DE60217755T2

DE60217755T2 - Verfahren zur Führung von Vielstimmigkeitsgrenzen in einer elektronischen Orgel

Info

Publication number: DE60217755T2
Application number: DE60217755T
Authority: DE
Inventors: Marco Di Paolo; Piero Cameli; Marco Sabatini
Original assignee: Roland Europe SpA
Current assignee: Roland Europe SpA
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: US6459030B1; ITBO20010254A0; EP1258862A3; JP2002366147A; EP1258862A2; ITBO20010254A1; DE60217755D1; EP1258862B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Handhabung von Polyphoniegrenzen in einer elektronischen Orgel.
Eine elektronische Orgel weist typischerweise auf: zwei Klaviaturen (eine obere und ein untere Klaviatur), ein Pedalwerk, eine Reihe von Registerzügen bzw. Registern, die von einem Benutzer betätigt werden können, um festzulegen, welche Stimmen jeder Taste und jedem Pedal zugeordnet werden, und ein Sound-Modul, das mit einer Anzahl von unabhängigen Schallgebern ausgestattet ist.
Wenn unter normalen Betriebsbedingungen ein Benutzer eine Taste/ein Pedal betätigt, aktiviert das Sound-Modul bestimmte Schallgeber, die alle unabhängig voneinander die mit einer Taste/einem Pedal verbundenen aktiven Stimmen erzeugen. Die Anzahl unabhängiger Schallgeber innerhalb des Sound-Moduls ist jedoch begrenzt, und unter bestimmten Bedingungen kann sie sich als unzureichend erweisen, alle durch die Befehle des Benutzers geforderten Stimmen gleichzeitig zu erzeugen; eine Situation dieser Art wird gewöhnlich als "Polyphoniemangel" bezeichnet, er resultiert aus der begrenzten Stimmenpolyphonie des Instruments und kann ziemlich oft auftreten: zum Beispiel ist eine gute elektronische Orgel gewöhnlich mit 128 unabhängigen Schallgebern ausgestattet, aber unter extremen Betriebsbedingungen, d. h. wenn alle 26 Registerzüge der elektronischen Orgel betätigt werden, alle Koppler eingeschaltet sind und der Organist 10 Tasten und 2 Pedale gleichzeitig betätigt, ist die simultane Erzeugung von 252 unabhängigen Stimmen erforderlich.
Wenn in den elektronischen Orgeln nach dem Stand der Technik ein Polyphoniemangel auftritt, werden Polyphoniegrenzen dynamisch verwaltet, da momentan weniger wichtige Stimmen aussortiert und unterdrückt werden, was bedeutet, daß genau zu diesem Zeitpunkt einige Stimmen durch das Sound-Modul bewertet und im Sinne einer einwandfreien Musikwahrnehmung durch Zuhörer als vernachlässigbar beurteilt werden. Die dynamische Unterdrückung von momentan weniger wichtigen Stimmen ist ein effektives Verfahren zur Bewältigung von Polyphoniegrenzen; jedoch verursacht die dynamische Unterdrückung von Stimmen eine Verminderung des Gesamtklangqualität, da sie eine leichte, aber andauernde Änderung der Klangzusammensetzung herbeiführt. Darüberhinaus zwingt eine dynamische Unterdrückung von Stimmen das Sound-Modul, eine etwas größere Anzahl von Stimmen in Echtzeit auszusortieren und zu eliminieren, mit einer daraus folgenden außergewöhnlichen Nutzung von Rechenleistung; natürlich muß das Sound-Modul mit einem leistungsfähigen und daher kostspieligen Prozessor ausgestattet werden, um unter allen Umständen die notwendige Rechenleistung sicherzustellen.
US-4 174 650 A1 offenbart ein elektronisches Musikinstrument, bei dem, wenn eine dreizehnte Taste gedrückt wird, während alle dem Kanal zugewiesenen Töne (zwölf Töne) wiedergegeben werden, einer von den zwölf Tönen, der sich am weitesten abgeschwächt hat, d. h. abgeklungen oder im Tonpegel abgesunken ist, erfaßt wird, und das Erklingen dieses erfaßten Tons beendet wird, um den dreizehnten Ton zu wiederzugeben; dieser Steuerungsvorgang wird als "Abbruchsteuerungsoperation" bezeichnet.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Umgang mit Polyphoniegrenzen bereitzustellen, das nicht den oben erwähnten Nachteil aufweist und dabei gleichzeitig eine leichte und kostengünstige Implementierung zuläßt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Umgang mit Polyphoniegrenzen in einer elektronischen Orgel bereitgestellt, wie in den beigefügten Patentansprüchen vorgetragen.
Eine elektronische Orgel weist gewöhnlich auf: eine obere Klaviatur (Obermanual, auch als "Schweller" bezeichnet), die 61 Tasten enthält, eine untere Klaviatur (Untermanual, auch als "große" Klaviatur bezeichnet), die 61 Tasten enthält, ein Pedalwerk (auch als "Pedal"-Klaviatur bezeichnet), das 32 Pedale enthält, eine Reihe von Registerzügen, die durch einen Benutzer betätigt werden können, um die Stimmen festzulegen, die jeder Taste und jedem Pedal zuzuordnen sind, und ein Sound-Modul, das mit einer Anzahl unabhängiger Schallgeber ausgestattet ist; zum Beispiel ist eine gegenwärtig auf dem Markt erhältliche, ziemlich gute elektronische Orgel mit 128 unabhängigen Schallgebern ausgestattet.
Außerdem weist eine elektronische Orgel auf: 10 Registerzüge für die obere Klaviatur, die insgesamt eingeschaltet werden können und unter einer Reihe von mindestens 14 Registern ausgewählt werden, weitere 10 Register für die untere Klaviatur, die insgesamt eingeschaltet werden können und unter einer Reihe von mindestens 15 Registern ausgewählt werden, und 6 Register für das Pedalwerk auf, die insgesamt eingeschaltet werden können und unter einer Reihe von mindestens 10 Registern ausgewählt werden. Die meisten Register repräsentieren eine einzelne Stimme, d. h. wenn sie gewählt werden, ordnen sie jeder entsprechenden Taste/jedem Pedal eine einzelne Stimme zu, aber einige von ihnen repräsentieren zwei Stimmen, d. h. wenn sie gewählt werden, ordnen sie jeder entsprechenden Taste/jedem Pedal zwei unabhängige Stimmen zu.
Schließlich weist eine elektronische Orgel einige Koppler auf, die eine Verbindung der durch die Klaviaturen ausgewählten Register auch mit dem Pedalwerk zulassen und eine Verbindung der unteren Klaviatur auch mit den Registern ermöglichen, die gewöhnlich durch die obere Klaviatur ausgewählt werden.
Wie oben erläutert, ist es offensichtlich, daß unter den schlechtesten Bedingungen, bei denen alle 26 Register sowie alle Koppler eingeschaltet sind, bei Betätigung von 10 Tasten und 2 Pedalen theoretisch die Erzeugung von 252 unabhängigen Stimmen erforderlich ist, was bedeutet, daß theoretisch 252 unabhängige Schallgeber bereitzustellen sind, gegenüber den 128 tatsächlich bereitgestellten unabhängigen Schallgebern; ein solcher Zustand wird gewöhnlich als "Polyphoniemangel" bezeichnet, er ist auf die Polyphoniegrenzen elektronischer Orgeln zurückzuführen und ist so zu handhaben, daß Töne erzeugt werden, die den durch eine Pfeifenorgel unter den gleichen Betriebsbedingungen erzeugten Tönen so nahe wie möglich kommen.
Um diese Polyphoniegrenzen zu bewältigen, wird in Abhängigkeit von den im Sound-Modul bereitgestellten unabhängigen Schallgebern eine Höchstzahl von Registern festgelegt, die gleichzeitig eingeschaltet werden können, so daß, wenn ein Benutzer eine Anzahl von Registern wählt, die den Grenzwert übersteigt, einige ausgewählte Register durch den Sound-Modul automatisch abgeschaltet werden, wodurch man eine Anzahl von augenblicklich arbeitenden Registern erhält, welche diese Höchstzahl nicht übersteigt. Offensichtlich zählt jedes Register, das zwei Stimmen repräsentiert, in der Berechnung der augenblicklich arbeitenden Registerzüge für zwei Register.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Höchstzahl so festgelegt, daß unter den schlechtesten Bedingungen ein möglicher Restpolyphoniemangel akzeptiert werden kann, der gemäß dem bekannten Verfahren der dynamischen Unterdrückung der als vernachlässigbar erkannten Stimmen gehandhabt würde; zum Beispiel könnte bei 128 unabhängigen Schallgebern die Höchstzahl gleich 16 sein, da sie unter allen Umständen noch die Betätigung von zwei Pedalen und acht Tasten zuläßt, ohne einen Polyphoniemangel hervorzurufen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Höchstzahl in Abhängigkeit von der Zahl der bereitgestellten unabhängigen Schallgeber so festgelegt, daß unter allen Umständen das Auftreten einer Polyphoniemangelsituation vermieden wird.
Wie weiter oben erläutert, werden, wenn ein Benutzer eine Anzahl von Registern auswählt, die größer ist als die Höchstzahl, einige Register durch das Sound-Modul automatisch abgeschaltet, um eine Anzahl augenblicklich arbeitender Register zu erhalten, welche die Höchstzahl nicht übersteigt; wenn später ein Benutzer mindestens eines der augenblicklich arbeitenden Register abschaltet und auf diese Weise die Anzahl der augenblicklich arbeitenden Register unter die Höchstzahl absenkt und kleiner als die Anzahl ausgewählter Register macht, schaltet das Sound-Modul automatisch mindestens eines der zuvor abgeschalteten Register wieder an, um die Höchstzahl zu erreichen. Um auszusortieren, welche Register abzuschalten sind, wendet das Sound-Modul eine vorgegebene Auswahlregel an, die weiter unten ausführlich beschrieben wird; um die zu reaktivierenden Register auszusuchen, wendet das Sound-Modul die Auswahlregel umgekehrt an.
Wenn gemäß der vorgegebenen Auswahlregel ein Register abzuschalten ist, wird das Register abgeschaltet, das mit der Klaviatur oder dem Pedalwerk in Verbindung steht, die bzw. das die größte Anzahl arbeitender Register aufweist; wenn eine Klaviatur und ein Pedalwerk die gleiche Anzahl arbeitender Register aufweisen, wird ein mit der Klaviatur verbundenes Register abgeschaltet, während, wenn beide Klaviaturen die gleiche Anzahl arbeitender Register aufweisen, ein mit der oberen Klaviatur verbundenes Register abgeschaltet wird.
Außerdem ist gemäß der vorgegebenen Auswahlregel in jedem Betriebszustand die Anzahl der augenblicklich arbeitenden Register für jede Klaviatur nicht kleiner als sechs.
Sobald festgestellt worden ist, wo ein Register abzuschalten ist, das zur unteren Klaviatur oder oberen Klaviatur oder zum Pedalwerk gehören kann, muß bestimmt werden, welches Register abzuschalten ist; dank langer und genauer Hörkontrollen sowie theoretischer Untersuchungen an Pfeifenorgeln konnte beobachtet werden, daß die Klangfarbe bestimmter Register derjenigen anderer Register sehr ähnlich ist; daher kann ihr Beitrag zur Definition des gesamten Orgelklangs nur wahrgenommen werden, wenn sie individuell ausgewählt werden, ist aber praktisch nicht wahrnehmbar, wenn sie mit anderen Registern kombiniert werden.
Gemäß der bisherigen Erläuterung und der vorgegebenen Auswahlregel wird stets das unbedeutendste Register abgeschaltet, d. h. das Register mit dem geringsten Beitrag zur Definition des gesamten Orgelklangs; ein solches Verfahren ist in den nachstehend dargestellten Listen verwirklicht und zusammengefaßt, welche die Bedeutung der mit dem Pedalwerk und den Klaviaturen verbundenen Register bewerten.
Wenn nach der Auswahlregel ein mit der oberen Klaviatur verbundener Registerzug abgeschaltet werden muß, wird die folgende Prioritätsreihenfolge angewandt, die mit dem unbedeutendsten Registerzug beginnt, der zuerst abgeschaltet wird, und bis zum wichtigsten Registerzug reicht, der zuletzt abgeschaltet wird: Flute Celeste II, Flauto Traverso 4', Prestant 4', Viole Celeste II, Nazard 2 2/3', Bourdon 8', Blockflöte 2'.
Wenn nach der Auswahlregel ein Registerzug bezüglich der unteren Klaviatur abzuschalten ist, wird die folgende Prioritätsreihenfolge angewandt, die mit dem unbedeutendsten Registerzug beginnt, der zuerst abgeschaltet wird, und bis zum wichtigsten Registerzug reicht, der zuletzt abgeschaltet wird: Gemshorn 8', Superoctave 2', Octave 4', Quinteflöte 1 1/3', Waldflöte 2', Rohrflöte 8', Gedackt 8', Flute 4', Clairon 4', Krummhorn 4'.
Wenn nach der Auswahlregel ein Registerzug bezüglich des Pedalwerks abzuschalten ist, wird die folgende Prioritätsreihenfolge angewandt, die mit dem unbedeutendsten Registerzug beginnt, der zuerst abgeschaltet wird, und bis zum wichtigsten Registerzug reicht, der zuletzt abgeschaltet wird: Bourdon 8', Subbass 16', Octave 8', Trompete 8', Choralbass 4'.
Es ist wesentlich, festzustellen, daß die Deaktivierung eines oder mehrerer Registerzüge, um eine Anzahl augenblicklich arbeitender Registerzüge zu erreichen, die nicht größer als die Höchstzahl ist, dem Benutzer nicht mitgeteilt wird, der weiterspielt und davon überzeugt ist, daß er/sie mit allen gewählten Registern im eingeschalteten Zustand spielt, und nicht erkennt, daß einige Register abgeschaltet sind, da der Klangbeitrag der deaktivierten Register in einer "Plenum"-Situation, d. h. in einer Situation, in welcher der Orgelklang durch alle oder fast alle verfügbaren Register erzeugt wird, auch durch die empfindlichsten Zuhörer nicht wahrgenommen werden kann.
Wie bisher erläutert, ist klar, daß das oben beschriebene Verfahren zum Umgang mit Polyphoniegrenzen durch einfache Einstellung der verwendeten Parameter voll anwendbar ist, sowohl wenn eine elektronische Orgel mit zwei oder mehreren Klaviaturen ausgestattet ist, als auch wenn sie mit nur einer Klaviatur ausgestattet ist.
Durch Vergleich des Verfahrens der dynamischen Unterdrückung der augenblicklich weniger wichtigen Stimmen mit dem Verfahren zur Verhinderung eines Polyphoniemangels durch Deaktivieren einiger Register, die durch den Benutzer ausgewählt werden, um die Anzahl augenblicklich betätigter Register unter der Höchstzahl zu halten, ist offensichtlich, daß das Verfahren zum Abschalten einiger durch den Benutzer ausgewählter Register ermöglicht, sowohl eine bessere Klangqualität zu erzielen als auch die übermäßige Nutzung von Rechenleistung zu vermeiden.
Außerdem ist auch dann, wenn bei Anwendung des Verfahrens zur Deaktivierung einiger durch den Benutzer ausgewählter Register unter extremen Umständen noch ein restlicher Polyphoniemangel auftreten kann, der unter Umständen eine dynamische Unterdrückung der augenblicklich weniger wichtigen Stimmen erfordert, die reale Anwendung von Ergebnissen dieses Unterdrückungsverfahrens praktisch sehr selten und in ihrer Anwendungszeit ziemlich beschränkt und beeinflußt daher die gesamte Klangzusammensetzung nicht wesentlich.

Claims

Verfahren zur Handhabung des Polyphoniemangels in einer elektronischen Orgel, die mindestens eine Klaviatur, ein Pedal, eine Reihe von Registerzügen, die durch den Benutzer eingeschaltet werden können, um bestimmte Stimmen mit jeder Taste und jedem Pedal zu verbinden, und ein Sound-Modul aufweist, das mit einer Anzahl unabhängiger Schallgeber ausgestattet ist; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen der Höchstzahl von Registerzügen, die gleichzeitig eingeschaltet werden können, wobei die Höchstzahl von der Anzahl der bereitgestellten unabhängigen Schallgeber abhängig ist; Festlegen einer Auswahlregel für das Abschalten der Registerzüge; und automatisches Abschalten einiger Registerzüge entsprechend der Auswahlregel jedesmal, wenn ein Benutzer eine Anzahl von Registern einschaltet, die größer ist als die Höchstzahl, um eine Anzahl von augenblicklich arbeitenden Registern zu erhalten, welche die Höchstzahl nicht übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jedes Register, das zwei Stimmen repräsentiert, bei der Berechnung der augenblicklich arbeitenden Register zwei Register ergibt.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, wobei jedesmal, wenn ein Benutzer mindestens eines der augenblicklich arbeitenden Register abschaltet und daher die Anzahl der augenblicklich arbeitenden Register unter die Höchstzahl absenkt und sie außerdem kleiner als die durch den Benutzer gewählte Registerzahl macht, mindestens eines der zuvor abgeschalteten Register automatisch wieder eingeschaltet wird, um eine Anzahl augenblicklich arbeitender Register zu erhalten, welche die Höchstzahl erreicht.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei zum Wiedereinschalten eines zuvor abgeschalteten Registers die Auswahlregel umgekehrt angewandt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Höchstzahl in Abhängigkeit von der Anzahl der bereitgestellten unabhängigen Schallgeber festgelegt wird, um unter allen Umständen das Auftreten einer Polyphoniemangelsituation zu vermeiden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Höchstzahl in Abhängigkeit von der Anzahl der bereitgestellten unabhängigen Schallgeber festgelegt wird, um unter extremen Bedingungen einen restlichen Polyphoniemangel zu akzeptieren.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei jedem möglichen Polyphoniemangel durch Anwendung des Verfahrens der dynamischen Unterdrückung der augenblicklich weniger bedeutenden Stimmen begegnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Sound-Modul mit 128 unabhängigen Schallgebern ausgestattet ist und die Höchstzahl 16 Registerzüge beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei das gleichzeitige Drücken von zwei Pedalen und acht Tasten keinen Polyphoniemangel verursacht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei gemäß der Auswahlregel unter beliebigen Betriebsbedingungen die Anzahl der augenblicklich arbeitenden Registerzüge bezüglich des Pedals nicht kleiner als eine erste Mindestzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erste Mindestzahl vier beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei gemäß der Auswahlregel unter beliebigen Betriebsbedingungen die Anzahl der augenblicklich arbeitenden Registerzüge bezüglich jeder Klaviatur nicht kleiner als eine zweite Mindestzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die zweite Mindestzahl sechs beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei gemäß der Auswahlregel ein Registerzug entweder bezüglich ei ner Klaviatur oder bezüglich des Pedals abgeschaltet wird, je nachdem, welche(s) die höchste Anzahl arbeitender Registerzüge aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei, wenn eine Klaviatur und das Pedal die gleiche Anzahl arbeitender Registerzüge aufweisen, ein Registerzug bezüglich der Klaviatur abgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die elektronische Orgel eine untere und eine obere Klaviatur aufweist; wobei gemäß der Auswahlregel, wenn die Klaviaturen die gleiche Anzahl arbeitender Registerzüge aufweisen, ein mit der oberen Klaviatur verbundener Registerzug abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei gemäß der Auswahlregel der Registerzug abgeschaltet wird, dessen Beitrag zur Gesamtdefinition des Orgelklangs am geringsten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die elektronische Orgel eine untere und eine obere Klaviatur aufweist; wobei gemäß der Auswahlregel, wenn ein mit der oberen Klaviatur verbundener Registerzug abgeschaltet werden muß, die folgende Prioritätsreihenfolge angewandt wird, die mit dem unbedeutendsten Registerzug beginnt, der zuerst abgeschaltet wird, und bis zum wichtigsten Registerzug reicht, der zuletzt abgeschaltet wird, nämlich: Flute Celeste II, Flauto Traverso 4', Prestant 4', Viole Celeste II, Nazard 2 2/3', Bourdon 8', Blockflöte 2'.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die elektronische Orgel eine untere und eine obere Klaviatur aufweist; wobei gemäß der Auswahlregel, wenn ein Registerzug bezüglich der unteren Klaviatur abgeschaltet werden muß, die folgende Prioritätsreihenfolge angewandt wird, die mit dem unbedeutendsten Registerzug beginnt, der zuerst abgeschaltet wird, und bis zum wichtigsten Registerzug reicht, der zuletzt abgeschaltet wird, nämlich: Gemshorn 8', Superoctave 2', Octave 4', Quinteflöte 1 1/3', Waldflöte 2', Rohrflöte 8', Gedackt 8', Flute 4', Clairon 4', Krummhorn 4'.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei gemäß der Auswahlregel, wenn ein Registerzug bezüglich des Pe dals abgeschaltet werden muß, die folgende Prioritätsreihenfolge angewandt wird, die mit dem unbedeutendsten Registerzug beginnt, der zuerst abgeschaltet wird, und bis zum wichtigsten Registerzug reicht, der zuletzt abgeschaltet wird, nämlich: Bourdon 8', Subbass 16', Octave 8', Trompete 8', Choralbass 4'.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Abschaltung eines oder mehrerer Registerzüge, die darauf abzielt, eine Anzahl augenblicklich arbeitender Registerzüge zu erhalten, welch die Höchstzahl nicht übersteigt, dem Benutzer angekündigt wird.
Elektronische Orgel, die mindestens eine Klaviatur, ein Pedal, eine Reihe von Registerzügen, die durch den Benutzer eingeschaltet werden, um bestimmte Stimmen mit jeder Taste und jedem Pedal zu verbinden, und ein Sound-Modul aufweist, das mit einer Anzahl unabhängiger Schallgeber ausgestattet ist; wobei die elektronische Orgel dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aufweist: einen ersten Speicher, der eine Höchstzahl von Registerzügen enthält, die gleichzeitig eingeschaltet werden können, wobei die Höchstzahl von der Anzahl der bereitgestellten unabhängigen Schallgeber abhängig ist; einen zweiten Speicher, der eine Auswahlregel für das Abschalten der Registerzüge enthält; und eine Steuereinrichtung, um jedesmal, wenn ein Benutzer eine Anzahl von Registerzügen einschaltet, welche die Höchstzahl übersteigt, bestimmte Registerzüge gemäß der Auswahlregel automatisch abzuschalten, um eine Anzahl augenblicklich arbeitender Registerzüge zu erhalten, welche die Höchstzahl nicht übersteigt.