DE3303285A1 - Verfahren zur steuerung elektronischer musikinstrumente - Google Patents

Verfahren zur steuerung elektronischer musikinstrumente

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DE3303285A1
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DE
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computer
tone
musical instruments
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controls
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DE19833303285
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English (en)
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Herbert 7024 Filderstadt Bsteh
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SCHAETZLE NORBERT DIPL RER POL
Original Assignee
SCHAETZLE NORBERT DIPL RER POL
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10HELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H1/00Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/02Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos
    • G10H1/04Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation
    • G10H1/053Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only
    • G10H1/057Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only by envelope-forming circuits
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10HELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H7/00Instruments in which the tones are synthesised from a data store, e.g. computer organs
    • G10H7/002Instruments in which the tones are synthesised from a data store, e.g. computer organs using a common processing for different operations or calculations, and a set of microinstructions (programme) to control the sequence thereof

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)

Description

  • Verfahren zur Steuerung elektr6hiscIir Musikinstumente.
  • Bekanntlich kann man elektronische Musikinstrumente auch danach unterteilen, ob die Klänge aktiv erzeugt werden, oder, in elektronischen Speichern festgehalten, bei Bedarf elektronisch ausgelesen werden.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren der ersten Gruppe.
  • 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.
  • Betrachtet man ein solches mehrregistriges elektronisches Musikinstrumeint, so stellt man eine Reihe von beachtlichen Nachteilen fest.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • f) Der Aufwand an Verbindungsleitungen ist verhältnismäßig groß.
  • 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.
  • Aus der Fülle der Möglichkeiten ist in Figur 1 ein Beispiel beschrieben, aus dem schematisch der Ablauf hervorgeht.
  • 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.
  • 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.
  • Mit dem Rechner (100) ist der Codierer (115) elektrisch fest verbunden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Eine technisch günstige Weiterentwicklung ist in Fig. 2 wiedergegeben.
  • 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.
  • 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.
  • Wie hieraus leicht zu ersehen ist, können selbstverständlich aufgrund der zeitmultiplexen Steuerung gleichzeitig mehr als eine Klangfarbe (z. B.
  • durch die Formanten von Flöte und Trompete) im Filter eingestellt werden.
  • Auch hier wurden bisher zusätzliche Filter benötigt.
  • 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 - Leerseite -

Claims (4)

  1. Verfahren zur Steuerung elektrizniischer Musiktnstrumente Patentansprüche: Verfahren zur Steuerung von elektronischen Musikinstrumenten, bestehend aus Tonerzeugung, elektronischer Tastung, Registrierteil, Klangformung, Verstärkung und akustischer Abstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Teilton nur ein Gatterventil vorhanden ist, welches jeweils durch eine von einem Rechner (100) abgegebene Steuerspannung definiert geöffnet (bzw. geschlossen) wird, wobei dieser Rechner seine Informationen zu jedem beliebig kleinen Zeitpunkt aus Registrierung und Konfiguration der gedrückten Tasten dahingehend verarbeitet, daß er das jeweilige Gatter (die jeweiligen Gatter) entsprechend der Lautstärke der sonst einfach, oder mehrfach abzustrahlenden Teiltöne und jeweiligen Hüllkurven beim An- und Ab schwingen durchsteuert, wobei in dieser Steuerspannung sowohl die Gesamtamplitude als auch der zeitliche Ablauf der Tonschwingungen berücksichtigt ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den jeweiligen Steuerspannungen des Rechners mehrere unterschiedliche Hüllkurven (z. B. Flöte und Trompete) verarbeitet sind.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (100) die Gesamtstimmung der Tonerzeugung (112) kontrolliert und/oder definiert verändert.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gelennz eichnet, daß eine am Ausgang befindliche, spannungsgesteuerte Filtereinheit (117) von den Daten des Rechners (100) über den D/ß-Wandler (110) und die Leitung (113) einerseits, sowie vom Decoder (114) über die Leitung (118) andererseits gesteuert wird, wobei der zeitliche Ablauf dieser Steuerung in gleicher Weise, wie bei der Tonerzeugungungssteuerung, erfolgt.
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