DE3332477C2 - Elektronisches Musikinstrument mit einer Vorrichtung zur Lokalisierung von Klangbildern - Google Patents

Abstract

Digitale pan-pot-Daten (S4, S2, S1), welche von einer CPU geliefert werden, werden ersten und zweiten Analogmultiplexern (201, 202) zugeführt und Steuersignale werden aus einer Vielzahl von Steuersignalen durch Aufteilung eines Ausganges (el) eines Referenzspannungsgenerators (21) ausgewählt, um gegenseitig komplementäre Beziehung zueinander zu haben. Die Steuersignale werden des weiteren von den ersten und zweiten Analogmultiplexern (201, 202) durch Tiefpaß-Filter (22, 23) zu Steuersignal-Eingangsanschlüssen (CT) von ersten und zweiten VCAs (24, 25) geführt. Ein Ausgang des ersten VCA (24) wird auf einen rechten Lautsprecher als ein R-Kanal-Musiksignal geschaltet und ein Ausgang des zweiten VCA (25) wird auf einen linken Lautsprecher als ein L-Kanal-Musiksignal geschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstrument mit einer Vorrichtung zur Lokalisierung von Klangbildern, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Wenn ein Musiktonsignal, das von einem Musiktongenerator erzeugt wird, zu zwei spannungsgeregelten Verstärkern (VCA) geführt wird und die zwei Musiktonsignale, welche von diesem VCAs abgegeben werden, zu zwei Lautsprechern geführt werden, die voneinander getrennt angeordnet sind, wird Musik so gehört, als ob sie von einer Position zwischen den beiden Lautstärkern erzeugt wird, falls die Lautstärkeverhältnisse derartiger Musiktonsignale, die von den VCAs erhalter werden, auf 1 :1 gesetzt werden. Andererseits ist, falls das Verhältnis der Ausgangsstärken der VCAs beispielsweise auf 7 :3 gesetzt ist. der Musikton stärker, der aus der Richtung des Lautsprechers kommt, dessen Musiktonsignale der 7 entspricht Auf diese Weise kann eine Methode zum Hören von Musiktönen aus einer vorbestimmten Position zwischen zwei Lautsprechern durch geeignetes Festlegen der Lautstärkeverhältnisse der Musiktöne, die von zwei Lautsprechern erzeugt werden, erreicht werden. Dieser Vorgang ist auch unter dem Begriff Pan-Pot (Panorama-Potentiometer) bekannt und beispielsweise im »Handbuch der Tonstudiotechnik«, 4. Auflage 1979, auf den Seiten 489 bis 491 beschrieben.

In elektronischen Musikinstrumenten gibt es eine Methode, um Pan-Pot durchzuführen, in dem die beiden VCAs durch das Vorsehen zweier Lautstärkesteuersignale geregelt werden, wobei die Lautstärkesteuersignale von einem einzigen 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-Generatoren erzeugt wird, um zwei VCAs mittels dieses Lautstärkesteuersignals zu regeln.
Aus der gattungsgemäßen US-PS 42 40 317 ist ein elektronisches Musikinstrument mit einer sogenannten Pseudo-Stereo-Outputmatrix bekannt. Diese Outputmatrix kombiniert eine Vielzahl von Signalen, die von Filtern stammen, spaltet diese kombinierten Signale in zwei Kanäle, um Stereoklang zu imitieren und führt diese beiden Ausgangskanäle zwei Verstärkern zu, deren Verstärkungsfaktoren durch ein Lautstärkepedal gesteuert werden. Allerdings wird hierbei der erzeugte Klang nur so gehört, als ob er mittig zwischen den beiden Lautsprechern erzeugt wird.

Somit finden diese bekannten herkömmlichen Systeme zur Lokalisierung von Klangbildern oder Pan-Pot-Systeme wenig oder keinen Zuspruch von elektronischen Musikinstrumenten, da das Klangbild nicht frei und genau an einem festen Ort lokalisiert werden kann und die Klangveränderungsmöglichkeiten gering sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Musikinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem mit einer Pan-Pot-

Funktion die Lokalisierung des räumlichen Klangbildes frei verschiebbar ist

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Gemäß Anspruch 1 ist es möglich, ein elektronisches Musikinstrument mit einer Pan-Pot-Funktion zu schaffen, bei dem die Lokalisierung des Klangbildes frei und sicher in Obereinstimmung mit beispielsweise Klangfarbe und Tonhöhe der erzeugten Musik geändert werden kann, die Lokalisierung des Klangbildes durch eine Vorrichtung zur Änderung der Lautstärke nicht beeinträchtigt ist und bei dem die Gesamtlautstärke der von jedem Lautstärker erzeugten Töne frei geändert werden kann, wobei beispielsweise der Eindruck entsteht, daß sich ein Instrument zwischen den beiden Lautsprechern während der Klangerzeugung frei im Raum bewegt

Dk· 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

F i g. 1 in einer Blockdiagramm-Darstellung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 in einer Blockdiagramm-Darstellung den Aufbau eines pan-pot-Schaltkreises aus F i g. 1, und

F i g. 3 in einer graphischen Darstellung die Beziehungen zwischen der Steuerspannung und dem Verstärkungsfaktor des VCA, der in dem pan-pot-Schaltkreis in F i g. 1 verwendet wird.

Ein erfindungsgemäßes elektronisches Musikinstrument weist ein in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Gehäuse auf, in welchem die Schaltkreisbestandteile, die in F i g. 1 dargestellt sind, untergebracht sind. Dieses Gehäuse ist an seiner oberen Oberfläche mit einer Tastatur zum Spielen, 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 zentralen Steuereinheit (CPU) 2 ausgelesen. Ein Speicher 3 ist mit der CPU 2 verbunden. Dieser Speicher 3 beinhaltet ein RAM und die Musikdaten für Melodie, Akkord etc., welche in die CPU2 durch die Bedienung der Tastatur eingelesen wurden, sind in diesem RAM gespeichert Die Musikdaten, welche in dem RAM gespeichert sind, werden durch die CPU 2 in Übereinstimmung mit der Bedienung einer Automatikspiel-Taste ausgelesen, welche beispielsweise auf der oberen Oberfläche des Gehäuses angeordnet ist und für automatische Vorführungen verwendet wird. Zusätzlich sind Steuerdaten, welche es erlauben, das pan-pot in Übereinstimmung mit dem Zeitablauf zu ändern gespeichert. Änderungen der Tonfarbe oder des Arpeggios oder andere Daten sind ebenfalls gespeichert.

Die Musikdaten, welche von dem Tastenmatrix-Schaltkreis 1 oder dem Speicher 3 zu der CPU 2 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 panpot-Schaltkreisen 8 bzw. 9 zur Erzeugung des pan-pot-Effektes geführt Die Arbeitsweise dieser pan-pot-Schaltkieise 8 und 9 wird auf der Basis von pan-pot-Informationssignalen gesteuert welche von der CPU 2 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 ande- ren EingangsanschJüsse der Mixer 12 bzw. 13 geführt Umgekehrt kann das Verhältnis der Lautstärken der Signale 14 und 15 beispielsweise umgedreht und auf 3 :7 festgesetzt sein. Die 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. F i g. 2 stellt ein konkretes Schaltbild dar, welches den Aufbau des pan-pot-Schaltkreises 8 zeigt. Der 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 S 4, 5 2 und S1, welche von der CPU 2 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, DZ, D4 D5 und D 6 auf. Eine Ausgangsspannung el eines Referenzspannungsgenerators 21 wird auf den Eingangsanschluß D 6 des Multiplexers 201 bzw. auf den Eingangsanschluß DO des Multiplexers 202 gelegt Ein Spannungsso teiler, welcher Widerstände R 1, R2. R3, A4, R 5 und Ä6 in Serienschaltung aufweist, ist zwischen die Eingangsanschlüsse D6 des Multiplexers 201 und Masse geschaltet und jeder seiner Teilungspunkte ist mit dem Eingangsanschluß D 6 bis DO verbunden. Auf ähnliche Weise ist ein Spannungsteiler, welcher Widerstände R 1 bis R 6 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 Eingangsan-Schlüssen D 0 bis D 6 verbunden.

Jeder der Analog-Multiplexer 201 und 202 beinhaltet einen Decoder, welcher mit den 3-Bit-Eingängen S 4,5 2 und 51 zusammenwirkt. Wenn beispielsweise die Eingänge 6 4, 5 2 und S1 die logischen Zustände 1,0 und 1 besitzen, wird der Eingangsanschluß D 5 angewählt. Folglich legt der Multiplexer 201 ein Spannungsteilungs-Ausgangssignal el von dem Ausgangsanschluß OUTaui einen Eingangsanschluß eines Tiefpaß-Filters

22. Währenddessen legt der Multiplexer 202 ein Spannungsteilungs-Ausgangssignal e6 von dem Ausgangs anschluß 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 S 4, 52 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 Geräuschanteile 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 F i g. 1 aufweist, wird auf die Eingangsanschlüsse der VCAs 24 bzw. 25 geführt. 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 F i g. 3 dargestellt ist. Wenn daher die Eingangskontrollspannung für den VCA 24 den Betrag e 2 hat, ist der Verstärkungsfaktor des VCA 24 gleich A 2. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Verstärkungsfaktor des VCA 25 gleich A 1, da die Eingangsregelspannung für den VCA 25 gleich e 6 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 panpot-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 F i g. 3 dargestellt sind, können dadurch kompensiert werden, indem man die Widerstandswerte der spannungsteilenden Widerstände R\ bis R 6 passend festlegt, so daß die Ausgänge der pan-pot-Schaltkreise 8 und 9 nicht durch die Charakteristika der VCAs beeinflußt werden. Es ist ebenfalls möglich, den Wert eines jeden der Widerstände R 1 bis R 6 so festzusetzen, daß, wenn beispielsweise eine Steuerspannung e4. bei welcher das Klangbild in der Mitte zwischen den Lautsprechern 18 und 19 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 R 1 bis /?6 anzugleichen. Somit kann, wenn beispielsweise des Pianoklangbild 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 19 angeordnet ist und der Violinenklang nahe des rechten Lautsprechers 18 und hinter dem Pianoklang angeordnet ist. Auf diese Weise kann stereophones pan-pot ebenfalls realisiert werden.

Die Tiefpaß-Filter 22 und 23, die in F i g. 2 dargestellt sind, weisen Puffer 22a und 23a mit hoher Impedanz auf, die verhindern, daß die Eingangsspannungen der VCAs und 25 durch den Innenwiderstand (EIN-Zustand Widerstand) beeinflußt werden, wenn die Eingangsanschlüsse DO bis D 6 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 CPU 2 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 F i g. 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 Musiktönen 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 ist das pan-pot nicht abhängig von den Charakteren der Lautstärkeveränderungs-Vorrichtung, sondern kann frei und sicher realisiert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Musikinstrument mit zwei Tonausgangskanälen und mit einer Vorrichtung zur Richtungseinordnung von Klängen in die Tonausgangskanäle, sowie mit einer ersten und zweiten Lautstärkeveränderungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Pan-Pot-Schaltkreis (20) vorgesehen ist, welcher eine Schaltvorrichtung (201,202) aufweist, zur wahlweisen Ausgabe erster und zweiter Steuersignale aus einer Vielzahl von vorgewählten Steuersignalen in Übereinstimmung mit einer Pan-Pot-Information auf die erste Lautstärkeveränderungsvorrichtung (24), die durch das erste Steuersignal geregelt wird urd auf die zweite Lautstärkeveränderungsvorrichtung (25), die durch das zweite Steuersignal geregelt wird, wobei für den jeweiligen Klang aus digitalen Steuereingängen (A, B, C) in Übereinstimmung mit der Pan-Pot-lnformation die ersten und zweiten Steuersignale komplementär zueinander steuerbar sind.

2. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (201, 202) erste und zweite Analogmultiplexer aufweist, von denen jeder eine Vielzahl von Steuersignaleingängen (DO bis DS) für die digitalen Steuereingänge (A, B, C) zum Empfang der digitalen Pan-Pot- Daten aufweist.

3. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 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 (R 1 bis R 6) auf Widerstandsbasis zur Teilung der Referenzspannung, welche von dem Referenzspannungsgenerator (21) erzeugt wird, gebildet werden, und daß die Vielzahl der Steuersignale mit der Vielzahl der Steuersignal-Eingangsanschlüsse (DO bis D 6) der ersten und zweiten Analogmultiplexer (201, 202) verbunden werden, wobei die komplementäre Beziehung zueinander aufrechterhalten wird.

5. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Lautstärkeveränderungsvorrichtungen (24,25) aus ersten und zweiten Spannungsgesteuerten Verstärkern gebildet werden, die gegenseitig ähnliche Charakteristika ihrer Regelspannungen gegenüber ihren Verstärkungsfaktoren aufweisen.

6. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Tastenmatrix-Schaltkreis (1) vorgesehen ist, um die Pan-Pot-Information zu liefern, daß eine zentrale Steuercinheil (2) vorgesehen ist, welche mit der Pan-Pot-Information versorgt wird, welche von dem Tastenmatrix-Schallkreis (1) gebildet wird, daß erste und zweite tonerzeugende Vorrichtungen (4,5) zur Erzeugung von Musiktonsignalen in Übereinstimmung mit den Musikdaten, welche von der zentralen Steuereinheit ausgegeben werden, vorgesehen sind, und daß die Pan-Pot-Vorrichtung (8, 9) erste und zweite Pan-Pot-Schaltkreise (8, 9) aufweist, welche mit den Ausgangssignalen aus den ersten und zweiten tonerzeugenden Vorrichtungen (6, 5) versorgt werden.