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Spielvorrichtung für elektrische Musikinstrumente Es sind bereits
elektrische Musikinstrumente bekanntgeworden, die zur Frequenzerzeugung kontinuierlich
veränderliche elektrische Generatoren, z. B. Röhrengeneratoren, verwenden. Die bisher
bekanntgewordenen Spielvorrichtungen für solche Instrumente ergeben eine mehr oder
minder unbequeme Spielweise, oder sie übernehmen die althergebrachte Klaviatur,
welche nur ein Spiel in festgelegten Halbtönen ermöglicht und die bei elektrischen
Generatoren der genannten Art sich bietende Möglichkeit der kontinuierlichen Tonhöhenbildung
nicht auswertet.
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Gemäß der Erfindung wird die Spielvorrichtung so ausgebildet, daß
bei einer einfachen und bequemen Spielweise die Tonhöhe gleitend verändert werden
kann, wobei gleichen Abständen auf der Spielvorrichtung gleiche musikalische Intervalle
entsprechen. Diesen Forderungen entspricht besonders gut eine gegen eine feste Unterlage
niederdrückbare, zwischen zwei Festpunkten ausgespannte Saite oder ein solches Band,
ungefähr in Anlehnung an die Saiteninstrumente. Die erfindungsgemäße Spielvorrichtung
ist zur Verbindung mit elektrischen Schwingungserzeugern, bei welchen ein veränderlicher
Widerstand zur Regelung der Frequenz und dadurch der Tonhöhe dient, besonders geeignet,
weil. eine Widerstandsveränderung in sicherer und sicher reproduzierbarer Weise
auf eine Längenänderung zurückgeführt werden' kann und weil der Widerstand ein,
besonders einfaches, preiswertes und betriebssicheres Element der Elektrotechnik
ist. Für die Erfindung kann der Widerstand die Form einer Saite haben, welche gegen
eine Metallschiene gedrückt wird, oder der Widerstand kann aus einer Schiene -von
Isolierstoff bestehen, der mit Widerstandsdraht umwickelt ist, ähnlich wie die bekannten
Rheostaten, wobei zur Kontaktgabe ein saitenartig ausgespannter, gut leitender Draht
dient oder ein Band, z. B. ein Lederband, das mit einer leitenden Schicht überzogen
ist.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Abb. i stellt eine Spielvorrichtung im Längs-und Querschnitt dar.
i ist eine leitende Schiene, über welcher zwischen zwei isolierten Festpunkten der
Widerstandsdraht 2 saitenartig ausgespannt ist. In der Abb. i ist der Vollständigkeit
halber noch dargestellt; wie diese Spielvorrichtung zugleich für die Regelung der
Lautstärke und der Klangfarbe eingerichtet ist. Die Schiene i ist durch die Federn
3 elastisch. gelagert. Unterhalb der Schiene befindet sich ein Lautregelorgan 4.,
5,
6, welches z. B. aus einer Kohleschicht 4 und den Metallbelegungen 5 und 6 besteht,
und somit einen druckempfindlichen Widerstand darstellt. 7 ist ein schematisch dar=
gestelltes Organ zur' Regelung der Klangfarbe. Zu diesem Zweck sind die Federn 3
nicht nur in senkrechter, sondern auch in waagerechter Richtung elastisch nachgiebig,
und durch eine Verschiebung der Schiene in waagerechter Richtung wird die Klangfarbe
geregelt.
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Ein für elektrische Musikinstrumente besonders geeigneter Generator
wird durch die sogenannte Blinkschaltung mit Hilfe einer Glimmlampe gebildet. Abb.
a stellt als Ausführungsbeispiel einen solchen Generator als Schaltschema dar, welches
zugleich erkennen läßt, in welcher Weise die erfindungsgemäße Spielvorrichtung mit
dem Generator verbunden wird. In Abb. 2 bedeutet i i eine Glimmlampe, welcher ein
Kondensator 30 parallel geschaltet ist. Dieser Kondensator wird aus der Stromquelle
io über die als Widerstand wirkende Hochvakuumröhre 4o aufgeladen und entlädt sich
in bekannter Weise rhythmisch über die Glimmlampe.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel dient die Spielvorrichtung i/2 nur
mittelbar als Widerstand zur Bestimmung der Frequenz, indem sie zur Änderung der
Spannung an dem Gitter 7o der Hochvakuumröhre 40 verwendet wird, wodurch in bekannter
Weise deren innerer Widerstand, d. h. der Widerstand zwischen der Anode 5o und der
geheizten Kathode 6o geändert wird. Zu diesem Zweck sind der Widerstandsdraht 2
und die Schiene F der Spielvorrichtung als Potentiometer ausgebildet, welches seine
Spannung z. B. aus der Heizbatterie 8 entnimmt. In dem Gitterkreis ist noch eine
feste Vorspannung 12 und ein Vorwiderständ z9, in dem Potentioieterkreis noch ein
Widerstand 17 vorgesehen. Diese Widerstände und Spannungen sind so gegeneinander
abgeglichen, däß beim Niederdrücken des-Widerstandes 2 an einem Punkt 9 gegen die
Schiene i über die Verbindung 16 die Leitfähigkeit der Röhre 4o einen bestimmten,
die Schwingungsfrequenz definierenden Wert annimmt. Verschiebt man den Punkt g von
links nach rechts, so wird dadurch die Leitfähigkeit der Röhre 4o von kleinen. zu
großen bzw. der Widerstand von großen zu kleinen Werten übergeführt. Dieser Zusammenhang
ist in Abb.3. durch Schaulinien dargestellt. In ^Abb. 3 entsprechen der Abszisse
die Werte der Gitterspannung. Bei linearer Verteilung des Widerstandes 2 über seine
Länge sind diese Werte zugleich proportional den Längenwerten und den Widerstandswerten.
Die Schaulinie c- ist die. bekannte -Röhrencharakteristik. Sie ist zugleich proportional
den Leitwerten der Röhre 40. Die Schaulinie b stellt den zuge-@,hörigen Verlauf
des inneren Röhrenwiderstandes dar. Bei der Blinkschaltung ist becänntlich die erzeugte
Frequenz näherungsweise umgekehrt proportional der Größe des Ladewiderstandes bzw.
direkt proportional dessen Leitwert. Die Schaulinie a läßt somit auch den bei der
Anordnung nach Abb. a sich ergebenden Frequenzverlauf in Abhängigkeit von der Lage
des Punktes 9 erkennen. Wäre diese Schaulinie eine Exponentialkurve und würde die
Proportionalität der Blinkfrequenz mit der Leitfähigkeit des Ladekreises genau zutreffen,
so wäre die Forderung, daß gleichen Längen auf der Spielvorrichtung gleiche musikalische
Intervalle entsprechen sollen, exakt erfüllt. Man erkennt auf den ersten Blick,
daß die Schaulinie a große Ähnlichkeit. mit einer Exponentialkurve hat. Die praktische
Ausführung eines elektrischen Musikinstruments gemäß der Erfindung zeigt, daß man
bei Verwendung einer handelsüblichen Verstärkerröhre als Röhre 40 in Abb. 2 die
geforderten Intervallabstände auf etwa drei Oktaven erhalten kann. In Abb. 3 .ist
noch veranschaulicht, daß man die geforderten Verhältnisse bis zu einem gewissen
Grade auch dann erhält, wenn die Röhrencharakteristik etwas von der Sollkurve abweicht.
In Abb. 3 zeigt Schaulinie c den Sollverlauf des Ladewiderstandes für die geforderte
Beziehung. Man erkennt, daß dieser Verlauf mit dem Istverlauf des inneren Röhrenwiderstandes
auf einem ziemlich großen Weg zusammenfällt.
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Um den Verlauf der Röhrencharakteristik der geforderten Beziehungen
anzupassen, ist es zweckmäßig, eine Mehrgitterröhre zu verwenden, da man bei dieser
den Charakteristikverlauf durch die Spannungen an den Hilfsgittern beeinflussen
kann. In Abb. 2 ist bei=-spielsweise. eine Doppelgitterröhre angenommen, deren Gitter
14 als Schirmgitter ver-, wendet ist. Soweit es mit handelsüblichen Röhren nichtgelingt,
die geforderteBeziehung für mehrere Oktaven ausfindig zu machen, kann man Röhren
besonderer Konstruktion verwenden, bei denen die Anordnung der Elektroden, deren
Abstände, Maschenweite der Gitter u. a: so gewählt sind, daß die gestellte Forderung
erfüllt wird. Es ist im übrigen bei einem elektrischen Musikinstrument gemäß der
Erfindung nicht nötig, daß die Spielvorrichtung den gesamten musikalischen Tonhöhenbereich
beherrscht, da der Tonhöhenbereich durch ein sehr einfaches Mittel transponiert
werden kann. Die Blinkfrequenz wird außer durch den Ladewiderstand 4o, auch noch
durch den Kondensator 30 bestimmt, und zwar liegen die Verhältnisse
so,
daß bei einer Änderung des Kondensators 3o die Intervallverhältnisse auf der Spielvorrichtung
ungefähr erhalten bleiben, wobei gewisse kleine Verschiebungen durch Nachregulierung
der Gitter- und I-Iilfsggitterspannung ausgeglichen «=erden können. Man kann den
Kondensator so z. B. als Stufenkondensator ausbilden, derart, daß jede Stufe eine
Transponierung um eine Oktave herbeiführt. Die Kapazitätswerte. verhalten sich in
diesem Falle wie i ::2 :4:8 usw. Bemerkt sei noch, . daß in der Blinkschaltung der
Kondensator 30 statt der Glimmlampe i'i auch dem Ladewiderstand 40 parallel
geschaltet werden. kann wie Kondensator 13, oder daß Kondensatoren an beiden
Stellen angebracht werden können.
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Bei der in Abb.2 dargestellten Potentiometerschaltung für die Spielvorrichtung
besteht gegenüber der Spielweise der Saiteninstrumente der Unterschied, daß man
bei letzteren mehrere Punkte der Saite an das Griffbrett andrücken kann,, wobei
nur der dem höchstenTon entsp'rechendePunkt-maßgebend ist, während bei der Potentiometeranordnung
nur ein Punkt berührt werden darf. Bringt man bei dieser Schaltung mehrere Punkte
des Widerstandes 2 gleichzeitig mit'derSchlene i in Kontakt, so entsteht ein anderer
Ton, als wenn nur ein einzelner Punkt gedrückt wird. Wird z. B. ein Punkt festgehalten
und werden dazu abwechselnd andere Punkte gedrüclct,' so entsteht eine Skala, welche
sich sowohl hinsichtlich der Tonhöhe als auch des Intervallverlaufs von derjenigen
unterscheidet, die vorhanden ist, wenn jeweils nur ein Punkt gedrückt wird. Diese
Wirkungsweise mag zu gewissen musikalischen Effekten herangezogen werden, z. B.
wenn um einen . festgehaltenen bzw. häufig wiederkehrenden Ton ein musikalisches
Figurenwerk gespielt werddn soll. Um dem Spieler die Benutzung solcher ungewohnter
Intervallabstände zu erleichtern, können Anzeigevorrichtungen vorgesehen werden,
welche für je einen festgehaltenen Ton die Tonhöhe erkennen lassen, welche beim
Niederdrücken eines zweiten Punktes auf der Spielvorrichtung entsteht.
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Im allgemeinen ist aber eine Spielvorrichtung, bei welcher nur der
höchste von- mehreren gleichzeitig gedrückten Punkten für die Tonhöhe maßgebend
ist, wichtiger: Man kann die Schaltung nach Abb.2 leicht für diese... Wirkungsweise
umbilden,- z. B. indem man den Punkt der Saite 2, welcher dem tiefsten Ton entspricht,
fest mit der Schiene verbindet, d. h. daß man in Abb: 2 die Punkte 15
und
16 verbindet. Dadurch entsteht zwar in den Spielpausen eine Dauerschwingung, die
aber nicht stört, da man ' durch geeignete Maßnahmen verhindern kann, daß sie in
einen Ton umgesetzt wird. Aus Abb. i erkennt man, daß das Lautregelmittel4,- 5-,
6 so ausgebildet werden kann, daß- kein Ton zum Erklingen kommt, wenn kein Druck
auf die Schiene i ausgeübt wird.
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Nach Verbindung -der Punkte 15 und 16
ist die
Intervallverteilung auf der Spielvorrichtung eine andere als für die Potentiometerschaltung.
Jetzt ist der Spannungsabfall an dem Widerstand ,-q im Zusammenwirken mit den Widerständen
17 und 28 maßgebend. Der so entstehende Verlauf der Tonhöhe in Abhängigkeit
von der Lage des Punktes 9 auf der Spielvorrichtung kann der geforderten Beziehung
entsprechen, wenndurch das Zusammenwirken der beiden nicht linearen Funktionen,
nämlich- des Spannungsverlaufs im Punkte g und der Röhrencharakteristik, diese Bedingung
erfüllt wird.
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Die Aufgabenstellung der Erfindung gestattet noch andere Lösungen.
An Stelle der Elektronenröhre 24 kann man z. B. auch einen entsprechend dimensionierten
Widerstand aus Draht, Kohle o, dgl. verwenden. Dieser Widerstand tritt dann in Abb.
z zwischen den linken Pol der Glimmlampe i i und den negativen Pol der Stromquelle
io unter Fortfall aller zwischen diesen Punkten eingezeichneten Elemente. Wenn dieser
Widerstand gleichmäßig über seine Länge verteilt ist, entsteht so eine Intervallverteilung
ähnlich wie bei den Streichinstrumenten, nämlich eine Verengung der Intervallabstände
mit höher werdenden Tönen, da bei der Blinkschaltung die Frequenz ungefähr umgekehrt
proportional dem Ladewiderstand ist, ähnlich wie sie 'bei Saiteninstrumenten umgekehrt
proportional der Saitenlänge ist. Es ist aber für Musikinstrumente zweckmäßiger,
wenn gleichen Längen auf der Spielvorrichtung gleiche musikalische Intervalle entsprechen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Spielvorrichtung
ein Widerstand Verwendung. findet, dessen Widerstandswerte derart ungleichmäßig
über seine Länge verteilt sind, daß die musikalische Tonhöhe proportional der Länge
wird. Dies kann bei einem Drahtwiderstand, wie in Abb. 4 veranschaulicht, dadurch
erreicht werden, daß der Draht auf einen Träger von entsprechend ungleichförmigem
Querschnitt aufgewickelt wird. In Abb. 4 ist gegenüber Abb. i die Rolle des Widerstandes
und des. Kontaktorgans vertauscht, indem hier der saitenförmige Körper ein gutleitender
Draht oder ein Band, z. B. ein metallbelegter Lederstreifen,- ist und der schienenförmige
Körper der Widerstand.
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Um dem Spieler das Auffinden der Tonhöhen auf der Spielvorrichtung
zuerleichtern, kann eine Anzeigevorrichtung angebr-acht werden, die in einfachster
Form aus einer
Leiste oder einem Streifen besteht, worauf die Tonhöhen
aufgezeichnet sind, und die neben dem Organ 2 angeordnet ist. Es ist eine Schwäche
der Blinkschaltung, deren Beseitigung der Technik bis jetzt noch nicht ganz gelungen
ist, daß die Frequenz Schwankungen unterliegt, die über das für ein Musikinstrument
zulässige Maß hinausgehen. Es sind der Technik automatisch wirkende Regelmittel
bekannt, welche die von einem Generator gelieferte Frequenz durch automatischen
Vergleich mit einem Frequenzmeßgerät (Stimmgabel, Schwingungskreis) konstant halten.
Solche Regelmittel können sinngemäß auf die Vorrichtung gemäß'Abb.2 übertragen werden.
Ein einfaches Hilfsmittel - für den Spieler, um ihm das Nachgeben an die Stimmungsschwankungen
zu erleichtern, ist die Verschiebbarkeit der vorgenannten Anzeigevorrichtung. Daß
die Stimmung seines Instruments schwankt, ist dem Musiker nichts Ungewohntes, schwanken
doch z. B. Streichinstrumente auch. Wenn der Spieler durch Verschieben einer bequem
angeordneten Spielvorrichtung Stimmungsschwankungen schnell folgen kann, ist dies
z. B. gegenüber den Saiteninstrumenten immer noch ein Vorteil, die bei Stimmungsänderungen
abgesetzt und neu gestimmt werden müssen. Bei der Anordnung gemäß Abb. 2 beziehen
sich die vorkommenden Stimmungsschwankungen nicht nur auf die Tonhöhe im ganzen,
sondern auch auf die Intervallverteilung. Durch Verschiebung eiizer Anzeigeleiste
im ganzen kann also solchen Tonschwankungen nicht begegnet werden, es ist vielmehr
notwendig, die Anzeigevorrichtung so auszugestalten, daß sie auch in sich in einzelnen
Teilen verschoben werden kann, oder es müssen für die verschiedenen praktisch vorkommenden
Fälle mehrere wahlweise benutzbare Anzeigevorrichtungen vorgesehen werden.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß in Abb. 2 die erzeugte
elektrische Schwingung für den Transformator 18 unter Zwischenfügung der Lautregelmittel2o
und 23 und der Klangfärbemittel 21' und 22 bei 29 auf Verstärker und Lautsprecher
geschaltet ist.