DE3440345A1 - Erzeugung einer aperiodischen wellenform durch ein in einer richtung erfolgendes auslesen von niederfrequenten audiomustern und rezyklisches auslesen von hoeherfrequenten audiomustern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektronische Musikinstrumente, und insbesondere auf ein elektronisches i-iusikinstruraent, das eine aperiodische musikalische "Wellenform aus einer Vielzahl von Digitalamplituden erzeugt, die Abtaststellen in der originalen aperiodischen T-JeIl en form entsprechen.

Es ist bekannt, ein elektronisches Musikinstrument unter Benutzung eines digitalen Speichers aufzubauen, in welchem eine . Audlo-Wellenforrn in abgetasteter oder Husterform gespeichert ist. Die gespeicherte Audio-Wellenform wird normalerweise aus dem Speicher mit einer konstanten Rate ausgelesen in Abhängigkeit von einem Adresszähler und dann durch einen Digital/Analog-Wandler in ein Analogsignal geiiandelt. Bei Systemen dieser Art ist es erforderlich, die digitalen Muster oder Abtastproben unter Benutzung von möglichst wenigen binären Zahlen zu speichern, um die Größe und damit die Kosten des Speichers klein zu halten. Bei periodischer Wellenform ist es üblich, Di&italmuster zu speichern, die nur eine Periode der Wellenform bestimmen,, und der restliche Teil der Wellenform wird dann durch an den abgetasteten Mustern ausgeführte Berechnungen abgeleitet. Audio-Wellenformen, die nicht periodischer Art sind, z.B. komplexe Schlagzeug-Uellenforraen, die mit der Zeit allmählich abnehmen, können jedoch in dieser Weise nicht behandelt werden. Un solche Wellenform getreu unter Benutzung der sequentiellen Abtasttechnik wiederzugeben, ist es notwendig, im wesentlichen die gesamte Wellenform in abgetasteter Weise zu speichern.

Schlagzeug-Wellenformen besitzen einen rasch ansteigenden Abschnitt, der z.B. bei dem Auftreten des Anschlagens von Becken entsteht, und einen exponentiell abfallenden Abschnitt, der zunächst rasch abnimmt und dann immer langsamer mit der Zeit verschwindet. Die frühen Stufen der Wellenform besitzen einen größeren harnionischen Anteil als die letzteren Stufen derselben. Eine vorgeschlagene Art zur Wiedergabe besteht darin, da.": die frühen Stufen der Wellenform in digitaler Form gespeichert werden durch

Eliminieren des exponentiell abfallenden Auslaufabschnittes, dann die gespeicherten Digitalmuster zunächst in Vorwärtsabtastunt,; gelesen und dann rezyklisch Vorwärts- und Rückwärtsabtaütun^en wiederholt werden, um einen Teil des Speichers mit einem ^.aringeren harmonischen Gehalt zu lesen. Da die Kapazität des zum Speichern solcher Wellenformen benötigten Speichers durch dio Bitzahl bestimmt wird, die zum Auflösen der höchsten Spitze der '.Jellenform erforderlich ist, multipliziert mit der Anzahl der Abtastpunkte an der Zeitachse, und da der wiederholt durchlaufende Anteil der gespeicherten Daten einen kleineren Teil des Speichers einnimmt, wird die Speicherbenutzung des vorgeschlagenen Systems als immer noch nicht zufriedenstellend empfunden.

Dornentsprechend soll durch die vorliegende Erfindung ein elektronisches Musikinstrument geschaffen werden, bei dem der zugehörige Speicher bis zu seiner vollen Kapazität ausgenützt wird.

!•'rfindunjs^euäf- wird eine originale Schlafzeug- oder Stoi'Hrellenforü in niederfrequente Bestandteile und hüherfrequente Bestandteile getrennt und jeweils mit niedrigen bzw. hohen Frequenzen abgetastet. Die Frequenz, bei der die nieder- und höherfrequenten Ikistnndteile geteilt werden, wird so ausgewählt, dai Phasenveründerun^Gn bei den höherfrequenten Bestandteilen für das menschliche Ohr nicht bemerkbar sind. Die niederfrequenten Audiomur.ter werden an sequentiell adressierbaren Pliitzen eines ersten Speichers gespeichert und die höherfrequenten Audiomuster an sequentiell adrossierbaren Plötzen eines zweiten Speichers, so daß dio Audior.iuster, die von einem rasch ansteigenden Abschnitt der höherfrequenten Anteile abgeleitet sind, in einem ersten Abschnitt des zweiten Speichors Gespeichert sind und ein rasch abfallender Anteil der höherfrequenten Komponenten in einem zweiten Abschnitt des zweiten Speichers gespeichert ist. Beim Auslesabctrieb wird dor erste Speicher mit einer ^erinseren Rate in Vorw"rtsabtaotun£ sequentiell adressiert, um die gespeicherten Audior.iuster zu lesen. Der zweite Speicher wird mit einer höheren Rate in dor Gesamtheit seiner ersten und zweiten Abschnitte beim anfänglichen Vorwfrtsabtasten sequentiell adressiert. Die Abtast-

richtung wird ara Ende des zweiten Abschnittes des Speichers umgekehrt, um den zweiten Abschnitt in Rückwärtsabtastung zu lesen. Die Abtastrichtung wird ara Anfangspunkt des zweiten Abschnittes wieder umgekehrt, und der Vorgang wird wiederholt, urn so rezyklisch die Audiomuster des rasch abfallenden Abschnittes auszulesen. Die aus dem ersten und dem zweiten Speicher ausgelesenen Audiorauster werden konbiniert, um die originale aperiodische UeI-lenform zu rekonstruieren.

Die Abtrennung der niederfrequenten Bestandteile von den rezyklisch adressierten höherfrequenten Bestandteilen ergibt Verbesserungen gegenüber dera Uellenform-Erzeugungsverfahren nach den Stand der Technik. Die primäre Verbesserung, die sich durch die vorliegende Erfindung ergibt, liegt in der Beseitigung von merkbaren Phasenänderungen, die einen unrealistischen Schlagzeugsound ergeben. Ueiter ergibt die Frequenzabtrennung eine Möglichkeit, die niederfrequenten Bestandteile mit einer geringeren Rate abzutasten, so daß ein Speicher geringerer Kapazität erforderlich ist.

Vorzugsweise werden die Audiomuster des rasch abfallenden Abschnittes im Hinblick auf das Amplituden- und Spektralenergie-Verteilungsprofil vor dem Speichern in dem zweiten Speicher äqualisiert, und eine exponentiell abfallende Hüllkurve wird auf das Amplituden- und Spektralenergie-Verteilungsprofil der aus dem zweiten Abschnitt des zweiten Speichers ausgelesenen Audioinuster aufgeprägt. Die Äqualisierung der Amplituden- und Spektral-Charakteristik und das wiederholte Auslesen in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung der äqualisierten Digitalrnuster erlaubt eine volle Ausnutzung eines Speichers und ergibt eine Verbesserung des Signal/Piausch-Verhältnissess. Der■ .e.rfind.ungsgemnfie Generator für aperiodische l'ellenformen erfordert so einen Speicher mit geringerer Kapazität, als es bei den Wellenforuigeneratorer. nach dem Stand der Technik der Fall ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

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FiG. 1 einen Abschnitt einer originalen Schlagzeug Uellenform, und IJellenformen von aus dem Original abgetrennten nieder- und höherfrequenten Bestandteilen,

Fi^. 2 Verteilungsprofile der Spektralenergie der höherfrequenten Bestandteile,

Fi^. 3 ein Blockschaltbild eines elektronischen Musikinstrumentes entsprechend einer erfindunQSgenr*i>en Ausführung,

Fi-·. ^>!i ein Schaltbild des ilüllkurvengenerators aus

Fig. 5 Aus£an>iswellenformen von nieder- und höherfrequenten Bestandteilen und die den höherfrequenten Bestandteilen aufgeprägte Küllkurve, und

Fig. 6 ein Blockschaltbild, einer Abänderung bei einem erfindungssemäüen elektronischen Musikinstruments.

In ?i£. 1 zei^t die Well en form 1 eine ossiliierende Spannung, die einen r.iusikslischen Schlagzeugsound darstellt, wie er beispielsweise beim Zusammenschlagen von Hecken auftritt. Die Hüllkurve dor Spannung besitzt einen steilen Anstieg 2 und einen sehr langen exponentiellen Abfall 3. Die Hüllkurve steigt nach den Auftreten des Schlagereignisses zum Zeitpunkt t. an, erreicht einen Gipfel 4 zum Zeitpunkt t_o und fällt dann zunächst rasch und dann ir.mer langsamer bei anhaltender l'ellenforn ab. Es ist ein größerer Anteil von höheren Harmonischen in dem rasch an· steinenden Abschnitt der höherfrequenten Uellenforn 6 vorhanden air» in den restlichen Abschnitt des exponentiellen Abfalls. Die ".'ellenforr.i 1 besitzt an jedem Abtastpunkt an der Zeitachse der ^T,,^rellenforr;i eine unterschiedliche Spektralcharakteristik in der

Weise, da."¹ der höhere harmonische Anteil monoton mit der Zeit abfällt. Die gestrichelte Kurve 7 in Fig. 2 zeigt die spektrale Energieverteilung zum Abtastpunkt t_? der Wellenform 6 an, und die gestrichelte Kurve S zeigt die Energieverteilung bein Abtastpunkt t- mit einem geringeren Anteil höherer Harmonischer als au Abtastpunkt t₀.

Das erfindungsgernä/ie Wellenform-Erzeugungsverfahren besteht i:,i Auftrennen eier originalen Schlagseug-Wellenforra in niederfrequente Komponenten mit Frequenzen unter 1000 Hz und hüherfrequente Komponenten mit Frequenzen über 1000 Hz, wie sio durch, die Kurven 5 bzw. 6 dargestellt werden. Die niederfrequente Wellenform 5 wird mit 2000 Hz, d.h. dem Zweifachen der oberen Grenze des unteren Frequenzbandes, abgetastet, und die höherfrequentc Wellenform G wird mit 40 kHz, dem Zweifachen der höchsten Frequenz des Audiospektrums, abgetastet. Ein Abschnitt der Audionuster der niederfrequenten Komponenten 5 von t* bis t,, wird in

I Ί

einem ersten Speicher gespeichert. Andererseits wird der exponentiell abfallende Abschnitt der Audiomuster der höherfrequenten Uellenform 6 vom Zeitpunkt t~ bis t_ä eliminiert und der restliche frühe Abschnitt der Muster vom Zeitpunkt t* bis I₀ in einen zweiten Speicher gespeichert. Der frühe Abschnitt der Wellenform 6 hat einen Anstiegsteil A₁ der vom Zeitpunkt t., bis zu einem Gipfel 6a zum Zeitpunkt tp rasch ansteigt und einen rasch abfallenden Abschnitt B vom Zeitpunkt t„ bis zum Zeitpunkt t-j.

Bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird der rasch abfallende Abschnitt der Wellenform 5 in seiner Amplitude der Amplitude des Gipfels 6a angeglichen (cqualisiert) und die spektrale Energieverteilung des Abschnittes P wird an allen Abtaststellen der spektralen Energieverteilung an der AbtaststeJ-Ie tp angeglichen (äqualisiert), wie es durch die durchgezogene Kurve 9 in Fig. 2 gezeigt ist, unter Benutzung schneller Fouriertransformation FFT. Der ansteigende Wellenformabschnitt Λ und der nach Amplitude und Frequenz öqualisierte VJellenfonaabschnitt B werden kombiniert und ergeben eine Wellenform, wie sie in Fig. 1 ait C bezeichnet ist, und diese wird an sequentiell

adressierbaren Plätzen des zweiten Speichers gespeichert.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Generators für aperiodische musikalische Wellenforrnen entsprechend einer Ausführung der Erfindung. Der VIellenformgenerator nach Fig·. 3 enthält einen ersten Wellenformspeicher 10, einen Festwertspeicher ROM, in dem die Digitalamplituden der niederfrequenten Wellenform 5 von tbis tji, gespeichert sind, und einen zweiten Wellenformspeicher 20, ebenfalls einen Festwertspeicher ROH, in dem die Digitalamplituden der äqualisierten Wellenform C aus Fig. 1 gespeichert sind. Der erste Speicher 10 wird durch einen AdreSzähler 11 sequentiell adressiert, welcher mit 2 kHz durch Taktimpulse getaktet wird, die ein Impulsgenerator 12 durch eine Torschaltung 13 liefert, um die gespeicherten Digitalmuster des originalen niederfrequenten Uellenformabschnittes 15 auszulesen, die dann einen Digital/Analog-Wandler zugeführt und durch einen Tiefpaßfilter 15 zu einer Surnmierstelle 56 geleitet werden.

Die Digitalamplituden des ansteigenden Abschnittes A werden an sequentiell ac'.ressierbaren Plätzen eines ersten Abschnittes des Speichers 20 und diejenigen aus dem äqualisierten Abschnitt B an sequentiell adressierbaren Plötzen eines zweiten wiederholt durchlaufbaren Abschnittes des Speichers 20 gespeichert. Die in dem wiederholt durchlaufenen Abschnitt des zweiten Speichers gespeicherten digitalen Spitzenamplituden sind gleich und die Spektralcharakteristiken der in diesem wiederholt durchlaufenen Abschnitt gespeicherten Digitalamplituden sind äqualisiert. Diese Speicheradressen sind durch entsprechende Adreßcoden sequentiell zugänglich, Vielehe an der Sammelleitung oder dem Bus 24 durch einen roversierbaren Adre.'znhler 21 entwickelt werden, der mit 40 IcIIz durch seine aufeinanderfolgenden Zählzustände getaktet wird durch ein Taktsignal, das über eine Torschaltung 22 von dem Taktimpulsgenerator 23 geliefert wird. Die gleichen Adreßcode werden sequentiell an dem Bus 26 entwickelt und einem Digitalkomparator 27 zugeführt zum Vergleich mit Grenzadre^z.'ihlwerten H_? und U₀, die von einem jeweils durch eine Wahlschaltung oder einen Selektor 28 ausgewählten Register 32 oder 33 zugeführt

vierden.

Die Torschaltungen 13 und 22 werden in Abhängigkeit von der Betätigung einer Taste 34 geöffnet, Uta jeweilige Taktirapulse zu den Adreßzählern 11 bzw. 21 durchzuleiten. Die Betätigung der Taste 34 triggert auch einen monostabilen Multivibrator 35, der wiederum den Adre:::zähler 11 auf einen Anfangs-Adreßzählinhalt N_Q voreinstellt und ebenfalls den Adreßzähler 21 auf einen Anfangs-Adreijzählinhalt Γ-L voreinstellt, wobei der letztere von einem Register 31 stammt. Der Anfangs-Adreßzählinhalt N_Q entspricht dem Speicherplatz des VJeIlenformspeichers 10, an dein die Digitalamplitude des Abtastpunkts t. gespeichert ist, und in gleicher ^T?eise entspricht der Anfangs-Adreßzählinhalt M, dem Speicherplatz des Wellenformspeichers 20, an xielchem die Digitialamplitude des Abtastpunktes t.. gespeichert ist. Das Register 31 kann auch weggelassen werden, falls die Digitialaniplitude bei t. an dera Adre.Vplatz 0 des Speichers 20 gespeichert \iird und der reversierbare Adreßzähler 21 anfangs auf Zählinhalt 0 vorgestellt wird.

Das Ausgangssignal des rsonostabilen Multivibrators 35 wird auch auf den Voreinstelleingang PR eines Flip-Flop 36 gegeben und an den Stelleingangs eines Flip-Flop 37 einer Hüllkurven-Aufpr.'rgschaltung 50, Das Signal am Q-Ausgang des Flip-Flop 36 wird dann hoch und setzt den reversiblen Zähler 21 am U-Eingang in den Aufwe'rtszählbetrieb, wehrend das Ausgangssignal des komplementären Ausganges Q tief wird-und den Selektor 28 den Grenzadre£zählwert IL· vom Register 33 zum Komparator 27 leiten läßt.

Der Zähler 21.beginnt in Abhängigkeit von den durch die Torschaltung 22 laufenden 40 kHz-Taktimpulsen seinen Zählzustand zu erhöhen von dem Anfangszählzustand N₁ ab, um sequentiell das Adrei— feld des IJellenf ormspeichers 20 abzufahren. Die den Adreüzählwerten N- bis einschließlich Np entsprechenden Digitalamplituden werden sequentiell aus dem ersten Abschnitt des Speichers 20 ausgelesen, wehrend der Zähler 21 seine Zählzustände aufwärts durchläuft, und die den AdreSzählwerten I?, bis einschließlich N-> ent-

sprechenden 'Jerte aus dem zweiten Abschnitt des Speichers 20 werden ausgelesen, während der Zähler 21 weiter* in Aufwärtsricherhöht wird.

V'enn der Zahler 21 einen Adreßzählwert an den Bus 26 während des ersten Vorwr'rtsdurchlaufes abgibt, der dem Grenzadrei'wert N-, entspricht, besteht eine Übereinstimmung zwischen den Ausgangssignalen des Zählers 21 und des Registers 33, und der Komparator 27 «ibt einen Gleichheits-Impuls an das Flip-Flop 36 ab. Es wird nun der O-Aus^ang des Flip-Flop 36 hoch und stellt den Zähler 21 zun Abwf'rts-Znhlbetrieb urn (Znhlereingang D), und der Selektor 2B wire! so beeinflußt, daA er den Grenz-Adreßzählt^ert N₇ zum Komparator 27 leitet.

Der Z;"hler 21 beginnt nun seinen Zählinhalt von der Speicheradresse F, abwc'rts zu zählen, urn den Wellenformspeicher 20 in entgegengesetzter Richtung abzutasten. Die in dem wieder durchlaufenen Abschnitt des Adreßfeldes des Speichers 20 gespeicherten Di-,•italnmplituäen werden damit in RückwSrtsrichtung ausgelesen. Der I'oinparator 27 cibt dann einen Gleichheitsirr.puls ab, wenn die dein Speicherplatz Mp entsprechende Amplitudeninstruktion dem Speicher 2C ausgelesen wird. Der Zähler 21 kehrt seine Zählriehtun:;; vioder um, und der Selektor 28 schaltet um suf Register 33. Dieser Vor;?an£ wird so lan^e wiederholt, wie die Taste 3^ bettiti;-t bleibt, so da.', eine Reihe von immer wieder umgekehrten Ver« sionc-n des l'ellenformabschnittes B erzeugt werden. Die sequentiell aus der.: Speicher 20 aus^elesenen Disitalanplituden v;erden oxMOi:! Di.jitnl/Analocj-VJandler 25 zugeführt, um eine Reilie von Analo^e.i.iplitudon entsprechend den Taktiripulsen zu erzeugen. Ein Tiefpa ■ filter -¹H integriert die Analogamplituden so, riaC Öbergän-CO -/.wischen aufeinanderfolgenden Analogarnplituden an den Abtastyteilen f,sc,l "ir-tet v/erden.

Per aperiouisclie '^rellenforrayenerator entsprechend der Crfindung enthalt vielter einen zweiten Komparator 42, der seine Eingangssignal e von den reversiblen Z-"hler 21 und dem Register 32 erhält. ?icL dem ersten, mit der Anfan^sadresse IL beginnenden Auf-

wärts-Z£hllauf erzeugt der Komparator 42 einen Gleichheitsiupuls, wenn der Zählinhalt des Zählers 21 die Grenzadresse H, erreicht. Dieser Gleichheitsirnpuls wird dazu benutzt, den Eingang des Flip-Flop 37 über Leitung 43 rückzustellen. Da dieses Flip-Flop 37 auf die Betätigung der Taste 34 hin gesetzt wurde, ist das Signal an dessen Q-Ausgang hoch, bis der Grenz-Adrel.wert N₀ erreicht wird. Dementsprechend bleibt während des Zeitraums von t- bis t₂ das Flip-Flop 37 in seinem Anfangs-Setzzustand, und es erscheint die ganze Zeit ein Hochpegel-Ausgangssignal εα Eingang des Hüllkurvengenerators 38.

Wie in Fig. 4 zu sehen, besteht der Füllkurvengenerator 3ß aus einer Parallelschaltung eines Kondensators 51 und eines Widerstandes 52, die über eine Diode 53 zwischen dem. Q-Ausgang des Flip-Flop 37 und Masse liegt. Das Hochpegel-Ausgansssignal des Flip-Flop 37 lädt den Kondensator 51 auf, so daß sich ein Spannungs-Plateau 44 nach Fig. 5 entwickelt, solange der O-Aus~anr des Flip-Flop 37 hoch bleibt. Durch das Rückstellen des Flip-Flop 37 nach dem Ausgangssignal des !Comparators 42 wird dor Kondensator 51 über den Widerstand 52 entladen, so da," eine exponentiell abfallende Spannung 45 (Fig. 5) entsteht. Die so erzeugte Piülikurve wird über einen Pufferverstärker 54 zu den Steuerkletnrnen eines Arialog-Multiplizierers, typischerweise ein Verstärker 39 mit variablem Gewinn, und den eines variablen Frequenzfilters 40 gekoppelt.

Der Verstärker 39 mit variablem Gewinn erhält sein Eingangssignal vom Tiefpaßfilter 41, um die durch den Hülllcurvengenerator 38 entwickelte Hüllkurve auf die Analogamplituden aufzuprägen, und so ein variables Verhältnis von 1 bis 0 zu erzeugen. Der Verstärker 39 ergibt eine Verstärkung 1, wenn er wit dem Spannungswert des Plateaus 44 versorgt wird, und erniedrigt seinen Gewinn proportional zur abfallenden Spannung entsprechend dew Spannungszug 45. So bleibt der rekonstruierte .Anfangs-lfellenfortnabschnitt A durch den Verstärker 39 unbeeinflußt und der darauffolgende Abschnitt der rekonstruierten Wellenform aus einer Reihe von wiederholt durchlaufenen Wellenforraabschnitten B und B' wird", wie

der VJcllenzug 46 in Fig. 5 zeigt, durch die exponentiell abfallende Spannung 45 monoton reduziert,

Pas Ausgangssignnl des Hüllkurvengenerators 33 wird auch an das variable Frequenzfilter MG weitergegeben. Dieses Filter besitzt ciLc Charakteristik eines Tiefpaßfilters, jedoch folgt die Grenzfrequens dieses Tiefpaßfilters einer exponentiellen Kurve etwa entsprechend der Kurve 45, d.h. sie wandert proportional zur abfallenden Spannung 45 zu niedrigeren Frequenzen. Das Aussangssignal des Verstärkers 39 mit variablem Gewinn besitzt eine äqualisiorte Spektral-Charakteristiic, da hier nur die Amplitude des Analogsignals beeinflußt wird. Das variable Frequenzfilter 40 mo difiziert andererseits die Frequenzcharakteristik entsprechend dor abfallenden Hüllkurve so, daß die harmonischen Bestandteile der rekonstruierten analogen Wellenform monoton mit der Zeit abfallen. Da die originalen Wellenforraabschnitte A und B einen grö-

eron Anteil höherer Harmonischer als der eliminierte Auslaufabsehnitt der Wellenform 6 besitzen, entspricht das Ausgangssignal doy variablen Frequenzfilters 40 im wesentlichen der Spektralcharc'.rtoristik (.'er Qriginal-Welienforn. Das monotone Abnehmen sowohl der Amplitude als auch des Anteils an höheren Harmoniaclen nähert die so erzeugte Wellenform dem natürlichen Schlagseugsound an. Zusätzlich ist die Periode des wiederholt durchlaufenen "ellenfonnabschnittes länger als die minimale Pariode der li'"rbaren Frequenz. Damit ergibt sich in der regenerierten aperiodischen 'Jellenforui kein herbares Schviebungs-Uimmern (flutter). Die Iic*'hsrfrequente Analogwellenform 46 viird in der in Fig. 5 dargestellten Veise loifc der VJellenforifi ^IJ-'[ mit niedererer Frequenz n.i ?ur;r.iier;>unkt 55 kombiniert, um eine Wellenform zu erzeugen, die; eine Wiedergabe der originalen Wellenform 1 ist.

!■in bfit sich gesGigt, daß das menschliche ücrverrnögen, auf Phasenr'nderungen bezogen, bei Frequenzen unter 1000 Hz sehr schlecht ist. Aus diese:;; Grund ist eine Phasenver?nderung bei der Wellenform Ί6 mit höherer Frequenz, die durch das wiederholt durchlaufende Ablesen erzeugt werden kann, für das menschliche Ohr un~ me rl--bor.

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Fig. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform. Der Selektor 28
und das Register 33 sind hier durch einen Stufenzähler 70 und
einen Adrel'speicher 71 ersetzt. Der Stufenzähler 70 wird durch
das Ausgangssignal des nonostabilen Iiultivibrators 35 auf einen
Anfangszählwert gesetzt, von dem aus er zum Aufwärtszählen in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des !Comparators 27 gebracht
wird. Der Adreßspeicher 71 kann eine Reihe von Adre^coden M, und' Np enthalten, um das Aure:lfeld des Speichers 20 in identischer
Weise vjie bei der vorhergehend beschriebenen Ausführung zu
lesen. Die Flexibilität des Speichers 71 erlaubt jedoch, eine
Reihe von Pssudo-Zufalls-Adreiäcoden zu speichern, dia sequentiell zugänglich sind, um unterschiedliche Abschnitte des wiederholt durchlaufenen Abschnittes der '-Jellenforra abzulesen. Beispielsweise kann unter den Pseudo-Zufallscoden eine Grenzndressa No zur Umkehr am Ende des anfänglichen Vorwärtsabtastens enthalten sein und eine Grenzadresse Np zum Umkehren am Ende des
ersten RüclcwSrtsabtastens, sowie darauffolgende Grenzadressen,
die zufällig verteilt zwischen den Grenzadressen Ii₀ und N₉ liegend. Durch diese Pseudo-Zufalls-Adressierung v/erden Anteile unterschiedliche Länge in dem Viellenformabschnitt B wiederholt: so
durchlaufen, daß jeder Durchlauf teilweise benachbarte Durchlaufe überdeckt.

Die vorliegende Beschreibung zeigt nur bevorzugte Ausführungen
der vorliegenden Erfindung. Es sind verschiedene vorteilhafte Änderungen "möglich, wie beispielsweise ein .Aufbau des die Hüllkurve einprägenden Kreises als eine Digitalschaltung, um einen digitalen Multiplikationsfaktor zum Multiplizieren der digitalen Amplituden aus dem VJellenforrr.speicher 20 zu liefern. Auch kann das
Tiefpaßfilter sit variabler Frequenz ebenso.gut als ein digitales Filter aufgebaut sein, das die Frequenzcharakteristik der digitalen Amplituden aus dem Speicher modifiziert.

Claims (7)

Erzeugung eine%r aperiodischen Wellenform durch ein in einer Richtung erfolgendes Auslesen von niederfrequenten Audiomustern und rezyklisches Auslesen von höherfrequenten Audiomustern Patentansprüche

1. Elektronisches Musikinstrument, dadurch gekennzeichnet,

üai?; ein erster Speicher (10) mit einer Vielzahl von an sequentiell adressicrbaren Plätzen gespeicherten Adplitudendaten vorgesehen ist, wobei die in detf ersten Speicher gespeicherten Ar.-^litudendaten die Amplituden von niederfrequenten Bestandteilen eins Abschnittes einer Schlagzeug-rJellenform (percussive waveform) repräsentieren,

daß ein zweiter Speicher (20) mit einer Vielzahl von an sequentiell adressierbaren Platzen in ersten und zweiten Abschnitten des zweiten Speichers gespeicherten ilnplitudendaten vorgesehen

MANITZ · FINSTERWALD · HEYN - MORGAN · 8000 MÜNCHEN 22 - ROBERT-KOCH-STRASSEI · TEU (089) 224211 · TELEX 05-29672 PATMF

ist, wobei die in dem ersten Abschnitt gespeicherten Araplitüdendafcen die Amplituden von höherfrequenten Bestandteilen eines anstoi^enden Abschnittes (2) der Schlagzeug-Wellenform und die in df!i;- zweiten Abschnitt gespeicherten Amplitudendaten die Amplituden eines zweiten, dem Anstiegsabschnitt unmittelbar folgenden Abschnittes (3) eier Schlagzeug-Wellenform repräsentieren, wobei eine Phasenver"nderung der höherfrequenten Bestandteile für das Hinschliche Ohr unmerkbar ist,

da.'. Adressieraittel (12, 13, 11) für den ersten Speicher zum Adressieren des ersten Speichers mit einer geringeren Rate vorgesehen sind, um aus dem ersten Speicher (10) eine der Wellenform der niederfrequenten Bestandteile entsprechende erste Ausgangswellenform zu erzeugen,

da,?, Adressiermittel (23, 22, 21, 36, 32, 33, 28, 27) für den zweiten Speieber zinn Adressieren des ersten und des zweiten Abschnittes des zweiten Speichers mit einer höheren Rate in Vorw^;;rtsabtastuncj und darauffolgend zum rezyklischen Adressieren des zweiten Abschnittes in Rückwärts- und VorwSrta'otastungen vorgesehen sind, uiii aus dem zweiten Speicher eine zweite Ausgangswellenform ηit einem ersten, dem Anstiegsabschnitt der höherfrequenten Komponenten entsprechenden Teil und einem zweiten, einer Reihe der rezylclisch adressierten Versionen des zweiten Abschnittes der höherfrequenten Wellenform entsprechenden Teil zu erzeugen, und

dar. Mittel (56) zum Kombinieren der ersten und der zweiten Ausiisneswellenfonn vorgesehen sind.

2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch Π e kennzeichnet , dal3 die in dem ersten Abschnitt, den zweiten Speichers (20) gespeicherten Ämplitudendaten das Amplituden- und das spektrale Energieverteilungs-Profil des ansteigenden Abschnittes der höherfrequenten Wellenform darstellen, da;, die in dem zweiten Abschnitt des zweiten Speichers gespeichorten Ar.iplituüendaten das Amplituden- und das spektrale Ener-CievertGilunfjs-Profil des zweiten Abschnittes der höherfrequenten Wellenform darstellen, daß die Amplituden des zweiten Abschnittes der höherfrequenten Wellenform gleiche Spitzenwerte be-

sitzen und die spektrale Energieverteilung des zweiten Abschnittes im wesentlichen äqualisiert ist, und daß weiter vorgesehen
sind:

Verstärkermittel (39) mit variablem Gewinn zum Aufprägen einer
monoton abnehmenden Hüllkurve auf die Amplituden des zweiten Abschnittes der aweiten Ausgangswellenform, und

Filtermittel (40) mit variabler Frequenz sum Aufprägen eines monoton abnehmenden Profils auf das Spektralenergie-Verteilungsprofil des zweiten Teiles der zweiten Ausgangswellenform, wobei der Verstärker mit variablem Gewinn und das Filtermittel mit variabler Frequenz in einem Kreis mit dem zv/eiten Speicher so verschaltet sind, da?; der erste Teil der zweiten Ausgangswellenforrn und
die Ausgangssignale der Verstärkermittel mit variablem Gewinn
und der Filtermittel mit variabler Frequenz eine aperiodische
Wellenform der höherfrequenten Bestandteile bilden.

3. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , da5 die Adrelknittel für den zweiten Speicher (20) enthalten:

einen reversierbaren Zähler (21) zu« Adressieren des zweiten
Speichers (20) in Vorwärts- und Rückwärtsabtastungen, und Kittel (27, 28, 32, 33, 36) zum Umkehren der Vorwärtsabtastung bei
einem ersten Begrenzungspunkt (KL) der Plätze des zweiten Speichers und zuu Umkehren der Rückwärtsabtastung an einem zweiten
Grenzpunkt (N₀) der Speicherplätze und Wiederholen der Umkehrvorgänge an den ersten und zweiten Grenspunkten.

4. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Adre^inittel für den zweiten Speicher (20) enthalten:

einen reversierbaren Zähler (21) zum Adressieren des zweiten
Speichers (20) in Vorwerts- und Paickwärtsabtastungen, und Mittel (27, 28, 32, 33, 36) zum Umkehren der Vorwärtsabtastung bei
einem ersten 3egrenzungspunkt (K₃),- der Plätze des zweiten Speichers und zum Umkehren der Rückwärtsabtastung an einem zweiten
Grenzpunkt (K₂) der Speicherplätze und niederholen der Umkehrvorgänge an den ersten und zweiten Grenzpunkten.

5. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Erfassungsmittel (32, 42, 37) vorgesehen sind, um zu erfassen, wenn die Anfangs-Vorwärtsabtastuns den zweiten Utnkehrpunkt (Mg) erreicht, daS die Einrichtung (50) β;it dem Verstärkerniittel (39) mit veränderbarem Gewinn und dam Filtermittel (40) mit variabler Frequenz einen auf die Erfassung des Erreichens des zweiten Grenzpunktes (N₂) durch die Anfanys-Vorwörtsabtastung zur Erzeugung eines Signals mit monoton abfallender Amplitude ansprechenden Hüllkurvengenerator (38) ent~ hält, da." das Verstärkermittel (39) mit variablem Gewinn den zweiten Teil der zweiten Ausgangswellenform mit einem Bruchwert multipliziert, der eine Funktion der monoton abnehmenden Amplitude ist, und da.Λ das Filtermittel mit variabler Frequenz einen Tiefpaßfilter (40) mit variabler Frequenz enthält zum Durchleiten des zweiten Teils der zweiten Ausgangswellenform, wobei die Abschneidefrequenz des Tiefpaßfilters als eine. Funktion der monoton abnehmenden Amplitude erniedrigt wird.

6. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch 3e kennzeichnet, daß die Adressiermittel für den zweiten Speicher (20) folgende Bauteile enthalten: einen reversierbaren Zähler (21) zum sequentiellen Erzeugen eines AdreP.codes zum Zu3riff an die Speicherplätze des zweiten Speichers in Vorwärts- und "ückwsrtsabtastungen, einen AdreHüpeicher (71) mit einer Vielzahl von darin an sequentiell adressierbaren Speicherplätzen jeweils gespeicherten Grenzadrecoden, .

einen dritten Zr'hler (70) zum sequentiellen Adressieren des Adro.Speichers (71) und

einen mit dem reversierbaren Zähler und dem AdreSspeicher gekoppelten Komparator (27) zur Erzeugung eines Koinzidenz-Ausgangssiijnala, das den Koninzidenzzustand zwischen Datenadrelicode und ■ den durch den dritten Zähler adressierten Grenzwert-Adrcicode darstellt und den dritten Zähler (70) bei Auftreten der Koinzi-· denz weiterzahlt.

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7. Verfahren zur Erzeugung einer aperiodischen musikalischen Wellenform, dadurch gekennzeichnet ,

a) daß eine originale Schlagzeug-Wellenform (percussive waveform) in niederfrequente und höherfrequente Bestandteile getrennt wird, wobei eine Phasenveränderung der höherfrequenten Bestandteile für das menschliche Ohr unmerkbar ist,

b) da£ die nieder- und höherfrequenten Bestandteile jeweils Kit niedrigen bzw. hohen Raten abgetastet werden, um jeweilige Audiomuster zu erzeugen,

c) daß die niederfrequenten Audiornuster an sequentiell adressierbaren Plätzen eines ersten Speichers gespeichert werden,

d) daf, die höherfrequenten Audiomuster an sequentiell adressierbaren Platzen von ersten und zweiten Abschnitten einos zweiten Speichers gespeichert v/erden, wobei die in dem ersten Abschnitt gespeicherten Audiornuster einen rasch ansteigenden Teil der hüherfrequenten Bestandteil-'Jellenforn und die in dem zweiten Abschnitt gespeicherten Muster einen zunächst rasch abklingenden Abschnitt der höherfrequenten komponenten Wellenform darstellen,

e) daß der erste Speicher mit niedrigerer Rate abgetastet und eine erste Ausgangsi^ellenform erzeugt wird,

f) daß der erste und der zweite Abschnitt des zweiten Speichers mit einer höheren Rate in Vorwärtsabtastung und rezyklisch der zweite Abschnitt in Rückwärts-- und Vorwärtsabtastungen adressiert wird und eine zweite Ausgangswellenform wit einem ersten Teil erzeugt wird, der dem ansteigenden Abschnitt der höherfrequenten Bestandteilwellenform entspricht und einem zweiten Teil, der einer Reihe von rezyklisch adressierten Versionen des rasch abnehmenden Abschnittes der höherfrequenten Bestandteilwellenforin entspricht, und

S) daß die erste und die zweite Ausgangswellenform zum Rekonstruieren der originalen aperiodischen Wellenform-kombiniert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch

gekennzeichnet,

h) daf> vor dem Schritt d) das Amplituden- und das Spektralenergieverteilungs-Profil des rasch abnehmenden Abschnittes "Squali·- siert wird, um dadurch im Schritt d) die Audiomuster eines äqua-

lisierten Abschnittes in den zweiten Abschnitt des zweiten Spei~ chers einzuspeichern, und

i) daij der erste Teil der im Schritt f) erzeugten zweiten Aus-•janfjswellenf orn unbeeinflußt zu einer Ausgangsklemme weitergeleitet und ein monoton abnehmendes Amplituden- und Energieverteilun^sprofil auf den zweiten Teil der zweiten Ausgangswellenforra aufgeprägt wird. . ■