DE3541683A1

DE3541683A1 - Elektronisches tasten-musikinstrument

Info

Publication number: DE3541683A1
Application number: DE19853541683
Authority: DE
Inventors: Junichi Fussa Tokio/Tokyo Minamitaka
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1984-11-30
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1986-06-05
Also published as: JPS61132998A; DE3541683C2; JPH067323B2; GB2168190B; US4700605A; GB2168190A; GB8528691D0

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Tasten-Musikinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein elektronisches Tasten-Musikinstrument mit einer Portamento- oder Glissando-Spielfunktion.

Unter "Portamento" wird das Hinübergleiten einer Melodiestimme von Ton zu Ton, ohne hierbei abzusetzen, verstanden. Ein typischer Portamento-Effekt tritt bei
Streichinstrumenten auf. Unter "Glissando" wird das
schnelle Durchgleiten einer Tonfolge verstanden, wie es zum Beispiel bei Streichinstrumenten durch Gleiten des
Fingers auf einer Seite hervorgebracht wird.

Bei einem bekannten elektronischen Musikinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 wählt ein Spieler eine Portamento-Spielzeit oder dergleichen durch eine zusätz-

•Büro Frankfurt/Frankfurt Office:

•Huro Munrhen/Munith Offire

.Srhneßgsiraße 3-3 Tel OSI6I/H2O9-I D-8050 Freisinn Telex 52R547 fwvva ti

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liehe Vorrichtung, wie beispielsweise ein Potentiometer an. Hierbei bleibt jedoch die festgelegte Portamento-Zeit solange unverändert, bis die zusätzliche Vorrichtung wieder betätigt wird.
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Weiterhin ist ein elektronisches Musikinstrument bekannt, bei welchem die Tastenniederdrückungsgeschwindigkeit oder der Tastenbetätigungsdruck erfaßbar sind. Hierbei ist jedoch die Tastenniederdrückungsgeschwindigkeit oder der Tastenbetätigungsdruck (im folgenden Berührungsempfindlichkeit genannt) keineswegs mit der Portamento-Zeit assoziiert. Mit anderen Worten, die Portamento-Zeit ist festgelegt, während die Berührungsempfindlichkeit Spielvariationen hervorruft. Insgesamt ergibt sich somit eine geringe musikalische Ausdruckskraft.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Tasten-Musikinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei welchem die Zeit oder Geschwindigkeit von Portamento oder Glissando in Abhängigkeit der Berührungsempfindlichkeit einer Taste änderbar ist.

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

Erfindungsgeraäß ist ein elektronisches Tasten-Musikinin Abhängigkeit von dem erkannten Ergebnis der Tastenbetätigung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsformen anhand der Zeichnung.

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Es zeigt:

Fig. 1 in Blockdiagrammdarstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstrumentes;

Fig. 2 in Tabellenform die Tastencodes des Instruments gemäß Fig. 1;

Fig. 3a und 3B Flußdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Instrumentes gemäß Fig. 1;

Fig. 4 bis 7 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitszustände des Instrumentes gemäß Fig. 1;

Fig. 8 in Blockdiagrammdarstellung eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Musikinstrumentes;

Fig. 9a und 9B Flußdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Instrumentes gemäß Fig. 8; und

Fig. 10 bis 13 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitszustände des Instrumentes gemäß Fig. 8.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Tastatur bezeichnet, welche beispielsweise 61 Tasten entsprechend den Noten von Cl bis C6 aufweist. Tastenbetätigungssignale von der Tastatur 1 werden einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) zugeführt. Die CPU 2 weist einen Mikroprozessor zur Durchführung verschiedener Arbeitsweisen auf, wie später noch beschrieben wird. Die CPU 2 ist mit einem Potentiometer 3 verbunden, mit welchem eine Portamento- (Glissando-) Zeit, d.h. eine Portamento- (Glissando-) Geschwindigkeit einstellbar ist. Die CPU 2 empfängt weiterhin von einem Wandler 2 6 ein Signal, wobei der Wandler 26 ein Ausgangssignal eines Berührungsdetektors 25, der

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die Geschwindigkeit einer gedrückten Taste erkennt, in ein entsprechendes digitales Ausgangssignal wandelt. Die CPU 2 erzeugt und liefert verschiedene Daten zu Registern 4 bis 11 in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen der Tastatur 1, des Potentiometers 3 und des Wandlers 26 und führt eine Datenverarbeitung in Abhängigkeit des Inhalts der Register 4 bis 11 durch.

Das Register 4 speichert den Tastencode einer unmittelbar vorher gedrückten Taste. Das Register 4 weist Bereiche (z.B. acht Bereiche η = 0 bis 7) entsprechend der Anzahl von Tasten auf, die gleichzeitig niedergedrückt werden, um polyphone Töne zu erzeugen. Der Code der unmittelbar vorher gedrückten Taste ist in Fig. 1 als OSC (old scale code) dargestellt.

Das Register 5 speichert einen Tastencode entsprechend einer momentan gedrückten Taste. Wie das Register 4 weist das Register 5 acht Tastencodebereiche η auf (n = 0 bis 7). Der Code der momentan niedergedrückten Taste ist in Fig. 1 durch NSC (new scale code) dargestellt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist jeder Tastencode binär dargestellt. In hexadezimaler Schreibweise gehen die Tastencodes von 0 bis 3C.

Das Register 6 speichert einen Differenzcode, der durch Subtrahieren des Codes NSC von dem Code OSC erhalten wird. Das Register 6 weist ebenfalls acht Bereiche η auf (n = 0 bis 7). Der Differenzcode (OSC minus NSC) wird in Fig. 1 durch VALUE dargestellt. Das Register 7 speichert ein Zeichen (d.h., das positive oder negative Zeichen von OSC - NSC). Das Register 7 weist ebenfalls acht Codebereiche η auf (n - 0 bis 7). Das Zeichen von (OSC - NSC) ist in Fig. 1 durch SIGN dargestellt.

Das Register 8 speichert einen kleinen Code, der in Fig.

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1 durch Δ PITCH bezeichnet ist und durch die folgende Gleichung erhalten wird:

4PITCH = /OSC - NSC/ X PSF/BIAS 5

wobei PSF ein Portamento-Geschwindigkeitsfaktor (portamento speed factor) ist, der in dem Register 10 gespeichert ist und die Portamentogeschwindigkeit oder -Zeit festlegt und sich in Abhängigkeit der Ausgangswerte vom Wandler 26 und dem Potentiometer 3 ändert. BIAS ist eine Konstante, welche eine Frequenzauflösung oder eine Minimalschrittgröße zur Intervalländerung von weniger als einem Halbton (100 cents) festlegt und ist im Register gespeichert. In dieser Ausführungsform ist PSF in einem Bereich von 1 bis 3F (hexadezimal) festgelegt und BIAS

ist durch 2 (= 1024) festgelegt. Das Register 8 weist .ebenfalls acht Bereiche η (n = 0 bis 7) auf.

Die kleinen Codes APITCH werden im Zeitintervall von 8 ms akkumuliert und in dem Register 9 gespeichert. Das Register 9 weist ebenfalls acht Bereiche η (n = 0 bis 7) auf. Der akkumulierte-Code wird in Fig. 1 durch PITCHV dargestellt.

Ein Zeitglied oder Timer 12 ist vorgesehen, der acht Zeiteinheiten aufweist, die in Fig. 1 durch TIMERn (n = bis 7) bezeichnet sind. Ein Arbeitszeitdatum ^t (= 8 ms) von der CPU 2 wird in dem Timer 12 festgesetzt. Wenn diese Zeit verstrichen ist, liefert der Timer 12 ein Unterbrechungssignal INT an die CPU 2.

Die CPU 2 erzeugt Tastencodesignale KCD, von denen sich jedes während eines Portamento-Spielzustandes im Intervall 4PITCH als Antwort auf Ausgangssignale der Register 4 bis 11 und des Timers 12 sequentiell ändert. Die Anzahl der Tastencodesignale KCD, welche von der CPU 2 erzeugt werden, entspricht der Anzahl der Töne (maximal acht),

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die gleichzeitig gespielt werden können. Die Signale KCD werden einem Frequenzdatenwandler 13 zugeführt. Das Signal KCD vertritt einen Code im Verhältnis zu cents. Der Wandler 13 reagiert auf die Tastencodesignale von der CPU 2 und betreibt Tongeneratoren 13, die Töne im hörbaren Bereich erzeugen. Ein Frequenzfestlegedatum von dem Wandler 13 ist in Fig. 1 mit fn bezeichnet.

Die Tongeneratoren 14 weisen Tongeneratoren-Schaltkreise auf, welche in ihrer Anzahl der Maximalanzahl von Tönen (n = 0 bis 7) bei polyphoner Spielweise entsprechen. Die Tongeneratoren 14 können durch getrennten Schaltkreisaufbau oder durch einen einzelnen Schaltkreis gebildet werden, um Tonsignale auf Zeitteilbasis zu erzeugen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 7 soll nun die Arbeitsweise des bisher beschriebenen elektronischen Mu-: sikinstrumentes beschrieben werden. Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der CPU 2« In einem Schritt Sl bestimmt die CPU 2 den Wert PSF im Register 10. Der Wert PSF ändert sich durch Betätigung des Potentiometers 3 durch einen Spieler vor der musikalischen Aufführung. Das langsamste Portamento wird bei einem Wert von PSF = 1 erreicht und das schnellste Portamento wird bei einem Wert von PSF = 3F (hexadezimal) erreicht. Es soll hier festgehalten werden, daß das Potentiometer 3 vorgesehen ist, eventuelle Unnatürlichkeiten des Portamento-Effektes zu verringern, welche im Vergleich zu mehreren Spielern beobachtbar sind. Somit kann ein im wesentlichen identischer Portasiento-Effekt sowohl bei einem Erwachsenen bzw. Fortgeschrittenen als auch einem Kind bzw. Lernenden erzielt werden.

In den Schritten S2 und S3 liefert die CPU 2 Tasten-Abtastsignale an die Tastatur 1 und erhält Tastensignale als Antwort auf die Abtastsignale, so daß der Betätigungszustand der Tastatur 1 erkannt werden kann« Danach

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004 I boo

geht das Programm weiter zu dem Schritt S4. Wenn der Sachverhalt einer gerade losgelassenen Taste vorliegt, führt die CPU 2 in einem Schritt S5 eine Tasten-Aus-Verarbeitung durch. Genauer gesagt, die CPU 2 liefert einen Tasten-Aus-Befehl zu einem speziellen Tongenerator TGn in den Tongeneratoren 14 durch eine nicht dargestellte Signalleitung, so daß die Musikerzeugung von dem Tongenerator TGn abgebrochen wird.

Wenn die Abfragung im Schritt S4 NEIN ergibt, geht das Programm zum Schritt S6, anstelle zu dem Schritt S5. Weiterhin geht das Programm zu dem Schritt S6, nachdem der Schritt S5 vollständig abgearbeitet wurde.

Als Ergebnis der Schritte S2 und S3 überprüft die CPU 2 im Schritt S6, ob eine neugedrückte Taste vorliegt oder nicht. Wenn die Abfragung im Schritt S6 NEIN ergibt, wird der Schritt S2 wieder ausgeführt. Wenn die Abfragung JA ergibt, wird der Schritt S7 ausgeführt. Im Schritt S7 überträgt die CPU 2 einen Code NSCn, der im Register 5 gespeichert war als Code OSCn in das Register 4. Danach geht das Programm weiter zum Schritt S8, in welchem die CPU 2 den Tastencode entsprechend der neugedrückten Taste als Code NSC im Register 5 speichert.

In dieser Ausführungsform sind die Tastencodes den acht Speicherbereichen eines jeden Registers in steigender Reihenfolge von η zugeordnet. Es sei nun angenommen, daß eine Taste niedergedrückt und losgelassen wird und danach eine andere Taste niedergedrückt wird. In diesem Fall werden zwei Tastencodes sequentiell dem Register η = 0 zugewiesen. Wenn drei Tasten gleichzeitig niedergedrückt werden, werden die Tastencodes den Registern η = 0 bis 2 zugewiesen. Nachdem die drei Tasten losgelassen wurden und andere Tasten gedrückt wurden, werden die entsprechenden Tastencodes wieder den identischen Registern (n = 0 bis 2) zugewiesen.

«κ,

In einem Schritt S9 vergleicht die CPU 2 größenroäflig den Inhalt NSCn im Größenregister 5 mit dem Inhalt OSCn im Register 4. Wenn NSCn > OSCn, geht das Programm weiter zum Schritt SlO. Der Wert (NSCn - Ösen) wird als VÄLUEn im Register 6 gespeichert. Im Schritt SlI wird ein Datum entsprechend dem positiven Zeichen© als STGNn im Register 7 gespeichert.

Da in diesem Falle der neue Tastencode NSCn größer ist als der alte Tastencode OSCn, wird ein Portamento-Effekt mit steigender Tonhöhe erhalten.

Wenn jedoch im Schritt S9 NSCn < OSCn ist, geht das Programm vom Schritt S9 zum Schritt S12. Im Schritt 812 wird der Wert (OSCn - NSCn) als VALUEn im Register 6 gespeichert. In einem Schritt S13 wird ein Datum entsprechend dem negativen Zeichen 0 als Datum SIGNn im Register 7 gespeichert. Da NSCn kleiner als OSCn ist, wird ein Portamento-Effekt mit fallender Tonhöhe erzielt«

Nach Durchführung der Schritte SlI oder S13 geht das Programm zum Schritt S14. Im Schritt S14 legt die CPU 2 eine Einheit einer Tonhöhenveränderungsbreite - vertreten durch den kleinen Code Λ PITCHn (in cent-Einheiten) für einen Portamento-Effekt fest. Die Tonhöhemrersnderungseinheit Δ PITCHn kann unter Verwendung des Wertes VALUEn im Register 6, von PSF im Register 10 und von BIAS im Register 11 wie folgt berechnet werden:

APITCHn = /oSCn - NSCn/ X PSF χ BIAS.

Der berechnete Wert wird im Register 8 gespeichert»

Wenn PSF = 1 (d.h. wenn die Tastenbetätigungsgeschwindigkeit minimal ist) ist OSC = 0 und NSC - l_f so daß der

^ K₄W= 16CA^TC₈₃

Wert Δ PITCH sich zu

^PITCH = I O - l/ χ 1/1024 = 9,75625 χ 10~⁴ cents ergibt. In binärer Schreibweise ist Δ PITCH wie folgt: 000000.0000000001.

Die Bits auf der linken Seite des Binärpunktes entsprechen der Tonhöhendifferenz, welche den Halbton übersteigt (d.h. 100 cents) und die Bits auf der rechten Seite vom Punkt entsprechend der Tonhöhendifferenz, die geringer als der Halbton ist.

Da, wie später noch beschrieben wird, die Anzahl der Akkumulationen von 4PITCH = /θ - l/ /9,765625 χ 10~⁴ = 1024 ist und ein Arbeitszyklus ^t = 8 ms beträgt, beträgt die Portamento-Zeit ungefähr 8,2 s (8ms χ 1024). Dies bedeutet, daß ungefähr 8,2 s benötigt werden, die Tonhöhe von einer Tonhöhe von OSC = 0 auf die von NSC = in einem Tonhöhenintervall von 1/1024 cents zu ändern (d.h., in der minimalen Tonhöhenintervall-Änderungsbreite).

Wenn die Tastenniederdrückungsgeschwindigkeit minimal ist und OSC = 0 ist und NSC = 3C ist, ergibt sich

4PITCH = JO - 3C| x 1/1024 = 0,05859375. Die binäre Schreibweise ist hierbei: 000000.0000111100.

In diesem Falle ist die Anzahl der Akkumulationen von PITCH: /θ - 3C / /0,05859375 = 1024.

Wenn ein Arbeitszyklus 8 ms beträgt, ergibt sich eine

K&W: 16CÄi

Portamento-Zeit von ungefähr 8,2 s.

Wenn die Tastenniederdrückungsgeschwindigkeit maximal ist, d.h. wenn PSF = 3F ist und OSC = 0 und NSC - 1 ist, ergibt sich

APITCH = j O - l/ χ 3F/1024 = 0,061523437.

Die binäre Schreibweise ist wie folgt: 10

000000.0000111111.

In diesem Falle ist die Anzahl von Akkumulationszeiten von /J₁PITCH: |0 - l/ /0,061523437 = 16,25.

Die Anzahl von Akkumulationszeiten ist somit ungefähr und die Portamento-Zeit beträgt ungefähr 136 ms (8 ms χ 16,25).

Nun sei angenommen, daß die Tastenbetätigungsgeschwindigkeit maximal ist (PSF = 3F) und daß OSC = 0 und KSC = 3C ist. In diesem Falle ist

4PITCH = / 0 - 3C / x 3F/1024 = 3,69140625. 25

In binärer Schreibweise ist somit

PITCH = 000011.1011000100.

In diesem Falle ist die Anzahl von Akkumulationen von 4PITCH = /0 - 3C/ /3,69140625 = 16,25.

Die Anzhal der Zeiten ist somit ungefähr 17 und somit erhält man eine Portamento-Zeit von ungefähr 136 ms wie in dem eben beschriebenen Beispiel.

Im Schritt S14 wird der kleine Code 4 PITCHn entspre-

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chend dem Einheitstonhöhenintervall des Portamento-Effektes erhalten und in einem entsprechenden Bereich des Registers 8 gespeichert. Da Δ PITCH von der Tastengeschwindigkeit abhängt, folgt, daß die Portamento-Zeit in Abhängigkeit von der Tastenbetätigung geändert wird. Das Programm geht weiter zu einem Schritt S15, in welchem der Inhalt PITCHVn in dem entsprechenden Bereich des Registers 9 zur Akkumulierung der kleinen Codes gelöscht wird.

In einem Schritt S16 wird der Inhalt (d.h. der Tastencode OSCn) in dem entsprechenden Bereich des Registers 4 von der CPU 2 übernommen und als Tastencodesignal KCDn dem Wandler 13 zugeführt. Das entsprechende Frequenzdatum fn wird dem zugehörigen Tongenerator TGn in den Tongeneratoren 14 zugeführt. In einem Schritt S17 wird ein Tasten-Ein-Signal dem entsprechenden Tongenerator TGn durch eine nicht dargestellte Steuerleitung zugeführt, so daß die Tonerzeugung begonnen wird.

In einem Schritt S18 liefert die CPU 2 Daten entsprechend 8 ms zu einem entsprechenden TIMERn der Timer 12. In einem Schritt S19 wird der entsprechende Timer TIMERn gestartet. Danach kehrt das Programm zum Schritt S2 zurück und der oben beschriebene Ablauf wird wiederholt.

Der Tongenerator TGn erzeugt ein Musiktonsignal mit einer Tonhöhe entsprechend dem Tastencode OSCn, wie in Fig. 4 dargestellt. Wenn der entsprechende Timer TIMERn 8 ms zählt, werden die Unterbrechungssignale INTn der CPU 2 zugeführt. Danach führt die CPU 2 den Schritt S20 in Fig. 3B aus. Der kleine Code 4 PITCHn wird aus dem Register 8 ausgelesen und zu dem Datum PITCHV η im Register 9 hinzuaddiert. Die Summe wird in dem entsprechenden Bereich des Registers 9 neu abgespeichert. Danach prüft die CPU 2 im Schritt S21, ob der Zählwert PITCHVn, der im Register 9 gespeichert ist, den Wert VALUEn in dem entsprechenden

Bereich des Registers 6 übersteigt oder nicht, d.h., ob die erzeugte Tonhöhe die Tonhöhe der gedrückten Taste erreicht oder nicht. Wenn die CPU 2 festlegt, daß PITCHVn < VALUEn, geht das Programm zum Schritt S22. Von hier geht das Programm entweder zum Schritt S23 oder S24 in Abhängigkeit von der Festlegung des Zeichendatums SIGNn im Register 7.

Wenn das Vorzeichendatum positiv ist, wird das Datum OSCn im Register 4 mit PITCHVn im Register 9 im Schritt S23 addiert. Die Summe wird als Tastencode KCDn dem Wandler 13 zugeführt, so daß die Tonhöhe des erzeugten Tones angehoben wird.

Wenn jedoch SIGNn negativ ist, wird das Datum PITCHn im Register 9 von dem Datum OSCn im Register 4 subtrahiert. Das Resultat wird als Tastencode KCDn dem Wandler 13 zugeführt, so daß die Tonhöhe des erzeugten Tones verringert wird.

Wenn das Unterbrechungsprogramm vollständig abgelaufen ist, kehrt die Verarbeitung zu dem normalen Programmablauf zurück. Wie in Fig. 4 dargestellt, wird das Tastencode signal KCDn alle 8 ms um den kleinen Code Δ PITCHn von dem Wert OSCn zu dem Wert NSCn inkrementiert oder dekrementiert. Somit wird der Ton erzeugt, während sich seine Tonhöhe in einem Intervall von ^ PITCHn ändert. Abschließend, d.h. wenn die Entscheidung im Schritt S21 JA ist, geht das Programm zum Schritt S25. Wenn das Akkumulationsergebnis der kleinen Codes das Datum VALUEn oder j OSCn - NSCn / übersteigt, wird der Code VALUEn in dem Register 6 als PITCH 7 η zum Register 9■übertragen. Im Schritt S26 wird die Arbeitsweise des entsprechenden Timers TIMERn gesperrt. Daher wird ein Ton mit einer Tonhöhe entsprechend der Summe aus VALUEn und OSCn, d.h. mit einer Tonhöhe entsprechend dem Tastencode NSCn der neugedrückten Taste ununterbrochen erzeugt, bis die nieder-

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ti

gedrückte Taste losgelassen wird. In diesem Falle wird die Timerunterbrechung nicht durchgeführt.

Wenn somit die Tastenniederdrückungsgeschwindigkeit erhöht wird, wird die Portamento-Zeit verkürzt. Wenn die Tastenbetätigungsgeschwindigkeiten unverändert bleiben, bleiben auch die Portamento-Zeiten für verschiedene Werte von VALUEn unverändert.

Die Fig. 6 bzw. 7 zeigen Portamento-Effekte mit steigenden bzw. fallenden Tonhöhen.

In der bisher beschriebenen ersten Ausführungsform kann die Portamento-Zeit in Abhängigkeit der Tastenbetätigung geändert werden, so daß die musikalische Ausdruckskraft erhöht werden kann.

In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Anzahl der Timer 12 gleich der Anzahl der möglichen polyphonen Töne. Da jedoch jeder Timer eine feste Zeit, d.h. 8 ms zählt, können die Timer durch einen einzelnen Timer ersetzt werden. In diesem Fall kann die Tastencodeerneuerung für alle erzeugten Töne durch ein Unterbrechungssignal erfolgen, welches von dem einzelnen Timer 12 er- zeugt wird.

Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Tastencodeverarbeitungszeit (d.h. 8 ms in der ersten Ausführungsform) wird in Abhängigkeit eines Unterschiedes zwischen Codes einer alten und einer neugedrückten Taste geändert, um eine identische Portamento-Zeit für die gleiche Tastenbetätigungsgeschwindigkeit zu erhalten. Der Grundaufbau der zweiten Ausführungsform entspricht im wesentlichen dem der ersten Ausführungsform und im folgenden werden nur abweichende Einzelheiten näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in der zweiten Ausführungsform bezeichnen

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O O 4 I b ο ο

gleiche Bauelemente wie in der ersten Ausführungsform.

In Fig. 8 wird mit dem Potentiometer 3 eine Portamento-Zeit festgelegt, d.h. eine Zeit zum Ändern des alten Tastencodes OSC zum neuen Tastencode NSC. Das entsprechende Zeitdatum wird als PSF dem Register 10 zugeführt. PSF wird in Abhängigkeit einer Änderung der Tastenberührung geändert, wie in der ersten Ausführungsform. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist hier PSF klein, wenn die Tastenbetätigungsgeschwindigkeit hoch ist und PSF ist hoch, wenn die Tastenbetätigungsgeschwindigkeit gering ist.

Ein Potentiometer 21 legt eine Tastencode-Variationsbreite (in cents) fest, d.h., A PITCH. Ein Glissando-Effekt kann einfach erreicht werden, wenn A PITCH auf 100 cents gesetzt wird. Die Stellung des Potentiometers 21 wird von einer CPU 22 erkannt und das erkannte Datum wird als Δ PITCH in einem Register 23 gespeichert. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform wird hier die Tonhöhenvariationsbreite (^ PITCH) für das Portamento vor dem Spielen festgesetzt. Ein Register 24 speichert ein Datum Δ tn zur Festlegung eines Arbeitszyklus, der gegeben ist durch:

At = PS/ j OSC - NSC| /4 PITCH.

In dieser Ausführungsform werden verschiedene Daten Δ tn, die im Register 24 gespeichert sind, entsprechenden Timern TIMERn zugeführt, um die ünterbrechungssteuerung durchzuführen.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der CPU 22. In einem Schritt Rl wird ein Portamento-Zeitdatum PSF im Register 10 in Abhängigkeit der Betätigungsdaten der Tasten oder bei Betätigung des Potentiometers 3 gespeichert und ein kleines Codedatum

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Δ PITCH wird im Register 9 bei Betätigung des Potentiometers 21 gespeichert.

Die Schritte R2 bis R13 entsprechen den Schritten S2 bis S13 in der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 3.

In einem Schritt R14 berechnet die CPU 22 das Datum A tn unter Verwendung des Datum PSF im Register 10, des Datums VALUEn im Register 6 und des Datums PITCH im Register 23 unter Verwendung der folgenden Gleichung:

^tn = PSF/VALÜEn/^PITCH.

Somit ändert sich das Datum ^tn in Abhängigkeit von dem Datum PSF, welches der Tastenbetätigungsgeschwindigkeit entspricht und dem Datum VALUEn. Wenn beispielsweise die Tastenbetätigungsgeschwindigkeit gering ist, so daß angenommen wird, daß PSF 8 ist bzw. die Portamento-Zeit 8 s beträgt, und wenn das Datum 4 PITCH = 0,0625 ist, das Datum OSC = 0 ist und das Datum NSC = 1 ist, ist

4tn = 8/ ί 1 - 0| /0,0625 = 0,5 s.

Wenn die Tastenbetätigungsgeschwindigkeit gering ist, also PSF = 8 ist, 4 PITCH = 0,0625 ist, OSC = 0 ist und NSC = 3 C ist, ergibt sich .^tn als

Atn = 8/ j 3 C - O/ /0,0625 = 8,3 ms.

Um eine identische Portamento-Zeit bei identischen Tastenbetätigungsgeschwindigkeiten zu erhalten, wenn ein Intervall zwischen alten und neuen Tastencodes groß ist, muß das Timer-Unterbrechungs-Intervall verkürzt werden. Wenn jedoch das Intervall zwischen den alten und neuen Noten gering ist, muß das Timer-Unterbrechungs-Intervall verlängert werden.

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od4 I boo

Wenn eine Tastenbetätigungsgeschwindigkeit erhöht wird, um eine Portamento-Zeit von ungefähr 1 s zu erreichen, und wenn das Datum OSC = 0 ist und das Datum NSC = 3 C ist, ergibt sich Δtn als

Atn = 2/ I 3 C - 0/ /0,0625 = 1,0 ms.

Für den Fall, daß das Intervall zwischen den alten und neuen Tastencodes unverändert ist, wenn die Tastenbetätigungsgeschwindigkeit hoch ist, muß das Timer-Unterbrechungs-Intervall verkürzt werden. Wenn andererseits die Tastenbetätigungsgeschwindigkeit gering ist, muß das Unterbrechungs-Intervall verlängert werden.

In dieser Ausführungsform ist es möglich, einen Glissando-Effekt mit ^PITCH von 1 zu erhalten, d.h., mit einem Intervall von 100 cents. Wenn beispielsweise PSF = 2 ist, OSG = 0 ist und NSC = C ist, ergibt sich

4tn = 2/ j C - 0 / /1 = 166,6 ms.

Wenn Δ PITCH = 1 ist, PSF = 2 ist, OSC = 0 ist und NSC = 3 C ist, ergibt sich

Ätn - 2/ I 3 C - Oj /1 = 33,3

ms,

Danach werden die Schritte S16 bis R19 durchgeführt, welche den Schritten S16 bis S19 in Fig. 3 entsprechen. Im Schritt R18 wird das Datum 4tn, das in jedem Timer TIMERn festgesetzt ist, in Abhängigkeit von der Tastenbetätigungsgeschwindigkeit und dem Intervall zwischen den alten und neuen Tonhöhen verändert. Wenn eine Zeit entsprechend dem Wert Δ tn in dem Timer 12 verstrichen ist, wird ein Unterbrechungssignal INTn der CPU 22 zugeführt.

Dies hat zur Folge, daß die CPU 22 die Schritte R20 bis R26 in Fig. 9B durchführt. Diese Schritte R20 bis R26

OW

entsprechen den Schritten S20 bis S26 in Fig. 3. In der zweiten Ausführungsform ändert sich die Tonhöhe wie in Fig. 10 dargestellt. Die Tonhöhe ändert sich sukzessive von einem Wert entsprechend dem alten Tastencode OSCn zu einem Wert entsprechend dem neuen Tastencode NSCn in Einheiten von id PITCH. Daher wird /J tn zur Festlegung des Timings der Tonhöhenveränderung in Abhängigkeit von PSF entsprechend der Tastengeschwindigkeit geändert.

Die Fig. 12 bzw. 13 zeigen Portamento-Effekte mit steigenden bzw. fallenden Tonhöhen.

In der zweiten Ausführungsform wird die Portamento-Zeit in Abhängigkeit der Tastenbetätigung auf gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform geändert, so daß sich eine gute musikalische Ausdruckskraft ergibt.

In der zweiten Ausführungsform wird das Tonhöhenänderungs-Einheitsintervall, vertreten durch das kleine Codedatum £ PITCH zu Beginn des Spiels festgelegt. Daher kann ein Glissando-Effekt in Einheiten von Halbtönen (100 cents) auf einfache Weise erhalten werden.

In der ersten und zweiten Ausführungsform wird die Portamento- oder Glissando-Zeit in Abhängigkeit der Tastenbetätigungsgeschwindigkeit geändert. Es ist auch möglich, die Portamento- oder Glissando-Zeit in Abhängigkeit von einer Tastenbetätigungskraft zu ändern.

Claims

P atentansprüehe

1. Elektronisches Tasten-Musikinstrument mit einer Portamento- oder Glissando-Spielfunktion, mit einer Tastatur (1) mit einer Mehrzahl von Tasten, denen Musiknoten (Cl bis C6) zugeordnet sind; mit einer Tastenbetätigungs-Erkennungsvorrichtung (25, 2 β)_r welche mit der Tastatur verbunden ist, um die Betätigungsparameter einer gedrückten Taste auf der Tastatur zu erkennen; mit einer Tastencode-Signalarseugungsvorrichtung (2), welche mit der Tastatur verbunden ist, um ein Tastencode-Signal entsprechend der Note einer gedrückten Taste zu erzeugen? und mit einer Musiktonsignal-Erzeugungsvorrichtung (13, 14), welche mit der Tastencodesignal-Erzeugungsvorrichtung verbunden ist, um ein Musiktonsignal mit einer Tonhöhe entsprechend dem Tastencodesignal zu erzeugeny

dadurch gekennzeichnet.

•Büro Frankfurt/Frankfun Office:

"Büro Munrhrn/Mtjmrh Office

3-3

D-805O F-'rcisin«

TcIf.". 5265-

Telegrammadresse Pawamur — F'osischrck München i.3iiO52-8O2 Telefax: oei6l/62O9fi (GP 2 + 3) - Telelex 8!ftl8iXi»i>awaMUC

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daß die Tastencodesignal-Erzeugungsvorrichtung (2) eine Spieleffekt-Erzeugungsvorrichtung (4 bis 12) aufweist, um einen Portamento- oder Glissando-Effekt dem Musiktonsignal zuzufügen, welches durch die Musiktonsignal-Erzeugungsvorrichtung (13, 14) erzeugt wurde, wobei die Spieleffekt-Erzeugungsvorrichtung von der Tastenbetätigungserkennungsvorrichtung (25, 26) abhängig ist, um eine Portamento- oder Glissando-Zeit in Abhängigkeit von dem erkannten Tastenbetätigungsparameter der betätigten Taste auf der Tastatur zu ändern.

2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spieleffekt-Erzeugungsvorrichtung (4-12) das Tastencodesignal, das der Musiktonsignal-Erzeugungsvorrichtung (13, 14) in Abhängigkeit von der Tastenbetätigungs-Erkennungsvorrichtung (25, 26) zugeführt wird, zeitlich schrittweise von einem Tastencode einer vorher gedrückten Taste zu dem Tastencode einer momentan gedrückten Taste ändert.

3. Musikinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitintervall, in welchem das Tastencodesignal geändert wird konstant ist, und das die Spieleffekt-Erzeugungsvorrichtung (4 - 12, 23, 24) die Breite einer Änderung des Tastencodes in Abhängigkeit von der Tastenbetätigungs-Erkennungsvorrichtung (25, 26) ändert.

4. Musikinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Änderung des Tastencodes konstant ist und daß die Spieleffekt-Erzeugungsvorrichtung ein Zeitintervall, in welchem das Tastencodesignal in Abhängigkeit von der Tastenbetätigungs-Erkennungsvorrichtung geändert wird, ändert.

5. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die Tastenbetätigungs-Erkennungsvorrichtung (25, 26) eine Tastenbetätigungsgeschwindigkeit erfaßt.

6. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenbetätigungs-Erkennungsvorrichtung (25, 26) einen Tastenbetätigungsdruck erfaßt.

7. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastencodesignal-Erzeugungsvorrichtung (2) einen Mikroprozessor (2) aufweist, sowie weiterhin Register (4 - 11) und Zeitglieder (12) aufweist, welche mit dem Mikroprozessor verbunden sind, wobei ein Datum BIAS, welches einer minimalen Tonhöhenänderungsbreite im Portamento-Spiel in einem ersten Bereich (11) der Register festgelegt ist und wobei weiterhin der Mikroprozessor die folgenden Programmschritte abarbeitet:

Speichern eines Datums PSF einer gedrückten Taste auf der Tastatur in einem zweiten Bereich (10) der Register, wobei das Datum PSF dem Portamento-Geschwindigkeitsfaktor entspricht;

Speichern eines vorhergehenden Tastencodes OSC einer vorher gedrückten Taste und eines momentanen Tastencodes NSC einer momentan gedrückten Taste in dritten und vierten Bereichen (4, 5) der Register;

Berechnen einer Differenz zwischen dem vorhergehenden Tastencode OSC und dem momentanen Tastencode NSC und Speichern eines Absoulutwertdatums VALUE der Differenz und eines Vorzeichendatums SIGN entsprechend dem Vorzeichen der Differenz im fünften und sechsten Bereichen (6, 7) der Register;

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Berechnen von PSF χ VALUE/BIAS entsprechend einem kleinen Code 4 PITCH und Speichern von 4 PITCH in einem siebten Bereich (8) der Register;

Zuführen des vorhergehenden Tastencodesignals (KCDn) zu der Musikton-Erzeugungsvorrichtung (13, 14) um ein Musiktonsignal entsprechend einer Note der vor- her gedrückten Taste zu erzeugen;

Starten einer Zeitgliedvorrichtung (12) zur Erzeugung eines Unterbrechungssignals immer dann wenn eine festgelegte Zeitdauer verstrichen ist;

Akkumulieren von ^PITCH in einem achten Bereich (9) der Register immer dann, wenn das Unterbrechungssignal von der Timervorrichtung (12) erzeugt wird;

Kombinieren eines akkumulierten Wertes PITCHV des kleinen Codes ^ PITCH mit dem Tastencodesignal (KCDn), das der Musiktonsignal-Erzeugungsvorrichtung (13, 14) zugeführt wird, immer dann, wenn das Unterbrechungssignal erzeugt wird; und

Vergleichen des akkumulierten Wertes PITCHV mit dem Datum VALUE, um den Timer anzuhalten, wenn der akkumulierte Wert den Wert des Datums VALUE übersteigt.

8. Musikinstrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenn das Datum SIGN des Unterschieds

zwischen dem vorhergehenden und dem momentanen Tastencode positiv ist, der akkumulierte Wert PITCHv des kleinen Codes zu dem Tastencodesignal addiert wird, welches der Musiktonsignal-Erzeugungsvorrichtung zugeführt wird.

9. Musikinstrument nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß wenn das Datum SIGN der Differenz zwischen dem vorhergehenden und dem momentanen Tastencode negativ ist, der akkumulierte Wert PITCH7 des kleinen Codes von dem Tastencodesignal subtrahiert wird, welches der Musiktonsignal-Erzeugungsvorrichtung zugeführt wird.

10. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastencodesignal-Erzeugungsvorrichtung (2) einen Mikroprozessor (2) aufweist, sowie weiterhin Register (4 - 7, 9, 10, 23, 24) und Zeitglieder (12), welche mit dem Mikroprozessor verbunden sind, und eine Vorrichtung (21) aufweist, mit welcher die minimale Tonhöhenintervall-Änderungsbreite im Portamento-Spiel setzbar ist, wobei ein Datum Δ PITCH entsprechend einem kleinen Code von der Vorrichtung (21) in einem ersten Bereich (23) der Register vorgegeben ist, und wobei weiterhin der Mikroprozessor die folgenden Programmschritte abarbeitet:

Speichern eines Datums PSP einer gedrückten Taste auf der Tastatur in einem zweiten Bereich (10) der Register, wobei das Datum PSF dem Portamento-Geschwindigkeitsfaktor entspricht;

Berechnen einer Differenz zwischen dem vorhergehenden Tastencode OSC und dem momentanen Tastencode NSC und Speichern eines Absoulutwertdatums VALUE der Differenz und eines Vorzeichendatums SIGN entsprechend dem Vorzeichen der Differenz in fünften und sechsten Bereichen (6, 7) der Register;

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Berechnen von PSF χ VALUE/Δ PITCH entsprechend einem Arbeitszeitdatum 4 t und Speichern von A t in einem siebten Bereich (24) der Register;

Zuführen des vorhergehenden Tastencodesignals zu der Musikton-Erzeugungsvorrichtung (13, 14) um ein Musiktonsignal entsprechend einer Note der vorher gedrückten Taste zu erzeugen;

Setzen des Arbeitszeitdatums ^t in der Zeitgliedvorrichtung (12);

Starten der Zeitgliedvorrichtung (12) zur Erzeugung eines Unterbrechungssignals immer dann wenn die Zeitdauer 4 t verstrichen ist;

Akkumulieren von .Δ PITCH in einem achten Bereich (9) der Register immer dann, wenn das Unterbrechungssignal von der Timervorrichtung (12) erzeugt wird;

Kombinieren eines akkumulierten Wertes PITCH ν des kleinen Codes 4 PITCH mit dem Tastencodesignal, das der Musiktonsignal-Erzeugungsvorrichtung (13, 14) zugeführt wird, immer dann, wenn das Unterbrechungssignal erzeugt wird; und

Vergleichen des akkumulierten Wertes PITCHV va.it dem Datum VALUE, um den Timer anzuhalten, wenn der akkumulierte Wert den Wert des Datums VALUE übersteigt.

11. Musikinstrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenn das Datum SIGN des Unterschieds zwischen dem vorhergehenden und dem momentanen Tastencode positiv ist, der akkumulierte Wert PITCHV des kleinen Codes zu dem Tastencodesignal addiert wird, welches der Musiktonsignal-Erzeugungsvorrich-

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tung zugeführt wird.

12. Musikinstrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenn das Datum SIGN der Differenz zwischen dem vorhergehenden und dem momentanen Tastencode negativ ist, der akkumulierte Wert PITCHV des kleinen Codes von dem Tastencodesignal subtrahiert wird, welches der Musiktonsignal-Erzeugungsvorrichtung zugeführt wird.