DE3436703A1

DE3436703A1 - Betaetigungseinrichtung zum ausloesen elektronisch erzeugter musikalischer vorgaenge

Info

Publication number: DE3436703A1
Application number: DE19843436703
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. 6209 Heidenrod Ertl; Ulrich 6227 Oestrich-Winkel Musal
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-10-06
Filing date: 1984-10-06
Publication date: 1986-04-17

Description

Betätigungseinrichtung zum Auslösen elektronisch
erzeugter musikalischer Vorgänge Musikinstrumente werden mit den Händen oder beispielsweise bei einer Orgel, zusätzlich mit den Füßen gespielt. Die eigentlichen Betätigungseinrichtungen, die zum Auslösen einzelner Töne oder Klänge dienen, sind dabei Tasten, Griffe oder bestehen auch direkt aus den Saiten von Instrumenten. In anderen Fällen bei Schlagzeug werden schwingungsfähige Gebilde mit Stöcken oder Besen angeschlagen. In allen Fällen ist dabei der Musiker an sein Instrument oder jedenfalls dessen Betätigungseinrichtung in Form beispielsweise eines Spieltisches bei einer Orgel gebunden. Das gilt auch für elektronische Ton- oder Klangerzeugungseinrichtungen, die in vielerlei Variationen bekannt sind. Gespielt werden solche "Instrumente" manuell über Tastaturen oder bei elektronischem Schlagzeug auch mit sogenannten Pads. Dabei handelt es sich um runde oder auch sechseckige, kissenartige Gebilde, die eine Anschlagfläche aus Kunststoff, Fell oder Gummi für normale Stöcke besitzen. Im Inneren ist ein Tonabnehmer oder ein Körperschallmikrophon angeordnet, das beim Anschlagen ein impulsförmiges Signal an die Tonerzeugungseinrichtung liefert und die einzelnen Töne, Klänge oder Klangfolgen auslöst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die enge räumliche Bindung eines Musikers beim Spielen seines Instruments zu überwinden, den Musiker voll sichtbar zu machen, d.h. sichtbehindernde Instrumente oder Betätigungseinrichtungen zu entfernen, und gleichzeitig körperliche Darbietungen, z.B. Tanzbewegungen, zu ermöglichen.
Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Betätigungseinrichtung zum Auslösen elektronisch erzeugter musikalischer Vorgänge, insbesondere von Schlagzeugklängen, und ist gekennzeichnet durch eine Vielzahl von berührungslos betätigbaren Steuerstrecken für eine oder mehrere elektronische Tonerzeugungseinrichtungen.
Für die Verwirklichung der Steuerstrecken sieht die Erfindung in ihrer weiteren Ausbildung mehrere Möglichkeiten vor. So kann jede Steuerstrecke einen Sender und einen Empfänger für ein vom Spieler durch Bewegungen beeinflußbares magnetisches, elektrisches, elektromagnetisches oder akustisches Feld aufweisen. Eine bevorzugte Ausführungsform verwendet dabei elektromagnetische Strahlung in Form von Licht im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich (Infrarot) oder auch leicht bündelbare Mikrowellenstrahlung zwischen dem Sender und dem Empfänger. Die Betätigung der Steuerstrecke kann dann dadurch erfolgen, daß der Strahl zwischen dem Sender und dem Empfänger unterbrochen wird, beispielsweise mit einer Hand, oder daß ein Sender durch den Spieler in den Empfangsbereich gebracht wird, oder auch umgekehrt. Statt einer Unterbrechung lassen sich auch Dopplereffekte ausnutzen, also Bewegungen zwischen Sender und Empfänger aufeinander zu oder voneinander weg. Statt dessen kann zur Wegveränderung auch ein Spiegel Verwendung finden. Ähnlich wie ein elektromagnetischer Strahl zwischen Sender und Empfänger kann eine gebündelte Ultraschallwelle benutzt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß für alle Steuerstrecken ein gemeinsamer Sender oder auch ein gemeinsamer Empfänger vorhanden ist. Im Falle von Steuerstrecken mit Lichtstrahlen läßt sich beispielsweise als gemeinsamer Sender eine Lichtquelle in Form einer Lampe verwenden.
In ihrer weiteren Ausbildung sieht die Erfindung vor, daß auf einem Podium für den Spieler räumlich getrennt für jede Steuerstrecke ein mit Richtwirkung ausgestatteter Empfänger vorgesehen ist und daß alle Empfänger auf einen gemeinsamen Sender ausgerichtet sind, der vorzugsweise oberhalb des Podiums angeordnet wird.
Die Empfänger weisen dabei mit Vorteil ein lichtempfindliches Halbleiterbauelement, beispielsweise eine Fotodiode, auf, das zur Erzielung der Richtwirkung in einem Rohr aus einem lichtundurchlässigen Material angeordnet ist, wobei der Sender aus einer gemeinsamen Lichtquelle besteht. Zur Einstellung der Richtwirkung kann dabei vorgesehen sein, daß der Abstand des Halbleiterbauelements vom Lichteintrittsende des Rohres veränderbar ist, beispielsweise dadurch, daß das Halbleiterbauelement innerhalb des Rohres verschoben wird oder durch Verwendung eines teleskopartig ausziehbaren Rohres.
Zusätzlich zu senkrecht oder etwa senkrecht angeordneten Steuerstrecken, mit denen beispielsweise ein Schlagzeuger in der gewohnten Weise seine Instrumente schlägt, können eine oder mehrere Steuerstrecken mit in Bodennähe parallel zum Boden verlaufenden Sender Empfänger-Strecken vorgesehen sein, die zur Ansteuerung der Fußinstrumente dienen.
Zur Vermeidung eines ungewollten Erzeugens von Tönen oder Klängen durch Fremdeinstrahlungen in die Empfänger werden vorzugsweise im "Sichtbereich" der Empfänger Abschirmungen vorgesehen, beispielsweise in Form eines eine gemeinsame Lichtquelle umgebenden Reflektors oder einer Abschirmwand hinter dem Spielpodium.
Um dem Spieler die Lage der Steuerstrecken kenntlich zu machen und damit die Orientierung zu erleichtern, kann vorgesehen sein, daß der Verlauf der Steuerstrecken optisch gekennzeichnet ist, beispielsweise dadurch, daß den Empfängern gebündelte Lichtquellen zugeordnet sind, die in Richtung des oder der Sender strahlen. Schon bei geringer Luftverunreinigung ist dann der Verlauf der Steuerstrecke zu erkennen.
Die Steuerstrecken können wie die bekannten, obenerwähnten Pads so auf die Tonerzeugungseinrichtungen einwirken, daß das Unterbrechen einer Steuerstrecke dem Anschlagen eines Pads entspricht. Dazu kann in Weiterbildung der Erfindung zwischen den Ausgang der Empfänger und die Tonerzeugungseinrichtung eine monostabile Kippstufe geschaltet sein, die unabhängig von der Unterbrechungsdauer der Steuerstrecke ein einziges impulsförmiges Ansteuersignal konstanter und gegebenenfalls einstellbarer Länge liefert. Es besteht auch die Möglichkeit, ohne eine solche monostabile Kippstufe ein Ansteuersignal so lange zu liefern, wie die Unterbrechung dauert.
Darüberhinaus läßt sich eine bistabile Kippstufe (Flipflop) zwischen den Ausgang des Empfängers und die Tonerzeugungseinrichtung schalten, derart, daß bei einer ersten Unterbrechung ein Ansteuersignal erzeugt und erst bei einer zweiten Unterbrechung wieder ausgeschaltet wird. Anstelle einer vollständigen Unterbrechung der Steuerstrecke, beispielsweise durch vollständiges Abdecken eines Lichtstrahls, kann auch eine Intensitätsmodulation durch teilweises Abschatten erfolgen. Die entsprechend veränderte Amplitude der Empfängerausgangs signale kann dann als Ansteuersignal zur Tonerzeugungseinrichtung weitergegeben werden. Die Zwischenschaltung einer Schwellenwerttriggerschaltung ermöglicht die Weitergabe eines Ansteuersignals an die Tonerzeugungseinrichtung erst dann, wenn die Steuerstrecke über einen bestimmten Wert hinaus betätigt wird.
Das vom Empfänger erzeugte Ansteuersignal, das gegebenenfalls durch die Schwellenwerttriggerschaltung, die monostabile Kippstufe oder die bistabile Kippstufe geformt worden ist, kann über ein Dämpfungsglied zur Tonerzeugungseinrichtung weitergeleitet werden. In Weiterbildung der Erfindung besteht jedoch auch die Möglichkeit, einen Impulsgenerator mit einstellbarer Impulsfrequenz zwischenzuschalten, derart, daß während der Dauer des Ansteuersignals eine Folge von Ansteuerimpulsen zur Tonerzeugungseinrichtung gegeben wird.
Schließlich läßt sich das Ansteuersignal statt in analoger Form mit Hilfe eines Analog-Digitalwandlers zur Tonerzeugungseinrichtung übertragen. Zur Verwirklichung der verschiedenen Wahlmöglichkeiten können entsprechende Schalter oder Tasten vorgesehen sein. Eine zweckmäßige Weiterbildung empfiehlt dazu, daß dem Empfänger ein erster Wahlschalter nachgeschaltet ist, der den Ausgang des Empfängers direkt oder über die Schwellenwerttriggerschaltung, die monostabile oder die bistabile Kippstufe an einen zweiten Wahlschalter anschaltet, der den Signalweg über das Dämpfungsglied, den Impulsgenerator oder den Analog-Digitalwandler zur Tonerzeugungsein richtung führt. Zur Pegelanpassung und zur Anpassung an den Eingangswiderstand der Tonerzeugungseinrichtung wird zweckmäßig ein regelbarer Vorverstärker vorgesehen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 in perspektivischer Ansicht ein Podium für Schlagzeugspieler mit Steuerstrecken nach der Erfindung; Fig. 2 eine Seitenansicht des Podiums nach Fig.1 Fig. 3 ein Blockschaltbild für ein Ausführungsbei spiel der Erfindung.
Bei dem in Fig.1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind unterhalb eines Podiums 1 mehrere Empfänger 2 für schematisch dargestellte, von einer Lichtquelle 3 ausgehende Lichtstrahlen 4 vorgesehen.
Öffnungen 5, die gegebenenfalls mit lichtdurchlässigem und trittfestem Material abgedeckt sein können, ermöglichen den Eintritt der Lichtstrahlen 4 in die Empfänger 2, die zur Erzielung einer ausgeprägten Lichtwirkung jeweils ein Rohr mit einer am Boden angeordneten Fotodiode 6 (Fig.3) enthalten. Ein Schirm 7 hinter der Lichtquelle 3 verhindert, daß Fremdlicht von anderen Lichtquellen, beispielsweise einer Bühnenbeleuchtung, in die Empfänger 2 eintritt. Die Größe des Schirms 7 ist auf die Breite der sich durch die Richtwirkung der Empfänger 2 ergebenden Empfangskeulen abgestimmt. Ein Stativ 8 trägt die Lichtquelle 3 mit ihrem Schirm 7. Zusätzliche Empfänger 12 sind auf dem Boden des Podiums 1 so angeordnet, daß sie gerichtet Lichtstrahlen 14 von getrennten Licht- quellen 13 empfangen. Ein zusätzlicher Schirm 17 in Form einer Wand, die eine Bemalung tragen kann, schützt die Empfänger 12 vor störendem Fremdlicht.
Die von der Lichtquelle 3 zu den Empfängern 2 übertragenen Lichtstrahlen 4, die im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich liegen können. stellen Steuerstrecken im Sinne der Erfindung dar und ermöglichen die Betätigung einer Tonerzeugungseinrichtung bekannter Art und damit das Spielen von Schlagzeug. Der Spieler kann sich frei auf dem Podium 1 bewegen und unterbricht zum Spielen der einzelnen, elektronisch durch die Tonerzeugungseinrichtung dargestellten Instrumente die jeweils zugeordneten Lichtstrahlen 4. Das kann mit den Händen oder auch dem Körper aeschehen. Entsprechendes gilt für die Steuerstrecken Dzwischen den Lichtquellen 13 und den Empfängern 12, die mit dem Fuß betätigt werden. Der Spieler ist also nicht an den Standort einzelner Instrumente oder ihrer Betätigungseinrichtungen gebunden. sondern kann sich tänzerisch bewegen.
Im Blockschaltbild gemäß Fig. 3 sind die einzelnen Steuerstrecken mit den zugeordneten Schaltungen schematisch dargestellt. Jede Steuerstrecke besitzt ein eigenes Schaltungsmodul 20, die zusammen eine Tonerzeugungseinrichtung 21 über Kabel 22. die auch durch drahtlose Strecken ersetzt werden können steuern. Die schematisch als Lampen dargestellten Lichtquellen 3 entsprechen der gemeinsamen Lichtquelle 3 in den Fig. 1 und 2 bzw.
den Lichtquellen 13 für die Empfänger 12. Die Lampen 3 werden mit Gleichstrom gespeist, um eine Brummüberlagerung zu vermeiden Die von den Lampen 3 ausgehende Lichtstrahlung 4 bzw. 14 trifft auf Fotodioden 6 auf, denen jeweils ein Empfänger 23 mit einem Verstärker und einer Signalaufbereitungsschaltung üblicher Art zugeordnet ist.
Das Ausgangssignal des Empfängers 23 kann mittels eines ersten Wahlschalters 24 auf mehreren Wegen zu einem zweiten Wahlschalter 33 weitergeleitet werden. Wenn der erste Wahlschalter 24 in der gezeigten Stellung a steht, wird das Ausgangs signal des Empfängers direkt weitere leitet und ist in seiner Intensität oder Amplitude modulierbar, wobei die Modulation durch eine mehr oder weniger starke Abschattung des auf die Fotodiode 6 auftreffenden Lichts erfolgt. Auf diese Weise kann die Anschlagstärke des jeweiligen Instruments nachgeahmt werden. Wenn der Schalter 24 in die nächste Stellung b gebracht wird, muß die Streckenbetätigung, also beispielsweise die Abschattung des Lichtes, erst einen bestimmten, gegebenenfalls einstellbaren Schwellenwert übersteigen, damit die Schwellenwert-Triggerschaltung 30 ein Ausgangssignal als Ans teuersignal erzeugt. Damit läßt sich ein schlagartig einsetzendes oder hartes Ansteuersignal erzeugen. In der dritten Stellung c triggert das Ausgangssignal des Empfängers 23 eine monostabile Kippstufe 28. Dann wird bei einer Unter brechung oder stärkeren Abschattung der Fotodiode 6 die Kippstufe in ihren instabilen Zustand gekippt und gibt für eine bestimmte, einstellbare Zeit ein Ausgangs- oder Ansteuersignal weiter, und zwar unabhängig von der Dauer der Steuerstreckenbetätigung, d.h. der Unterbrechung des Lichtstrahls 4 bzw. 14. In der letzten Stellung d des Schalters 24 wird statt der monostabilen Kippstufe 28 eine bistabile Kippstufe (Flipflop) 29 betätigt. Das Ansteuersignal wird dann so lange erzeugt, bis die jeweilige Steuerstrecke erneut betätigt wird und damit die bistabile Kippstufe 29 zurückstellt.
Der zweite Wahlschalter 33 kann in drei Stellungen gebracht werden. In der Stellung a wird das Ansteuersignal , das entweder direkt vom Empfänger 23 oder von der Schwellenwert-Triggerschaltung 30, der monostabilen Kippstufe 28 oder der bistabilen Kippstufe 29 kommt, über ein einstellbares Dämpfungsglied weitergeleitet, das der Pegeleinstellung dient. In der nächsten Stellung b des Wahlschalters 33 wird ein Impulsgenerator 32 für die Dauer des Ansteuersignals eingeschaltet und erzeugt eine Impulsfolge, deren Frequenz - wie angedeutet - einstellbar ist. Am Ausgang des Impulsgenerators 32 werden also für die Dauer des Ansteuersignals Impulse wählbarer Impulsfrequenz und gegebenenfalls auch einstellbarer Impulsbreite geliefert. In der letzten Stellung c des Wahlschalters 33 ermöglicht ein Analog-Digitalwandler 31 die Weiterleitung eines digitalisierten Signals.
Zwischen die parallelgeschalteten Ausgänge des Dämpfungsgliedes 27, des Impulsgenerators 32 und des Analog-Digitalwandlers 31 einerseits und die Tonerzeugungseinrichtung 21 andererseits ist ein Verstärker 25 geschaltet, der mittels eines schematisch dargestellten Widerstands 26 zur Anpassung an den Eingangswiderstand und die Eingangsempfindlichkeit der Tonerzeugungseinrichtung 21 einstellbar ist.
Die Tonerzeugungseinrichtung enthält neben elektronischen Schaltungen handelsüblicher Art, beispielsweise in Form eines Synthesizers, eines Digitalspeichers für akustisch aufgenommene digitalisierte Klänge oder eine elektronische Orgel, ferner ein Mischpult, Effektgeräte, auch die für die Wiedergabe erforderlichen Verstärker mit den zugeordneten Lautsprechern.

Claims

Patentansprüche 1. Betätigungseinrichtung zum Auslösen elektronisch erzeugter musikalischer Vorgänge, insbesondere von Schlagzeugklängen, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von berührungslos betätigbarer Steuerstrecken (2, 3, 4) für eine oder mehrere elektronische Tonerzeugungseinrichtungen (21 ).
2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steuerstrecke einen Sender (3) und einen Empfänger (2) für ein vom Spieler durch Bewegungen beeinflußbares magnetisches, elektrisches, elektromagnetisches oder akustisches Feld aufweist.
3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Steuerstrecken ein gemeinsamer Sender (3) vorhanden ist.
4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Steuerstrecken ein gemeinsamer Empfänger vorhanden ist.
5. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecken räumlich getrennte, elektromagnetische oder Ultraschallstrahlen (4) zwischen einem Sender (3) und einem Empfänger (2) aufweisen.
6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Podium (1) für den Spieler räumlich getrennt für jede Steuerstrecke ein mit Richtwirkung ausgestatteter Empfänger (2) vorgesehen ist und daß alle Empfänger (2) auf einen gemeinsamen Sender (3) ausgerichtet sind.
7. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (3) oberhalb des Podiums (1) angeordnet ist.
8. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger (2) ein lichtempfindliches Halbleiterbauelement (6) aufweisen, das zur Erzielung der Richtwirkung in einem Rohr aus einem lichtundurchlässigen Material angeordnet ist, und daß als Sender eine gemeinsame Lichtquelle (3) vorgesehen ist.
9. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Halbleiterbauelements (6) vom Lichteintrittsende des Rohres zur Einstellung der Richtwirkung veränderlich ist.
10. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine oder mehrere Steuerstrecken mit in Bodennähe parallel zum Boden verlaufenden Sender-Empfängerstrecken (12, 13, 14) vorgesehen sind.
11. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Abschirmungen (7, 17) vorgesehen sind, die die Empfänger (2, 12) vor Fremdeinstrahlungen schützen.
12. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Steuerstrecken optisch gekennzeichnet ist.
13. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß den Empfängern (2, 12) der Steuerstrecken gebündelte Lichtquellen zugeordnet sind, die in Richtung des oder der Sender (3, 13) strahlen.
14. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der Empfänger (Fig. 3: 23) und die Tonerzeugungseinrichtung (21) eine monostabile Kippstufe (28) geschaltet ist.
15. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der Empfänger (23) und die.Tonerzeugungseinrichtung (21) eine bistabile Kippstufe (29) geschaltet ist.
16. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dafl zwischen den Ausgang der Empfänger (23) und die Tonerzeugungseinrichtung (21) eine Schwellenwert-Triggerstufe (30) geschaltet ist.
17. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der Empfänger und die Tonerzeugungseinrichtung (21) direkt oder unter Zwischenschaltung der Schwellenwert-Triggerschaltung (30) oder der monostabilen oder bistabilen Kippstufe (28, 29) ein Dämpfungsglied (27) geschaltet ist.
18. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der Empfänger und die Tonerzeugungseinrichtung (21) direkt oder unter Zwischenschaltung der Schwellenwert-Triggerschaltung (30) oder der monostabilen oder bistabilen Kippstufe (28, 29) ein Impulsgenerator (32) mit einstellbarer Impulsfrequenz geschaltet ist.
19. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der Empfänger und die Tonerzeugungseinrichtung (21) direkt oder unter Zwischenschaltung der Schwellenwert-Triggerschaltung (30) oder der monostabilen oder bistabilen Kippstufe (28, 29) ein Analog-Digitalwandler (31) geschaltet ist.
20. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfänger (23) ein erster Wahlschalter (24) nachgeschaltet ist, der den Ausgang des Empfängers direkt oder über die Schwellenwert-Triggerschaltung, die monostabile oder die bistabile Kippstufe (28, 29) an einen zweiten Wahlschalter (33) anschaltet, der den Signalweg über das Dämpfungsglied (27), den Impulsgenerator (32) oder den Analog-Digitalwandler (31) zur Tonerzeugungseinrichtung (21) führt.
21. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerzeugungseinrichtung (21) ein regelbarer Verstärker (25) vorgeschaltet ist.