DE4008872C2 - Verfahren zum Erzeugen von Klängen und elektronisches Musikinstrument - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Klängen, bei dem die Klänge aus einzelnen Klangmerkma­ len, die in Form von Abtastwerten digital abgespeichert sind und gesteuert ausgelesen werden, zusammengesetzt werden, wobei zumindest einige Klangmerkmale Komponen­ ten unterschiedlicher Frequenzen aufweisen, und ein elektronisches Musikinstrument mit einer Speicherein­ richtung, in der Klangmerkmale in Form von Abtastwerten digital gespeichert sind, wobei zumindest einige Klang­ merkmale Komponenten unterschiedlicher Frequenzen auf­ weisen, einer Ausleseeinrichtung, die die Abtastwerte gesteuert aus der Speichereinrichtung ausliest, einem Akkumulator, der eingelesene Werte aufsummiert und die Summe ausgibt, einem Digital/Analog-Wandler und einer Audio-Einrichtung, die das Ausgangssignal des Digital/- Analog-Wandlers hörbar macht.

DE 27 09 530 A1 zeigt ein Verfahren und ein elektroni­ sches Musikinstrument dieser Art. Bei dem bekannten Musikinstrument werden die Abtastwerte mit einer der gewünschten Tonhöhe entsprechenden Frequenz ausgelesen, amplituden-gesteuert gemischt und die Summe dann durch Überlagerung einer Amplitudensteuerkurve weiterverar­ beitet. Zum Erzeugen der Töne wird eine Überblendung von einem ersten Frequenzgemisch mit einer Reihe von ausgeprägten Obertönen, wie es beispielsweise zu Beginn eines Klanges auftritt, auf ein im wesentlichen die Grundfrequenz enthaltendes Frequenzgemisch, das in der Regel in der Endphase eines Klanges auftritt, durchge­ führt. Diese Überblendung wird im Prinzip durch eine Amplitudensteuerung der aus zwei oder mehr Speichern ausgelesenen Werte mit gegenläufiger Zeitfunktion von etwa exponentiellem Verlauf erreicht. Damit ist die Möglichkeit geschaffen, den Klangverlauf eines Tones mit der Zeit zu verändern und damit dem natürlichen Vorbild anzupassen.

Musical Applications of Microprocessors, Hayden Book Co., Inc., Rochelle Park 1980, Seiten 470 bis 477 be­ schreibt die Möglichkeit einer Abtastratenwandlung mit Hilfe eines digitalen Tiefpaßfilters vorzunehmen, der die Interpolationsfunktion ausführt.

In den vergangenen Jahren hat die Digitaltechnik auch beim Bau von Musikinstrumenten verstärkt Verwendung gefunden. Ein Verfahren, um mit einem elektronischen Musikinstrument auf digitale Weise die Klänge von ande­ ren, herkömmlichen Musikinstrumenten nachzuahmen, ist das sogenannte "Sampling"-Verfahren. Hierbei werden mit einem Mikrofon Klänge aufgenommen, die von einem her­ kömmlichen Musikinstrument oder einer anderen Schall­ quelle stammen und die später mit Hilfe des elektroni­ schen Musikinstrumentes wiedergegeben werden sollen. Das Ausgangssignal des Mikrofons wird mit einer Abta­ strate digitalisiert, die mindestens das Doppelte der höchsten hörbaren Frequenz beträgt. Beispielsweise kann man hierfür eine Frequenz von 44,1 kHz verwenden, die auch aus dem Bereich der Compact-Discs bekannt ist. Die abgetasteten Klangwerte werden in einem vorgegebenen Format, beispielsweise in 16-Bit-Worten, digitalisiert und in diesem Format im Speicher abgelegt. Wenn man mit dem elektronischen Musikinstrument einen entsprechenden Klang erzeugen will, werden die einzelnen Abtastwerte nacheinander aus dem Speicher ausgelesen und in eine analoge Form zurückgewandelt, um sie mit Hilfe eines Lautsprechers hörbar zu machen. Durch unterschiedliche Auslesefrequenzen kann man die Tonhöhen variieren, d. h. unterschiedliche Noten wiedergeben. Dabei besteht je­ doch die Gefahr, daß durch die dabei auftretende For­ mantenverschiebung der Klang des wiederzugebenden her­ kömmlichen Musikinstruments verfälscht wird. In vielen Fällen ist es nicht möglich, mehr als drei benachbarte Halbtöne aus einem einzigen "Sample", d. h. Klangmuster, das durch die Folge von Abtastwerten dargestellt ist, ohne größere Qualitätsverluste zu erzeugen. Wenn man einen Pianoklang, d. h. das Klangbild eines Klaviers oder eines Flügels mit einem Umfang von 88 Tasten, nachbilden will, sind also ca. 30 Samples oder Klangmu­ ster erforderlich. Der Klang eines Pianos ist aber nicht nur von der Tonhöhe, sondern auch von der An­ schlagstärke abhängig. Weiterhin klingen tiefere Töne erheblich länger aus als hohe Töne. Nimmt man eine Un­ terteilung in acht Dynamikstufen an und eine mittlere Aufnahmedauer von ca. 20 sek pro Ton, so ergibt sich ein Speicherbedarf von ca. 420 Megabytes, wobei hierbei lediglich ein einziges Instrument, nämlich das Piano, abgedeckt ist. Dabei ist noch nicht berücksichtigt, daß bei einem Piano der Klang durch das Dämpfer- und das Sustainpedal weiter verändert werden kann, so daß für die vollständige Nachbildung des Pianoklanges ein Viel­ faches des angegebenen Speicherbedarfs notwendig wird. Die mittlere Aufnahmedauer eines Tones läßt sich zwar durch Loopen, d. h. repetives Ausgeben eines Teilstücks des Tones, unter Inkaufnahme einer Qualitätseinbuße verringern, bei einer mittleren Aufnahmedauer von ca. 3 sek. ist aber immer noch ein Speicherbedarf von ca. 60 Megabytes erforderlich. Für andere Instrumente ist der Speicherbedarf höher oder niedriger. Da man mit einem modernen elektronischen Musikinstrument jedoch eine Vielzahl von Klängen erzeugen will, wächst der Spei­ cherbedarf praktisch ins Unermeßliche. Auch unter Be­ rücksichtigung der Tatsache, daß Speichermedien immer preiswerter werden, sind derartig große Datenmengen nur schwer mit der geforderten hohen Geschwindigkeit ver­ arbeitbar, die das virtuose Spielen des elektronischen Musikinstruments erfordert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver­ fahren zum Erzeugen von Klängen und ein elektronisches Musikinstrument anzugeben, die bei einer erheblich ver­ minderten Datenmenge Klänge mit hoher Qualität wieder­ geben können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen von Klängen gelöst, bei dem die Klangmerkmale nach dem Aus­ lesen und vor dem Zusammensetzen einer Abtastwand­ lung unterworfen werden, nach der alle Klangmerkmale mit einer einheitlichen Systemabtastrate zur Verfügung stehen, wobei alle Klangmerkmale zum Startzeitpunkt eines Klanges eine vorbestimmte Phasenbeziehung zuein­ ander aufweisen und die Komponenten eines Klangmerkmals zu diesem Startzeitpunkt eine vorbestimmte Phasenbezie­ hung zu den anderen Komponenten des gleichen Klangmerk­ mals aufweisen derart, daß durch das Zusammensetzen der Klangmerkmale sowohl eine Verstärkung als auch eine Ab­ schwächung von Frequenzkomponenten im resultierenden Signal erzielbar ist.

Ein Klangmerkmal ist also ein Frequenzgemisch, das in Form einer vorbestimmten Anzahl von Abtastwerten in dem Speicher abgelegt ist. Würde ein Klangmerkmal lediglich eine einzige Frequenz enthalten, könnte man aus einer Vielzahl von Klangmerkmalen praktisch jeden Ton zusam­ mensetzen, wie dies von der harmonischen Synthese be­ kannt ist. Hierbei wird jedoch für jeden Oberton ein eigener Sinusoszillator mit eigener Amplitudensteuerung benötigt. Bei einem obertonreichen, aber tiefen Ton von z. B. 40 Hz mit Obertönen bis zu 10 kHz kommen somit ca. 250 Oszillatoren zusammen. Diese müssen jeweils ange­ steuert und verwaltet werden. Erfindungsgemäß werden nicht nur Sinusschwingungen erzeugt, sondern Frequenz­ gemische, die bereits eine Vielzahl von Oberschwingun­ gen enthalten können. Man nutzt dabei die Tatsache aus, daß bei den vielen Klangmustern, die in dem Speicher abgelegt sind, gewisse Gemeinsamkeiten vorherrschen, die beispielsweise das charakteristische Klangbild ei­ nes Instruments bestimmen. Wenn man den "Grundklang" eines Instruments als Klangmerkmal extrahiert und spei­ chert, benötigt man für die Klangmuster, die den ein­ zelnen Tönen des Instruments entsprechen, nur noch ei­ nige wenige weitere Klangmerkmale, um die Töne mit ho­ her Ähnlichkeit nachzubilden. Das Erstaunliche dabei ist, daß die akustische Wiedergabe des Grund-Klangmerk­ mals nicht unbedingt eine Ähnlichkeit mit dem Klang des nachzubildenden Instruments aufweisen muß. Ähnlichkei­ ten, die für die Zusammenfassung von Teilen unter­ schiedlicher Klangmuster in gemeinsame Klangmerkmale ausgenutzt werden können, bestehen aber nicht nur zwi­ schen den Tönen eines einzelnen Instruments, sondern auch zwischen Klangmustern verschiedener Instrumente, beispielsweise im Fall von Instrumentenfamilien, wie Blechbläser, Holzbläser oder Streicher. Man kann jedoch auch Instrumentenfamilien übergreifende Klangmerkmale finden, die weiter zur Verminderung des Speicherbedarfs verwendet werden können. Die Klangmerkmale können bei­ spielsweise manuell, d. h. aufgrund von Hörproben, her­ ausgefunden werden. Eine andere Möglichkeit ist die Betrachtung von Wellenzügen, die durch die einzelnen Instrumente erzeugt worden sind. Auch hierbei lassen sich gewisse Ähnlichkeiten erkennen, die dann in Form von Klangmerkmalen extrahiert werden können. Schließlich kann man geeignete Rechenverfahren entwickeln, um die Ähnlichkeiten zwischen einzelnen Klängen als Klangmerkmale zu extrahieren. Die Verstärkung oder Abschwächung läßt sich einerseits durch das einfache Überlagern der Klangmerkmale erzielen. Wenn ein Klang­ merkmal eine der oben erwähnten Komponenten mit negati­ ver Amplitude aufweist, wird die entsprechende Fre­ quenz, sofern sie in dem anderen Klangmerkmal ebenfalls vorkommt, abgeschwächt werden. Der gleiche Effekt, al­ lerdings nicht auf eine einzelne Frequenz beschränkt, läßt sich dadurch erzielen, daß das Klangmerkmal mit einer negativen Amplituden-Hüllkurve versehen wird. Der Begriff der negativen Amplituden-Hüllkurve wird hier ebenfalls nur zu Anschauungszwecken eingeführt. Damit soll ausgedrückt werden, daß Klangmerkmale, die mit einer negativen Amplituden-Hüllkurve versehen sind, beim Zusammenfügen nicht zu einem anderen Klangmerkmal addiert, sondern von diesem subtrahiert werden.

Wichtig bei der Zusammensetzung von einzelnen Klang­ merkmalen zu den gewünschten Klängen ist die Tatsache, daß die einzelnen Klangmerkmale zum Startzeitpunkt, d. h. beim erstmaligen Zusammensetzen des Klanges, eine vorbestimmte Phasenbeziehung zueinander haben. Gleiches gilt für die einzelnen Frequenzkomponenten eines ein­ zelnen Klangmerkmals. Nur in diesem Fall führt nämlich die Überlagerung der einzelnen Klangmerkmale zu der gewünschten Synthese, d. h. zu dem nachzubildenden Ton. Haben die einzelnen Klangmerkmale diese vorbestimmte Phasenbeziehung nicht, d. h. hängt es vom Zufall ab, wann die einzelnen Klangmerkmale starten, kann es vor­ kommen, daß sich einzelne Obertöne verstärken oder aus­ löschen und damit das Klangbild verfälschen. Die Klang­ merkmale sind hierbei nicht auf eine Periode der Grund­ welle beschränkt. Wie beim normalen Sampling, d. h. Ab­ tasten, können praktisch beliebig lange Klangmuster abgespeichert werden.

Bevorzugterweise weisen alle Klangmerkmale zum Startzeitpunkt einen Nulldurchgang auf. Dies erleich­ tert die Herstellung der gewünschten Phasenbeziehung. Außerdem entspricht dieser Aufbau im wesentlichen auch dem Vorbild eines natürlichen Musikinstruments. Auch bei den herkömmlichen Musikinstrumenten beginnt der Ton mit einem Amplitudenwert von Null.

Bevorzugt ist auch, daß alle Komponenten eines Klang­ merkmals zum Startzeitpunkt einen Nulldurchgang aufwei­ sen. Die Amplitude einer Komponente kann sich nach dem Startzeitpunkt positiv oder negativ entwickeln. Wenn sich die Amplitude im Zeitbereich nach dem Start nega­ tiv entwickelt, die erste Ableitung nach der Zeit also negativ ist, bedeutet dies, daß die betreffende Kompo­ nente gleicher Frequenz, die nach dem Startzeitpunkt zunächst eine Amplitude größer als Null annimmt, um 180° phasenverschoben ist. Eine solche Komponente kann man im Frequenzspektrum mit negativer Amplitude dar­ stellen. Ein Klangmerkmal mit einer solchen Komponente wird also die Komponente eines weiteren Klangmerkmals mit der gleichen Frequenz ganz oder teilweise auslö­ schen. Die "negative" Amplitude dient hier natürlich nur als Rechengröße, da für das Ohr der Betrag der Am­ plitude entscheidend ist.

Bevorzugterweise wird jedes Klangmerkmal mit einer An­ zahl von Abtastwerten gespeichert, die eine vorbestimm­ te Beziehung mit der höchsten in dem Klangmerkmal vor­ kommenden Frequenz aufweist. Es ist also nicht notwen­ dig, alle Klangmerkmale mit der gleichen, hohen Abtast­ frequenz, also der System-Abtastrate, abzutasten und die daraus resultierende hohe Anzahl von Abtastwerten abzuspeichern. Vielmehr wird die Anzahl der Abtastwerte auf das absolut Notwendige beschränkt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird jedes Klangmerkmal mit einer Anzahl von Abtastwerten gespeichert, die mindestens dem Doppelten der höchsten in dem Klangmerkmal vorhandenen Frequenz entspricht. Diese minimale Begrenzung ist durch das Shannon'sche Abtasttheorem gegeben.

Vorteilhafterweise werden die Klangmerkmale vor dem Zusammensetzen einer Amplitudensteuerung unterworfen. Beispielsweise kann ein Klangmerkmal, das überwiegend Obertöne enthält, in einem Fall verstärkt werden, um einen sehr obertonreichen Klang zu erzeugen, in einem anderen Fall aber nur mit einer geringen Verstärkung verwendet werden, so daß die Obertöne nicht so deutlich hörbar sind. Mit dem gleichen Klangmerkmal lassen sich also bereits durch die Amplitudensteuerung unterschiedliche Klänge erzeugen. Dies gilt auch bei einem einzi­ gen Klang, um dessen zeitliche Veränderung darzustel­ len.

Bevorzugterweise erfolgt die Amplitudensteuerung mit Hilfe von digital gespeicherten Amplituden-Hüllkurven. In einem Klang lassen sich dann auch wechselnde Frequenzgemische realisieren. Dies kann zu interessan­ ten Schwebungseffekten führen.

Dabei wird bevorzugt, daß die Ampliduden-Hüllkurven aus Hüllkurven-Merkmalen zusammengesetzt werden. Die Tech­ nik, die Gemeinsamkeiten in den einzelnen Kurven oder Schwingungen nur einmal abzuspeichern und mehrfach zu verwenden, läßt sich also auch bei den Hüllkurven ver­ wenden.

Mit Vorteil werden einzelne Klangmerkmale zur Erzeugung einer Mehrzahl von Klängen verwendet. Dies ist auch gleichzeitig möglich, da die Klangmerkmale durch das Auslesen aus dem Speicher ja nicht verlorengehen. Viel­ mehr läßt sich ein Klangmerkmal, das gerade ausgelesen wird, auch in mehreren parallel angeordneten Bearbei­ tungsstrecken weiter verarbeiten. Auch läßt sich ein Klangmerkmal, von dem bereits einige Komponenten ausge­ lesen sind, wieder von Beginn an auslesen, ohne daß das erste Auslesen des Klangmerkmals gestört wird. Dies ist letztendlich lediglich eine Frage der Speicherverwal­ tung oder der Auslesesteuerung. Dadurch läßt sich ein polyphones Spiel realisieren.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Auslesen und die Abtastratenwandlung von mehreren Klangmerkmalen durch für jeweils mehrere Klangmerkmale gemeinsame Einrichtungen, die die Klangmerkmale seriell oder im Multiplexverfahren abarbeiten. Dies läßt sich aufgrund der im Verhältnis zu den Frequenzen der Klang­ merkmale hohen Verarbeitungsfrequenzen leicht realisie­ ren. Streng genommen müssen lediglich innerhalb einer Periode der System-Abtastrate von beispielsweise 44,1 kHz alle Verarbeitungen abgeschlossen sein, um dem Mu­ sikinstrument den Augenblickswert des nachzubildenden Klanges zur Verfügung zu stellen. Bei einer angenomme­ nen System-Abtastrate von 44,1 kHz sind dies mehr als
20 µs.

Mit Vorteil wird während des Auslesens eines Abtast­ werts eines Klangmerkmals aus dem Speicher die Abtastratenbearbeitung eines Abtastwerts eines anderen Klangmerkmales durchgeführt, das im vorausgehenden Zu­ griff auf den Speicher ausgelesen worden ist. Die Be­ rechnung von einzelnen Werten erfolgt also zeitlich hintereinander, wodurch sich ein gewisses Pipelining realisieren läßt.

Bevorzugterweise erfolgt das Zusammensetzen der einzel­ nen Klangmerkmale mit Hilfe eines Akkumulators, in den Augenblickswerte der mit der einheitlichen Systemabta­ strate versehenen Klangmerkmale seriell addiert bzw. subtrahiert werden, wobei der Inhalt zu einem vorbe­ stimmten Zeitpunkt ausgelesen wird. Für das "Füllen" des Akkumulators steht dabei eine komplette Periode der Systemabtastrate zur Verfügung. Es ist also nicht not­ wendig, daß alle Klangmerkmale eines Klanges gleichzei­ tig bearbeitet werden. Vielmehr eröffnet diese bevor­ zugte Ausführungsform die Möglichkeit einer seriellen Bearbeitung von einzelnen Klangmerkmalen hintereinan­ der, wobei durch den Akkumulator die Möglichkeit gege­ ben ist, die einzelnen Klangmerkmale zusammenzusetzen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist je­ der Klang aus maximal sechzehn Klangmerkmalen zusammen­ gesetzt. In vielen Fällen werden auch zwei bis acht Klangmerkmale ausreichen. Die Entscheidung, wie viele Klangmerkmale verwendet werden, ist letzlich eine Fra­ ge des Gehörempfindens. Durch die Beschränkung auf sechzehn Klangmerkmale wird eine Beschränkung der ab­ zuspeichernden und zu verwaltenden Datenmengen bewirkt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden für einen Klang parallel mehrere Sätze von Klangmerkma­ len zusammengesetzt, die mit gegenläufigen Amplituden­ steuerkurven überlagert werden. Damit läßt sich auf einfache Art und Weise der Klang eines Instruments nachbilden, der sich auch mit einer Vielzahl von Klang­ merkmalen ansonsten schwer nachbilden ließe. Als Bei­ spiel sei auf eine Trompete verwiesen, in die während des Blasens ein Dämpfer eingeführt wird. Ein anderes Beispiel ist eine Klarinette oder ein Saxophon, deren Spieler beim Spielen die Spannung der Unterlippe stark verändert.

Die Aufgabe wird bei einem elektronischen Musikinstru­ ment dadurch gelöst, daß ein Interpolationsfilter vor­ gesehen ist, das eine Abtastratenwandlung durchführt und an seinem Ausgang die Klangmerkmale mit einer für das gesamte Musikinstrument einheitlichen Systemabta­ strate zur Verfügung stellt, dessen Ausgang mit dem Akkumulator verbunden ist, wobei das Aufsummieren und das Ausgeben im Akkumulator innerhalb einer Periode der Systemabtastrate erfolgt und daß die Klangmerkmale am Ausgang des Interpolationsfilters mit einer einheitli­ chen Systemabtastrate zur Verfügung stehen, wobei alle Klangmerkmale zum Startzeitpunkt eines Klanges eine vorbestimmte Phasenbeziehung zueinander aufweisen und die Komponenten eines Klangmerkmals zu diesem Start­ zeitpunkt eine vorbestimmte Phasenbeziehung zu den an­ deren Komponenten des gleichen Klangmerkmals aufweisen derart, daß durch das Zusammensetzen der Klangmerkmale sowohl eine Verstärkung als auch eine Abschwächung von Frequenzkomponenten im resultierenden Signal erzielbar ist.

In einem derartigen Musikinstrument lassen sich die einzelnen Klangmerkmale deswegen überlagern, weil das Interpolationsfilter für eine Abtastratenwandlung sorgt. Die Klangmerkmale stehen beim Ausgang des Inter­ polationsfilters zwar nach wie vor in digitaler Form zur Verfügung, jedoch sind sie dort alle mit der Systemabtastrate abgetastet, d. h. innerhalb jeder Peri­ ode der Systemabtastrate steht ein Augenblickwert jedes Klangmerkmals stabil zur Weiterverarbeitung zur Verfü­ gung. In jeder Periode der Systemabtastrate lassen sich also die einzelnen Augenblickswerte überlagern. Das Ausgangssignal beinhaltet dann die Addition bzw. Sub­ traktion der einzelnen Frequenzen, was zum Frequenz­ spektrum des nachzubildenden Klanges führt.

Bevorzugterweise ist zwischen dem Interpolationsfilter und dem Akkumulator eine Amplitudensteuereinrichtung angeordnet. Diese Amplitudensteuereinrichtung sorgt dafür, daß einzelne Klangmerkmale stärker oder schwä­ cher bei der Zusammensetzung der Klänge Einfluß nehmen.

Mit Vorteil weist das Interpolationsfilter weniger als zweiundreißig Pole auf und die Frequenzkomponenten der Klangmerkmale, die unterhalb der Grenzfrequenz liegen und durch das Interpolationsfilter gedämpft werden, sind um einen der Dämpfung entsprechenden Faktor ver­ stärkt. Durch die Abtastratenwandlung ("Sample rate conversion") entstehen störende Frequenzanteile, die durch eine Spiegelung der einzelnen Frequenzen an der Abtastfrequenz hervorgerufen werden. Diese störenden Frequenzanteile sollten durch ein sehr steilflankiges Tiefpaßfilter eliminiert werden. Steilflankige Tief­ paßfilter müssen jedoch in digitaler Form sehr hoch­ polig ausgeführt werden. Derartig hochpolige Filter benötigen einen erheblichen Aufwand an Speicher und Rechenzeit. Bei einem entsprechend niederpoligen Filter tritt jedoch die unangenehme Eigenschaft auf, daß Fre­ quenzanteile bereits unterhalb der Grenzfrequenz teil­ weise recht erheblich gedämpft werden. In dem zusammen­ gesetzten Klang fehlen dann die entsprechenden Obertö­ ne. Dieser Nachteil kann jedoch dadurch vermieden wer­ den, daß die Komponenten der Klangmerkmale, die durch das Interpolationsfilter gedämpft werden, vor dem Ab­ speichern verstärkt werden. Diese Preemphasis wird dann durch die Dämpfung des Interpolationsfilters wieder kompensiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind Ausleseein­ richtung, Interpolationsfilter, Akkumulator und gegebe­ nenfalls Amplitudensteuereinrichtung in einem Klanger­ zeugungsmodul zusammengefaßt und mehrere Klangerzeugungs­ module sind parallel angeordnet. Dies erweitert die Möglichkeit der Polyphonie. Mehrere parallel angeord­ nete Klangerzeugungsmodule können eine ungleich größere Anzahl von Klängen parallel erzeugen, ohne daß sich eine Beschränkung in bezug auf Rechen- oder Verarbei­ tungszeit ergibt.

Ein weiterer vorteilhafter Effekt läßt sich erzielen, wenn die einzelnen Klangmerkmale eine vorbestimmte zu­ sätzliche Veränderung der Phasenverschiebung zueinander aufweisen. Hierdurch läßt sich erreichen, daß sich beim Zuhörer der Eindruck einstellt, es spielten eine Viel­ zahl von Instrumenten gleichzeitig, wie bei einem Or­ chester.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Komponenten eines Musikinstruments,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Tonerzeugungsmoduls,

Fig. 3 Klangmerkmale und Klangmuster im Frequenzbereich und

Fig. 4 ein Klangmerkmal im Zeitbereich.

Ein elektronisches Musikinstrument weist in der Regel eine Tastatur 1, Bedienungselemente 2 und Schnittstellen 3 auf. Die Tastatur, die ein oder mehrere Manuale mit einem Umfang von vier bis acht Oktaven und/oder ein Pedal umfaßt, dient dem ausübenden Musiker zur Erzeugung von Tonfolgen. Beim Niederdrücken einer Taste erklingt in der Regel auch ein Ton. Das gleichzeitige Niederdrücken mehrerer Tasten bewirkt die polyphone Erzeugung von mehreren Tönen. Die Klangfarbe kann über die Bedienungselemente 2 eingestellt bzw. verändert werden. Über die Schnittstellen 3 können Signale von anderen Geräten, beispielsweise anderen elektronischen Musikinstrumenten, Computern oder Speichermedien, in das elektronische Musikinstrument eingekoppelt werden. Tastatur 1, Bedienungselement 2 und Schnittstellen 3 sind mit einem Schnittstellenprozessor 4 verbunden, der seinerseits einen Speicher 5 aufweist. Der Schnittstellenprozessor 4 verwaltet die von der Tastatur 1, den Bedienungselementen 2 und den Schnittstellen 3 empfangenen Signale und erzeugt einen geeigneten Code, der an einen Hauptprozessor 6 weitergegeben wird. Der Hauptprozessor 6 weist einen Speicher 7 auf, in dem unter anderem die Verarbeitungsvorschriften für die vom Schnittstellenprozessor 4 empfangenen Signale abgelegt sind. Nachdem der Hauptprozessor 6 die vom Schnittstellenprozessor 4 empfangenen Signale bearbeitet hat, sendet er über einen Steuerbus 18 Adressen und/oder Befehle, mit deren Hilfe Tonerzeugungsmodule 8-10 Töne erzeugen können. Es können eine Vielzahl von Tonerzeugungsmodulen 8-10 vorgesehen sein. Ihre Anzahl wird im Prinzip lediglich durch die Kapazität des Hauptprozessors 6 begrenzt. Jedes Tonerzeugungsmodul 8-10 ist in der Lage, einen oder mehrere Töne gleichzeitig zu erzeugen. Die Tonerzeugung erfolgt dabei digital, wobei jedes Tonerzeugungsmodul 8-10 auf einen Steuerkurvenspeicher 11 und auf einen Abtastwertspeicher 12, die beide für alle Tonerzeugungsmodule 8-10 gemeinsam sind, zugreifen kann. Das elektronische Musikinstrument bildet durch die Tonerzeugungsmodule 8-10 andere Musikinstrumente, beispielsweise ein Piano, ein Streichinstrument oder ein Blasinstrument oder auch eine Schlagzeuggruppe, nach. Dabei muß das elektronische Musikinstrument natürlich in der Lage sein, den gesamten Tonumfang des nachzubildenden Instruments zu erzeugen. Die Menge der Töne eines Instruments werden im folgenden der Einfachheit halber als "Klang" oder "Klangmuster" bezeichnet. Je nachdem, welche Taste in der Tastatur 1 betätigt wird, erzeugt das elektronische Musikinstrument einen bestimmten Ton eines Klanges, beispielsweise den Kammerton a mit 440 Hz. Die Information für den Klang sind im Steuerkurvenspeicher 11 und dem Abtastwertspeicher 12 abgelegt.

Die Tonerzeugungsmodule 8-10 erzeugen digitale Signale, die sie auf einen Audiobus 17 legen. Mit dem Audiobus 17 sind auch Effektprozessoren 13-15 verbunden, die, falls gewünscht, die digitalen Ausgangssignale der Tonerzeugungsmodule 8-10 einer digitalen Effekt-Behandlung unterwerfen, beispielsweise der Erzeugung eines Halls, eines Verzerrers, eines Vibratos oder anderer Effekte.

Der Aufbau eines Tonerzeugungsmoduls ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Im Prinzip haben alle Tonerzeugungsmodule 8-10 den gleichen Aufbau. Sie können auch durch die gleichen Bedienungsanweisungen, d. h. Programme in den einzelnen Prozessoren, gesteuert werden.

Das Tonerzeugungsmodul 8 weist einen Steuerprozessor 19 mit Speicher 20 auf, der über den Steuerbus 18 Informationen vom Hauptprozessor 6 erhält. Der Steuerprozessor 19 ist einerseits mit einem Steuerkurvenprozessor 21 und andererseits mit einem Phasenprozessor 22 verbunden. Der Steuerkurvenprozessor 21 greift nach Anforderung des Steuerprozessors 19 auf den für alle Tonerzeugungsmodule 8-10 gemeinsamen Steuerkurvenspeicher zu, bestimmt den Wert einer Steuerkurve an der geforderten Stelle durch Interpolation und berechnet gegebenenfalls aus mehreren solcher Werte einen Endwert, den er an den Steuerprozessor 19 zurückgibt. Die Steuerkurven werden eingesetzt, um den Frequenzablauf, den Lautstärkeablauf und die gehörmäßige Wichtigkeit einzelner Komponenten der zu erzeugenden Klänge für eine Vielzahl von Klanganteilen zu steuern. Die Berechnung der einzelnen Werte kann dabei hintereinander erfolgen, wobei die Auftrennung von Speicherzugriff und Verarbeitung die gleichzeitige Durchführung beider Funktionen für aufeinanderfolgende Aufrufe zuläßt.

Die Speicherung der Steuerkurvenwerte im Steuerkurvenspeicher 11 kann beispielsweise in Form von aufeinander­ folgenden Stützwerten erfolgen. Wenn der Ordinaten-Abstand aller Stützwerte gleich ist, erfolgt nur die Abspeicherung der Abszissen-Werte. Andernfalls können Wertepaare aus Ordinaten und Abszisse abgespeichert werden.

Die Zugriffe der verschiedenen Tonerzeugungsmodule 8-10 auf den Steuerkurvenspeicher können zyklisch in festgelegten zeitlichen Abständen erfolgen, um Zugriffskonflikte auszuschließen. In einer anderen Ausführungsform können einzelne Tonerzeugungsmodule 8-10 unterschiedliche Prioritäten haben, wobei das prioritätshöchste Tonerzeugungsmodul vor allen anderen auf den Steuerkurvenspeicher 11 zugreifen kann, wenn es einen Bedarf dazu hat.

Der Steuerprozessor 19 übergibt seine Ausgangsdaten an einen Phasenprozessor 22. Der Phasenprozessor 22 hat die Aufgabe, aus den vom Steuerprozessor 19 erhaltenen Informationen die Phase für jede der Klangkomponenten jeweils für ein festes Zeitintervall nachzuführen. Aus den Phasenwerten berechnet der Phasenprozessor eine Adresse und greift damit auf den Abtastwertspeicher 12 zu. Im Abtastwertspeicher 12 sind sogenannte Klangmerkmale in Form von Abtastwerten abgelegt. Die Abtastwerte können dabei lediglich eine Periode eines Klanges umfassen, sogenannte "waves", sie können aber auch Klangmerkmale eines gesamten Tones sein, d. h. des Tones vom Anfang bis zum Ende, sogenannte "samples". Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn sich ein Ton vom Start bis zum Ausklingen unregelmäßig verändert. Dies ist beispielsweise bei einem Schlagzeugbeckenklang der Fall. Ein anderes Beispiel ist das Anblasverhalten von Pfeifenorgeln, die im Moment des Anblasens ein sehr viel reichhaltigeres Frequenzspektrum als im eingeschwungenen Zustand aufweisen.

Die vom Abtastwertspeicher 12 mit Hilfe der vom Phasenprozessor 22 erzeugten Adressen ausgelesenen Daten werden direkt an ein Interpolationsfilter 23 weitergeleitet. Die Berechnung der einzelnen Phasenwerte kann hier ebenfalls hintereinander erfolgen, wobei durch die Auftrennung von Speicherzugriff durch den Phasenprozessor 22 und Verarbeiten durch das Interpolationsfilters 23 die gleichzeitige Durchführung beider Funktionen für aufeinanderfolgende Werte möglich ist. Das Interpolationsfilter 23 errechnet aus den im Abtastwertspeicher 12 abgelegten Abtastwerten an einer von durch den Phasenprozessor vorgegebenen Anzahl Stützstellen Amplitudenwerte. Die Stützstellen sind dabei durch eine System-Abtastrate bestimmt. Nach dem Durchlaufen des Interpolationsfilters stehen also alle Töne mit einer einheitlichen System-Abtastrate zur Verfügung. An den durch die Abtastrate bestimmten Zeitpunkten stehen also im gesamten Musikinstrument immer die Augenblickswerte der digital nachzubildenden Klänge zur Verfügung. Sie können dann einfach addiert oder subtrahiert werden, ohne daß man auf unterschiedliche Phasenbeziehungen achten müßte.

Das Interpolationsfilter 23 führt also mit anderen Worten eine Abtastratenwandlung ("sample rate conversion") durch. Das Interpolationsfilter 23 sollte zu diesem Zweck die Charakteristik eines idealen Tiefpaßfilters haben. Ein idealer Tiefpaßfilter wird durch eine möglichst hohe Anzahl (Größenordnung ein oder mehrere Hundert) von Polen nachgebildet. Ein derartiges Filter mit vielen Polen ist allerdings relativ aufwendig und somit teuer. Außerdem müssen dann in dem Filter eine Vielzahl von mathematischen Operationen durchgeführt werden, die die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Filters und damit seinen Durchsatz stark vermindern. Alternativ dazu ist in der vorliegenden Ausführungsform ein relativ niederpoliges Filter, nämlich mit nur acht Polen, verwendet worden. Dieses Interpolationsfilter 23 hat den großen Nachteil, daß bereits unterhalb der Grenzfrequenz eine erhebliche Dämpfung einzelner Frequenzkomponenten erfolgt. Diese Frequenzkomponenten sind aber für die Nachbildung der gewünschten Klänge unabdingbar. Um diese Dämpfung zu kompensieren, sind die in dem Abtastwertspeicher 12 abgelegten Abtastwerte vor dem Einlesen einer Preemphasis unterzogen worden, d. h. die Frequenzkomponenten, die durch das Interpolationsfilter 23 gedämpft werden, wurden vor dem Abspeichern im Abtastwertspeicher 12 verstärkt. Die entsprechende Verstärkung wird durch das Interpolationsfilter 23 wieder weggedämpft, so daß am Ausgang des Interpolationsfilters 23 ein digitales Signal mit dem gewünschten Frequenzspektrum zur Verfügung steht.

Mit dem Ausgang des Interpolationsfilters 23 ist ein Amplitudenprozessor 24 verbunden, der ebenfalls durch den Steuerprozessor 19 gesteuert wird. Der Amplitudenprozessor 24 hat die Aufgabe, die Amplitude des Ausgangssignals des Interpolationsfilters 23 zu steuern. Da der Ausgang des Interpolationsfilters 23 in digitaler Form zur Verfügung steht, bedeutet dies, daß die einzelnen Digitalwerte vorbestimmten mathematischen Operationen unterworfen werden. Eine Verstärkung der Amplitude kann beispielsweise durch Multiplikation mit einem Faktor größer als 1 vorgenommen werden. Eine Abschwächung erfolgt durch eine Multiplikation mit einem Faktor kleiner als 1. Möglich ist auch die Ausbildung einer "negativen" Amplitude durch Multiplikation mit einem negativen Faktor. Eine negative Amplitude ist hier natürlich nur als Rechengröße zu verstehen, da ein Unterschied zwischen einer positiven und einer negativen Amplitude nicht hörbar gemacht werden kann.

Mit dem Ausgang des Amplitudenprozessors 24 ist ein Akkumulator verbunden, der ebenfalls vom Steuerprozessor 19 gesteuert werden kann. Der Akkumulator hat die Aufgabe, digitale Signale, die ihm an aufeinanderfolgenden Zeitpunkten zugeführt werden, aufzusummieren und an einem auf die einzelnen Summationszeitpunkte folgenden Zeitpunkt an den Audiobus 17 weiterzugeben. Im Akkkumulator 25 lassen sich also Klänge "zusammensetzen". Dargestellt ist ein Akkumulator für jedes Tonerzeugungsmodul. Es ist aber auch möglich, nur einen Akkumulator für das gesamte Musikinstrument vorzusehen. Der Akkumulator kann auch durch einen Addierer ersetzt werden, der die an seinen Eingängen austretenden digitalen Größen zu vorbestimmten Zeitpunkten aufsummiert.

Im Abtastwertspeicher 12 sind die Klänge in Form von Klangmerkmalen abgespeichert. Ein Klang wird im Akkumulator 25 aus einer Vielzahl von einzelnen Klangmerkmalen zusammengesetzt. Mindestens ein Klangmerkmal davon weist Komponenten unterschiedlicher Frequenzen auf. In der Regel werden aber die meisten oder sogar alle Klangmerkmale aus einem Frequenzgemisch bestehen. Die einzelnen Klangmerkmale sind dabei in zeitlich aufeinanderfolgenden Abtastwerten gespeichert. Eine Besonderheit dabei ist, daß alle Klangmerkmale mit einer vorbestimmten Phasenbeziehung zueinander abgespeichert sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beginnen alle Klangmerkmale mit einem Nulldurchgang der Amplitude. Innerhalb des Klangmerkmals haben auch alle Frequenzkomponenten eine vorbestimmte Phasenbeziehung zueinander. Auch hierbei ist bevorzugt, daß alle Frequenzkomponenten am Startzeitpunkt einen Nulldurchgang haben. Durch diese spezielle Vorschrift ist es möglich, die einzelnen Klangmerkmale problemlos zu überlagern und dabei gezielte Überlagerungseffekte zu erzeugen. In Fig. 3a ist ein erstes Klangmerkmal mit drei Frequenzen f1, f3 und f7 dargestellt, die jeweils die Wertigkeit 80, 30 und 10 haben. Beispielsweise handelt es sich hier um ein Frequenzspektrum mit der Grundwelle f1 und der dritten und siebten Oberwelle f3 bzw. f7. Ein derartiges Klangmerkmal muß beim Hören nicht unbedingt eine Erinnerung an das mit Hilfe dieses Klangmerkmals nachzubildende Instrument wecken. Fig. 3b zeigt ein weiteres Klangmerkmal, das allerdings keine Grundwelle, sondern nur die dritte und siebte Oberwelle f3 und f7 enthält. Bemerkenswert hierbei ist, daß die siebte Oberwelle mit einer negativen Amplitude dargestellt ist. Dies bedeutet nichts anderes, als daß die siebte Oberwelle f7 im Startzeitpunkt eine negative Steigung hat, d. h. ihre Amplitude unmittelbar nach dem Startzeitpunkt kleiner als Null wird. Sie hat gegenüber einer siebten Oberwelle, die zum Startzeitpunkt eine positive Steigung hat, eine Phasenverschiebung von 180°. Fig. 3c zeigt die Überlagerung der beiden Klangmerkmale aus den Fig. 3a und 3b. Durch die negative Klangkomponente f7 in Fig. 3b wird die positive Frequenzkomponente f7 in Fig. 3a ausgelöscht. Die Überlagerung führt also zu einem Frequenzspektrum, das nur noch die Grundwelle und die dritte Oberwelle enthält, wobei die Amplitude der dritten Oberwelle die Summe der entsprechenden Frequenzkomponenten aus dem Klangmerkmal von Fig. 3a und dem Klangmerkmal aus Fig. 3b ist.

Fig. 3d zeigt ein weiteres zusammengesetztes Frequenzspektrum, bei dem ebenfalls nur die Klangmerkmale aus Fig. 3a und 3b verwendet worden sind. Im Unterschied zu Fig. 3c, wo die beiden Klangmerkmale von Fig. 3a und b addiert worden sind, wurde für das Frequenzspektrum aus Fig. 3d das Klangmerkmal aus Fig. 3b vom Klangmerkmal nach Fig. 3a abgezogen. Die dritte Oberwelle f3 steht also nur noch mit der Differenz zur Verfügung. Die siebte Oberwelle f7 steht hingegen mit der Summe ihrer Amplituden zur Verfügung, da das Substrahieren einer negativen Größe der Addition ihres Betrages entspricht. Die Subtraktion kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Ausgangswert des Interpolationsfilters 23 im Amplitudenprozessor 24 mit einem Faktor (-1) multipliziert wird.

Fig. 3e zeigt ein drittes Frequenzspektrum, das ebenfalls aus den beiden Klangmerkmalen nach Fig. 3a und b erzeugt worden ist. Während das Klangmerkmal nach Fig. 3a unverändert in den Akkumulator 25 eingelesen wurde, wurde das Klangmerkmal nach Fig. 3b im Amplitudenprozessor 24 mit einem Faktor 0,5 multipliziert. Folglich werden die Frequenzkomponenten der dritten und siebten Oberwelle auch nur um einen um den Faktor 0,5 abgeschwächten Betrag vergrößert bzw. verkleinert.

Die Verwendung einzelner Klangmerkmale ist nicht unbedingt auf die Nachbildung eines Klanges eines einzigen Instruments beschränkt. Natürlich ist zu erwarten, daß alle Töne eines nachzubildenden Instruments eine gewisse Gemeinsamkeit aufweisen. Das Frequenzspektrum wird jedoch nicht für alle Töne identisch sein. In diesem Fall kann man beispielsweise das für alle Töne eines Instruments gemeinsame Klangmerkmal extrahieren und in weiteren Klangmerkmalen lediglich die Differenzen zu den einzelnen Tönen, die über den Tonumfang des Instruments unterschiedlich sein werden, zusätzlich abspeichern. Überraschenderweise hat sich aber herausgestellt, daß man durchaus auch einzelne Klangmerkmale herausfinden kann, die für eine Gruppe von Instrumenten gleich sind. Weiterhin kann man durch geschickte Wahl der Klangmerkmale erreichen, daß praktisch alle Klangmerkmale für mehrere Töne oder sogar Klänge eingesetzt werden können. Im vorliegenden Fall wurden der Einfachheit halber lediglich zwei Klangmerkmale miteinander kombiniert. Der besondere Effekt zeigt sich jedoch besser, wenn eine größere Anzahl von Klangmerkmalen, beispielsweise drei oder vier, miteinander kombiniert wird. Die Verwendung von mehr als sechzehn Klangmerkmalen zur Erzeugung eines Klanges ist jedoch in den meisten Fällen nicht besonders vorteilhaft, da einerseits jedes Klangmerkmal zusätzlichen Speicherplatz erfordert, andererseits die Unterschiede, die durch das Hinzufügen eines siebzehnten Klangmerkmals erzeugt werden sollen, praktisch nicht mehr hörbar sind. Würde man ein einzelnes Klangmerkmal direkt hörbar machen, ließen sich wahrscheinlich keine oder nur wenige Gemeinsamkeiten mit dem nachzubildenden Instrument feststellen. Erst durch die Überlagerung von mehreren Klangmerkmalen ergibt sich der gewünschte Klang.

Die einzelnen Klangmerkmale sind im Abtastwertspeicher 12 in Form von Abtastwerten abgelegt. Dabei sind Klangmerkmale mit nur wenigen Obertönen auch nur mit relativ wenigen Abtastwerten abgespeichert. Aus dem Klangmerkmal selbst läßt sich auch noch keine Information über die in dem Klangmerkmal vorkommende höchste Frequenz entnehmen. Die Frequenz, mit der das einzelne Klangmerkmal wiedergegeben wird, ergibt sich erst durch die Abtastratenwandlung im Interpolationsfilter 23. Dies soll an einem in Fig. 4 dargestellten Beispiel deutlich gemacht werden. Im Abtastwertspeicher 12 sind lediglich die mit einem x gekennzeichneten Abtastwerte abgelegt. Das Interpolationsfilter 23 berechnet an durch den Phasenprozessor 22 vorgegebenen Stellen, die durch eine senkrechte Linie gekennzeichnet sind, Zwischenwerte. Diese Zwischenwerte werden mit der System-Abtastrate in den Akkumulator eingelesen. Nimmt man beispielsweise eine System-Abtastrate von 44,1 kHz an, so summiert der Akkumulator 25 alle Werte auf, die ihm an diskreten Zeiten innerhalb von 22,7 µs an den Eingang angelegt werden. Am Ende dieser 22,7 µs wird der aufsummierte Wert dann ausgelesen. In der nicht maßstäblichen Darstellung der Fig. 4 wird der Ton nach Fig. a innerhalb von 15 Perioden der System-Abtastrate ausgelesen, in Fig. 4b hingegen innerhalb von 30 Perioden. Der Ton nach Fig. 4b erklingt also eine Oktave tiefer als der Ton nach Fig. 4a. In einer maßstäblichen Darstellung müßten die senkrechten Striche wesentlich dichter liegen. Darunter würde allerdings die Übersicht leiden. Beispielsweise wäre für eine Darstellung eines Tones mit der Frequenz 440 Hz etwa 100 Perioden der Systemabtastrate in der Figur darzustellen.

Ein einzelnes Klangmerkmal kann also durchaus für verschiedene Tonhöhen eines einzelnen Klangs verwendet werden. Die im Klangmerkmal abgespeicherten Frequenzen geben dabei nur die Relation der Frequenzen, also beispielsweise die Beziehung einer Grundfrequenz zu den Oberwellen, an. Die Umsetzung dieser relativen Frequenzen in ein absolutes Frequenzspektrum erfolgt erst durch die Abtastratenwandlung im Interpolationsfilter 23. Die Information, die in einem Klangmerkmal abgespeichert ist, beschränkt sich auf das notwendigste. Die Anzahl der gespeicherten Abtastwerte entspricht dem Doppelten der höchsten in dem Klangmerkmal vorkommenden Frequenz.

Klangmuster, die sich über die Zeit stark verändern, können als Klangmerkmals-Sätze abgelegt werden, die mit Hilfe der Amplitudensteuerung im Verlauf der Zeit unterschiedlich, also zeitabhängig, gemischt werden. Auch die Überblendung von einem Klang zu einem anderen ist möglich. Dabei sind die Amplitudensteuerkurven so aufgebaut, daß ihre Summe immer konstant bleibt. Die einzelnen Amplitudensteuerkurven sind also gegenläufig.

Claims (19)

1. Verfahren zum Erzeugen von Klängen, bei dem die Klänge aus einzelnen Klangmerkmalen, die in Form von Abtastwerten digital abgespeichert sind und gesteuert ausgelesen werden, zusammengesetzt wer­ den, wobei zumindest einige Klangmerkmale Komponen­ ten unterschiedlicher Frequenz aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klangmerkmale nach dem Aus­ lesen und vor dem Zusammensetzen einer Abtastraten­ wandlung unterworfen werden, nach der alle Klang­ merkmale mit einer einheitlichen Systemabtastrate zur Verfügung stehen, wobei alle Klangmerkmale zum Startzeitpunkt eines Klanges eine vorbestimmte Pha­ senbeziehung zueinander aufweisen und die Komponen­ ten eines Klangmerkmals zu diesem Startzeitpunkt eine vorbestimmte Phasenbeziehung zu den anderen Komponenten des gleichen Klangmerkmals aufweisen derart, daß durch das Zusammensetzen der Klang­ merkmale sowohl eine Verstärkung als auch eine Ab­ schwächung von Frequenzkomponenten im resultieren­ den Signal erzielbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Klangmerkmale zum Startzeitpunkt einen Nulldurchgang aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß alle Komponenten eines Klangmerkmals zum Startzeitpunkt einen Nulldurchgang aufweisen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Klangmerkmal mit einer Anzahl von Abtastwerten gespeichert ist, die eine vorbestimmte Beziehung mit der höchsten in dem Klangmerkmal vorhandenen Frequenz aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Klangmerkmal mit einer Anzahl von Abtast­ werten gespeichert ist, die mindestens dem Doppel­ ten der höchsten in dem Klangmerkmal vorhandenen Frequenz entspricht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klangmerkmale vor dem Zu­ sammensetzen einer Amplitudensteuerung unterworfen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudensteuerung mit Hilfe von digital gespeicherten Amplituden-Hüllkurven erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden-Hüllkurve aus Hüllkurven-Merkma­ len zusammengesetzt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Klangmerkmale zur Er­ zeugung einer Mehrzahl von Klängen verwendet wer­ den.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslesen und die Abtastra­ tenwandlung von mehreren Klangmerkmalen durch für jeweils mehrere Klangmerkmale gemeinsame Einrich­ tungen erfolgt, die die Klangmerkmale seriell oder im Multiplexverfahren bearbeiten.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß während des Auslesens eines Abtastwerts eines Klangmerkmals aus dem Speicher die Abtastratenbear­ beitung eines Abtastwerts eines anderen Klangmerk­ mals durchgeführt wird, das im vorausgehenden Zu­ griff auf den Speicher ausgelesen worden ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zusammensetzen der einzelnen Klangmerkmale mit Hilfe eines Akkumula­ tors erfolgt, in den Augenblickswerte der mit der einheitlichen Systemabtastrate versehenen Klang­ merkmale seriell addiert bzw. substrahiert werden, wobei der Inhalt zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ausgelesen wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß jeder Klang aus maximal sechzehn Klangmerkmalen zusammengesetzt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß für einen Klang parallel mehrere Sätze von Klangmerkmalen zusammengesetzt werden, die mit gegenläufigen Amplitudensteuerkur­ ven überlagert werden.

15. Elektronisches Musikinstrument mit einer Speicher­ einrichtung (12), in der Klangmerkmale in Form von Abtastwerten digital gespeichert sind, wobei zumin­ dest einige Klangmerkmale Komponenten unterschied­ licher Frequenzen aufweisen, einer Ausleseeinrich­ tung (22), die die Abtastwerte gesteuert aus der Speichereinrichtung (12) ausliest, einem Akkumula­ lator (25), der eingelesene Werte aufsummiert und die Summe ausgibt, einem Digital/Analog-Wandler (26) und einer Audio-Einrichtung (16), die das Ausgangs­ signal des Digital/Analog-Wandlers (26) hörbar macht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Interpola­ tionsfilter (23) vorgesehen ist, das eine Abtastra­ tenwandlung durchführt und an seinem Ausgang die Klangmerkmale mit einer für das gesamte Musikin­ strument einheitlichen Systemabtastrate zur Verfü­ gung stellt, dessen Ausgang mit dem Akkumulator (25) verbunden ist, wobei das Aufsummieren und das Ausgeben im Akkumulator (25) innerhalb einer Peri­ ode der Systemabtastrate erfolgt und daß die Klang­ merkmale am Ausgang des Interpolationsfilters (23) mit einer einheitlichen Systemabtastrate zur Ver­ fügung stehen, wobei alle Klangmerkmale zum Startzeitpunkt eines Klanges eine vorbestimmte Pha­ senbeziehung zueinander aufweisen und die Komponen­ ten eines Klangmerkmals zu diesem Startzeitpunkt eine vorbestimmte Phasenbeziehung zu den anderen Komponenten des gleichen Klangmerkmals aufweisen derart, daß durch das Zusammensetzen der Klang­ merkmale sowohl eine Verstärkung als auch eine Ab­ schwächung von Frequenzkomponenten im resultieren­ den Signal erzielbar ist.

16. Musikinstrument nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Interpolationsfilter (23) und dem Akkumulator (25) eine Amplituden-Steu­ ereinrichtung (24) angeordnet ist.

17. Musikinstrument nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Interpolationsfilter (23) weniger als zweiunddreißig Pole aufweist und die Frequenzkomponenten der gespeicherten Klangmerkma­ le, die unterhalb der Grenzfrequenz liegen und durch das Interpolationsfilter (23) gedämpft wer­ den, um einen der Dämpfung entsprechenden Faktor verstärkt sind.

18. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Ausleseeinrichtung (22), Interpolationsfilter (23), Akkumulator (25) und gegebenenfalls Amplitudensteuereinrichtung (24) in einem Klangerzeugungsmodul (8-10) zusammengefaßt sind und mehrere Klangerzeugungsmodule (8-10) par­ allel angeordnet sind.

19. Musikinstrument nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgangssignale der einzelnen Klangerzeugungsmodule (8-10) eine vorbestimmte Pha­ senverschiebung zueinander aufweisen.