DE3318667C1 - Elektronisches Tastenmusikinstrument und Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Tastenmusikinstrument mit Eingabeelementen, wie Tonauslösetasten und digitalen und/oder analogen Bedienelementen, mit einem Hauptsystem, das einen Daten-, Adreß- und Steuerleitungen aufweisenden Hauptsystem-Bus und einen Speicher und Mikroprozessor aufweisenden Hauptsystem-Rechner besitzt, und mit mindestens zwei Stimmenmodulen, die über den Hauptsystem-Bus mit dem Hauptsystem-Rechner verbunden sind und aus von ihm in Abhängigkeit von den betätigten Eingabeelementen zugeführten Parametern Tonsignale formen, und auf ein Verfahren zum Betrieb eines solchen elektronischen Tastenmusikinstruments.

Bei einem bekannten elektronischen Tastenmusikinstrument (»elrad« 1982, Heft 12, Seite 23) dieser Art erzeugt jeder Stimmenmodul das Tonsignal einer Stimme, indem dieses Signal punktweise aus gespeicherten Digitalwerten zusammengesetzt wird. Diese Digitalwerte sind im Hauptsystem-Datenspeicher als Tabelle oder aufgrund einer Berechnung durch den Hauptsystem-Rechner abgelegt. Irgendwelche Änderungen der Eingabedaten führen praktisch sofort zu einer Änderung des Speicherinhalts und damit zu einer Änderung des Tonsignals. Wenn aber mehrere Stimmen vorhanden sind, wird der Datenspeicher sehr groß, und die Arbeitsgeschwindigkeit des Mikroprozessors reicht nicht mehr aus, um alle Stimmen akustisch einwandfrei zu erzeugen.

Bei einem anderen bekannten elektronischen Tastenmusikinstrument (US-PS 43 57 849) gibt es zwei Rechner, die je eine zentrale Recheneinheit, eine Programmsteuerung, Speicher und Eingangs- und Ausgangs-Ports aufweisen. Der erste Rechner ist für die Frequenz und Form der Tonkurve verantwortlich, fragt die Tonauslösetasten ab und vollführt Steuerungsfunktionen. Der zweite Rechner ist für die Hüllkurven verantwortlich. Der Datenaustausch zwischen den beiden Rechnern erfolgt über die Eingangs- und Ausgangs-Ports. Der zweite Rechner vermag zwar den ersten Rechner zu entlasten. Es ist aber keine modulare Bauweise mehr möglieh, bei der man einfach durch Änderung der Zahl der Stimmenmodule die Zahl der verfügbaren Stimmen festlegt.

Bei Datenverarbeitungsanlagen sind Mehrprozessorsysteme bekannt (»Lexikon der Datenverarbeitung«, 8.

Auflage, Seiten 418 und 419). Hierbei kann ein Prozessor (master) die Führung übernehmen und die Arbeit der anderen Prozessoren (slaves) steuern. Solche Mehrprozessorsysteme haben in der Regel einen gemeinsa-

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men Arbeitsspeicher. tersystem-Spcicher ausschließlich aus RAM-Speicher-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elek- bereichen besteht. Es werden dann nicht nur Parameter tronisches Tastenmusikinstrument der eingangs be- für die Tonsignale vom Hauptsystem auf das Untersyschriebenen Art anzugeben, bei dem die Zahl der er- stern übertragen, sondern auch das jeweilige Steuerprozeugbaren Stimmen oder Tonsignalen weniger starken ^r> gramm. Dies erhöht die Flexibilität des Instruments.
Beschränkungen unterliegt, das aber auf Änderungen Mit besonderem Vorteil hat der Stimmenmodul Ausder Eingabedaten sofort reagiert. gänge für mehrere von demselben Untersystem-Rech-Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, ner abhängige Stimmen. Hierdurch wird der Aufwand daß die Stimmenmodule jeweils ein Untersystem auf- noch weiter verringert, weil nicht für jede Stimme.ein weisen, das einen ebenfalls Daten-, Adreß-und Steuer- io Untersystem-Rechner benötigt wird,
leitungen aufweisenden Untersystem-Bus und einen Ein Verfahren zum Betrieb eines solchen elektroni-Speicher zur Aufnahme der Parameter und einen Mi- sehen Tastenmusikinstruments ist erfindungsgemäß dakroprozessor aufweisenden Untersystem-Rechner be- durch gekennzeichnet, daß Hauptsystem-Mikroprozessitzt sowie aufgrund der gespeicherten Parameter Ton- sor und Untersystem-Mikroprozessor mit gleicher und Hüllkurven für die bereffende Stimme erzeugt, und 15 Taktfrequenz, jedoch um eine halbe Zykluszeit versetzt, daß zum Datenaustausch zwischen Haupt- und Unter- betrieben werden und daß der Bus-Schalter den Untersystem ein Bus-Schalter vorgesehen ist, der den Unter- system-Speicher während der zweiten Hälfte der Zysystem-Speicher abwechselnd mit dem Hauptsystem- kluszeit des Hauptsystem-Mikroprozessors mit dem Bus und dem Untersystem-Bus verbindet. Hauptsystem-Bus und während der zweiten Hälfte der Durch die Verwendung des Untersystem-Rechners 20 Zykluszeit des Untersystem-Mikroprozessors mit dem wird der Hauptsystem-Rechner vollständig von der Untersystem-Bus verbindet. Durch die zeitlich versetzte Stimmenerzeugung entlastet. Er braucht lediglich die Betriebsweise der beiden Mikroprozessoren erhält man Parameter für die betreffende Stimme zu berechnen die Möglichkeit, daß das Untersystem Daten des Haupt- und über den Bus-Schalter in den Untersystem-Speicher systems mit einer Verzögerung von nur einer halben zu übertragen. Diese Tätigkeit beschränkt sich auf Zeit- 25 Zykluszeit verarbeiten kann.

punkte, bei denen eine Änderung der Eingabedaten er- Aufgrund der Tatsache, daß wegen des bidirektiona-

folgt. In der übrigen Zeit steht die Kapazität des Haupt- len Datenaustauschs auch Rückmeldungen möglich

system-Rechners für andere Aufgaben zur Verfügung. sind, empfiehlt sich eine Betriebsweise derart, daß für

Beispielsweise kann er Peripherie-Baugruppen zyklisch jede Stimme vom Untersystem-Rechner ein Belegsi-

abfragen. 30 gnal, dessen Größe der augenblicklichen Bedeutung der

Umgekehrt ist jeder Untersystem-Rechner, sobald Stimme im Gesamtklang entspricht, in den Untersy-

seinem Speicher die entsprechenden Parameter züge- stem-Speicher geschrieben wird und der Hauptsystem-

führt worden sind, bei der Erzeugung der Stimme weit- Rechner im Bedarfsfall alle Belegsignale vergleicht und

gehend selbständig. Er vermag daher sowohl die Ton- die Stimme mit dem kleinsten Belegsignal stoppt. Wenn

kurven als auch die Hüllkurven für die einzelnen Stirn- 35 der Spieler eine neue Stimme anfordert, aber noch alle

men zu erzeugen. Entsprechend wenig wird der Haupt- Stimmenmodule besetzt sind, wird diejenige Stimme ge-

system-Rechner belastet. Die Untersysteme stellen stoppt, die im Gesamtklang die geringste Bedeutung hat

Stimmenmodule dar, die gleichberechtigt an den Haupt- und deren Fortfall daher am wenigsten auffällt. An die

system-Bus angeschlossen werden können. Daher läßt Stelle der gestoppten Stimme kann dann die neue Stim-

sich innerhalb eines gewissen Rahmens die Zahl der 40 me treten.

erzeugbaren Stimmen bzw. Tonsignale frei wählen. Die- Im einfachsten Fall ist das Belegsignal von 'der Laut-

se Zahl ist höher als in den bekannten Fällen. stärke des Tonsignals der Stimme abgeleitet.

Jedes Untersystem weist einen Untersystem-Speicher Günstig ist es ferner, wenn alle Informationen, die zur auf, zu dem auch das Hauptsystem Zugang hat. Durch Erzeugung einer Stimme erforderlich sind, jeweils nach Verwendung des Bus-Schalters, der den Untersystem- 45 Beginn der Betätigung einer Tonauslösetaste vom Speicher abwechselnd mit dem Hauptsystem-Bus und Hauptsystem-Rechner über den Bus-Schalter in den dem Untersystem-Bus verbindet, können die im Haupt- Untersystem-Speicher übertragen werden. Auf diese system berechneten Parameter im »real time-Verfah- Weise lassen sich die Stimmenausgänge der Untersysteren« in das Untersystem übertragen und dort sofort zur me im Augenblick der Tonauslösung der betreffenden Stimmenbildung ausgenutzt werden. 50 Tonauslösetaste, gleichgültig, ob in Obermanual, Unter-Günstig ist es, wenn der Bus-Schalter für bidirektio- manual, Pedal oder Begleitautomatik, einschließlich der nalen Datenaustausch ausgelegt ist. Das Hauptsystem momentanen Registrierung zuordnen, so daß eine optikann daher Rückmeldesignale vom Stimmenmodul male Ausnutzung der Stimmen möglich ist. Weiterhin empfangen, was für manche Betriebsweisen zweckmä- kann nacheinander geschickten Tasten jeweils ein neuer ßigist. 55 Klang zugeordnet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der Ferner kann man während der Stimmenabgabe durch

Bus-Schalter und der Untersystem-Speicher mit der das Untersystem die Stimme ändernde Parameter vom

doppelten Taktfrequenz des Hauptsystem-Mikropro- Hauptsystem-Rechner über den Bus-Schalter in den

zessors betreibbar. Sowohl der Hauptsystem-Bus als Untersystem-Speicher nachführen. Während der Ton-

auch der Untersystem-Bus stehen daher in jedem Takt 60 ausgabe können daher auch Lautstärke-, Frequenz- und

des Hauptsystem-Mikroprozessors mit dem Untersy- andere Informationen vom Bediener nachgeführt wer-

stem-Speicher in Verbindung. Das bedeutet, daß in je- den.

dem Zyklus des Hauptsystem-Mikroprozessors ein Da- Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeich-

tenaustausch erfolgen kann. Dies bereitet auch tech- nung dargestellter, bevorzugter Ausführungsformen nä-

nisch keine Schwierigkeiten, weil es handelsübliche es her erläutert. Es zeigt

Schalter und Speicher gibt, die eine wesentlich höhere F i g. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen

Arbeitsgeschwindigkeit als ein Mikroprozessor haben. Tastenmusikinstruments,

Der weiteren Vereinfachung dient es, wenn der Un- F i g. 2 das Blockschaltbild eines Stimmenmoduls,

F i g. 3 ein Zeitdiagramm der Bus-Schalter-Arbeitsweise,

F i g. 4 das Blockschaltbild eines weiteren Stimmenmoduls und

F i g. 5 das Blockschaltbild eines abgewandelten Stimmenmoduls.

In Fig. 1 ist ein elektronisches Musikinstrument in der Form einer Orgel veranschaulicht. Sie weist ein Peripherie-Teil 1 auf, dessen Baugruppen sich im wesentlichen an der Vorderseite der Orgel befinden, und einen Funktions-Teil 2, der im wesentlichen im Innern des Orgelgehäuses angeordnet ist. Der Peripherie-Teil 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel die folgenden Baugruppen auf:

— Ein Bedien- und Anzeigefeld PAN 1, das Bedientasten und zugehörige Anzeigeelemente für den Orgelbetrieb aufweist, z. B. Registerschalter zum Ein- und Ausschalten von Filtergruppen, Effekten, Tonkanälen u. dgl.

— Ein Bedien- und Anzeigefeld PAN 2, das digitale Eingabeelemente in der Form von Bedientastern und zugehörige Anzeigeelemente aufweist, welche einem eingebauten Rhythmusgerät und Begleitautomaten zugeordnet sind.

— Ein Bedienfeld POT, das analoge, stetig veränderbare Bedienelemente, z. B. in der Form von Potentiometern aufweist, beispielsweise Sinus-Zugriegel-Lautstärke-Einsteller, Tonhöhenregler u. dgl.

— Ein Obermanual OM mit Tonauslösetasten.

— Ein Untermanual UM mit Tonauslösetasten.

— Ein Pedal PD mit Tonauslösetasten.

Die vorgenannten Baugruppen sind über einen Peripherie-Bus FS mit einem Hauptsystem 3 verbunden, das einen Rechner MC besitzt, welcher einen Mikroprozessor CPU, einen Programmspeicher ROM und einen Datenspeicher RAM enthält. Mit Hilfe des Hauptsystem-Rechners werden die Zustände der aus den Tonauslösetasten, den digitalen und den analogen Bedienelementen bestehenden Eingabeelementen zyklisch abgefragt und im Datenspeicher RAM festgehalten. Der Hauptsystem-Rechner MCsteuert auch die Anzeigeelemente.

Zum Hauptsystem 3 gehört ein Hauptsystem-Bus HB, der wie der Peripherie-Bus Adreß-, Daten- und Steuerleitungen aufweist. An diesen Hauptsystem-Bus sind die nachstehenden Baugruppen des Funktions-Teils 2 angeschlossen:

— Eine Stimmenerzeugungs-Baugruppe 4 mit mehreren Stimmenmodulen Vl, V2 und V3, die beim Betätigen einer Tonauslösetaste in Abhängigkeit von den betätigten Bedienelementen unter Steuerung durch den Rechner MC Tonsignale zu erzeugen vermag, die an einen Audio-Bus ausgebbar sind.

— Eine Effekterzeugungs-Baugruppe 5 mit mehreren Effektmodulen Ei, £2 und £3, welche der Nachbehandlung der von den Stimmenmodulen V1 — V3 erzeugten Tonsignale dienen.

— Eine Schlagzeug-Baugruppe D, die Schlagzeug-Audio-Signale auf den Audio-Bus AB ausgibt.

— Eine Schnittstellen-Baugruppe IF, die eine bidirektionale Verbindung zwischen Hauptsystem-Bus und Audio-Bus ermöglicht.

— Eine Verstärker-Baugruppe A, welche mehrere Lautsprecher L 1 und L 2 sowie einen Kopfhöreranschluß KH versorgt.

Ferner ist mit dem Audio-Bus Λ Seine Anschluß-Vorrichtung C verbunden, die den Anschluß von Tonträgern, z. B. von Kassetten, ermöglicht.

F i g. 2 zeigt den Aufbau eines Stimmenmoduls Vi, der gleichzeitig vier Stimmen zu erzeugen vermag, wobei jede Stimme aus zwei Tonkurven und zwei Hüllkurven gebildet wird. Demzufolge hat der Stimmenmodul Vi acht Ausgangsregister AR. Zur Stimmenerzeugung

ίο dient ein Untersystem 6 mit einem Untersystem-Rechner UMC, der einen Untersystem-Speicher URAM und einen Untersystem-Mikroprozessor UCPU aufweist. Ein Bus-Schalter BS vermag den zu dem Untersystem-Speicher URAM führenden Speicher-Bus SB abwechselnd mit dem Hauptsystem-Bus HB und einem Untersystem-Bus UB zu verbinden. Zu diesem Zweck ist die Taktgeschwindigkeit des Bus-Schalters BS doppelt so groß wie diejenige vom Hauptsystem-Rechner MC und Untersystem-Rechner UMC. Auf diese Weise kann sowohl das Untersystem 6 Daten aus dem Hauptsystem 3 als auch das Hauptsystem Daten aus dem Untersystem übernehmen. In den Untersystem-Speicher URAM werden vom Hauptsystem sowohl das Programm für das Untersystem als auch Parameter für die vier Stimmengeladen.

Der Untersystem-Bus UB verbindet den Untersystem-Rechner UCPU, einen Mehrfach-Zeitgeber T, eine Speicherzugriffssteuerschaltung DMAC, einen 12-bit-Digital-Analog-Wandler DACi, einen 8-K.anal-Multiplexer MUX1 mit acht Hüllkurvenregistern SH in der Form von Abtast- und Haltegliedern, einen doppelt gepufferten 8-Kanal-8-bit-Digital-Analog-Wandler DAC2 und eine als Kreuzpunkt-Matrix CPMausgelegte Anordnung von Stimmenausgangsschaltern mitein- ander. Außerdem gibt es eine Ablaufsteuerschaltung ALO. Der Untersystem-Mikroprozessor UCPU dient der-Initialisierung, der Berechnung der Hüllkurven sowie der Programmierung des Mehrfach-Zeitgebers 7^ der Speicherzugriffssteuerschaltung DMAC und der Kreuzpunkt-Matrix CPM. Der Mehrfach-Zeitgeber T bestimmt die Frequenz der vier Stimmen und die Wiederholfrequenz der Hüllkurvenberechnung. Er gibt daher vier voneinander unabhängige Zeitsignale TO, nämlich für jede Stimme eine Folge von Zeitsignalen mit der vielfachen Frequenz der Stimmen, ab. Die Speicherzugriffssteuerschaltung DMAC bewirkt ein wiederholtes Auslesen der Tonkurven-Digitalwerte für die vier Stimmen aus dem Untersystem-Speicher URAM. Im Digital-Analog-Wandler DACi erfolgt die Digital-Analog-Wandlung der Hüllkurven der vier Stimmen, deren Einzelwerte anschließend über eine Leitung HK und den Multiplexer MUX1 auf die Hüllkurven-Register SHgegeben werden. Über den Hüllkurven-Bus HKB werden daher acht verschiedene Hüllkurvenspannungen an den Digital-Analog-Wandler DAC2 gelegt. Dieser Wandler empfängt mit Hilfe der Speicherzugriffsschaltung DMAC einzelne Werte aus einer im Datenspeicher URAM abgelegten Tabelle zur Erzeugung von acht Tonkurven. Diese Werte werden in acht Kanälen über einen Zwischenspeicher ZS in digitale Ausgangsregister AR übertragen, mit der jeweiligen Hüllkurvenspannung multipliziert und dann als analoge Tonsignale auf die entsprechende Leitung des 8-Kanal-Tonsignal-Bus TSB geleitet. Mittels der Kreuzpunkt-Matrix CPM werden die Tonsignale auf eine oder mehrere Leitungen des Audio-Bus AB geschaltet oder von diesen Leitungen abgeschaltet.

Hiermit ergibt sich im Betrieb der folgende Ablauf:

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Beim Initialisieren (Einschalten) wird mittels des + Perkussion oder Piano -t- Streicher erzeugt werden. Hauptsystem-Bus HB das Programm für die Untersy- Es können aber auch veränderliche Klänge hervorgerustem-Mikroprozessor L'CPU über den Bus-Schalter BS fen werden, beispielsweise eine Gitarre mit Saitenton + in die Untersystem-Speicher IIRAM geladen. Dieses angezupftem Piektrum oder bei einer Panflöte Sinuston Programm ist leicht änderbar, da es jeweils vom 1 laupt- 5 + Rauschen oder eine Schwebung durch gegenläufige system bestimmt wird. Durch Wegschalten eines Reset- Amplitudenmodulation der Komponenten,
signals wird der Untersystem-Mikroprozessor UCPU Wenn sämtliche Stimmen aller Stimmenmodule begestartet und initialisiert die Baugruppen des Untersy- legt sind, aber eine neue Stimme erklingen soll, muß eine stems, wie Zeitgeber 7^ Kreuzpunkt-Matrix CPM, Spei- der bisher laufenden Stimmen gestoppt werden. Zu diecherzugriffssteuerschaltung DMACusw. io sem Zweck schreibt der Untersystem-Mikroprozessor

Sobald ein beliebiger Ton erklingen soll, gleichgültig UCPU für jede Stimme ein Belegsignal in den Untersy-

ob er durch eine Tonauslösetaste des Obermanuals OM, stem-Speicher URAM, wo ihn der Hauptsystem-Mikro-

des Untermanuals UM oder des Pedals PD oder von prozessor CPU abrufen kann. Das Belegsignal ent-

einer Begleitautomatik ausgelöst ist, schreibt das spricht der momentanen Lautstärke der Stimme und

Hauptsystem über den Bus-Schalter BS Parameter (bei- is gibt daher ein Maß für die Bedeutung der Stimme im

spielsweise etwa 170 Bytes) in den Untersystem-Spei- Gesamtklang. Falls der Ton perkussiv ist, klingt er von

eher URAM und gibt dann ein Startkommando in die- selber aus, und das Untersystem meldet dies mit dem

sen Speicher. Der Untersystem-Mikroprozessor UCPU Belegsignal Null. Durch Abfragen der Belegsignale aller

kann dieses Startkommando nach dem nächsten Um- Untersysteme kann das Hauptsystem, wenn eine neue

schalten des Bus-Schalters lesen und erzeugt darauf die 20 Stimme ausgegeben werden soll, einen nicht vollständig

entsprechende Stimme, indem er den Zeitgeber T setzt, belegten Stimmenmodul suchen oder wenn alle Stim-

die Speicherzugriffssteuerschaltung DMAC aktiviert, men im Moment belegt sind, diejenige mit dem hiedrig-

die Kreuzpunkt-Matrix CPM auf den gewünschten Au- sten Belegsignal suchen und für diese einen Abbruchbe-

dio-Kanal durchschaltet sowie Hüllkurven berechnet fehl geben. Der Untersystem-Mikroprozessor UCPU

und ausgibt. 25 liest diesen Befehl und schaltet die Stimme aus, worauf

Der Zeitgeber Tgibt für die gewählte Stimme Zeitsi- das Belegsignal auf Null geht. Jetzt kann das Hauptsy-

gnale TO mit einem Vielfachen der gewünschten Fre- stern die neue Stimme starten.

quenz an die Ablaufsteuerschaltung ALO ab. Diese gibt Wenn das Tonsignal ausgeschlachtet werden soll, einen Übertragungsbefehl DREQ an die Speicherzu- prüft der Hauptsystem-Rechner, ob dieses Tonsignal im griffssteuerschaltung DMAC, die für die gewählte Stirn- 30 Untersystem noch läuft, also nicht perkussiv ist und me Digitalwerte einer Tonkurve aus dem Untersystem- noch nicht gestoppt wurde oder bei perkussivem Klang Speicher i/RAM abruft. Sobald dies erfolgt, wird durch noch nicht ganz ausgeklungen ist. Gegebenenfalls ein Betätigungssignal DACK die Ablaufsteuerschaltung schreibt er einen Freigabebefehl für diese Stimme in ALO angesteuert, um ein Schreibsignal WR an den Zwi- den Untersystem-Speicher URAM. Das Untersystem schenspeicher ZS des zugehörigen Kanals des Digital- 35 geht dann bei der Hüllkurvenberechnung auf die Frei-Analog-Wandlers DAC2 abzugeben. Eine Vorrang- gabe-Phase, die je nach Hüllkurvenart kürzer oder länschaltung in der Ablaufsteuerschaltung ALO sorgt da- ger ist und meldet sich mit dem Belegsignal Null dann für, daß der zur zweiten Tonkurve der gewählten Stirn- frei, wenn die Hüllkurve ganz ausgeklungen ist.
me gehörende Übertragungsbefehl DREQ und der ent- Daneben führt das Hauptsystem auf bestimmten sprechende Schreibbefehl WR um einen Arbeitszyklus 40 Adressen den Untersystem-Speichern URAM die zu verzögert wird. Die zum gleichen Zeitsignal gehörenden den im Moment erzeugten Stimmen gehörigen Laut-Digitalwerte werden daher zeitlich versetzt in den Zwi- stärken, Slalomeinstellungen und womöglich andere schenspeicher der entsprechenden Kanäle des Digital- während der Tondauer veränderliche Parameter nach. Analog-Wandlers DAC2 eingeschrieben. Die als Kreuzpunkt-Matrix CPMangeordneten Stim-

Dem Zwischenspeicher ZS ist ein digitales Ausgangs- 45 menausgangsschalter dienen dazu, die Stimmen je nach register AR nachgeschaltet, in welches die Zwischen- Art auf bestimmte Nachbehandlungskanäle zu schalten, speicherwerte beim Auftreten eines Ablagebefehls so daß eine Nachbehaltung in den Effekt-Baugruppen XFER übertragen werden. Dieser Ablagebefehl tritt El —£3 erfolgen kann, oder zur Unterdrückung von zeitgleich mit dem Zeitsignal TO auf. Die zeitlich ver- Störsignalen ganz von den Audio-Bus-Leitungen wegsetzt eingelesenen Daten werden daher zeitgleich vom 50 zuschalten, wenn die Stimme nicht belegt ist.
Ausgangsregister ZR her auf den Tonsignal-Bus TSB Die Betriebsweise des Bus-Schalters BS ist in F i g. 3 analog umgesetzt und abgegeben. Die gleiche zeitliche veranschaulicht. In der obersten Zeile sind die Zyklen N, Versetzung der Übertragungsbefehle DREQ erfolgt N+l,/V+2...des Hauptsystem-Mikroprozessors CPV auch, wenn die Zeitsignale zweier Stimmen gleichzeitig angegeben, in der zweiten Zeile die um die halbe Zyauftreten sollten. 55 klusdauer versetzten Zyklen /, / +1, /+ 2... des Untersy-

Der Digital-Analog-Wandler DAC \ setzt die Hüll- stem-Mikroprozessors UCPU. In der dritten Zeile ist kurven für die verschiedenen Tonsignale aus im Unter- das Schaltsignal bzw. der Schaltzustand des Bus-Schalsystem berechneten Digitalwerten zusammen. Da dies ters BS gezeigt. Die vierte Zeile gibt an, wielange der im Zeitmultiplex-Verfahren erfolgt, werden die über Speicher-Bus SB jeweils mit dem Hauptsystem-Bus HB den einen Kanal HK abgegebenen Analogwerte mit 60 und dem Untersystem-Bus UB in Verbindung steht. Der dem Multiplexer MUX 1 auf das Hüllkurvenregister SH Speicher-Bus SB wird immer in der zweiten Hälfte des verteilt. Die so gebildeten Hüllkurvenspannungen die- jeweiligen Rechnerzyklus an den zugehörigen Bus des nen als Multiplikationsfaktor für die vom digitalen Aus- Hauptsystems bzw. des Untersystems geschaltet. Dagangsregister AR her zugeführten Tonkurvenwerte. durch kann jeder Mikroprozessor CPU und UCPU den

Da für jede Stimme zwei Hüllkurven und zwei Ton- 65 Untersystem-Speicher URAM lesen und in ihn schreikurven zur Verfügung stehen, kann man aus den jeweils ben, als wäre er normal auf den zugehörigen Bus gezwei Tonsignal-Komponenten äußerst komplizierte schaltet. Da der Untersystem-Speicher URAM schnel-Klänge erzeugen. Beispielsweise kann gleichzeitig Sinus ler arbeitet als die Mikroprozessoren, ist es zulässig, daß

er nur über einen Teil der Zykluszeit mit dem jeweiligen Mikroprozessor in Verbindung steht.

Bei der Ausführungsform nach Fig.4 werden für gleiche Teile dieselben Benennungen wie in F i g. 1 benutzt. Unterschiedlich ist im wesentlichen, daß die Ab- r, laufsteuerschaltung ALO direkt auf den Untersystem-Mikroprozessor UCPU einwirkt und beim Auftreten des Übertragungsbefehls DREQ das Hintergrundprogramm dieses Mikroprozessors unterbricht und ein Übergabeprogramm startet. Außerdem werden Tonkurven und Hüllkurven nicht getrennt nachgebildet, sondern die Digitalwerte für das ausgehende Tonsignal rechnerisch ermittelt und in den 1-Kanal-DigitaI-Analog-Wandler DAC3 gegeben. Die Ausgänge des nachgeschalteten Multiplexers MUX 2 können daher unmittelbar auf die Ausgangsregister AR gelegt werden, die über den Tonsignal-Bus TSB mit der Kreuzpunkt-Matrix CPM in Verbindung stehen. Dem Ausgangsregister AR ist ein Zwischenspeicher ZS vorgeschaltet, der beim Auftreten des mit einem Zeitsignal TO übereinstimmenden Ablagebefehl XFER die Analogwerte der zur gleichen Stimme gehörenden Tonsignale gleichzeitig in das Ausgangsregister gibt, auch wenn sie zuvor nacheinander im Digital-Analog-Wandler DAC3 behandelt worden sein sollen.

In F i g. 5 ist ein Stimmenmodul veranschaulicht, das lediglich für eine Stimme bestimmt ist. Hier werden wiederum die bereits aus Hüllkurve und Tonkurve zusammengesetzten Werte des Tonsignals berechnet und im Digital-Analog-Wandler DAC4 zu einem Tonsignal zusammengesetzt. Dieses kann mit einem Analog-Multiplexer MUX3 auf eine von mehreren Audio-Bus-Leitungen gegeben werden.
Für alle Bauelemente, wie

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Hauptsystem-Mikroprozessor CPU Programmspeicher ROM

Datenspeicher RAM

Untersystem-Mikroprozessor UCPU Untersystem-Speicher URAM Bus-Schalter BS

Zeitgeber T

Speicherzugriffssteuerschalter DMAC Ablauf-Steuerschaltung ALO Multiplexer MUX1 Multiplexer MUX 2

Multiplexer MUX3

Kreuzpunkt-Matrix CPM

Digital-Analog-Wandler DAC1 . Digital-Analog-Wandler DAC2 Digital-Analog-Wandler DAC3 Digital-Analog-Wandler DA C 4

wurden handelsübliche Bauteile verwendet.

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Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Tastenmusikinstrument mit Eingabeelementen, wie Tonauslösetasten und digitalen und/oder analogen Bedienelementen, mit einem Hauptsystem, das einen Daten-, Adreß- und Steuerleitungen aufweisenden Hauptsystem-Bus und einen Speicher und Mikroprozessor aufweisenden Hauptsystem-Rechner besitzt, und mit mindestens zwei Stimmenmodulen, die über den Hauptsystem-Bus mit dem Hauptsystem-Rechner verbunden sind und aus von ihm in Abhängigkeit von den betätigten Eingabeelementen zugeführten Parametern Tonsignale formen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimmenmodule (Vi- VS) jeweils ein Untersystem (6) aufweisen, das einen ebenfalls Daten-, Adreß- und Steuerleitungen aufweisenden Untersystem-Bus (UB) und einen einen Speicher (URAM) zur Aufnahme der Parameter und einen Mikroprozessor (UCPU) aufweisenden Untersystem-Rechner (UCM) besitzt sowie aufgrund der gespeicherten Parameter Ton- und Hüllkurven für die betreffende Stimme erzeugt, und daß zum Datenaustausch zwischen Haupt- und Untersystem ein Bus-Schalter (BS) vorgesehen ist, der den Untersystem-Speicher (URAM) abwechselnd mit dem Hauptsystem-Bus (HB)und dem Untersystem-Bus (UB) verbindet.

2. Tastenmusikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus-Schalter (BS) für bidirektionalen Datenaustausch ausgelegt ist.

3. Tastenmusikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus-Schalter (BS) und der Untersystem-Speicher (URAM) mit der doppelten Taktfrequenz des Hauptsystem-Mikroprozessors (CPV) betreibbar sind.

4. Tastenmusikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Untersystem-Speicher (URAM) ausschließlich aus RAM-Speicherbereichen besteht.

5. Tastenmusikinstrument nach einem tier Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stimmenmodul (Vi) Ausgänge für mehrere von demselben Untersystem-Rechner (UMC) abhängige Stimmen hat.

6. Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Tastenmusikinstruments nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Hauptsystem-Mikroprozessor und Untersystem-Mikroprozessor mit gleicher Taktfrequenz, jedoch um eine halbe Zykluszeit versetzt, betrieben werden und daß der Bus-Schalter den Untersystem-Speicher während der zweiten Hälfte der Zykluszeit des Hauptsystem-Mikroprozessors mit dem Hauptsystem-Bus und während der zweiten Hälfte der Zykluszeit des Untersystem-Mikroprozessors mit dem Untersystem-Bus verbindet.

7. Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Tastenmusikinstruments nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Stimme vom zugehörigen Untersystem-Rechner ein Belegsignal, dessen Größe der augenblicklichen Bedeutung der Stimme im Gesamtklang entspricht, in den Untersystem-Speicher geschrieben wird und der Hauptsystem-Rechner im Bedarfsfall alle Belcgsignale vergleicht und die Stimme mit dem kleinsten Belegsignal stoppt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Belegsignal von der Lautstärke des Tonsignals der Stimme abgeleitet ist.

9. Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Tastenmusikinstruments nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Informationen, die zur Erzeugung einer Stimme erforderlich sind, jeweils nach Beginn der Betätigung einer Tonauslösetaste vom Hauptsystem-Rechner über den Bus-Schalter in den Untersystem-Rechner übertragen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß während der Stimmenausgabe durch das Untersystem die Stimme ändernde Parameter vom Hauptsystem-Rechner über den Bus-Schalter in den Untersystem-Speicher nachführbar sind.