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Spielvorrichtung für elektrische Musikinstrumente Es sind bereits
Musikinstrumente in Vorschlag gebracht worden, bei welchen Schwingungen von der
Frequenz' hörbarer Töne auf elektrischem Wege erzeugt und mit Hilfe von Telephonen,
Lautsprechern o. dgl. - nötigenfalls unter Zuhilfenahme von Verstärkern hörbar gemacht
werden. Es ist auch schon bekanntgeworden, daß man bestimmte Klangfarben ähnlich
denen der akustischen Musikinstrumente sowie neuartige Klangfarben dadurch erzielt,
daß bestimmte Verhältnisse von Grundschwingungen und Oberschwingungen gewählt 'werden.
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Während die akustischen Musikinstrumente nur die Variation der Tonhöhe
und der Lautstärke .zulassen und eine Änderung der Klangfarbe nicht oder nur bei
wenigen Instrumenten, z. B. der Orgel, möglich ist und auch dabei nur in beschränktem
Umfange, insbesondere nur in' wenigen festliegenden Stufen, so gestattet die elektrische
Schwingungserzeugung eine Änderung. der Klangfarben (Verhältnis von Grund- und Oberschwingungen
sowie auch Nebentönen) in außerordentlich mannigfaltiger Weise. Insbesondere kann
die Änderung der Klangfarbe dein Spieler zugleich mit der Tonerzeugung in die Hand
gegeben werden.
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Die Erfindung betrifft eine Spielvorrichtung für elektrische Musikinstrumente,
die durch eine im Raum dreidimensional, insbesondere in drei senkrecht zueinander
stehenden Richtungen, bewegliche oder bedienbare Einrichtung zur Steuerung der Tonhöhe,
der Lautstärke und der Klangfarbe gekennzeichnet ist. Diese Art des Spieles wird
zweckmäßig als dreidimensionales Spiel bezeichnet. Tonhöhe, Lautstärke und Klangfarbe
-sind stetig variabel und gleichzeitig z. B. durch Fingerdruck zu bestimmen. .
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Es sind bereits Spielvorrichtungen für elektrische Musikinstrumente
vorgeschlagen worden, bei denen durch Bewegung nach zwei Dimensionen die beiden
Tonbestimmungsel.emente; Tonhöhe und Lautstärke, gesteuert werden können. Demgegenüber
wird gemäß der Erfindung die Spielvorrichtung so ausgebildet, daß auch noch das
dritte musikalisch wichtige Element, die Kla#ngfarbe; mit der gleichen Spielvorrichtung
beeinflußt werden kann.
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In der Abb. i ist als Ausführungsbeispiel .ein Manual für ein elektrisches
Musikinstrument dargestellt.
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Es bezeichnet i eine Metallschiene von beispielsweise 75 cm Länge,
a einen isoliert darüber gespannten Widerstand, ähnlich der Saite bei Streichinstrumenten
in Draht- oder Bandform. Diese Ausführungsform ist -gewählt, um die Bedienung durch-
Fingerdruck zu erleichtern. Mit 3 ist eine federnde Lagerung der Metallschiene i
bezeiohnet, wobei
die Anordnung vorzugsweise so getroffen ist, daß
diese zugleich mit dem Niederdrücken des Widerstandes a nach unten und nach vorn
oder hinten verschoben werden kann. 4,- 5 und 6 stellen eine Regelvorrichtung für
die Lautstärke, 7 und 8 Regelvorrichtungen für die Klangfarbe dar.
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Die Darstellung der federnden Lagerung ist nur eine schematische,
die ebensogut mit anderen der Technik bekannten Mitteln erreicht werden kann. Durch
die Bewegung nach unten wird ein elektrisches Organ, z. B. ein Regulierwiderstand,
gesteuert, welcher die Lautstärke des Tones beeinflußt; die Bewegung nach hinten
oder vorn erzeugt Veränderungen der. Klangfarbe durch Regelung von Siebkreisen z.
B. finit Hilfe eines oder mehrerer veränderlicher Kondensatoren.
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Der Widerstand a stellt beispielsweise einen elektrischen Spannungsteiler
dar, derart, daß zwischen dem Anfangspunkt des Drahtes und demjenigen Punkt, an
welchem man den Draht mit der Metallschiene zur Berührung bringt, ein -Spannungsunterschied
besteht, der zur Bestimmung der Frequenz der zu erzeugenden elektrischen Schwingung
dient.
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Abb. a zeigt das Schaltschema einer solchen Anordnung. Es bedeutet
io eine Stromquelle, -i i ein elektrisches Organ zur Erzeugung niederfrequenter
elektrischer Schwingungen, z. B. ein Gasentladungsgefäß. Die Frequenz der von diesem
Gefäß erzeugten Schwingung wird bestimmt durch Kapazität 13 oder 30 und Widerstand.
Als Widerstand dient z. B. eine Mehrelektrodenröhre4o, deren Widerstand zwischen
Anode So und Kathode 6o dadurch geändert wird, daß an die Steuerelektrode 7o' verschiedene
Spannungen gegenüber der Kathode gelegt werden. Zur Lieferung dieser veränderlichen
Spannung kann die Heizbatterie 8o verwendet oder mitverwendet werden, indem sie
nötigenfalls über einen Vorschaltwiderstand 17 auf das Manual 9 geschaltet ist.
Auch durch die Spannung an der Hilfselektrode 14 kann die Tonhöhe beeinflußt werden.
Die Schiene i dieses Manuals ist mit der Spannungsquelle io verbunden, so daß durch
Niederdrücken des Spannungsteildrahtes 2 der Stromkreis zur Stromquelle 1o geschlossen
wird. Die Schiene i steht andererseits über den Widerstand i g mit der Steuerelektrode
70 in Verbindung, wobei zur Verlegung des Gitterpotentials auf einen zweckmäßigen
Mittelwert eine Vorspannbatterie 12 zwischengeschaltet sein kann. Die Bestimmung
der Tonhöhe kann entweder durch den Kondensator 30 parallel zu dein Gasentladungsgefäß
i i oder durch einen Kondensator 13 parallel zum Widerstand 4o erfolgen. Auch können
beide Kondensatoren gleichzeitig angeschaltet sein, wodurch außer der Tonhöhe auch
die Klangfarbe beeinflußt wird. Die -Kondensatoren dienen in diesem Ausfü hrungs-.l"eispiel
zur größenordnungsmäßigen Bestimmung der Tonhöhe und zum Einstimmen auf die Mensur
ähnlich den Saiteninstrumenten, während das eigentliche Spiel durch Widerstandsänderung
(in der Mehrelektrodenröhre) erfolgt.
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Das Manual g kann man statt als Spannungsteiler auch als Vorwiderstand
schalten, indem man die Punkte 15 und 16 miteinander verbindet.
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Die Einstellung der Lautstärke und Klangfarbe erfolgt außer durch
die Dimensionierung des Schwingungserzeugers zweckmäßigerweise durch Organe, welche
zwischen den Schwingungserzeuger und die Schallerzeuger (Lautsprecher) bzw. Verstärker
geschaltet sind. In Abb. a ist z. B. parallel zu dem Transformator 18 ein die Lautstärke
regelnder Widerstand 2o eingeschaltet. Für das dreidimensionale Spiel ist dieser
Regelwiderstand mechanisch so mit der Schiene z verbunden, daß bei starkem Druck
eine große, bei schwachem Druck eine kleine Lautstärke entsteht. Der Regelwiderstand
2o kann z. B. aus Kohlepulver o. dgl. bestehen, dessen Widerstand sich durch Druck
ändert. Nach Abb. i ist z. B. das Kohlepulver 4 iln Innenraum der Schiene i so angeordnet,
daß durch Druck von oben eine Widerstandsveränderung zwischen den-von der Schiene
i isolier ten Elektroden 5 und 6 stattfindet. Bei der Verwendung von Kohlepulver
als Widerstand erübrigt sich unter Umständen die Feder 3, und es tritt an ihre Stelle
eine feste Auflage. Statt durch Widerstandsveränderung kann die Lautstärkeregelung
z. B. auch durch Kapazitätsänderung geschehen. In diesem Falle befindet sich zwischen
den Elektroden 5 und 6 ein Dielektrikum anstatt des Kohlepulvers. Durch Nähern der
Elektroden 5 und 6 wird die Kapazität und dadurch in geeigneter Schaltung die Lautstärke
erhöht. Ebenso kann sinngemäß die Lautstärke durch veränderliche Selbstinduktion
oder Transformatorübersetzung geändert werden.
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Die Regelung der Klangfarbe erfolgt durch Bevorzugung oder Benachteiligung
der einzelnen Frequenzbereiche. An Stelle der in der Technik bekannten Siebkreise,
welche im allgemeinen aus Kombinationen von mehreren Kondensatoren, Induktionsspulen
und teilweise auch Widerständen bestehen, genügen für den vorliegenden Zweck einfachere
Schaltelemente, z. B. nur Kondensatoren. Diese Vereinfachung ist insbesondere angebracht
bei der in Abb. i und 2 dargestellten einfachen Ausführungsform, bei welcher man
zweckmäßigerweise einen verhältnismäßig
kleinen Tonbereich, z.
B. zwei Oktaven, auf einer Spielschiene unterbringt und für die anderen Tonbereiche
weitere ähnliche Anordnungen vorsieht, z. B. indem man mehrere Widerstände 2 nebst
zugehörigen Schwingungserzeugerelementen über einer gemeinsamen Schiene i anordnet,
ähnlich deri mehrsaitigen Streich-, Zupf- und Schlaginstrumenten. In einem engen
Frequenzbereich von beispielsweise zwei Oktaven ist die prozentuale Amplitudenänderung
der Obertöne, die man mit I bis 2 Kondensatoren erreichen kann, ungefähr gleichmäßig.
In Abb. 2 sind als Ausführungsbeispiel die veränderlichen. Kondensatoren 21 und
22 parallel und in Reihe mit dem Widerstand 23 vorgesehen, an welchen das Telephon
bzw. der Verstärker angeschlossen wird. Der Kondensator 21 unterdrückt die hohen,
der Kondensator 22 die tiefen Frequenzen. Da diese Regelung zugleich auch die,Gesamtlautstärke
beeinflußt, ist der Widerstand 23 als Spannungsteiler derart ausgebildet und mit
dem Kondensator 21 bzw. 22 in Verbindung gebracht, daß die Lautstärke ungefähr konstant
bleibt. Dä der Lautstärkeeindruck von Tönen mit verschiedener Klangfarbe physiologischer
Art ist, wird die Einstellung und Verbindung des Regelwiderstandes 23 in bezug auf
die Stellungen des Kondensators 21 bzw. 22 zweckmäßigerweise empirisch festgestellt.
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Bei der in diesem Ausführungsbeispiel gewählten Schwingungserzeugung
mit einer Entladungsröhre (Glimmlampe) entsteht eine sehr obertonreiche Schwingung,
so daß es genügt, nur den Kondensator 2 1 zu verwenden und auf Kondensator 22 zu
verzichten. Bei anderen Schwingungserzeugern, z. B. dem rückgekoppelten Röhrengenerator
(in direkter Nieder fr equenzschaltung oder in überlagerungsschaltung hochfrequenter
Schwingungen), ist die Schwingungsform weniger obertonhaltig. Infolgedessen kann
hierfür der Kondensator 2i entbehrlich werden.
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Die technische Ausführung der Klangfarbenregelung im Rahmen des dreidimensionalen
Spiels geht beispielsweise aus Abb. i hervor. Es bedeutet 7 einen aus Kohlepulver
oder in anderer Weise gebildeten Widerstand, entsprechend Widerstand 23 in Abb.
2. Die Ziffer 8 in Abb. i bedeutet einen Kondensator entsprechend dem Kondensator
2i oder 22 in Abb. 2. Die Werte von Kapazität. und Widerstand sind so gewählt, daß
der vorerwähnte Ausgleich zur Erzielung eines gleichen Lautstärkeeindruckes bei
allen Klangfarben hinreichend vorhanden ist.
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Für die Auswahl der Klangfarben, geordnet nach Gruppen, dienen Stufen
(Register). Die stetigen Übergänge innerhalb der Stufen bzw. zwischen diesen ergeben
besondere künstlerische Effekte durch das dreidimensionale Spiel. Während für die
stetige Veränderung der Klangfarbe vorzugsweise einfache Regelmittel, z. B. Regelkondensatoren,
vorgesehen sind, werden für die Register charakteristischereFrequenzbeeinflussungsmittel,
wie Siebkreise und Resonanzkreise, benutzt. Resonanzkreise werden insbesondere in
dem Fall eines geringen Tonumfanges benutzt und dienen, je nachdem sie als Sperr-
oder Abstimmkreise geschaltet sind, zur Unterdrückung oder Hervorhebung bestimmter
enger begrenzter Tonbereiche. Siebkreise werden benutzt, wenn ein größerer Bereich
von Harmonischen unterdrückt oder hervorgehoben werden soll. In der vollendetsten-
Form geschieht die Klangfarbenbildung, indem die Klangfarbenbildungsmittel stetig
und stufenweise einstellbar ausgebildet werden.
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Bezüglich des zur Schwingungserzeugung angewendeten Systems -bestehen
keine Einschränkungen. In dem Ausführungsbeispiel wurde ein einfaches Entladungsgefäß
(Glimmlampe) gewählt, weil diese Art der Schwingungserzeugung besonders einfach
ist und diese Schwingungen besonders obertonreich, daher musikalisch wertvoll sind.
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Statt einer Verschiebung der Schiene i zum stetigen Übergang -auf
verschiedene Klangfarben kann man auch den Widerstand 2 oder einen kleineren Träger
dieses Widerstandes verschiebbar machen. Man kann auch die Schiene i in zahlreiche
voneinander in der Längsrichtung isolierte Streifen aufteilen, von denen jeder folgende
einer etwas veränderten Klangfarbe entspricht, so daß ein nahezu kontinuierlicher
Klangfarbenübergang entsteht, @@enn man den Widerstand 2 allmählich in verschiedene
Stellungen von vorne nach .hinten bringt. -Statt der Schiene i kann man auch
den Widerstand 2 in zahlreiche parallele Drähte oder Streifen aufteilen, die man
zweckmä ßigerweise mit einer Gummiplatte oder einem Tuch o. dgl. überdeckt, letzteres
z. B. indem auf einen dünnen Isolierstoff (Papier; Cellon) auf der Unterseite etwa
auf galvanischem Wege zahlreiche Widerstandsstreifen aufgebracht werden. Auf der
Oberseite kann die Mensur aufgezeichnet werden. In dieser vollkommeneren Form besteht
demnach das Manual aus einer nachgiebigen Fläche, auf welcher -die Mensur aufgezeichnet
ist. Durch Drücken an einer Stelle entsteht der entsprechende Ton, gleichzeitig
können an anderen Stellen (i Terz oder je nach Dimensionierung entfernt) weitere
Töne getastet werden. Der Ton ist laut, wenn man stark, schwach, wenn man leise
drückt. Drückt man den Ton an der Vorderkante, ist er flötenartig (obertonartig),
nach der Hinter-1{aiite " zü wird er schärfer (obertorireicher).
Außerdem
können noch Register vorhanden 'sein. Auch können wie bei der Orgel mehrere entsprechend.
ausgebildete Manuale und Spielpedale vorgesehen sein.