DE3327440C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, d. h. ein elektronisches Musikinstrument, in welchem eine Hüllkurve asynchron bezüglich einer Musiktonwellenform geändert wird.

Die Entwicklung der Elektronik ermöglicht das Erzeugen von Tönen von Musikinstrumenten durch elektronische Schaltungen. So beispielsweise erzeugt ein elektronisches Klavier die Wellenform jedes Tons eines Klaviers mittels einer elektronischen Schaltung, verstärkt die Wellenform mit einem Verstärker und gibt den Musikton über einen Lautsprecher ab. In ähnlicher Weise erzeugt eine elektronische Orgel die Wellenform eines Musiktons entsprechend einer angeschlagenen Taste mittels einer elektronischen Schaltung, verstärkt die Wellenform mit einem Verstärker und gibt den Musikton über einen Lautsprecher ab.

Derartige elektronische Musikinstrumente, die den Musikton bzw. -klang durch eine elektronische Schaltung erzeugen, gleichen den zu erzeugenden Musikton dem tatsächlichen Klang eines akustischen Musikinstruments dadurch an, daß sie die Hüllkurve oder die Amplitude des Klangs mit der Zeit ändern. Der Musikton wird nicht gleichzeitig mit dem Anschlagen der Taste mit der maximalen Lautstärke abgegeben, sondern der Ton wird zum Beispiel folgendermaßen erzeugt: Zunächst wird ein Anstiegszustand erzeugt, währenddessen die Hüllkurve größer wird. Ist ein spezifischer Wert erreicht, so folgt ein Halte- oder Abklingzustand, in welchem der Hüllkurvenwert eine bestimmte Zeit lang auf dem spezifischen Wert bleibt. Nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer folgt ein Abfallzustand, in welchem der Hüllkurvenwert langsam kleiner wird. Der Abfallzustand endet damit, daß der Hüllkurvenwert Null wird.

Man unterscheidet derzeit grundsätzlich zwischen zwei Typen von elektronischen Musikinstrumenten: Instrumente, die den Musikton durch Analogverarbeitung erzeugen und Musikinstrumente, die den Musikton durch Digitalverarbeitung erzeugen.

Der Typ mit Analogverarbeitung erweist sich als günstig, wenn eine Klangfarbe erzeugt werden soll, jedoch wird die Schaltung dann kompliziert, wenn mehrere Klangfarben erwünscht sind.

Bei dem Typ mit digitaler Verarbeitung wird die Wellenform des Musiktons in Form eines Digitalwerts erzeugt, und dieser Digitalwert wird von einem Digital/Analog-Umsetzer (DAU) in einen Analogwert umgesetzt. Es wird ein der angeschlagenen Taste entsprechender Musiktontakt erzeugt, dessen Impulse werden von einem Zähler gezählt, und der Zählerstand wird zum Lesen des Inhalts eines Wellenformspeichers verwendet, in welchem Wellenformdaten gespeichert sind, und es werden die digitalen Daten der Wellenform gebildet. Die in dem Wellenformspeicher gespeicherten Wellenformdaten sind Differentialdaten von Musikton-Wellenformen, und die aus dem Wellenformspeicher ausgelesenen Daten werden zur Bildung der digitalen Daten der Wellenform akkumuliert, d. h. schrittweise aufaddiert (bzw. subtrahiert).

Die Änderung der Hüllkurve oder Amplitude bei der digitalen Verarbeitung erfolgt dadurch, daß die Differential-Daten der aus dem Wellenformspeicher ausgelesenen Wellenform mit dem Hüllkurvenwert multipliziert und die Ergebnisse akkumuliert werden.

Bei den digital arbeitenden elektronischen Musikinstrumenten erfolgt durch eine Verarbeitung bezüglich der Zustände "Anstieg", "Abklingen" ("Halten") und "Abfallen". Hierzu wird das akkumulierte Ergebnis nicht mit dem Hüllkurvenwert multipliziert, sondern es werden die Differential-Daten der Wellenform vorher mit dem Hüllkurvenwert multipliziert. Grundsätzlich wird der Hüllkurvenwert zu einem Zeitpunkt geändert, zu dem der akkumulierte Wert Null wird.

Fig. 1A bis 1G veranschaulichen anhand von Impulsdiagrammen die verschiedenen zeitlichen Abläufe in einem elektronischen Musikinstrument, in welchem die Multiplikation dann erfolgt, wenn der akkumulierte Wert Null ist.

Fig. 1A zeigt den Musiktontakt EXC der Wellenform. Dieser Musiktontakt EXC wird in einen Adreßzähler eingegeben, der die Adresse eines Musikton-Wellenformen speichernden Speichers festlegt. Beispielsweise ist der Adreßzähler ein 2-Bit-Zähler, der auf den Speicher zugreift, in welchem die Differentialdaten der Musikton-Wellenformen gespeichert sind, um den Speicher zu veranlassen, die entsprechenden Differential-Daten bei jeder Eingabe des Takts EXC auszugeben.

Die in Fig. 1 dargestellten Wellenformen werden nun unter der Annahme erläutert, daß in dem Speicher impulsförmige Wellenformen gespeichert sind. Eine Wellenform setzt sich aus vier Taktimpulsen zusammen. Die Differentialdaten der Grundwellenform betragen "+1" beim Takt EXC 1, "0" beim Takt EXC 2, "-1" beim Takt EXC 3 und "0" beim Takt EXC 4. Diese Werte werden von dem Speicher sukzessive ausgegeben.

Fig. 1B zeigt ein Synchronisationssignal SYNC. Synchron mit diesem Synchronisationssignal SYNC ändert sich ein Anstiegssignal ATT (Fig. 1C), ein Hüllkurventakt EVCK (Fig. 1D), ein Hüllkurvenwert EV (Fig. 1E) und ein Hüllkurvenzustandssignal EVST (Fig. 1F).

Das Anstiegssignal ATT kennzeichnet den Beginn des Anstiegs und es wird geliefert, wenn eine Taste niedergedrückt wird. Nach Maßgabe dieses Signals wird der Hüllkurvenzustand EVST zum Anstieg AT. Der Hüllkurventakt EVCK ist ein Signal, welches die Zeitpunkte der Änderung der Hüllkurve festlegt, und durch das der Hüllkurvenwert EV geändert wird. Der Hüllkurvenwert EV ist zu Beginn des Anstiegs 0, und er wird gleichzeitig mit dem Starttakt 3. Hierdurch steigt die Musiktonwellenform MW (Fig. 1G) nach Maßgabe des Musiktontakts EXC 1 von 0 auf 3 an. Der Hüllkurvenwert EV ändert sich bei den Takten EXC 2, EXC 3 und EXC 4 nicht, und beim Takt EXC 3 betragen die Differentialdaten der Wellenform "-1", so daß sich die Musikwellenform MW wieder von 3 auf 0 ändert. Beim nächsten Impuls des Synchronisationssignals SYNC wird der Hüllkurvenwert EV 6, und auch die Musiktonwellenform MW wird 6. Bei dem dann nachfolgenden Impuls des Synchronisationssignals SYNC wird der Hüllkurvenzustand EVST dann DC (Abklingen oder Halten), und der Hüllkurvenwert EV wird 7. Das Halten DC in Fig. 1F hat kurze Dauer, und der Zustand ändert sich beim nächsten Takt in den Zustand RL (Abfallen). Beim Abfallen RL ändert sich der Hüllkurvenwert EV bei den aufeinanderfolgenden Impulsen des Synchronisationssignals SYNC sukzessive in der Folge 6, 5, 4, 3, 2 und 1. Schließlich ändert der Zustand RL, d. h. die Amplitude wird 0.

Bei dem Beispiel gemäß den Fig. 1A bis 1G ändert sich der Hüllkurvenwert EV stets dann, wenn der Wert der Wellenform, nämlich der akkumulierte Wert, 0 wird. Somit wird der akkumulierte Wert einschließlich ohne Fehler 0. Da dieses Verfahren den Hüllkurvenwert EV synchron mit einem Zyklus des Musiktons oder mit einer Wellenform ändert, existiert innerhalb eines Zyklus nur ein Zeitpunkt zum Ändern des Hüllkurvenwerts EV. Daher kann mit diesem Verfahren der Hüllkurvenwert EV beispielsweise nicht langsam und stark innerhalb eines Zyklus von 0 auf 7 geändert werden, in anderen Worten: innerhalb eines Zyklus die Werte 0, 1, 2, . . . und 7 annehmen, und es sind nur große Sprünge der Hüllkurve möglich, beispielsweise 0, 4 und 7. Im Beispiel gemäß Fig. 1 wird der Hüllkurvenwert innerhalb von zwei Zyklen geändert, so daß er die Werte 3 und 6 annimmt. Dies führt dazu, daß die Variationsbreite der Hüllkurve ansteigt, und es entspricht der Abnahme der in Erscheinung tretenden Anzahl von Bits der Hüllkurve. Hierdurch ergibt sich im Stand der Technik das Problem des Taktgeräusches, wodurch sich die Musiktöne unangenehm anhören.

Um diesen Problemen zu begegnen, wurde ein weiteres Verfahren vorgeschlagen, bei dem der Hüllkurvenwert EV ohne Synchronisation bezüglich des Synchronisationssignals SYNC geändert wird.

Die Fig. 1H bis 1K zeigen ein Impulsdiagramm eines Systems, bei welchem die Hüllkurve asynchron bezüglich des Synchronisationssignals SYNC geändert wird. Der Musiktontakt EXC, das Synchronisationssignal SYNC und das Anstiegssignal ATT sind bei diesem Beispiel die gleichen wie im vorhergehenden Fall, so daß hierzu auf die Fig. 1A bis 1C Bezug genommen werden kann. Bei dem hier beschriebenen abgewandelten System ändern sich ein Hüllkurventakt EVCK′ und ein Hüllkurvenwert EV′ asynchron bezüglich des Synchronisiersignals SYNC. Beispielsweise wird gleichzeitig mit dem Anstiegssignal ATT ein Hüllkurvenzustandssignal EVST′ zu AT, und entsprechend dem Hüllkurventakt EVCK′ wird der Hüllkurvenwert EV′ 1. Da zu diesem Zeitpunkt der Zeitsteuertakt EXC 1 "+1" beträgt, ändert sich die Musiktonwellenform MW′ von 0 auf 1. Anschließend wird ungeachtet des Synchronisationssignals SYNC der Hüllkurventakt EVCK′ ausgegeben, und der Hüllkurvenwert EV′ wird 2. Obschon jetzt der Takt EXC 2 vorliegt, ändert sich die Musiktonwellenform MW′ zu diesem Zeitpunkt nicht, da die Differentialdaten 0 betragen. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Grundwellenformdaten dieses Systems differenzierte Werte, d. h. Differentialdaten sind, und daß die Musiktonwellenform MW′ dadurch erhalten wird, daß die Grundwellenformdaten mit dem Hüllkurvenwert multipliziert und die so erhaltenen Produkte schrittweise aufaddiert und subtrahiert werden. Beim nächsten Hüllkurventakt EVCK′ wird der Hüllkurvenwert EV′ 3. Da jedoch jetzt der Musiktontakt EXC nicht ausgegeben wird, ändert sich die Musiktonwellenform MW′ nicht. Die Änderung erfolgt durch den Takt EXC 3. Dies deshalb, weil die Differentialdaten jetzt "-1" betragen. Das heißt: Die Differentialdaten und der Hüllkurvenwert EV′ werden ansprechend auf den Takt EXC 3 multipliziert, und das Produkt wird akkumuliert, d. h. auf den existierenden Wert aufaddiert bzw. von diesem subtrahiert. Hierdurch erhält die Musiktonwellenform MW′ den Wert -2. In ähnlicher Weise ändert sich der Hüllkurvenwert EV′ durch das Hüllkurventaktsignal EVCK′ sukzessive auf die Werte 4, 5, 6 und 7, und der Hüllkurvenzustand EVST′ wird DC (Abklingen oder Halten). Hierdurch ändert sich die Musiktonwellenform MW′ in der Folge -2, +3, -4, +3 . . . Weiterhin geht das Hüllkurvenzustandssignal EVST′ vom Zustand DC in den Zustand RL (Abfallen) über, und der Hüllkurvenwert EV′ vermindert sich in der Folge 6, 5, 4, . . ., bis er schließlich 0 wird. Wenn das Hüllkurvenzustandssignal EVST′ dem Zustand RL entspricht, ist der Hüllkurventakt EVCK′ lang, was dazu führt, daß die Musiktonwellenform MW′ langsam abnimmt. Die oben beschriebenen Vorgänge werden nacheinander wiederholt. Bei diesem System wird trotz der Tatsache, daß der Hüllkurvenwert EV′ schließlich 0 ist, woraufhin der Zustand RL den Wert 0 hat, die Musiktonwellenform MW′ in einigen Fällen nicht 0. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Musiktonwellenform MW′ in Fig. 1K "-1".

Es bleibt eine Gleichstromkomponente übrig, wenn sich der Hüllkurvenwert zu einem anderen Zeitpunkt geändert hat, als der akkumulierte Wert 0 wurde. Werden die Tasten wiederholt betätigt und werden wiederholt Musiktöne erzeugt, so wird der Gleichstromanteil groß und überschreitet in manchen Fällen den dynamischen Bereich des DAU. Aufgrund der Gleichstromkomponente schwingt der Kern des Lautsprechers nicht in einer vorbestimmten Stellung, sondern er ist nach hinten zurückgezogen oder nach vorne vorgeschoben. Daher gibt es bei diesem System, bei dem der Hüllkurvenwert asynchron geändert wird, verschiedene Probleme.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Musikinstrument zu schaffen, bei dem keine Rest-Gleichstromkomponente in dem asynchronen System vorhanden ist, und in dem der Amplitudenwert z. B. im Anstiegszustand fein variiert werden kann. Außerdem soll die Erfindung ein Musikinstrument schaffen, welches wenigstens einen der Hüllkurvenzustände überspringt und die Musiktonwellenformen mit verschiedenen Klangfarben erzeugen kann. Schließlich soll die Erfindung ein elektronisches Musikinstrument schaffen, welches mehrere Musiktöne gleichzeitig erzeugen kann und den Hüllkurvenwert ohne Rest-Gleichstromkomponente fein zu ändern vermag.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen gekennzeichnet.

In dem erfindungsgemäßen Musikinstrument werden die Differentialdaten von Musikton-Wellenformen unter zeitlicher Steuerung eines der Tonhöhe einer betätigten Spieltaste entsprechenden Musiktontakts ausgelesen und mit Hüllkurvendaten multipliziert, um einen Musiktonwellenform-Differentialwert zu bilden. Parallel dazu werden die Differentialdaten unter der oben erwähnten zeitlichen Steuerung akkumuliert, um einen Kompensationswert zu erhalten, der auf den Musikwellenform-Differentialwert addiert wird, um eine Gleichstromkomponente zu beseitigen, die sich in der Musiktonwellenform entwickelt. Die so gebildeten Musiktonwellenform-Differentialwerte werden schrittweise aufaddiert bzw. subtrahiert, und einer Digital/Analog-Umsetzung unterworfen, so daß die Musiktonwellenform frei von einem Gleichstromanteil erzeugt wird.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Impulsdiagramm von bekannten elektronischen Musikinstrumenten, und zwar Fig. 1A einen Zeitsteuertakt, Fig. 1B ein Synchronisationssignal, Fig. 1C ein Anstiegssignal, Fig. 1D und Fig. 1H Hüllkurventaktsignale, Fig. 1E und 1I Hüllkurvendaten, Fig. 1F und 1J Hüllkurvenzustände und Fig. 1G und Fig. 1K Musiktonwellenformen,

Fig. 2 den Verlauf einer Musiktonwellenform bei einem bekannten elektronischen Musikinstrument,

Fig. 3 den Verlauf einer Musiktonwellenform bei dem erfindungsgemäßen Musikinstrument,

Fig. 4 eine Schaltungsskizze einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine Schaltungsskizze eines in der Schaltung nach Fig. 4 verwendeten Anstiegs-Synchronisators,

Fig. 6 eine Schaltungsskizze einer Gleichstrom-Kompensationsschaltung und einer Gatterschaltung, die in der Schaltung nach Fig. 4 verwendet werden,

Fig. 7 eine Schaltungsskizze einer Hüllkurventakt-Sperrschaltung sowie einer Kompensations-Sperrschaltung, die in Fig. 4 schematisch dargestellt sind,

Fig. 8 eine Schaltungsskizze einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine Schaltungsskizze einer Gleichstrom-Kompensationsschaltung sowie einer Gatterschaltung, die in der Schaltung nach Fig. 8 verwendet werden.

Fig. 10 eine Schaltungsskizze einer Hüllkurventakt-Sperrschaltung sowie einer Kompensations-Sperrschaltung, die in Fig. 8 nur schematisch dargestellt sind, und

Fig. 11-13 Impulsdiagramme des erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstruments, und zwar Fig. 11A, 12A und 13A Wellenformen von Differentialdaten, Fig. 11B, 12B und 13B einen Musiktontakt, Fig. 11C, 12C und 13C ein Synchronisationssignal, Fig. 11D, 12D und 13D Kompensationswerte, Fig. 11E, 12E und 13E ein Gattersignal, Fig. 11F, 12F und 13F ein Anstieg-Ein-Signal, Fig. 11G, 12G und 13G ein Anstiegssignal, Fig. 11H, 12H und 13H ein Steuersignal, welches festlegt, ob ein Hüllkurventakt vorhanden ist oder nicht, Fig. 11I, 12I und 13I sowie 11J, 12J und 13J Hüllkurventaktsignale, Fig. 11K, 12K und 13K ein Zustandsänderungssignal, Fig. 11L, 12L und 13L ein Hüllkurvenzustandssignal, Fig. 11M, 12M und 13M ein Kompensations-Freigabesignal und Fig. 11N, 12N und 13N eine Musiktonwellenform.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, daß auf den älteren akkumulierten Wert ein Kompensationswert addiert wird, um eine Korrektur derart durchzuführen, daß ein auf der Grundlage der neuen Hüllkurvendaten basierender akkumulierter Wert gewonnen wird.

Der Betrag Er der Gleichstromkomponente wird als Funktion des differenzierten Werts Δ der Wellenform, des Hüllkurvenwerts n vor der Änderung und des Hüllkurvenwerts 0 nach der Änderung folgendermaßen ausgedrückt:

-Er = (n-0)ΣΔ (1)

Berücksichtigt man hier, daß sich der Hüllkurvenwert bezüglich des Hüllkurventakts EVCK nur um ± 1 ändert, so gilt:

-Er = ± ΣΔ (2)

Somit beruht die Erfindung auf dem Prinzip, daß der Wert ΣΔ vorab berechnet wird, wobei davon ausgegangen wird, daß die Änderung des Hüllkurvenwerts bezüglich des Hüllkurventakts EVCK ± 1 beträgt, und daß nach Änderung des Hüllkurvenwerts der Wert ΣΔ zu diesem Zeitpunkt als Kompensationswert addiert wird, um die Korrektur vorzunehmen.

Fig. 2 und 3 zeigen die Wellenform eines bekannten Systems bzw. des erfindungsgemäßen Systems.

Fig. 2B und 3B zeigen Differentialdaten, während die Fig. 2A und 3A die akkumulierten Werte der Datenwerte, nämlich Musikton-Wellenformen darstellen, wenn der Hüllkurvenwert 1 beträgt. Fig. 3C zeigt die zu den jeweiligen Zeitpunkten gegebenen Digitalwerte. Diese Werte sind oben mit ΣΔ bezeichnet. Wenn die Hüllkurvendaten gemäß den Fig. 2C und 3D geändert werden, erhält man die in den Fig. 2D bzw. 3E dargestellten entsprechenden Wellenformen.

Wie aus Fig. 2D ersichtlich, bleibt im Stand der Technik ein Gleichstromanteil als Restwert übrig. Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 3E, daß in dem erfindungsgemäßen Instrument eine solche Gleichstromkomponente kompensiert wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß nach dem asynchronen Ändern der Hüllkurvendaten der Wert ΣΔ zur Kompensation addiert wurde. Die in Fig. 3E gezeigte Stufe STP beruht auf der Kompensation.

Fig. 4 zeigt eine Schaltung gemäß der Erfindung. Die abgekürzten Symbole entsprechen den in Fig. 1 verwendeten Symbolen. An einen Prozessor (CPU) sind ein Musiktontaktgeber 1, ein Statuszähler 2, ein Hüllkurvenzähler 3 und ein Hüllkurventaktgeber 4 angeschlossen. Der Ausgang EXC des Musikton-Taktgebers 1 ist an einen Eingangsanschluß eines Verknüpfungsglieds G 1, den ersten Eingang eines UND-Glieds und an den +1-Eingang eines Adreßzählers 5 angeschlossen. Das Ausgangssignal SYNC des Adreßzählers 5 gelangt an den SYNC-Eingang einer Kumulatoreinrichtung 6, einer Hüllkurventakt-Sperrschaltung 7 und eines Anstiegs-Synchronisierers 8. Die Verbindungsleitungen zum Übertragen des Signals SYNC an den Anstiegs-Synchronisierer 8 und die Hüllkurventakt-Sperrschaltung 7 sind in der Zeichnung fortgelassen. Die Adreßeingänge des Adreßzählers 5 liegen an den Adreßanschlüssen A eines Speichers 9, der Differentialdaten, das sind differenzierte Wellenformen, speichert. Der Ausgang D des Speichers 9 ist an einen Multiplizierer 10 und an die Kumulatoreinrichtung 6 geführt. Der Anstiegs-Synchronisierer 8 empfängt außerdem ein Anstiegs-Ein-Signal ATTON, sein Ausgang ist mit dem Statuszähler 2 verbunden. Der Ausgangsanschluß AT des Statuszählers 2 ist an den ersten Eingang eines ODER-Glieds angeschlossen. Der Ausgangsanschluß RL (Abfall) des Statuszählers 2 ist an den zweiten Eingangsanschluß des ODER-Glieds und außerdem an die Kumulatoreinrichtung 6 sowie den Hüllkurvenzähler 3 angeschlossen. Der Ausgang des ODER-Glieds liegt an dem zweiten Eingang des UND-Glieds, dessen Ausgang an der Kumulatorschaltung 6 liegt. Der Gleichstromausgang des Statuszählers 2 ist an eine Halteschaltung 11 angeschlossen, sein Stoppsignal-(ST)-Anschluß liegt an der Hüllkurventakt-Sperrschaltung 7 und einer Kompensations-Sperrschaltung 12. Kompensationsdaten von der Kumulatoreinrichtung 6 gelangen über ein Gatter G 2 an die ersten Addiereingänge eines Addierers 13. Der Ausgang des Hüllkurvenzählers 3 ist über die Halteschaltung 11, den Multiplizierer 10 und ein Gatter G 1 an den zweiten Addiereingang des Addierers 13 angeschlossen. Außerdem gelangt das Übertrag-Ausgangssignal des Hüllkurvenzählers 3 an den Statuszähler 2. Der von dem Hüllkurventaktgeber 4 erzeugte Hüllkurventakt gelangt an die Hüllkurventakt-Sperrschaltung 7, deren Ausgangssignal an den Hüllkurvenzähler 3 und die Kompensations-Sperrschaltung 12 gelangt. Der Hüllkurventakt von der Kompensations-Sperrschaltung 12 wird auf den Durchschalteingang des Gatters G 2 gegeben. Das Ausgangssignal des Addierers 13 gelangt zu einer Kumulationsschaltung 14. Deren Ausgangssignal wird an einen in Fig. 4 nicht dargestellten Digital/Analog-Umsetzer (DAU) gegeben.

Die gesamte in Fig. 4 dargestellte Schaltung arbeitet nach Maßgabe eines Systemtakts Φ s.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die in Fig. 11 dargestellten Impulsdiagramme die Arbeitsweise der Schaltung beschrieben werden.

Der Prozessor CPU erkennt das Signal einer niedergedrückten Taste, und die dieser Taste entsprechenden Daten werden in den Musikton-Taktgeber 1 eingegeben. Dieser erzeugt einen den Daten entsprechenden Takt, nämlich einen Zeitsteuertakt EXC (Fig. 11B) und erhöht die Daten in dem Adreßzähler 5. Der Inhalt des Adreßzählers 5 wird nach Maßgabe des Zeitsteuertakts EXC sukzessive erhöht, um auf die Adresse A des Speichers 9 zuzugreifen. Der Adreßzähler 5 ist als 2-Bit-Zähler ausgebildet. Er erzeugt bei jedem vierten Impuls des Zeitsteuertakts EXC ein Übertragssignal, das als Synchronisationssignal SYNC (Fig. 11C) dient. Der Speicher 9, in welchem die Differentialdaten der Musikton-Wellenformen gespeichert sind, liefert an seinem Ausgang die Daten aus derjenigen Speicherstelle, auf die der Adreßzähler 5 zeigt. Bei den im Speicher 9 gespeicherten Daten (Fig. 11A) handelt es sich um Differentialdaten (oder Differentialwerte) von Musiktönen, und sie werden in die Kumuliereinrichtung 6 sowie in den Multiplizierer 10 eingegeben. Der Anstiegs-Synchronisierer 8 empfängt das Anstiegs-Ein-Signal ATTON (Fig. 11F) und liefert ein Anstiegssignal ATT (Fig. 11G) zu dem Statuszähler 2, und zwar synchron mit dem nächsten Impuls des Synchronisationssignals SYNC. Der Statuszähler 2 zählt den Übertragausgang des Hüllkurvenzählers 3, nämlich ein Statusänderungssignal (Fig. 11K), um die Status- oder Zustandssignale AT (Anstieg), DC (Abklingen oder Halten) und RL (Abfallen) zu erhalten. Fig. 11L zeigt die jeweiligen Zustände AT, DC und RL. Das Bezugszeichen EP in der Figur kennzeichnet einen Zustand, der nicht zu den oben genannten Zuständen gehört, und bedeutet, daß der Statuszähler 2 leer ist. Darüber hinaus liefert der Statuszähler 2 als Ausgangssignal ein Stoppsignal ST. Dieses Signal gelangt in die Hüllkurventakt-Sperrschaltung 7 und wird zu einem Steuersignal (Fig. 11H), welches festlegt, ob ein Hüllkurventakt geliefert wird oder nicht. Der Hüllkurventaktgeber 4 ist eine Schaltung, die den Hüllkurventakt EVCK erzeugt. Sie liefert an die Hüllkurventakt-Sperrschaltung 7 das Hüllkurventaktsignal EVCK (Fig. 11I), wenn dies die CPU veranlaßt. Abhängig von dem vom Statuszähler 2 erzeugten Stoppsignal ST bestimmt die Hüllkurventakt-Sperrschaltung 7, ob der von dem Hüllkurventaktgeber 4 erzeugte Hüllkurventakt EVCK gesperrt wird oder nicht. Fig. 11J zeigt das Signal EVCKX der Sperrschaltung 7, welches an den Hüllkurvenzähler 3 gegeben wird. Der Hüllkurvenzähler 3 ist eine Schaltung, die unter Steuerung durch den Prozessor CPU zusammen mit den Bauteilen 2, 7 und 11 als Hüllkurvengenerator Hüllkurvendaten bildet. Gleichzeitig mit dem Erhalt des Anstiegssignals AT beginnt sie die Impulse des Signals EVCKX zu zählen. Sie zählt außerdem die Impulse des Signals EVCKX im Zustand DC. Das Signal RL des Statuszählers 2 gelangt an den +/--Anschluß des Hüllkurvenzählers 3. Im Zustand RL vermindert der Hüllkurvenzähler 3 umgekehrt wie im oben beschriebenen Fall seinen Zählerstand, wobei ausgegangen wird von dem maximalen Hüllkurvenwert. Das Ausgangssignal des Hüllkurvenzählers 3 gelangt an die Halteschaltung 11, und es gelangt durch diese hindurch im Zustand AT und im Zustand RL an den Multiplizierer 10. Im Zustand DC wird der Maximalwert des Hüllkurvenzählers 3, nämlich der Endwert des Anstiegszustands AT, von der Halteschaltung 11 gehalten und dann an den Multiplizierer 10 gegeben. Bei der Halteschaltung 11 handelt es sich um eine Schaltung, die den Maximalwert der Hüllkurve im Zustand DC hält. Das heißt: Da der Hüllkurvenzähler 3 selbst während des Zustands DC zählt, verhindert die Halteschaltung 11, daß der Zählerstand an den Multiplizierer 10 weitergegeben wird. Der Multiplizierer 10 ist eine Schaltung, die die aus dem Speicher 9 kommenden Differentialdaten und die von der Halteschaltung 11 kommenden Hüllkurven-Daten multipliziert und den differenzierten Wert eine Musikton-Wellenform entsprechend dem Hüllkurvenwert liefert. Der gelieferte Wert gelangt über das Gatter G 1 zu dem Addierer 13. Da das Gatter G 1 durch den Zeitsteuertakt EXC geöffnet wird, wird der Wert unter zeitlicher Steuerung des Signals EXC an den Addierer 13 gegeben.

Das ODER-Glied ermittelt die ODER-Bedingung der Zustände AT und RL. Liegt entweder der Zustand AT oder der Zustand RL vor, so schaltet das ODER-Glied das UND-Glied auf, so daß die Kumulatoreinrichtung das Zeitsteuer-Taktsignal EXC (Fig. 11E) empfangen kann. Der Grund hierfür liegt darin, daß im Zustand DC (Halten) keine Kompensation notwendig ist, und die Kompensationswerte nur in den Zuständen AT und RL erhalten werden. Die Kumulatoreinrichtung 6 empfängt außerdem das Synchronisationssignal SYNC. Dies deshalb, um ihren Inhalt gleichzeitig mit den Nullwerten des Inhalts des Adreßzählers 5 zu löschen. Im Zustand AT oder im Zustand RL kumuliert die Kumulatoreinrichtung 6 die von dem Speicher 9 gelieferten Daten und gibt den Wert über das Gatter G 2 an den Addierer 13. Das Kumulieren, d. h. das schrittweise Aufaddieren bzw. Subtrahieren erfolgt unter Steuerung des Zeitsteuertakts EXC, und die Kumulatoreinrichtung 6 wird bei jedem Zyklus eines Musiktons durch das Synchronisationssignal SYNC fortlaufend gelöscht. Fig. 11D zeigt die Kompensationswerte der Kumulatoreinrichtung 6.

Bei der Erfindung braucht die Kompensation nicht zu der Zeit erfolgen, zu der sich der Status ändert. Die Kompensations-Sperrschaltung 12 und das Gatter G 2 sperren die Kompensation. Die Kompensations-Sperrschaltung 12 liefert das Signal EVCKX nicht, wenn von dem Statuszähler 2 das Signal ST mit hohem (H-)Pegel geliefert wird, und es liefert das Signal, wenn das Stoppsignal ST niedrigen (L-)Pegel aufweist. Das Ausgangssignal der Kompensations-Sperrschaltung 12 gelangt an das Gatter G 2 und steuert, ob der Kompensationswert der Kumuliereinrichtung 6 an den Addierer 13 gelangt oder nicht. Das heißt: Nur dann, wenn das Gatter G 2 von der Kompensations-Sperrschaltung 12 das Taktsignal empfängt, wird es geöffnet, um den Kompensationswert der Kumuliereinrichtung 6 an den Addierer 13 zu geben. Der Addierer 13 addiert den Differenzwert des Musiktons auf den von der Kumuliereinrichtung 6 kommenden Kompensationswert, der bezüglich des Hüllkurvenwerts relevant ist und der über die Gatter G 1 und G 2 eingegeben wurde. Der Addierer gibt die sich ergebende Summe an eine Akkumulationsschaltung 14. Das Ausgangssignal des Addierers 13 ist die Summe zwischen dem Differenzwert und dem Kompensationswert des Musiktons entsprechend jedem Takt, und diese Summenwerte werden von der Kumulationsschaltung 14 schrittweise addiert bzw. subtrahiert. Das Ausgangssignal gelangt bei dieser Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 4 an einen DAU, der Teil eines Tongenerators ist. Das sich ergebende Analogsignal wird über einen nicht gezeigten Verstärker auf einen ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellten Lautsprecher gegeben. Fig. 11N zeigt die Ausgangs-Wellenform des DAU. Die Wellenform zeigt, daß keine Änderung der Gleichstromkomponente erfolgt.

Fig. 5 ist eine Schaltungsskizze des Anstiegs-Synchronisierers 8. Das Anstiegs-Ein-Signal ATTON wird in ein ODER-Glied 01 eingegeben, dessen Ausgang an einen Eingang eines UND-Glieds AN 1 und eines UND-Glieds AN 2 gegeben wird. Der Ausgang des UND-Glieds AN 1 liegt über ein Register R 1 am anderen Eingang des ODER-Glieds 01. Das Synchronisationssignal SYNC gelangt an den anderen Eingang des UND-Glieds AN 2, dessen Ausgang als Anstiegs-Signal ATT an den Status-Zähler 2 und außerdem über einen Negator I 1 an den anderen Eingang des UND-Glieds AN 1 gegeben wird. Das ODER-Glied 01, das UND-Glied AN 1 und das Register R 1 bilden eine Schleife, in der das Anstiegs-Ein-Signal ATTON gespeichert wird. Wenn das Signal ATTON empfangen wird, erhält die Schleife den Pegel H, um das UND-Glied AN 2 zu öffnen. Demzufolge wird der nächste Impuls des Synchronisationssignals SYNC als das Anstiegssignal ATT über das UND-Glied AN 2 und außerdem über den Negator I 2 an das UND-Glied AN 1 gegeben, damit der Pegel der Schleife "L" wird. In anderen Worten: Der Anstiegs-Synchronisierer 8 ist eine Schaltung, die das Anstiegssignal ATT mit dem Synchronisationssignal SYNC liefert. Das Anstiegs-Ein-Signal ATTON wird gespeichert in der sich aus dem ODER-Glied 01, dem UND-Glied AN 1 und dem Register R 1 zusammensetzenden Schleife. Das nach der Speicherung eingegebene Synchronisationssignal SYNC wird als das Anstiegssignal ATT geliefert, und gleichzeitig wird die Speicherung der Schleife oder der "H"-Pegel zurückgesetzt.

Fig. 6 zeigt den Schaltungsaufbau der Kumuliereinrichtung 6 und des Gatters G 2. Der Ausgang des UND-Glieds UND gelangt an die ersten Eingänge von UND-Gliedern AN 3 bis AN 6. Die von dem Speicher 9 kommenden Differentialdaten gelangen an die zweiten Eingänge der UND-Glieder AN 3 bis AN 6. Deren Ausgänge liegen an Addendeneingängen B₀ bis B₃ eines 6-Bits-Volladdierers FA, und zwar über Exklusiv-ODER-Glieder EOR 1 bis EOR 4. Andererseits gelangen das Signal RL vom Statuszähler 2 und das Minussignal des Speichers 9 an ein Exklusiv-ODER-Glied EOR 5, dessen Ausgangssignal an den Übertrageingang C _i des Volladdierers FA, die Exklusiv-ODER-Glieder EOR 1 bis EOR 4 und die Addendeneingänge B₄ und B₅ des Volladdierers gelegt wird. Das Synchronisationssignal SYNC wird an die Rücksetzanschlüsse von Registern R 2 und R 7 gegeben. Die Summensignale S₀ bis S₅ des Volladdierers FA gelangen an die Eingänge der Register R 2 bis R 7, deren Ausgänge an UND-Glieder AN 7 bis AN 11 sowie die Augendeneingänge A₀ bis A₅ des Volladdierers FA gelegt sind. Der Ausgang der Kompensations-Sperrschaltung 12 liegt an den anderen Eingängen der UND-Glieder AN 7 bis AN 12, und die Ausgänge dieser UND-Glieder sind an den Addierer 13 geführt. Die UND-Glieder AN 7 bis AN 12 bilden das in Fig. 4 schematisch dargestellte Gatter G 2. Wenn die UND-Glieder AN 3 bis AN 6 von dem über das UND-Glied UND eingegebene Zeitsteuersignal EXC geöffnet werden, gelangen die Signale von dem Speicher 9 durch die Exklusiv-ODER-Glieder EOR 1 bis EOR 4 und werden dann auf die in den Registern R 2 bis R 7 gespeicherten Werte durch den Volladdierer FA addiert. Die Ergebnisse werden als Summensignale S₀ bis S₅ in den Registern R₂ bis R₇ erneut gespeichert. Das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Glieds EOR 5 ist ein Signal, welches eine Addition oder eine Subtraktion spezifiziert. Hat das Signal "H"-Pegel, erfolgt eine Subtraktion, bei "L"-Pegel erfolgt eine Addition. Der Volladdierer FA ist ein Addierer, jedoch werden unter einigen Bedingungen Zweierkomplemente gebildet, da die Exklusiv-ODER-Glieder EOR 1 bis EOR 4 an die Addendeneingänge B₀ bis B₃ angeschlossen sind. In diesem Fall erfolgt die Subtraktion. Da die Kompensationswerte in den Zuständen AT bzw. RL entgegengesetzte Vorzeichen haben, legt das Exklusiv-ODER-Glied EOR 5 die Verarbeitung nach Maßgabe der Exklusiv-ODER-Verknüpfung zwischen dem Zustand RL des Zustandszählers 2 und den Daten aus dem Speicher 9 fest. Liegt der Zustand RL vor, so wird das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Glieds EOR 5 das Additionssignal für die vom Speicher 9 kommenden Minusdaten, und es wird das Subtraktionssignal für die Plusdaten. Ist der Zustand nicht der Zustand RL, so wird das Ausgangssignal der Schaltung EOR 5 das Subtraktionssignal für die vom Speicher 9 kommenden Minusdaten und es wird das Additionssignal für die Plusdaten. Die Register R 2 bis R 7, in denen das Additionsergebnis des Volladdierers FA gespeichert wird, enthalten den Musiktonwellenformwert zum Zeitpunkt, zu dem der Hüllkurvenwert 1 ist, und das Vorzeichen des Wellenformwerts ist dem Zustand RL entgegengesetzt. Das den Rücksetzanschlüssen der Register R 2 bis R 7 zugeführte Synchronisationssignal SYNC dient zum Rückstellen dieser Register bei jedem Zyklus, d. h. bei jeder Periodendauer des Musiktons. Das heißt: Die in den Registern R 2 bis R 7 zu speichernden Daten besitzen entgegengesetzte Plus- und Minus-Richtungen entsprechend den Zuständen, und sie sind durch das Synchronisationssignal SYNC synchronisiert. In anderen Worten: Bei der Erfindung repräsentiert das Synchronisationssignal SYNC den Beginn eines Zyklus der Wellenform. Der Wellenformwert zu dieser Zeit beträgt 0, so daß selbst dann, wenn z. B. durch einen Fehler ein Gleichstromanteil entstanden ist, dieser bei jedem Zyklus von dem Synchronisationssignal gelöscht wird.

Fig. 7 zeigt die Schaltung der Hüllkurventakt-Sperrschaltung 7 sowie der Kompensations-Sperrschaltung 12. Der Hüllkurventakt EVCK des Hüllkurventaktgebers 4 gelangt an den ersten Eingang eines UND-Glieds AN 13. Andererseits gelangt das Synchronisationssignal SYNC an den Setzeingang Se eines SR-Flipflops SRFF, dessen Ausgang Q mit dem zweiten Eingang des UND-Glieds AN 13 verbunden ist. Der Ausgang des UND-Glieds AN 3, d. h. das Signal EVCKX, gelangt an den Hüllkurvenzähler 3 und an das UND-Glied AN 14, die die Kompensations-Sperrschaltung 12 bilden. Das UND-Glied AN 14 empfängt außerdem über einen Negator I 2 das Stoppsignal ST, und sein Ausgangssignal gelangt über ein Register R 8 an das Gatter G 7. Nach Empfang des Stoppsignals ST wird das SR-Flipflop SRFF zurückgesetzt, so daß der an das UND-Glied AN 13 gegebene Hüllkurventakt EVCK nicht mehr weitergegeben wird. Nach Empfang des dem Stoppsignal ST folgenden Synchronisationssignals SYNC wird das SR-Flipflop SRFF gesetzt, um einen "H"-Pegel abzugeben, damit das UND-Glied AN 13 geöffnet wird, um den Hüllkurventakt EVCK zu liefern. Das gelieferte Signal ist das Signal EVCKX, welches in den Hüllkurvenzähler 3 eingegeben und an das UND-Glied AN 14 angelegt wird. Das SR-Flipflop SRFF arbeitet unter Steuerung durch den Systemtakt Φ _s , und selbst wenn das Stoppsignal ST zugeführt wird, wird es nicht eher zurückgesetzt, als bis es den Systemtakt Φ _s empfängt. Daher wird zu dieser Zeit der Hüllkurventakt EVCK über das UND-Glied AN 13 geliefert. Es ist die Kompensations-Sperrschaltung 12, die nun den Hüllkurventakt EVCK sperrt. Von dem invertierten Signal des Stoppsignals ST wird das UND-Glied AN 14 gesperrt, und das Register R 8 empfängt dann nicht das Signal EVCKX. Demzufolge nimmt das Ausgangssignal des Registers R 8 abhängig vom Systemtakt Φ _s "L"-Pegel an, so daß das Gatter G 2 geschlossen wird. Hierdurch wird die Kumuliereinrichtung 6 daran gehindert, Daten an den Addierer 13 zu geben, so daß eine Kompensation unterbunden wird. Fig. 11M zeigt ein Kompensations-Freigabesignal, das an das Gatter G 2 angelegt wird. Die mit x markierten Impulse in dieser Figur werden von der Kompensations-Sperrschaltung 12 gesperrt.

Im folgenden soll auf die Impulsdiagramme in den Fig. 12 und 13 Bezug genommen werden.

Die Impulsdiagramme in Fig. 11 entsprechen dem Fall, daß sich der Hüllkurvenzustand EVST so ändert, daß die Zustände AT, DC und RL angenommen werden. Im Gegensatz dazu entspricht Fig. 12 dem Fall, daß der Zustand AT nicht vorhanden ist, und Fig. 13 entspricht dem Fall, daß weder der Zustand AT noch der Zustand DC vorhanden ist.

Wie bereits erwähnt wurde, muß nicht nur die Klangfarbe, sondern auch die zeitliche Änderung einer Hüllkurve berücksichtigt werden, wenn der Klang eines zu erzeugenden Musiktons dem Klang eines akustischen Musikinstruments angepaßt werden soll. Vergleicht man beispielsweise den Klang einer Violine mit dem einer Gitarre, so sieht man, daß der Hüllkurvenwert des Klangs einer Violine langsam, d. h. nach und nach ansteigt, wohingegen der Wert der Hüllkurve eines Gitarrentons rasch abfällt, nachdem er den Maximalwert in dem Moment des Anschlagens der Saite erreicht hat. Hierdurch unterscheiden sich die beiden Klänge außer durch die Klangfarbe durch die Änderung der Hüllkurven.

Berücksichtigt man die oben geschilderten Zusammenhänge, so ermöglicht es die Erfindung, einen Musikton zu erzeugen, in dem der Anstiegszustand (AT) und/oder der Abkling- oder Haltezustand (DC) unter den Hüllkurvenzuständen übersprungen oder ausgelassen wird.

In dem Hüllkurven-Taktgeber 4 sind vorab mehrere Arten von Hüllkurven-Takten gespeichert, die den jeweiligen Hüllkurvenzuständen entsprechen. Jede dieser Taktarten wird von dem Prozessor CPU ausgewählt, um als Hüllkurventakt EVCK zur Verfügung zu stehen. Wenn also beispielsweise der Klang einer angeschlagenen Gitarrensaite erzeugt werden soll, kann der Prozessor CPU den Abfallzustand (RL) für das Hüllkurventaktsignal EVCK von Anfang an auswählen, indem die Hüllkurvenzustände Anstieg und Halten übersprungen werden. Gleichzeitig steuert der Prozessor CPU auch den Zustandszähler 2 und den Hüllkurvenzähler 3 derart, daß der Zähler 2 sein Ausgangssignal am Anschluß RL liefert und der Zähler 3 den Hüllkurvenwert auf den Maximalwert 7 einstellt. Entsprechend dem vom Statuszähler 2 kommenden RL-Signal zählt der Hüllkurvenzähler 3 den Hüllkurvenwert 7 unter zeitlicher Steuerung des Taktsignals EVCKX herunter. Hierdurch läßt sich die Wellenform ohne die Zustände Anstieg und Halten erzeugen. Eine ähnliche Arbeitsweise liegt vor, wenn lediglich der Zustand Anstieg fortgelassen wird.

Wie Fig. 12 zeigt, erzeugt, wenn das Anstiegs-Ein-Signal ATTON empfangen wird, der Anstiegs-Synchronisierer 8 das Anstiegssignal ATT synchron mit dem Synchronisationssignal SYNC. Aufgrund des Anstiegssignals nimmt das Hüllkurven-Zustandssignal EVST den Zustand DC ein, und die Amplitude der Ausgangswellenform nimmt den Wert 7 an. Das Maximum des Hüllkurvenwerts EV wird in den Fig. 11, 12 und 13 als 7 angenommen. Da der Hüllkurvenwert EV vor dem Ändern des Zustands 0 beträgt, ist die Kompensation zu diesem Zeitpunkt nicht notwendig. Da sich die Amplitude während des Zustands DC nicht ändert, wird die Kompensation gesperrt. Als nächstes ändert sich der Zustand vom Zustand DC in den Zustand RL, in welchem eine Kompensation durchgeführt wird. Jedesmal, wenn der Hüllkurvenwert EV sich asynchron bezüglich des Synchronisationssignals SYNC ändert, wird der Kompensationswert von dem Wert der Wellenform subtrahiert.

Die Arbeitsweise gemäß Fig. 13 ist der gemäß Fig. 12 ähnlich. In Fig. 13 jedoch sind die Zustände AT und DC nicht vorhanden, und es wird mit dem Zustand RL begonnen. Nach der Eingabe des Anstiegs-Ein-Signals ATTON wird von dem Anstiegs-Synchronisierer 8 synchron mit dem Synchronisationssignal SYNC das Anstiegssignal ATT erzeugt. Aufgrund dieses Anstiegssignals gelangt das Hüllkurven-Zustandssignal EVST in den Zustand RL, und die Amplitude der Ausgangswellenform erhält den Wert 7. Da der laufende Zustand jedoch der RL-Zustand ist, wird der Kompensationswert jedesmal dann von der Wellenform substrahiert, wenn sich der Hüllkurvenwert EV asynchron bezüglich des Synchronisationssignals SYNC ändert.

Im folgenden soll anhand der Fig. 8 bis 11 eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.

Fig. 8 ist eine Schaltungsskizze der zweiten Ausführungsform. Es sind die gleichen Symbole verwendet wie in Fig. 1.

An einen Prozessor CPU sind ein Musikton-Taktgeber 15, ein Statuszähler 16, ein Hüllkurvenzähler 17 und ein Hüllkurven-Taktgeber 18 angeschlossen. Das von dem Musikton-Taktgeber 15 erzeugte Signal EXC gelangt an den Eingangsanschluß eines Gatters G 1, den ersten Eingang eines UND-Glieds UND und den "+1"-Eingang eines Adreßzählers 19. Das Ausgangssignal SYNC des Adreßzählers 19 gelangt an den SYNC-Eingang einer Kumuliereinrichtung 20, einer Hüllkurventakt-Sperrschaltung 21 und eines Anstiegs-Synchronisierers 22. Die Verbindungsleitungen für das Signal SYNC zum Anstiegs-Synchronisierer 22 und zu der Hüllkurventakt-Sperrschaltung 21 sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Adressenausgang des Adreßzählers 19 ist an den Adressenanschluß A eines Speichers 23 für Differentialdaten von Musikton-Wellenformen angeschlossen. Der Ausgang D des Speichers 23 ist an einen Multiplizierer 24 und an die Kumuliereinrichtung 20 angeschlossen. Der Anstiegs-Synchronisierer 22 empfängt außerdem ein Anstiegs-Ein-Signal ATTON, sein Ausgang ist mit dem Statuszähler 16 verbunden. Der Ausgang AT des Statuszählers 16 liegt an dem ersten Eingang eines ODER-Glieds ODER. Der RL-(Abfall-)Ausgang des Statuszählers 16 liegt am zweiten Eingang des ODER-Glieds ODER und außerdem an der Kumuliereinrichtung 20 sowie dem Hüllkurvenzähler 17. Der Ausgang des ODER-Glieds ODER liegt an dem zweiten Eingang des UND-Glieds UND, dessen Ausgangssignal der Kumuliereinrichtung 20 zugeführt wird. Der Gleichstrom-Ausgang des Statuszählers 16 liegt am Halteanschluß einer Halteschaltung 25, der Anschluß für das Stoppsignal ST liegt an der Hüllkurventakt-Sperrschaltung 21 und an einer Kompensations-Sperrschaltung 26. Der Ausgang des Hüllkurvenzählers 17 liegt über der Halteschaltung 25, dem Multiplizierer 24 und dem Gatter G 1 an den zweiten Addiereingängen des Addierers 27. Außerdem gelangt das Übertrag-Ausgangssignal des Hüllkurvenzählers 17 an den Statuszähler 16. Der von dem Hüllkurven-Taktgeber 18 erzeugte Hüllkurventakt gelangt an die Hüllkurventakt-Sperrschaltung 21, deren Ausgangssignal an den Hüllkurvenzähler 17 und die Kompensations-Sperrschaltung 26 gelangt. Das Hüllkurventakt-Ausgangssignal der Kompensations-Sperrschaltung 16 gelangt an den Gattereingang des Gatters G 2. Das Ausgangssignal der Gleichstrom-Kompensationsschaltung 20 gelangt über das Gatter G 2 an einen Zwischenspeicher 28, dessen Ausgang mit einem als Schieberegister 29 ausgebildeten Schiebespeicher verbunden ist. Der Addierer 27 ist an den Schiebespeicher 29 angeschlossen, dessen verschobenes Ausgangssignal in eine Akkumulationsschaltung 13 gelangt. Der Schiebespeicher 29 empfängt außerdem von dem Musikton-Taktgeber 15 ein Adreßsignal. Das Ausgangssignal der Akkumulationsschaltung 30 wird auf einen DAU gegeben, der in Fig. 8 nicht dargestellt ist.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 11 die Arbeitsweise der in Fig. 8 dargestellten Schaltung beschrieben werden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Frequenz des Systemtakts Φ _s durch acht geteilt, um gleichzeitig acht Musiktöne zu erzeugen. Jeder dritte Takt des Systemtaktsignals Φ _s wird für einen Kanal benutzt, insgesamt sind also acht Kanäle vorgesehen. Wenn beispielsweise gleichzeitig drei Spieltasten angeschlagen werden, gelangen die den jeweiligen Musiktönen entsprechenden Zeitsteuertaktimpulse EXC zur Ausgabe am Musikton-Taktgeber 15. Nun werden den jeweiligen Impulsen EXC drei Kanäle zugeordnet, während die von dem Taktgeber 15 gelieferten Signale in ihrer Phase durch den Zyklus des Systemtakts Φ _s gegeneinander verschoben werden. Alle nachfolgenden Verarbeitungsschritte werden von dem Prozessor CPU so gesteuert, daß die Verarbeitung für die einzelnen Kanäle vonstatten geht. Bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung soll jedoch zum besseren Verständnis nur ein einzelner Kanal beispielhaft beschrieben werden. Demzufolge zeigt Fig. 11 nur einen Kanal gemäß der Erfindung. Da die Beschreibung sich mit der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels teilweise überlappt, sollen hier nur die abweichenden Punkte näher betrachtet werden.

Der Multiplizierer 24 multipliziert einen Hüllkurvenwert mit einem Differentialdaten-Wert. Das Ausgangssignal des Multiplizierers gelangt über das Gatter G 1 an den Addierer 27. Wie bei der ersten Ausführungsform empfängt die Kumuliereinrichtung 20 von dem Speicher 23 Differentialdaten, berechnet einen Kompensationswert und liefert das Ergebnis über das Gatter G 2 an den Zwischenspeicher 28. Der vom Zwischenspeicher 28 ausgegebene Kompensationswert wird in dem Schiebespeicher 29 gespeichert, und die dort gespeicherten Daten werden in den Addierer 27 eingegeben, wo sie auf den Wellenformwert addiert werden, so daß die sich ergebende Summe erneut in dem Schiebespeicher 29 gespeichert wird.

Da der Schiebespeicher 29 jedoch seinen Inhalt nach Maßgabe des Systemtaktsignals Φ _s sequentiell verschiebt, ist zum Einschreiben und Auslesen von Daten in den bzw. aus dem Schiebespeicher 29 eine Adreßsteuerung notwendig, wie oben beschrieben wurde. Die Adreßsteuerung erfolgt unter Heranziehung des Ausgangssignals des Tonleiter-Taktgebers 15.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 besitzt die Funktion, mehrere Töne gleichzeitig zu erzeugen. Der Musikton-Taktgeber 15, der Statuszähler 16, der Hüllkurvenzähler 17, der Hüllkurven-Taktgeber 18, der Adreßzähler 19, die Kumulatoreinrichtung 20, die Hüllkurven-Taktsperre 21 und der Anstiegs-Synchronisierer 22 sind jeweils mit Schieberegistern ausgestattet, um mehrere Töne erzeugen zu können. Diese Schieberegister schieben die in ihnen enthaltenen Daten nach Maßgabe des Systemtakts Φ _s . Das heißt: Die Schieberegister bilden eine geschlossene Schleife, um verschiedene Funktionen zu bilden, und die Daten werden von dem Systemtakt Φ _s in der Schleife verschoben, wodurch die Verarbeitung zum Erzeugen der entsprechenden Musiktöne in der oben beschriebenen Weise erfolgt.

Die oben beschriebenen Vorgänge werden entsprechend der Mehrzahl der Musiktöne sukzessive durchgeführt, und die Daten werden in dem Schiebespeicher 29 gespeichert. Die die Gleichstromkompensation betreffenden Daten gelangen über den Zwischenspeicher 28 an den Eingang des Schiebespeichers 29, und sie werden sequentiell zum Ausgang des Speichers hin verschoben. Der Änderungswert jedes Musiktons gelangt über das Gatter G 1 zu dem Addierer 27. Der Augendenwert zu diesem Zeitpunkt ist der Inhalt der Adresse des Schiebespeichers 29, auf die der Musikton-Taktgeber 15 zeigt, das Ergebnis wird in dieselbe Adresse des Schiebespeichers 29 eingeschrieben.

Das verschobene Ausgangssignal des Schiebespeichers 29 gelangt in die Akkumulationsschaltung 30, um schrittweise erhöht bzw. vermindert zu werden, und das Akkumulationsergebnis wird einer D/A-Umsetzung unterworfen, um eine Musiktonwellenform zu erzeugen.

Der Anstiegs-Synchronisierer 22 hat den gleichen Aufbau wie der in Fig. 5 dargestellte Anstiegs-Synchronisierer 8, mit der Ausnahme, daß das Register R 1 durch ein Schieberegister R 1′ ersetzt ist, da die vorliegende Ausführungsform die Erzeugung mehrerer Musiktöne ermöglicht. Gemäß Fig. 5 wird eine Schleife gebildet durch das Register R 1′, das UND-Glied AN 1 und das ODER-Glied 01. Wenn das Schieberegister R 1′ acht Stufen aufweist, speichert die Schleife die Anstiegs-Ein-Signale ATTON entsprechend den Tönen für acht Kanäle. Jedesmal, wenn das dem einen Kanal entsprechende Synchronisationssignal SYNC eingegeben wird, wird das Schieberegister R 1′ zurückgesetzt, und es wird das entsprechende Anstiegssignal ATT geliefert. Die Daten des Schieberegisters R 1′ werden von dem Systemtakt Φ _s verschoben und ausgegeben.

Fig. 9 zeigt eine Schaltung der Kumulatoreinrichtung 20 sowie des Gatters G 2. Die Schaltungsanordnung entspricht im wesentlichen der ersten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform jedoch sind die Register R 2 bis R 7 des ersten Ausführungsbeispiels durch Register R 2′ bis R 7′ ersetzt, und der Ausgang des Gatters G 2 ist an den Zwischenspeicher 28 angeschlossen.

Wenn die UND-Glieder AN 3 bis AN 6 von dem über die UND-Glieder UND eingegebenen Zeitsteuertakt EXC eingeschaltet werden, gelangen die von dem Speicher 23 eingegebenen Signale über die Exklusiv-ODER-Glieder EOR 1 bis EOR 4, um dann mit in den Ausgangsbits der Schieberegister R 2′ bis R 7′ gespeicherten Werten von dem Volladdierer FA summiert zu werden. Die Ergebnisse werden als Summensignale S₀ bis S₅ erneut in den Schieberegistern R 2′ bis R 7′ gespeichert. Das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Glieds EOR 5 ist ein Signal, welches eine Addition oder eine Subtraktion kennzeichnet. Der Pegel "H" bedeutet eine Subtraktion, der Pegel "L" eine Addition. Bei dem Volladdierer FA handelt es sich um einen Addierer, jedoch werden unter gewissen Umständen Zweierkomplemente gebildet, was darauf zurückzuführen ist, daß die Exklusiv-ODER-Glieder EOR 1 bis EOR 4 an die Addendeneingänge B₀ bis B₃ angeschlossen sind. In diesem Fall erfolgt eine Subtraktion. Da die Kompensationswerte zwischen den Zuständen AT bzw. RL entgegengesetzte Vorzeichen haben, bestimmt das Exklusiv-ODER-Glied EOR 5 die Verarbeitung nach Maßgabe der Exklusiv-ODER-Verknüpfung zwischen dem Zustand RL des Statuszählers 16 und den vom Speicher 23 kommenden Differential-Daten. Liegt der Zustand RL vor, so wird das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Glieds EOR 5 das Additionssignal für die Minusdaten aus dem Wellenformspeicher 23, für die Plusdaten wird es das Subtraktionssignal. Liegt nicht der Zustand RL vor, so wird das Ausgangssignal der Schaltung EOR 5 das Subtraktionssignal für die Minusdaten aus dem Speicher 23, und es wird für die Plusdaten das Additionssignal. Die Schieberegister R 2′ bis R 7′, in denen die Summenergebnisse des Volladdierers FA gespeichert sind, enthalten Musiktonwellenform-Werte mehrerer Musiktöne, während der Hüllkurvenwert 1 beträgt, und das Vorzeichen der Wellenformwerte ist im Zustand RL entgegengesetzt. Das Synchronisationssignal SYNC, das den Rücksetzeingängen der Schieberegister R 2′ bis R 7′ zugeführt wird, dient zum Zurückstellen der Eingangsbits dieser Register bei jedem Zyklus des Musiktons. Das heißt: Die in den Schieberegistern R 2′ bis R 7′ zu speichernden Daten besitzen entgegengesetzte Plus- und Minus-Richtungen entsprechend den Zuständen, und sie werden von dem Synchronisationssignal SYNC synchronisiert. Das heißt, daß zum vollkommenen Synchronisieren der Daten mit dem Synchronisationssignal SYNC die entsprechenden Bits oder die Eingangsbits der Schieberegister R 2′ bis R 7′ gelöscht werden. Wenn die Schieberegister R 2′ bis R 7′ in acht Schritten verschoben werden, speichern sie Musiktonwellenformen entsprechend den Musiktönen für acht Kanäle. Die Differentialdaten der entsprechenden Kanäle werden von den Schieberegistern R 2′ bis R 7′ synchron mit dem Schieberegister R 1′ des Anstiegs-Synchronisierers 22 geliefert. Sie gelangen an das Gatter G 2, und auf sie werden außerdem von dem Volladdierer FA die differenzierten Werte addiert, um die nächste Wellenform zu erhalten. Nach Maßgabe des nächsten Systemtaktsignals Φ _s gelangt das Ausgangssignal das Volladdierers FA an die Schieberegister R 2′ bis R 7′, und es wird die Berechnung für den nächsten Kanal durchgeführt. Auf diese Weise schreitet die Verarbeitung für die acht Kanäle oder die Berechnung für die Gleichstrom-Kompensationswerte fort.

Fig. 10 zeigt den Aufbau der Hüllkurventakt-Sperrschaltung 21 und der Kompensations-Sperrschaltung 26. Der Hüllkurventakt EVCK des Hüllkurventaktgebers 18 gelangt an den ersten Eingang eines UND-Glieds AN 13. Das Synchronisationssignal SYNC wird über ein ODER-Glied 02 in ein Schieberegister R 9′ gegeben, während das Stoppsignal ST über einen Negator I 3, ein UND-Glied ANS und das ODER-Glied 02 in das Schieberegister R 9′ gelangt. Der Ausgang des Schieberegisters R 9′ liegt an dem UND-Glied AN 13 und außerdem an dem UND-Glied ANS. Der Ausgang des UND-Glieds AN 13, d. h. das Signal EVCKX, gelangt in den Hüllkurvenzähler 17 und ein UND-Glied AN 14, die die Kompensations-Sperrschaltung 26 bilden. Das UND-Glied AN 14 empfängt außerdem über einen Negator I 2 das Stoppsignal ST und gibt sein Ausgangssignal über ein Schieberegister R 8′ an das Gatter G 2. Bei Eingabe des Stoppsignals ST nimmt das Eingangsbit des Schieberegisters R 9′ über den Negator I 3, das UND-Glied ANS und das ODER-Glied 02 den Pegel "L" an. Dieser Pegel wird anschließend verschoben, um an das UND-Glied AN 13 zu gelangen. Hat der Ausgang des Schieberegisters R 9′ den Pegel "L", so wird der an das UND-Glied AN 13 gelieferte Hüllkurventakt EVCK nicht geliefert. Wenn anschließend an das Stoppsignal ST das Synchronisationssignal SYNC geliefert wird, nimmt das Eingangsbit des Schieberegisters R 9′ den Pegel "H" an, welcher nach links verschoben wird, so daß er das Ausgangsbit des Schieberegisters R 9′ erreicht. Dann wird das UND-Glied AN 13 eingeschaltet, um den Hüllkurventakt EVCK abzugeben. Das gelieferte Signal ist das Signal EVCKX, welches an den Hüllkurvenzähler 17 und außerdem an das UND-Glied AN 14 gegeben wird. Das heißt: Dasjenige Bit des Schieberegisters R 9′, welches einem der Mehrzahl der Musiktöne entspricht, speichert ein Flag, um das Liefern des Hüllkurventakts EVCK aufgrund des Stoppsignals ST während eines Zeitraums zu verhindern, der zwischen dem Empfang des Stoppsignals ST und dem Empfang des Synchronisationssignals SYNC liegt. Selbst nachdem das Stoppsignal ST empfangen ist, wird der Hüllkurventakt EVCK über das UND-Glied AN 13 so lange weiter geliefert, bis das entsprechende Bit von dem Schieberegister R 9′ abgegeben wird. In anderen Worten: Obschon das Schieberegister R 9′ ein Register zum Speichern der Stoppsignale ST entsprechend den jeweiligen Kanälen ist, hat sein Ausgangssignal den Pegel "H", wenn das Stoppsignal ST für den entsprechenden Kanal angelegt wurde. Daher wird über das UND-Glied AN 13 der Hüllkurventakt EVCK ausgegeben. Es ist die Kompensations-Sperrschaltung 26, die nun den Hüllkurventakt EVCK sperrt. Das UND-Glied AN 14 wird durch das invertierte Signal des Stoppsignals ST ausgeschaltet, d. h. gesperrt, und das Schieberegister R 8′ empfängt dann nicht das Signal EVCKX.

Fig. 11M zeigt ein Kompensations-Freigabesignal, welches an das Gatter G 2 gelegt wird. Die mit x markierten Impulse werden von der Kompensations-Sperrschaltung 26 gesperrt.

Claims (9)

1. Elektronisches Musikinstrument, mit

• - einem Musiktontaktgeber (1, 15), der einen Musiktontakt erzeugt, welcher einem durch eine betätigte Spieltaste festgelegten Musikton entspricht,
• - einer ersten Speichereinrichtung (9; 23) zum Speichern von Differentialdaten von Musikton-Wellenformen,
• - einem Hüllkurventaktgeber (4; 18) zum Erzeugen eines Hüllkurventakts, der zu dem Musiktontakt in asynchroner Beziehung steht,
• - einem Hüllkurvengenerator (2, 3, 7, 11; 16, 17, 25, 21) zum Erzeugen von Hüllkurvendaten synchron mit dem Hüllkurventakt,
• - einer Multipliziereinrichtung (10; 24), die die Differentialdaten, die entsprechend dem Musiktontakt aus der ersten Speichereinrichtung ausgelesen wurden, mit Hüllkurvendaten multipliziert, die von dem Hüllkurvengenerator ausgegeben werden, um ein dem Produkt entsprechendes Ausgangssignal zu erzeugen,
• - einer Akkumulationsschaltung (14; 30) zum Akkumulieren des Ausgangssignals der Multipliziereinrichtung, und
• - einem Tongenerator, der auf der Grundlage des Ausgangssignals der Akkumulationseinrichtung eine Musik-Klangwellenform erzeugt,

gekennzeichnet durch eine Gleichstrom-Kompensationseinrichtung (6, 12, 13; 20, 27, 26), die das Ausgangssignal der Multipliziereinrichtung (10; 24) und der ersten Speichereinrichtung (9; 23) empfängt, um eine Gleichstromkomponente aus dem Ausgangssignal der Multipliziereinrichtung (10; 24) zu beseitigen, die ansonsten auf Grund der asynchronen Beziehung zwischen dem Musiktontakt und dem Hüllkurventakt entstehen würde.

2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hüllkurvengenerator (2, 3, 7, 11) eine Funktion aufweist, um mindestens einen der Hüllkurvenzustände zu überspringen.

3. Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-Kompensationseinrichtung (6, 12, 13) eine Kumulatoreinrichtung (6) enthält, die die in dem Speicher (9) gespeicherten Differentialdaten der Grundwellenformen schrittweise zusammenzählt (kumuliert), und einen Addierer (13) aufweist, der ein Ausgangssignal der Kumulatoreinrichtung (6) und das Ausgangssignal des Multiplizierers (10) addiert.

4. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-Kompensationseinrichtung (6, 12, 13) eine Kompensations-Sperrschaltung (12) enthält, die eine Kompensation zum Zeitpunkt einer Hüllkurvenzustandsänderung verhindert.

5. Musikinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Musiktontaktgeber (15) Musiktontaktsignale erzeugt, die mehreren, durch gleichzeitiges Betätigen mehrerer Spieltasten bestimmten Musiktönen entsprechen.

6. Musikinstrument nach Anspruch 5 in Verbindung mit den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-Kompensationseinrichtung (20, 27, 28, 29) eine zweite Speichereinrichtung (29), die die von der Kumulatoreinrichtung (20) ausgegebenen kumulierten Werte speichert, und eine Addiereinrichtung (27) aufweist, um die aus der zweiten Speichereinrichtung (29) ausgelesenen kumulierten Werte auf die Ausgangssignale des Multiplizierers (24) zu addieren.

7. Musikinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Addiereinrichtung (27) erneut in der zweiten Speichereinrichtung (29) gespeichert werden.

8. Musikinstrument nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Speichereinrichtung (29) als Schiebespeicher ausgebildet ist.