DE579338C - Verfahren zur automatischen Klanganalyse - Google Patents

Verfahren zur automatischen Klanganalyse

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DE579338C
DE579338C DEW87278D DEW0087278D DE579338C DE 579338 C DE579338 C DE 579338C DE W87278 D DEW87278 D DE W87278D DE W0087278 D DEW0087278 D DE W0087278D DE 579338 C DE579338 C DE 579338C
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Description

  • Verfahren zur automatischen Klanganalyse Das Hauptpatent 573 752 betrifft ein Verfahren der automatischen Klanganalyse, bei dem die einzelnen Frequenzen durch eine bestimmte, in der Fläche eines Bildfeldes verteilte Anordnung von hellen und dunklen Stellen erkennbar sind. Das Bildfeld .wird von einem mit der zu analysierenden Frequenz modulierten Lichtbündel abgetastet, während die Abtastvorrichtung mit der beliebig veränderlichen Suchfrequenz gesteuert wird.
  • Die wichtigste Analyse besteht darin, in einem Klang die Oberschwingungen in Abhängigkeit vom Grundton festzustellen. So ist z. B. beim Sprechen der Grundton unwesentlich, er ist lediglich der Energieträger; maßgebend für die Bildung der Vokale und Konsonanten sind die Formanten. Die zu analysierenden Laute werden demgemäß nach der vorliegenden Erfindung- in Grundton und Oberschwingungen zerlegt und nur letztere zur Steuerung der anzeigenden Lichtquelle benutzt. Der Grundton wird als Suchfrequenz verwendet, dann bilden die harmonischen Oberschwingungen eindeutige Bildfiguren.
  • Abb. i zeigt eine zweckmäßige Ausführung des Erfindungsgedankens unter Verwendung einer Braunschen Röh're als Bildzerleger. - -Abb. 2 zeigt das Frequenzspektrum eines Klanges mit Reizschwelle.
  • Abb: 3 stellt eine Nipkowscheibe mit zwei Spiralen dar. Die Suchfrequenz - steuert gemäß dem Hauptpatent eine Vorrichtung, die ein Biidzerleger oder eine rotierende stroboskopische Scheibe sein kann. Wenn als Suchfrequenz der Grundton eines Klanges verwendet wird, so wird er zunächst verstärkt und dann dem phonischen Rad oder dem Syw chronmotor des rotierenden Zerlegerorgans oder der.rotierenden stroboskopischen Scheibe' zugeführt. Da aber der Grundton z. B. beim Sprechen schwankt und die mechanischen Rotationskörper infolge ihrer Trägheit nicht so schnell der Frequenzänderung folgen, so empfiehlt sich eine masselose elektrische Steuerung mit der Braunschen Röhre, die als Oszillograph ausgebildet ist. Durch einen Tonabnehmer i (Mikrophon, Schalldose usw.) wird das zu untersuchende Klanggemisch aufgenommen, im Röhrenverstärker 2 verstärkt und im Siebkreis q. die Grundfrequenz ausgesiebt. - Wegen .der Schwankungen des Grundtons (um etwa io Hertz beim Sprechen) muß der Durchlaßbereich des Siebkreises genügend groß bemessen werden, d. h. seine Resonanzkurve muß eine genügende Dämpfung besitzen. 3 sind Kopplungsglieder. Die Grundfrequenz wird alsdann dem Ablenkplattenpaar 7 der Braunschen Röhre 9 als Sinusschwingung oder Kippschwingung zugeführt, was eine Bewegung des Kathodenstrahllichtflecks auf dem Schirm in Zeilenrichtung zur Folge hat. Die Fortschaltung des Flecks von Zeile zu Zeile wird durch ein zweites Ablenkplattenpaar 8 bewirkt,- das senkrecht zum ersten steht. Wenn die Zeilenablenkung des Lichtflecks in Sinusschwingungen erfolgt, so treten die harmonischen Oberschwingungen als vollkommen symmetrische Figuren auf, da die periodisch erfolgenden Helligkeitsschwankungen abwechselnd von links und rechts auf dem Schirm erscheinen. ' Bei Kippschwingungen, die in der Abbildung gewählt wurden, sind die Figuren halbsymmetrisch, da der Lichtfleck sich immer in einer Richtung sichtbar bewegt. Kippschaltungen für Braunsche Röhren sind zahlreich bekannt, z. B. mit Kondensatoraufladung und Glimmentladung. Die ausgesiebte Grundfrequenz wird als Zeilenfrequenz über das Kippgerät ,5 dem Ablenkplattenpaar 7 der Braunschen Röhre zugeführt, außerdem dem Kippgerät 6, wo eine Frequenzreduktinn im Verhältnis der -Zeilenfrequenz durchgeführt wird, dann wird diese Frequenz alsBildfrequenz demAblenkplattenpaar 8, das senkrecht zum Plattenpaar 7 steht, zugeführt. Der Lichtfleck wird in seiner Helligkeit beeinflußt durch eine der Methoden, die vom Fernsehen bekannt sind. Als Beispiel ist eine Steuerung mit Wehneltzylinder io gewählt, wobei das zu untersuchende Frequenzgemisch an den Zylinder geführt wird und damit der Elektronenaustritt aus ' der Kathode beeinflußt wird. i i bedeutet die Kathode, 12 die- Anode.
  • Zur Erläuterung möge folgendes Beispiel dienen. Ein Sprechton mit einem Grundton von i5o Hertz ist zu analysieren. Nach Verstärkung im Verstärker 2 wird der Grundton ausgesiebt und im Kippkreis 5 in Kippschwingungen gleicher Frequenz verwandelt und dem Plattenpaar 7- zugeführt. Es soll eine-Bildaufteilung in 30 Zeilen erfolgen, also müssen die i 5o Hertz (3oo Halbschwingungen) auf einen zehnmaligen Bil-dwechsel/Sek. -mit 30 Zeilen verteilt werden. Dazu erfolgt im Kreise 6 eine Frequenzreduktion i : 30, es gelangt eine Frequenz von 5 Hertz (io Halbschwingungen) an die Ablenkplatten. B. Die Oberschwingungen werden vom Siebkreis 4 an den Wehneltzylinder io geführt. Es zeigen sich dann beispielsweise vier Striche auf. dem Fluoreszenzschirm der Röhre, d. h. der Lichtfleck schwankt viermal . pro Zeile, also 12omal pro Bild und r2oomal in der Sekunde.. Der zu analysierende Klang hat also 1200 Halbschwingungen oder 6oo Hertz. Der vierte Oberton ist damit festgestellt.
  • Damit die harmonischen Oberschwingungen nicht immer dls gerade Striche auftreten, kann man die Grundfrequenz verdoppeln, dann steht z. B. der dritte Oberton im Verhältnis 3 :@2 und ergibt die Figur -der Quinte (3 : 2).
  • Da der Grundton außer dem Formanten noch eine Anzahl weiterer Oberschwingungen enthält, die bei der optischen Darstellung das Bildaussehen überladen, wird ein Auslöschen der Teiltöne geringerer Intensität vorgenommen. Dazu wird die Reizschwelle des Mikrophons so heraufgesetzt, daß diejenigen Oberschwingungen geringerer Intensität, die unterhalb .der Reizschwelle liegen, nicht zur Anzeige kommen. Man kann auch eine Kompensationsspannung an das Gitter einer der Verstärkerröhren der Anordnung legen, welche die geringeren Amplituden, -die- an das Gitter gelangen, kompensiert. Denselben Zweck erzielt man auch noch durch andere Schaltungsmaßnahmen. Fig. 2 zeigt das Frequenzspektrum eines Klanges mit dem fünften-Oberton als Formant; 13 bedeutet die Reizschwelle. Intensitätsschwankungen kann man dadurch ausgleichen, daß man als teilweise Kompensationsspannung den Spannungsabfall der Gleichstromkomponente. der Grundschwingung verwendet.
  • Wenn auch die Braunsche Röhre hinsicht= lich ihrer trägheitslosen Steuerung bevorzugt ist, so bieten auch die mechanischen Zerleger gewisse Vorteile. Wird z. B. eine Nipkowscheibe 14 statt mit einer Spirale mit zwei Spiralen verwendet und jede Spirallochreihemit einem farbigen Filter versehen, z. B.-15 mit Rot, 16 mit Grün, so können bunte Figuren entstehen. Beim Grundton bilden sich die Figuren bei jedem Spiralenbeginn an derselben Stelle, nämlich als Strich- in der Mitte (vgl. das Hauptpatent), die Farben fallen zusammen; während bei der Terz z. B. ' die höhere Schwingungszahl eine andere Aufteilung des: Bildfeldes, etwa eine Treppenstufe, hervorruft. Diese schließt aber nicht gerade am Ende einer Bildabtastung ab, sondern ragt noch in die folgende Bildabtastung hinein, so daß die folgende Treppenstufe gegen die erste verschoben ist, aber in -einer anderen Farbe erscheint, da die.zweite Spirale eine. andere Farbe hat. So erkennt man die fierz an einer bestimmten zweifarbigen Figur, imgewähltenBeispielRot-Grün. AndereIntervalle, - die noch ungünstiger zum Grundton liegen, lassen sich mit . noch mehr Spiralen mit mehreren farbigen Filtern darstellen. Sinngemäß läßt sich das Beispiel der Nipkowscheibe auf die anderen mechanischen Zerleger übertragen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren der automatischen Klanganalyse nach Patent 573 752, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundton des zu untersuchenden Klanggemisches als Suchfrequenz verwendet wird und. die Oberschwingungen als Modulation für die anzeigende Lichtquelle.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Grundfrequenz in elektrischen Siebkreisen (¢) ausgesiebt, in elektrischen Kippgeräten (g, 6) in Kippschwingungen verwandelt wird und an die Ablenkplatten (7, 8) einer Braunsehen Röhre zur Bildzusammensetzung geführt wird, während die Oberschwingungen den Kathodenstrahl zur Helligkeitssteuerung modulieren.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Reizschwelle für das zu untersuchende Klanggemisch so weit heraufgesetzt wird, daB Oberschwingungen geringerer Intensität nicht zur Anzeige gelangen. q.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB als Vorrichtung für die Suchfrequenz ein mechanischer Bildzerleger, insbesondere eine Nipkowscheibe mit mehreren Spiralen mit ebensoviel verschiedenfarbigen Filtern bzw. verschiedenfarbigen Lichtquellen, verwendet wird, so daB bei der optischen Figurenänderung von einer Bildabtastung zur folgenden eine Gesamtfigur aus ver= schiedenen Farben entsteht.
DEW87278D 1931-10-18 1931-10-18 Verfahren zur automatischen Klanganalyse Expired DE579338C (de)

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