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Verfahren zur Steuerung elektr6hiscIir Musikinstumente.
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Bekanntlich kann man elektronische Musikinstrumente auch danach unterteilen,
ob die Klänge aktiv erzeugt werden, oder, in elektronischen Speichern festgehalten,
bei Bedarf elektronisch ausgelesen werden.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren der ersten Gruppe.
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Nach dem Stand der Technik bestehen Orgeln dieser Gruppe aus einer
Tonerzeugung, einer elektronischen Tastung, welche mit einer vorgegebenen Hüllkurve
die für jeden Registerklang, bzw. für jede Fußlage und für jede Taste vorhandenen
Gatterventile durchsteuert und so über spezielle Filter der Gesamtklang der Verstärkung
und von dort den Tonstrahlern
zugeführt wird.
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Betrachtet man ein solches mehrregistriges elektronisches Musikinstrumeint,
so stellt man eine Reihe von beachtlichen Nachteilen fest.
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Als musikalische Mängel fallen sofort auf: a) Die jeweilige Hüllkurvenfunktion
ist bei den besser ausgestatteten Instrumenten in Bezug auf Klangfarbe und Tonhöhe
unterschiedlich, bei den einfachen Instrumenten in der Regel universell für das
Instrument, wobei meistens einige feste Hüllkurven zur Auswahl stehen.
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Dieser Mangel wird von einem guten Musiker sofort als Schwäche erkannt,
da selbstverständlich das Ein- und Ausschwingverhalten von der Art des simulierten
Einzelinstrumentes (z. B. Flöte, Trompete) und von dessen Tonhöhe entscheidend abhängt.
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b) Ein weiterer musikalischer Nachteil solcher, dem Stand der Technik
entsprechenden Instrumente, besteht bei der Ausfilterung der Harmonischen, die vorzugsweise
pro Oktave erfolgt und die, wegen der endlichen Genauigkeit im Durchlaßbereich solcher
Filter, immer Amplitudensprünge beim Übergang von einem Oktavfilter zum nächsten
hervorruft. L)ieser Nachteil macht sich besonders bei der Transponierung der Gesamtstimmung
bemerkbar.
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c) Schließlich sei noch der musikalische Nachteil erwähnt, daß bei
den Instrumenten, die dem Stand der Technik entsprechen, ein Tremolo über die Klänge
des jeweiligen Registers, oder meistens über den gesamten Tonumfang des Instrumentes
gleich ist. Dies entspricht jedoch nicht den Tremoli mechanischer Instrumente, die
elektronisch nachgebildet werden sollen.
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Besonders gravierend fällt jedoch bei den bisherigen Instrumenten
der sehr große technische Aufwand auf, nämlich: d) Die Zahl der von den Hüllkurvengeneratoren
gesteuerten Tongatter ist identisch mit der Zahl der Tasten, vervielfacht um die
Zahl der vorhandenen Fußlagen. Dies ist nicht nur ein enormer kostenmäßiger Aufwand,
sondern erfordert darüberhinaus in Abhängigkeit der Zahl der im Instrument vorhandenen
Fußlagen jeweils einen anderen elektronischen Aufbau.
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e) Der kostenmäßige Nachteil, wie unter d) beschrieben, betrifft in
gleicher nachteiliger Weise auch den Aufwand, der für die Sinusfilterung erforderlich
ist und der sich mit der Zahl der gefilterten Fußlagen vervielfacht.
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f) Der Aufwand an Verbindungsleitungen ist verhältnismäßig groß.
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Nachfolgend ist im Anspruch 1 ein Verfahren zur Steuerung elektronischer
Musikinstrunente beschrieben, bei dessen Anwendung diese Nachteile beseitigt werden
können und darüberhinaus weitere musikalische Möglichkeiten realisierbar sind.
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Aus der Fülle der Möglichkeiten ist in Figur 1 ein Beispiel beschrieben,
aus dem schematisch der Ablauf hervorgeht.
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Das Kernstück der Erfindung bildet ein Rechner (100). Sämtliche Informationen,
welche in jedem beliebigen Zeitraum das beim Spiel sich ständig ändernde Klangbild
definieren, wie die in der Tastung (104) gedrückten Tasten, die Registrierung aus
dem Registerteil (105), in dem
eine vorgegebene Zahl von fest eingestellten
Registrierungen in beliebiger Kombination geschaltet werden können, aus dem Registerteil
(106), in welchem eine in der Konfiguration der I-Iarmonischen beliebig und kontinuierlich
einstellbare Registrierung möglich ist und aus dem Schaltteil (107), in dem sämtliche,
im Instrument mögliche Effekte eingestellt werden können, werden diesem Rechner
(100) zugeführt. Die Ausgänge der Funktionseinheiten (104 - 107) gehen dabei über
die Leitungsbündel (103) auf den Codierer (102), der seinerseits alle Informationen
in einem vom Entwickler des Instrumentes festgelegten Code dem Rechner (100) zuführt.
Die Codierung ist u. a. erforderlich wegen der verhältnismäßig niedrigen Zahl von
Anschlußpunkten am Rechner.
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Dem Rechner obliegt die Auswertung derjenigen Informationen, welche
codiert vom Codierer (102) dem Rechner (100) eingegeben werden. Dies geschieht in
der Weise, daß der Rechner in einer vorgegebenen Zeitfolge jeweils einen Teil der
ihm eingegebenen Daten verarbeitet, während der Rest dieser Daten in internen elektronischen
Speichern abgelegt wird, die der Rechner (100) danach bei den jeweiligen Rechenschritten
abruft.
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Mit dem Rechner (100) ist der Codierer (115) elektrisch fest verbunden.
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Letzterer besitzt zwei codierte Datenausgänge (108 und 109), wobei
der Datenausgang (108), welcher u. a. die Hüllkurvemnformation enthält, mit dem
Eingang des Digital-Analog-Wandlers (110) verbunden ist. Der andere Ausgang des
Codierers (115) liefert ebenfalls u. a. die Tonhöh-eninformation bzw. die Tonhöheninformationen
an den Decodierer (114), der seinerseits analog der Information die jeweiligen Tongatter
in der Gatterstufe (111) gemäß der Hüllkurveninformation gleichzeitig durchschaltet.
Diese Durchschaltung ist streng genommen eine quasi-gleichzeitige mehrerer Gatter
in der Gatterstufe (111), die in einem Zeitmultiplex erfolgt, dessen Grundfrequenz
(etwa 2 MHz) so hoch sein muß, daß ein kontinuierlicher Hüllkurvenverlauf möglich
ist. Notwendig ist dieses Zeitmultiplex dadurch,
daß, inl Gegensatz
zu den herkömmlichen Instrumenten, iiui ein Gatter jeder erzeugten Tonfrequenz zugeordnet
ist. Über das Leitungsbündel (115) wird dann das so erhaltene Klangbild zur weiteren
Abbereitung gemäß dem Stand der Technik weitergeleitet.
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Betrachtet man die Funktionsweise anhand des Blockschaltbildes Fig.
1 unter Berücksichtigung des Vorhergesagten, so erkennt man als einen der großen
Vorteile der Erfindung die Herabsetzung der Zahl der Einzelgatter, die bei Anwendung
des neuen Verfahrens bei einer mittleren Orgel auf etwa 10% sinkt. Ein weiterer
Vorteil ist die Möglichkeit einer einfachen Codierung, da in diesem Fall alle Fußlagen
in nur einer Gatterreihe zusammengefaßt sind.
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Insgesamt besteht aber der Vorteil des neuen Verfahrens nicht nur
in der erheblichen Reduzierung des Bauaufwandes, sondern - das ist mindestens genau
so wichtig - darin, daß für jedwede weitere Op erationen, die in den Schaltungsablauf
eingeordnet werden können, keine weitere Elektronik benötigt wird, was bei Instrumenten
nach dem Stand der Technik notwendig ist.
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Zu diesen zusätzlichen Operationen gehören nicht nur weitere Hüllkurvenformen,
sondern auch alle Effekte, wie beispielsweise alle Koppeln, automatische Ablauffunktionen,
wie Arpegdo, Glissando, und/oder die Begleitautomaten u. s. w.
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Eine technisch günstige Weiterentwicklung ist in Fig. 2 wiedergegeben.
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Hier kontrolliert und/oder steuert der Rechner (100) die Gesamtstimmung
der Tonerzeugung (112). Dies geschieht in der Weise, daß - ausgehend vom Rechner
- die Tonerzeugung (112) über die Leitung (116) den
Befehl erhält,
die vom D/A-Wandler (110) ausgehende Tonhöheninformation zu verarbeiten. Der technische
Vorteil besteht hier darin, daß der Rechner (100) unabhängig von der Gesamtstimmung
sich auf eine hochkonstante Quarzreferenzfrequenz bezieht. Der musikalische Vorteil
besteht einerseits in einer enormen Konstanz der Gesamtstimmung und andrerseits
in der Möglichkeit der Änderung dieser Stimmung auch in beliebig kleinen Schritten.
Auf diese Weise sind u. a. auch definierte Schwebungen gegenüber einem weiteren
Aufbau möglich.
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Ein besonderer Vorteil des neuen Verfahrens ergibt sich auch, wenn
für die Erzeugung besonderer, gegebenenfalls zeitlich variabler Klänge sowohl I-Iüllkurve
und Tonhöhe, als auch zusätzlich nachfolgende Filter variiert werden müssen. In
diesem Fall entfallen nicht nur die sonst notwendigen Hüllkurvengeneratorenl sondern
der Rechner steuert auch in vorgegebener Weise über die Leitungen (113 und 118)
die nachfolgende spannungsabhängige Filtereinheit (117), wodurch zusätzlich Filtereinheiten,
die bisher notwendig waren, entfallen.
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Wie hieraus leicht zu ersehen ist, können selbstverständlich aufgrund
der zeitmultiplexen Steuerung gleichzeitig mehr als eine Klangfarbe (z. B.
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durch die Formanten von Flöte und Trompete) im Filter eingestellt
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Auch hier wurden bisher zusätzliche Filter benötigt.
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In Betracht gezogene Druckschriften: DE 30 18 363 C 1 DE 27 45 196
C 2 DE 27 43 264 C 2 DE 22 19 559 C 2 DE 27 08 006 C 2 DE 25 46 610 B 2 DE 23 62
609 B 2 DE 27 09 560 C 2 1)E 27 38 359 T3 2 DE 26 43 429 C 2 DE 26 59 135 B 2
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