßzähler 44 seinen Betrieb. Der Adreßzähler 44 bestimmt aus den in dem Tondauerspeicher 70 des Melodiespeichers 42 abgelegten Daten ein Tondauerdatum, das aus dem Speicher 70 ausgelesen und an die Tonsignalsteuerschaltung 46 übertragen wird. Gleichzeitig wird von dem Adreßzähler 44 unter den in dem Melodicspeicher 42 gespeicherten Tonhöhendaten ein Tonhöhendatum bestimmt, das aus dem Melodiespeicher 42 ausgelesen und an den Tonhöhenteiler 48 übertragen wird. Das Tondauerdatum wird von einem digital codierten Datum, beispielsweise einem 4-Bit-Datum gebildet. Eine halbe Note entspricht der Bitkombination »0 0 0 1«, eine Viertelnote entspricht der Bitkombination »0 0 1 0« und eine Achtelnote entspricht der Bitkombination »0 0 1 1«.

Das von dem Speicher 70 des Melodiespeichers 42 der Tondauer-Decodierschaltung 72 der Tonsignalsteuerschaltung 46 zugeführte Tondauerdatum wird von der Decodierschaltung 72 decodiert und in ein festgelegtes Datum von beispielsweise 5 Bit umgewandelt. Dieses umgewandelte Datum wird der Tondauer-Zählschaltung 74 zugeführt. Falls eine einer halben Note entsprechende Bitkombination »0 0 0 1« von dem Speicher 70 ausgegeben wird, wird von der Schaltung 72 als festgelegtes Datum das decodierte Signal »10 0 0 0« erzeugt. Bildet der Speicher 70 eine einer Viertelnote entsprechende Bitkombination »0 0 1 0«, so erzeugt die Schaltung 72 das decodierte Signal »1 1 0 0 0« als festgelegtes Datum. Wenn ferner eine einer Achtelnote entsprechende Bitkombination »0 0 1 1« von dem Speicher 70 erzeugt wird, bildet die Schaltung 72 als festgelegtes

ω Datum die Bitkombination »111 0 0«. Diese festgelegten Daten werden in der Zählsehaltung 74 sequentiell gesetzt Es sei angenommen, daß die einer halben Note entsprechende Bitkombination »10 0 0 0« als erste in der Zählsehaltung 74 gesetzt wird. Der Zähler 74 erhöht die festgelegten Daten nach Maßgabe des von einer bestimmten Stufe des Frequenzteilers 14 erzeugten Taktsignals 24. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß ein durch das Taktsignal 24 bestimmtes Zeitintervall bis

zur Abgabe des Übertragsignals 76 aus dem Zähler 74, also während einer Vi₆ Periode der Tondauerdaten durch zwei geteilt wird. Wenn die einer Viertelnote entsprechende Bitkombinalion »1 1 0 0 0« als festgelegtes Datum in dem Zähler 74 gesetzt wird, wird durch vier geteilt. Wenn die einer Achtelnote entsprechende Bitkombination »1 I 10 0« als festgelegtes Datum in dem Zähler 74 gesetzt wird, wird 24 durch acht geteilt.

Die BinärzSfalerschaltung 78 der Tonsignalsteuerschaltung 46 wird bei einem Anfangswert »1 I 1 1« des von dem Komparator 32 erzeugten Erkennungssignals 34 rückgesetzt. Der Zählwert der Binärzählerschaltung 78 wird durch das von dem Zähler 74 übertragene Übertragsignal 76 inkrementiert. Sobald die Binärzählerschaltung 78 bei dem Anfangswert »1 1 1 !«rückgesetzt wird, wird das Anfangswert-Datum »1 111« von der Decodierschaltung 58 entsprechend Tabelle i decodiert. Hierdurch wird an den vier Ausgängen El, E 2, £3 und ΕΛ der Schaltung 58 das Ausgangsdatum »0 0 0 0« erzeugt, welches aus vier Bit besteht und den Steucrelektroden der Feldeffekttransistoren 100, 102, 104 und 106 zugeführt wird. Hierdurch bleiben die n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren 100, 102, 104 und 106 im nichtleitenden Zustand. Die Basiselektrode des zur Ansteuerung des Lautsprechers 124 der Lautsprecherschaltung 64 vorgesehenen npn-Transistors 122 liegt an einer Spannung, welche im wesentlichen gleich der Leistungsquellenspannung Vdd ist. In diesem Zustand wird das Tonsignal 56 welches den von dem Tonhöhenteiler 48 erzeugten Tonhöhendaten entspricht, der Steuerelektrode des p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors 112 zugeführt. Das Tonsignal, dessen Spannungspegel praktisch gleich dem Spannungspegel der Spannung Vbo ist, wird der Lautsprecherschaltung 64 für eine Vk, Periode der Tondauer zugeführt. Die Ausgangsspannung V*vs der Hüllkurvensteuerschaltung 60 und das Spannungsverhältnis zwischen dieser Ausgangsspannung ν_ΛΙ« und der Spannung VO₀ sind für jede Spannungsstufe in der nachstehenden Tabelle II veranschaulicht:

Spannungsstufe .Spannungsverhältnis

10

11

12

13

14

15

1.00
0,89
0.80
0.73
0.67
0.62
0.57
0.53
OJO
0.47
0.44
0,42
0.40
038
036
035

Sobald der Zähler 74 das Übertragsignal 76 erzeugt, werden die festgelegten Daten in dem Zähler 74 von dem Notendecoder 72 rückgesetzt, worauf der vorstehend erläuterte Arbeitszyklus wiederholt wird. Sobald das nächste Wbertragsignal 76 der Binär/ählersdiallung 78 zugeführt wird, zählt diese das C'odedalum »0 1 I I«. welches der Decodierschaltung 58 zugeführt wird. Letztere erzeugt entsprechend Tabelle 1 bei dem Eingangsdatum »0 1 1 1 «das Ausgangsdatum »1 000«.DasAusgangsdatum »10 0 0« wird von den vier Ausgängen El, E2, E3 und £4 der Schaltung 58 den Steuerelektrode der vier n-Kanal-MOS-FcIdcffckltransislorcn 100, 102, 104 bzw. 106 zugeführt. Damit wird nur der eine, mit einem »!«-Bit beaufschlagte Feldeffekttransistor 100 leitend, während der zweite, dritte und vierte Feldeffekttransistor 102, 104 bzw. 106 im nicht-leitenden Zustand verbleiben. In diesem Zustand beträgt das Spannungsverhältnis zwischen der Ausgangsspannung Kmv der Hüllkurvensteuerschaliung 60 und der Spannung Vi)D gemäß Tabelle II 0,89 (Spannungsstufe 1). Hierdurch wird eine Spannung, welche dem 0,89fachen der Spannung VOo entspricht, der Lautsprecherschaltung 64 für eine '/κ, Periode der Notendauer zugeführt. Anschließend wiederholt sich der gleiche Arbeitszyklus. Der Lautsprecherschaltung 64 wird auf diese Weise /. B. ein Signal zugeführt (F i g. 3), welches das Melodie-Tonsignal 62 in Korm einer stufenförmigen Hüllkurve umfaßt. Das übertragene Signal wird in der Lautsprecherschaltung 64 auf bekannte Weise in einen Ton umgewandelt. Fig.4 zeigt eine typische Hüllkurve eines natürlichen Tons, wie er von einem Musikinstrument oder dergleichen erzeugt wird. Die Hüllkurve des natürlichen Tons besitzt eine Anschwellphase 130, eine Abschwellphase 132. eine Haltephase 134 und eine Abklingphase 136. Vergleicht man die mittels der vorliegenden Erfindung erzielte Hüllkurve gemäß F i g. 3 mit der Hüükurve des natürlichen Tons gemäß F i g. 4, so entspricht der Signalabschnitt 140 in F i g. 3 der Anschwellphase 130 in F i g. 4. Die übrigen Signalabschnitte 142,144 und 146 in F i g. 3 entsprechen der Abschwellphase 132. der Haltephase 134 bzw. der Abklingphase 136 in F i g. 4.

Wenn die Binärzählerschaltung 78 sequentiell inkrementiert erhöht und der Zählwert der Binärzählerkette 78 schließlich auf »0 0 0 0« gesetzt wird, erzeugt die Binärzähierschaitung 75 das Adresseninkremenisignai S6. Das Adresseninkrementsignal 86 wird dem Adreßzähler 44 zugeführt, so daß dem Zählwert des AdreU/ählers 44 eine »1« hinzuaddiert wird. Hierdurch werden die einem anschließend wiederzugebenden Ton entsprechenden Tondauerdaten und Tonhöhendaten aus dem Melodiespeicher 42 ausgelesen und der Tonsignalsteucrschiillung 46 sowie dem Tonhöhenteiler 48 in gleicher Weise wie vorstehend erläutert zugeführt. Die Hüllkurvenerzeugung für diesen neuen Ton erfolgt dann in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben.
Bei der Hüllkurvenstcuerungsanordnung nach dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel kann die Hüllkurve mit der Anschwellphase, der Abschwellphase, der Haltephase und der Abklingphase einer Originalmelodie aufgeprägt werden. Auf diese Weise läßt sich ein Melodieklang mit hoher Tonqualität erzeugen, welehe dem natürlichen Klang sehr ähnlich ist. Desweiteren läßt sich die Hüllkurve mit Hilfe der Decodierschaltung 58 in beliebiger Weise steuern. Für eine Vielzahl von Liedern mit unterschiedlichen Tempi, deren Daten in dem Melodiespeicher 42 gespeichert sind, kann für das Tempo jedes Liedes die optimale Hüllkurve ausgewählt werden.

Da gerade Armbanduhren mit der Weckfunktion klein, leicht und billig sein müssen, eignet sich die vorliegende Erfindung ganz besonders zu diesem Zweck. Wenn ferner der Widerstandswert eines Abgleichwidersiandes für einen Schalttransistor auf einen im Vergleich zu den Widerstandswcricn der Widerstände 108, 110, 116, 118 und 120 vernachlässigbaren Wert gelegt wird.

Jl 4/

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lassen Sich Änderungen der Widerslandskennlinien bei der Massenherstellung vernachlässigen. Falls die vorstehend erwähnten Widerstände ebenfalls in einem integrierten Schaltkreis angeordnet werden, lassen sich Änderungen der Bauteile wesentlich verringern. Auch wenn der Absolutwert der Widerstände sich ändert, ist die relative Änderung unter den betreffenden Widerständen gering, so daß sich stabile Betriebsverhältnisse erzielen lassen. Auf diese Weise ergibt sich eine hohe, verbesserte Zuverlässigkeit der Hüllkurvensteuerungsanordnung gemäß der Erfindung.

Anstelle einer einzigen Dccodicrschaltung (58) können auch /wci llüllkurvendecoder 150 und 152 gemäß F i g. 5 vorgesehen werden. Die beiden Hüllkurvendccoder 150 und iZ2 besitzen unterschiedliche Hüllkurvcn-Charakteristiken und sind parallel zueinander mit einem Ausgang der Tonsignalstcuerschaltung 46 verbunden. Die Hüllkurvendecoder 150 und 152 führen zu einem Wähler 154. Die Betriebsart des Wählers 154 wird durch ein Seleklionrsignal 158 gesteuert, das von einer mit dem Wähler 154 verbundenen Wählersteuerschaltung 156 erzeugt wird. Die von der Tonsignalsteuerschaltung 46 erzeugten Tondauerdaten werden gleichzeitig dem ersten und zweiten Hüllkurvendecoder 150 bzw. 152 zugeführt. Die beiden Hüllkurvendecoder 150 und 152 erzeugen Signale mit unterschiedlicher Hüllkurvencharakteristik, welche selektiv an die Hüllkurvensteuerschaltung 60 übertragen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Hüllkurvensteuerungsanordnung können einem Lied unterschiedliche Hüllkurvencharak- jo teristiken je nach Bedarf und Geschmack des Zuhörers aufgeprägt werden.

Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gemäß I' i g. 1 und 2 lassen sich Töne erzeugen, welche den typischen Tönen eines Musikinstru- J5 mentes ähneln, die eine Anschwellphase, eine Abschwellphase, eine Haltephase und eine Abklingphase aufweisen. Indessen ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Es läßt sich auch eine Hüllkurvencharakteristik auswählen, welche nur eine Anschwellphase und eine Abklingphase aufweist oder welche d^;e Anschwellphase wiederholt, um den Melodieklängen einen Echoeffekt zu verleihen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

bO

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronischer Musiktonger.erator, mit folgenden Merkmalen:

a) in einer Speicheranordnung (42) sind Tondaten einer Tonfolge in Form von Tondauerdaten und Tonhöhendaten gespeichert,

b) eine Leseschaltung liest aus der Speicheranordnung die Tondaten entsprechend der der wiederzugebenden Tonfolge nacheinander aus,

c) eine an die Speicheranordnung angeschlossene Tonhöhenteilcrschaltung (48) erzeugt nach Maßgabe der ausgelesenen Tonhöhendaten je- [ > weih ein Tonsignal mit einer durch die Tonhöhendaten bestimmten Frequenz,

d) eine an die Speicheranordnung angeschlossene Tonsignalsteuerschaliung (46) bestimmt nach Maßgabe der ausgelesenen Tondauerdaten die jeweni^e Zeitdauer für einen Ton,

e) eine Hüiikurvensteuerschaitung prägt dem Tonsignal eine Hüllkurve auf, und

f) eine an die Hüiikurvensteuerschaitung (60) angeschlossene Lautsprecherschaltung erzeugt den Tondaten entsprechende Musiktöne,