DE3332477A1

DE3332477A1 - Elektronisches musikinstrument mit einer vorrichtung zur lokalisierung von klangbildern

Info

Publication number: DE3332477A1
Application number: DE3332477A
Authority: DE
Inventors: Kozi Yamana
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1982-09-09
Filing date: 1983-09-08
Publication date: 1984-03-15
Also published as: GB2127654B; JPS5946688A; GB2127654A; GB8324026D0; DE3332477C2; US4577540A

Description

Elektronisches Musikinstrument mit einer Vorrichtung zur Lokalisierung von Klangbildern

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstrument mit einer Vorrichtung zur Lokalisierung von Klangbildern, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Wenn ein Musiktonsignal·, das von einem Musiktongenerator erzeugt wird, zu zwei spannungsgeregelten Verstärkern (VCA) geführt wird und die zwei Musiktonsignale, welche von diesen VCAs abgegeben werden, zu zwei Lautsprechern geführt werden, die voneinander getrennt angeordnet sind, wird Musik so gehört, als ob sie in einer dazwischenliegenden Position zwischen den beiden Lautsprechern erzeugt wird, falls die Lautstärkenverhältnisse derartiger Musiktonsignale, die von den VCAs erhalten werden auf 1 : 1 gesetzt werden. Anderseits ist, falls das Verhältnis der Ausgangsstärken der zwei VCAs beispielsweise auf 7 : 3 gesetzt ist, der Musikton stärker, der aus der Richtung des Lautsprechers kommt, dessen Musiktonsignal der 7 entspricht. Auf diese Weise kann

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eine Methode zum Hören von Musiktönen aus einer vorbestimmten Position zwischen zwei Lautsprechern durch geeignetes Festlegen der Lautstärkenverhältnisse der Musiktöne, die von zwei Lautsprechern erzeugt werden, erreicht werden. Dieser Vorgang ist unter dem Begriff pan-pot bekannt, in herkömmlichen elektronischen Musikinstrumenten gibt es eine Methode, um pan-pot durchzuführen, indem die beiden VCAs durch das Vorsehen zweier Lautstärkesteuersignale geregelt werden, wobei die Lautstärkesteuersignale von einem einzi-9^en Steuerspannungs-Generator erzeugt werden und die gegenseitigen Größenverhältnisse konstant gehalten werden. Des weiteren ist eine Methode zum Erreichen einer pan-pot-Funktion bekannt, bei der ein Lautstärkesteuersignal wahlweise von einer Mehrzahl von Steuerspannungs-Generatoreru.erzeugt wird, um zwei VCAs mittels dieses Lautstärkesteuersignales zu regeln.

Jedoch finden diese beiden herkömmlichen Systeme zur Lokalisierung von Klangbildern oder pan-pot-Systeme kei-2Q nen Zuspruch von Benutzern von elektronischen Musikinstrumenten, da das Klangbild nicht frei und genau an einem festen Ort lokalisiert werden kann und die Klangveränderungsmöglichkeiten gering sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein elektronisches Musikinstrument mit einer pan-pot-Funktion zu schaffen, bei dem die Lokalisierung des Klangbildes frei und sicher in Übereinstimmung mit beispielsweise Klangfarbe und Tonhöhe der erzeugten Musik geändert werden kann,

OQ die Lokalisierung des Klangbildes durch eine Vorrichtung zur Änderung der Lautstärke nicht beeinträchtigt ist und bei dem die Gesamtlautstärke der von jedem Lautsprecher erzeugten Tone frei geändert werden kann.

gc In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein elektronisches Musikinstrument vorgesehen ist, welches eine Vorrichtung zur Lokalisierung von Klangbildern aufweist, welche

ihrerseits folgendes aufweist: Schaltvorrichtungen zur wahlweisen Ausgabe von ersten und zweiten Steuersignalen aus einer Vielzahl von vorgewählten Steuersignalen in Übereinstimmung mit Informationen zur Lokalisierung von Klangbildern; eine erste Lautstärkenveränderungsvorrichtung, welche durch das erste Steuersignal geregelt wird; und eine zweite Lautstärkeveränderungsvorrichtung, welche durch das zweite Steuersignal geregelt wird, wobei die Lokalisierung von Klangbildern in der Musik dadurch geregelt wird, daß die genannte Vorrichtung zur Lokalisierung von Klangbildern auf der Basis der Informationen zur Lokalisierung von Klangbildern verwendet wird.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere-Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 in einer Blockdiagramm-Darstellung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 in einer Blockdiagramm-Darstellung den Aufbau eines pan-pot-Schaltkreises aus Fig. 1; und ^;

Fig. 3 in einer graphischen Darstellung die Beziehungen zwischen der Steuerspannung und dem Verstärkungs

faktor des VCA, der in dem pan-pot-Schaltkreis in Fig. 1 verwendet wird.

Ein erfindungsgemäßes elektronisches Musikinstrument weist ein in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Gehäuse auf, in welchem die Schaltkreisbestandteile, die in Fig. dargestellt sind, untergebracht sind. Dieses Gehäuse ist an seiner oberen Oberfläche mit einer Tastatur zum Spielen,

Xh

einer Taste zum Einstellen der Tonfarbe, einer Taste zum Festlegen der Lautstärke, einer Taste für Arpeggio, einer Taste für pan-pot, etc. versehen. Diese Tasten sind mit jedem der Matrix-Schalter verbunden, die in einem Tastenmatrix-Schaltkreis 1 angeordnet sind und das Ein- und Ausschalten einer jeden Taste wird durch die Tastenabtastungsoperation einer CPU2 ausgelesen. Ein Speicher 3 ist mit der CPU2 verbunden. Dieser Speicher 3 beinhaltet ein RAM und die Musikdaten für Melodie, Akkord etc., welche in die CPU2 durch die Bedienung des Keyboards eingelesen wurden, sind in diesem RAM gespeichert. Die Musikdaten, welche in dem RAM gespeichert sind, werden durch die CPU2 in Übereinstimmung mit der Bedienung einer Automatikspiel-Taste ausgelesen, welche beispielsweise auf der oberen Oberfläche des Gehäuses angeordnet ist und für automatische Vorführung verwendet wird. Zusätzlich sind Steuerdaten, welche es erlauben, das pan-pot in Übereinstimmung mit dem Zeitablauf zu ändern Änderungen der Tonfarbe oder des Arpeggios oder andere Daten sind ebenfalls gespeichert.

Die Musikdaten, welche von dem Tastenmatrix-Schaltkreis oder dem Speicher 3 zu der CPU2 übermittelt werden, werden dann von der CPU2 zu Tonerzeugern 4 bzw. 5 übermittelt, wo zwei Arten von Tonsignalen produziert werden. Beispielsweise wird ein Tonsignal, welches von dem Tonerzeuger 4 erzeugt wird, als nächstes zu einem Filter 6 übermittelt, in dem ein Tonsignal erzeugt wird, welches die Tonfarbe eines Pianos besitzt. Andererseits wird ein Tonsignal, welches von dem Tonerzeuger 5 erzeugt wurde, zu einem Filter 7 geführt, wo das Tonsignal so verändert wird, daß es die Tonfarbe einer Violine besitzt. Diese Tonsignale, welche die Filter 6 und 7 durchlaufen haben, werden zu pan-pot-Schaltkreisen 8 bzw. 9 zur Erzeugung des pan-pot-Effektes geführt. Die Arbeitsweise dieser pan-pot-Schaltkreise 8 und 9 wird auf der Basis von pan-pot-Informationssignalen kontrolliert, welche von der CPU2 ausgesendet werden. Das Musiktonsignal mit dem Pianoton, welches zu dem pan-pot-Schaltkreis 8 übermittelt wurde, wird in ein

Signal 10 für den rechten Kanal und in ein Signal 11 für den linken Kanal aufgeteilt und diese Signale werden auf einen Eingangsanschluß von Mixern 12 bzw. 13 geführt. Zu diesem Zeitpunkt sei das Verhältnis der Lautstärken der Signale 10 und 11 beispielsweise auf 7 : 3 festgesetzt. Das Tonsignal, welches die Tonfarbe der Violine aufweist- und welches zu dem. pan-pot-Schaltkreis 9 geführt wurde, wird in ein Signal 14 für den rechten Kanal und ein Signal 15 für den linken Kanal aufgeteilt und diese Signale werden auf die anderen Eingangsanschlüsse der Mixer 12 bzw. 13 geführt. Umgekehrt kann d_as Verhältnis der Lautstärken der. Signale 14 und 15 beispielsweise umgedreht und auf 3:7 festgesetzt sein.Di_e Tonsignale, welche je die durch die Mixer 12 und 13 gemischten Piano- und Violintonfarben beinhalten, werden durch Verstärker 16 bzw. 17 verstärkt und dann auf Lautsprecher 18 und 19 geführt. Somit erzeugt jeder der Lautsprecher 18 und 19 Musik, in welcher die Klänge von Piano und Violine gemischt vorliegen. Als Ergebnis ist das Klangbild eines Pianos nahe des rechten Lautsprechers 18 lokalisiert, da die Lautstärke des Pianoklanges, welcher von dem rechten Lautsprecher 18 erzeugt wird, größer ist als die des linken. Jedoch ist das Klangbild der Violine im Bereich nahe des linken Lautsprechers 19 lokalisiert.

Fig. 2 stellt ein konkretes Schaltbild dar, welches den Aufbau des pan-pot-Schaltkreises 8 zeigt. Ein pan-pot-Schaltkreis 9 weist ähnlichen Aufbau auf, jedoch ist nur der pan-pot-Schaltkreis 8 hier gezeigt. Wie in der Zeichnung dargestellt, werden die 3-bit pan-pot-Daten S4, S2 und Sl, welche von der CPU2 kommen, gemeinsam auf die 3-bit-Eingangsanschlüsse A, B und C eines jeden von zwei Analog-Multiplexern 201 und 202 geführt, welche in einem Steuerspannungs-Generator 20 enthalten sind. Jeder der Analog-Multiplexer 201 und 202 weist sieben Eingangsanschlüsse DO, Dl, D2, D3, D4, D5 und D6 auf. Eine Ausgangsspannung el eines Referenzspannungsgenerators 21 wird auf den Eingangsanschluß D6 des Multiplexers 201 bzw. auf den Ein-" gangsanschluß DO des Multiplexers 202 gelegt. Ein Span

nungsteiler, welcher Widerstände Rl, R2, R3, R4, R5 und R6 in Serienschaltung aufweist, ist zwischen die Eingangsanschlüsse D6 des Multiplexers 201 und Masse geschaltet und jeder seiner Teilungspunkte ist mit dem Eingangsanschluß D6 bis DO verbunden. Auf ähnliche Weise ist ein Spannungsteiler, welcher Widerstände Rl bis R6 mit jeweils gleichen Widerstandswerten und in Serienschaltung aufweist zwischen den Eingangsanschluß DO des Multiplexers 202 und Masse geschaltet und jeder seiner Teilungspunkte ist mit den Eingangsanschlüssen DO bis D6 verbunden.

Jeder der Analog-Multiplexer 201 und 202 beinhaltet einen Decoder, welcher mit den 3-bit-Eingängen S4, S2 und Sl zusammenwirkt. Wenn beispielsweise die Eingänge S4, S2 und Sl die logischen Zustände 1, 0 und 1 besitzen, wird der Eingangsanschluß D5 angewählt. Folglich legt der Multiplexer 201 ein Spannungsteilungs-Ausgangssignal e2 von dem Ausgangsanschluß OUT auf einen Eingangsanschluß eines Tiefpass-Filters 22. Währenddessen legt der Multiplexer 202 ^ein Spannungsteilungs-Ausgangssignal e6 von dem Ausgangsanschluß OUT auf einen Eingangsanschluß eines Tiefpass-Filters 23. Wie oben beschrieben, sind die Multiplexer 201 und 202 auf eine derartige Weise angeordnet, daß sie für die pan-pot-Daten S4, S2 und Sl, welche von der CPU2 stammen, gegenseitig komplementäre Steuerspannungen erzeugen.

Die Spannungen e2 und e6 an den Teilungspunkten, welche von den Multiplexern 201 und 202 ausgewählt wurden, werden den Tiefpass-Filtern 22 und 23 zugeführt, in denen Geräuschan-

2Q teile ausgefiltert werden; danach werden sie zu den Steuerspannungseingängen CT von VCAs (spannungsgesteuerte Verstärker) 24 bzw. 25 geführt. Das Musiktonsignal, welches die Tonfarbe des Pianos von dem Filter 6 in Fig. 1 aufweist, wird auf die Eingangsanschlüsse der VCAs 24 bzw. 25 geführt.

3g Die Verstärkungsfaktoren für die Eingangsregelspannungen der VCAs 24 und 25 werden so gesetzt, daß sie sich um einen derartigen Betrag ändern, wie er durch die ausgezogene Linie a und die gestrichelte Linie b in Fig.'3 dargestellt

ist. Wenn daher die Eingangskontrollspannung für den VCA den Betrag e2 hat, ist der Verstärkungsfaktor des VCA 24 gleich A2. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Verstärkungsfaktor des VCA 25 gleich Al, da die Eingangsregelspannüng für den VCA 25 gleich e6 beträgt, wie oben beschrieben. Mit anderen Worten: Wenn sich der Verstärkungsfaktor des VCA 25, wie durch die gestrichelte Linie b dargestellt, ändert, ändert sich der Verstärkungsfaktor des VCA 24,wie durch die ausgezogene Linie a dargestellt. Daher ist die Gesamtlautstärke der Musik, welche von den Lautsprechern 18 und 19 erzeugt wird, konstant, ungeachtet der Position des Klangbildes. Es ist in diesem Fall möglich, ein elektronisches Musikinstrument, welches eine pan-pot-Funktion besitzt, vorzusehen, bei welchem die Position des Klangbildes frei und sicher gesetzt werden kann und zwar in Übereinstimmung mit den pan-pot-Daten. Die speziellen Variationen von verschiedenen VCAs, die anders sind als diejenigen, die in Fig* 3 dargestellt sind, können dadurch kompensiert werden, indem man die Widerstandswerte der spannungsteilenden Widerstände Rl bis R6 passend festlegt, so daß die Ausgänge der pan-pot-Schaltkreise 8 und 9 nicht durch die Charakteristika der VCAs beinflußt werden. Es ist ebenfalls möglich, den Wert eines jeden der Widerstände Rl bis R6 so festzusetzen, daß, wenn beispielsweise eine Steuerspannung e4, bei welcher das Klangbild in der Mitte zwischen den Lautsprechern 18 und lokalisiert ist, den VCAs 24 und 25 zugeführt wird, die Ausgangswerte der VCAs 24 und 25 einen Maximalwert erreichen, anstatt sich den Werten der Widerstände Rl bis R6 anzugleichen. Somit kann, wenn beispielsweise das Pianoklang-

QQ bild mit großer Lautstärke in der Mitte lokalisiert ist und das Violinen-Klangbild mit geringer Lautstärke nahe dem rechten Lautsprecher 18 lokalisiert ist, der Zuhörer den Klang derart hören, als ob der Pianoklang im Vordergrund in einer Mittelposition zwischen den Lautsprechern 18 und

gg 19 angeordnet ist und der Violinenklang nahe des rechten Lautsprechers 18 und an der Hinterseite des Pianoklanges angeordnet ist. Auf diese Weise kann stereophones pan-pot ebenfalls realisiert werden.

Die Tiefpass-Filter 22 und 23, die in Fig. 2 dargestellt sind, weisen Puffer 22a und 23a mit hoher Impedanz auf, die verhindern, daß die Eingangsspannungen der VCAs 24 und 25 durch den Innenwiderstand (EIN-Zustand Widerstand) beeinflußt werden, wenn die Eingangsanschlüsse DO bis D6 der Analogmultiplexer 201 und 202 angewählt werden und die Steuerspannungen ausgegeben werden. Die Ausgänge der Puffer 22a und 23a werden weiterhin durch einen Dämpfungsschaltkreis gedämpft, welcher einen Widerstand R und einen Kondensator C aufweist und dann auf die VCAs 24 und 25 geschaltet. Somit kann das Auftreten eines sogenannten Click-Klanges verhindert werden.

Der pan-pot-Datenausgang von der CPU2 kann einfach verändert werden. Beispielsweise ist bei einem elektronischen Musikinstrument, welches mit einem Arpeggio-Effekt versehen werden kann, der Ton angenehm, wenn das Klangbild für geringe Tonhöhen auf der linken Seite lokalisiert ist und das Klangbild nach und nach auf die rechte Seite bewegt wird, während die Tonhöhe in Abhängigkeit zu der Änderung des Arpeggios höher wird. In diesem Falle, wenn Daten, welche die Beziehung zwischen dem Arpeggioklang und den dazugehörigen pan-pot-Daten repräsentieren,vorher in dem Speicher 3 als ein Format des Speichers gespeichert wurden, können die notwendigen pan-pot-Daten leicht durch schrittweises Abfragen des Speichers 3 durch die CPU2 erlangt werden. Auf die gleiche Weise wie oben beschrieben können tremoloartige und Phasenverschiebungs-Effekte erreicht werden, indem wiederholt und stufenweise die Klangbildstellung zwischen den rechten und linken Lautsprechern wiederholt wird und die Bewegungsgeschwindigkeit geändert wird.

Obwohl, wie in Fig. 1 dargestellt, das pan-pot mit Piano- und Violintönen ausgeführt wurde, kann die Anzahl der Musiktöne, welche aufgeführt werden jeden beliebigen Wert annehmen. Beispielsweise kann ein Arrangement aufgebaut werden, in dem drei verschiedene Klangfarben zu den Musik-

tönen zugefügt werden, welche von drei Musiktonerzeugern abgerufen werden, wobei die Klangbilder auf der linken, rechten und einer mittigen Position angeordnet werden.

Wie weiter oben beschrieben, werden bei dem erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstrument zwei Sätze von ersten und zweiten Lautstärkesteuersignalen mit einer komplementären Beziehung zueinander für ein pan-pot-Datum aus einer Vielzahl von vorgewählten Steuersignalen abgefragt; daher XO ist das pan-pot nicht abhängig von den Charakteren der Lautstärkeveränderungs-Vorrichtung/sondern kann frei und sicher realisiert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Musikinstrument mit einer Vorrichtung zur Lokalisierung von Klangbildern zur Regelung des pan-pots eines Klanges der in Übereinstimmung mit einer pan-pot-Information gespielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

die pan-pot-Vorrichtung (8, 9) eine Schaltvorrichtung (201, 202) zur wahlweisen Ausgabe erster und zweiter Steuersignale aus einer Vielzahl von vorgewählten Steuersignalen in Übereinstimmung mit der pan-pot-Information,

eine erste Lautstärkeveränderungsvorrichtung (24),. die durch das erste Steuersignal geregelt wird,

eine zweite Lautstärkeveränderungsvorrichtung (25), die durch das zweite Steuersignal geregelt wird, aufweist und

daß das pan-pot eines gespielten Klanges in Übereinstimmung mit der pan-pot-Information geregelt wird unter Verwendung der pan-pot-Vorrichtung (8, 9).

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2. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltvorrichtung (201, 202) erste und zweite Analogmulitplexer (20I, 202) aufweist, von denen jeder eine Vielzahl von Steuers ignal-HEingängen (DO bis D6) und digitale Steuereingänge (A., B, C) zum Empfang der digitalen pan-pot-Dateh aufweist und welche erste und zweite Steuersignale ausgeben, deren Spannung gegenseitig komplementäre Beziehung zueinander aufweisen.

3. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnetj daß

IQ die Ausgänge der ersten und zweiten Analogmultiplexer (201, 202) über erste und zweite Tiefpass-Filter (22, 23), die je einen Puffer (22a, 23a) aufweisen, mit den dazugehörigen Steuersignaleingängen (CT) der ersten und zweiten Lautstärkeveränderungsvorrichtung (24, 25) verbunden sind.

4. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vielzahl von'SteuerSignalen durch einen Referenzspannungsgenerator" (21)" und ersten und zweiten Spannungsteiler-Schaltkreisen (Rl bis 16) auf Widerstandsbasis zur Teilung der Referenzspannungj welche von dem Referenzspannunggenerator (21) erzeugt wird, gebil-

oQ det werden, und

daß die Vielzahl der Steuersignale mit der Vielzahl der Steuersignal-Eingangsanschlüsse (DO bis D6) der ersten und zweiten Analogmultiplexer (201, 202) verge bunden werden, wobei die komplementäre Beziehung zueinander aufrechterhalten wird.

5. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche

3
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die ersten und zweiten Lautstärkeveränderungsvorrichtungen (24, 25) aus ersten und zweiten VCAs gebildet werden, die gegenseitig ähnliche Charakteristika ihrer Regelspannungen gegenüber ihren Verstärkungsfaktoren aufweisen.

6. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche IQ 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Tastenmatrix-Schaltkreis (1) vorgesehen ist, um die pan-pot-Information zu liefern,

daß eine CPU (2): vorgesehen ist, welche mit der pan-pot-2g Information versorgt wird, welche von dem Tastenmatrix-Schaltkreis (1) gebildet wird, und

daß erste und zweite tonerzeugende Vorrichtungen (4, 5) zur Erzeugung von Musiktonsignalen in Übereinstimmung 2Q mit den Musikdaten, welche von der CPU (2) ausgegeben werden, vorgesehen sind, und

daß die pan-pot-Vorrichtung (8, 9) erste und zweite pan-pot-Schaltkreise (8, 9) aufweist, welche mit den ok Ausgangssignalen der ersten und zweiten tonerzeugenden Vorrichtung (4, 5) versorgt werden.