EP0272275B1 - Verfahren zur erzeugung eines periodischen taktsignals und taktgeber zur durchfuhrung dieses verfahrens - Google Patents

Verfahren zur erzeugung eines periodischen taktsignals und taktgeber zur durchfuhrung dieses verfahrens Download PDF

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EP0272275B1
EP0272275B1 EP86906814A EP86906814A EP0272275B1 EP 0272275 B1 EP0272275 B1 EP 0272275B1 EP 86906814 A EP86906814 A EP 86906814A EP 86906814 A EP86906814 A EP 86906814A EP 0272275 B1 EP0272275 B1 EP 0272275B1
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EP
European Patent Office
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pulses
pulse
period
interval
time
Prior art date
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EP86906814A
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EP0272275A1 (de
Inventor
Martin Willems
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Guenther Martin (rechtsnachfolger Von Willems Martin (verstorben))
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Guenther Martin (rechtsnachfolger Von Willems Martin (verstorben))
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Publication of EP0272275A1 publication Critical patent/EP0272275A1/de
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/36—Accompaniment arrangements
    • G10H1/40—Rhythm
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04F—TIME-INTERVAL MEASURING
    • G04F5/00—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards
    • G04F5/02—Metronomes
    • G04F5/025—Electronic metronomes

Definitions

  • the invention relates to a method for generating a clock signal perceived as a natural rhythm, which consists of periodically repeating sequences of several electrical pulses (basic pulses) per period, the period lengths being approximately the same length, while the intervals of the pulses (basic times) in one vary substantially constant relationship to each other, and a clock to perform this procedure.
  • Clock generators are used in many areas of daily life to control time sequences.
  • clocks are used in rhythm devices, automatic accompaniments and metronomes.
  • the periods in which sequences of several basic pulses are repeated periodically consist of a complete musical beat.
  • the individual periods (bars) are generally of the same length, but the "period” can also be changed abruptly or gradually during a piece of music - abruptly when changing the bar and gradually when the tempo changes continuously, e.g. Speed increase, in the course of the piece of music.
  • the pulse sequences correspond to the tone sequences, the impulses being given at the beginning and end of the various events, such as tones or sounds. Each pulse must therefore be correlated with the desired event.
  • the impulses that divide a period in intervals (base times or base time durations), i.e. in pulse intervals, lay in music.
  • the time level of the "quarters” can then be called the base time level; These are usually superimposed on other time levels, namely the time level of the eighth, the sixteenth, etc. If you superimpose all of these time levels in a clock generator, corresponding intermediate pulses, e.g. for the eighth, sixteenth, etc.
  • the simplest form of a clock in music is a mechanically or electrically operated metronome.
  • Such metronomes but also the clock generators in the first generation rhythm devices, only give the clock or the pulses corresponding to the clock in a time-linear manner, i.e. that the time between all quarter impulses, eighth impulses, sixteenth impulses, triplet eighth impulses etc. are each exactly the same.
  • Such a rhythm sounds very machine and unnatural.
  • An electrically operated metronome for generating a uniformly rigid clock is known from the magazine Elektor, November 1983, pages 11-24 to 11-27.
  • Second-generation rhythm devices have different intermediate pulse intervals (split times) between two adjacent intermediate pulses. This has the consequence that of successive intermediate pulses of the time level of the sixteenth, the intermediate times between the first and second, the third and fourth, the fifth and sixth etc. pulse greater or smaller than between the second and third, the fourth and fifth, the sixth and seventh etc. impulse.
  • the ratio in which the above intermediate times are set is adjustable. This is achieved by counting the pulses from a high-frequency clock. This allows a clearly audible, but only very superficial approach to naturally played rhythms, because the rest of the rhythmic framework, especially the quarter level, remains linear, i.e. constant in time, therefore still looks rigid and unswerving.
  • rhythm devices require a very strong discipline in terms of rhythm from the musician protecting them and prevent an individually shaped rhythmic expression.
  • rhythms can of course be saved and played back as phrases.
  • the rhythm played by a musician is recorded digitally and preserved as a phrase.
  • the rhythm is perceived as completely natural because it is the reproduction of naturally played music.
  • a large number of phrases have to be stored for extensive application possibilities of such a rhythm device, which requires high storage capacities and a large number of switching elements.
  • a rhythm that is stored and reproduced in this way represents pure plagiarism.
  • the object of the invention is to create a method and a clock generator of the type mentioned in the introduction, in which the pulse sequences are emitted within a period of at least two pulses with periodically changing distance changes (time delays);
  • a clock should be usable in particular for rhythm devices and metronomes of music and should produce a rhythm that can be played with music, which of course played rhythms can be adjusted as variably as possible.
  • a method according to claim 1 is proposed.
  • a method according to claim 2 is proposed as a solution to the problem.
  • the basic pulses are given for the basic level, while the intermediate pulses belong to one or more additional time levels.
  • Each pulse can initiate or end multiple events at the same time, i.e. that only a single pulse is required for events that start or end simultaneously in different levels.
  • the object is achieved by a method of The type mentioned at the outset, in which period at least two pulses are generated and emitted in such a way that the changes in distance between the individual pulse intervals and the pulse interval averaged over a period swell and decrease again and that the average pulse intervals are at least as long as the duration of an eighth -Tones, preferably as long as the duration is a quarter-tone.
  • a clock generator according to the invention for performing the method according to the invention is defined in claim 7.
  • the occurrence of events - in comparison to a rigid sequence of equally long time intervals - can be caused to be changed in time (with a time delay) in such a way that the time delays fluctuate periodically in the same manner as is the case with processes taking place in nature is.
  • Natural rhythm is - in the sense of the invention - not limited to the rhythm in the music (although preferably used there), but to be understood in the broadest sense, namely in the sense of a timing that triggers a process that interacts with the Body functions of a living being. It is therefore understood that clock generators according to the invention can be used wherever a corresponding process is to be triggered or is triggered by the clocking. So whether this bodily function affects the movement of limbs, the activity of the senses or other bodily functions, such as that of the various circuits, is irrelevant to the feasibility of the invention; it can therefore be used in toys, kitchen appliances, image or sound recorders as well as in the medical field - however, the preferred field of application is music and in particular rhythm generation.
  • 1a to c graphical representations of the time delays according to the invention of pulse sequences given in several planes during a period as a function of time;
  • 1a shows a binary 4/4 cycle with the time delays of the fourth, eighth and sixteenths and the total time delay.
  • FIG. 1 b shows a binary 4/4 cycle with the time delays of the fourth, eighth and sixteenths and the total time delay.
  • FIG. 1 b shows a binary 4/4 cycle with the time delays of the fourth, eighth and sixteenths and the total time delay.
  • FIG. 1 b shows a binary 4/4 cycle with the time delays of the fourth, eighth and sixteenths and the total time delay.
  • FIG. 1 b shows a binary 4/4 cycle with the time delays of the fourth, eighth and sixteenths and the total time delay.
  • FIG. 1 b shows a binary 4/4 cycle with the time delays of the fourth, eighth and sixteenths and the total time delay.
  • FIG. 1 b shows a binary 4/4 cycle with the time delays of the fourth,
  • Fig. 2 is a schematic circuit diagram for a clock module.
  • Fig. 1a below the time axis (t), the counting times of 1 to 3 customary in music, including the counting values denoted by ne, +, te and e, are given.
  • the count numbers 1 to 3 indicate the time-linear impulses for the quarters on the time axis, as would be the case with a conventional metronome.
  • a period has the period of two quarters. At the beginning and at the end of the period, all the pulses to be given by the clock generator coincide exactly with the metronomically given pulses.
  • the time periods referred to as base times between the base pulses are however of unequal length within the period, so that the pulse given at counting time 2 is delayed by a certain amount of time compared to the mean base time (exact metronomic time).
  • the time delays for the base pulses given during a period compared to the mean base time now - according to the invention - swell on and off during a period. This is shown in Figures 1a to 1c with the curves a l and a 2 . This swelling and then swelling of the time delay takes place in the examples according to FIGS.
  • time axis in FIG. 1c has a smaller scale and that in FIGS. 1a to 1c time delay d is shown on a significantly smaller scale (that is to say greatly exaggerated) than the time axis t in order to illustrate the effect according to the invention .
  • all time delay curves are shown approximately sinusoidally in FIGS. 1a to 1c. Deviations from the sinusoidal shape are also conceivable.
  • the basic pulses to be given by the clock generator are delayed by the time delay value d determined by the respectively assigned time delay.
  • the time delay curves for the level of the eighth are designated in FIGS. 1a and 1b and in FIG. 1c with b 2 , while the corresponding curves for the time delay of the sixteenths are shown with c 1 in FIG. 1a and with c 2 in FIG. 1b.
  • the delay times of the individual pulses should be composed of the sum of all time delays. Accordingly, the sum curves e, f and g of the time delays in the individual event levels have been shown in FIGS. 1a to 1c.
  • the clock generator needs a time-constant counter register and on the other hand a time delay circuit with which the desired time delays in the individual levels and the total time delay can be specified. Every time the counting register initiates a pulse, it must be given by the clock generator with a time delay corresponding to the time delay assigned to the time in question.
  • the measure of the greatest time delay for each individual level is infinitely adjustable in a preferred embodiment of the invention. While according to FIGS. 1a and 1c the maximum time delay is approximately the same for all time levels, in FIG. 1 the time delay for the sixteenths is significantly greater than for the quarters and eighths; the latter is among others required for the generation of so-called ternary sixteenths to produce the so-called triplet feeling or dotted rhythms.
  • This gain factor is therefore (for rhythm transmitters) a variable to be selected depending on the style, which (in the case of a sinusoidal delay curve) multiplied by the sinsus value gives the time delay. In extreme cases, individual delay curves can also become very flat, so that only the sum of the time delays from the other levels comes into effect for this level.
  • the maximum delay, e.g. however, the off beat sixteenth should not be larger than a medium sixteenth.
  • the clock generator module shown in FIG. 2 consists of a clock generator T, for example a click pulse generator (multivibrator), which is continuously adjustable, for example between 2 and 20 Hz.
  • a counter is also required which, for example, periodically counts through the numbers 1 to 8 in order to then start over and over again at 1. With this counter, pulses from the clock generator T can be supplied to the switches S to S 7 , these electronic switches being opened on the first pulse, closed on the next pulse and reopened on the next but one pulse, etc.
  • outputs 1 to 8 of Counter Z each assigned two outputs to a switch S. In the drawing, the output which causes the switch to open is identified by + and the output which causes the switch to close by 0. When the device is switched on, all switches are closed.
  • Resistors R, to R 7 are connected in parallel with the switches S to S 7 . These resistors R 1 to R 7 and a resistor R o serving as a series resistor are connected in series as a voltage divider. The more switches S are opened, the greater the total resistance and thus the delay time, which is a maximum of, for example, 0.5 seconds. With the switches S, to S 4 and the resistors R, to R 4 , it is possible, for example, for the example shown in FIGS. 1a and 1b to understand the swelling and decaying of the delay times within a period. If this happens sinusoidally, the resistance ratio of R to R 2 and from R 4 to R 3 is approximately 0.415.
  • the linkage with the linear voltage-controlled delay time takes place, for example between 0 and 0.5 seconds.
  • the output A of the delay element D leads, for example, to the sound filters which are activated and deactivated by the time-delayed pulses.
  • the switches S s and S 6 are each connected to four outputs of the counter Z, so that each switch is opened twice and closed again twice during a counting period of 1 to 8. This is done in such a way that both switches are opened one after the other and closed again in the reverse order, and this process is then repeated. Since in this case the resistors R 5 and R 6 are of equal size, an approximately sinusoidal time delay curve can be simulated point by point for the level of the eighth, the steepness of the delay curve being determined again by the potentiometer P 2 .
  • the resistor R 7 responsible for the sixteenth is significantly larger than the resistors R 1 to R 6 , since comparatively longer delay times are needed for the sixteenth to realize ternary or punctured rhythms.
  • the clock generator modules according to the invention can be designed more simply, more compactly and more efficiently than in the illustrative example shown.
  • the maximum delay times e.g. can be entered digitally.
  • the clock would then deliver 120 quarters of a minute at 800 Hz or a multiple of 800 Hz.
  • a corresponding module would then count and calculate the relevant impulses and pass them on to the corresponding sound filters.
  • delay levels e.g. Thirty-second and sixty-fourth, also known as triplets and quintoles, and the change in the maximum delay time in very fine, e.g. Per mil steps can be entered.
  • the exemplary embodiment primarily refers to clocks for music, it can nevertheless also be used in a sensible manner in other areas, as explained above.
  • the duration of the averaged base time is so long that the higher time levels superimposed on the base time level are influenced by the swelling and decongesting of the time delays in the base time level - namely even if the intermediate impulses corresponding to the higher time levels, as with a metronome, are not specifically given, but are played by the musician. It has been recognized that "swinging" music is given its characteristic character by time delays in lower time levels - corresponding to relatively long base times - especially in the time levels of the quarter tones.
  • All overlying time levels must then be automatically subjected to the time delays in the base time level in such a way that corresponding pulses of all time levels coincide - regardless of whether the intermediate pulses from the higher time levels are given symmetrically or asymmetrically between the base pulses.
  • This embodiment is particularly suitable as a metronome with a preferably adjustable frequency, in which one can speak of a "swinging" metronome over the entire frequency band.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines als natürlichen Rhythmus empfundenen Taktsignals, das aus periodisch sich wiederholenden Folgen von mehreren elektrischen Impulsen (Basisimpulsen) je Periode besteht, wobei die Periodendaueren annähernd gleich lang sind, während die Abstände der Impulse (Basiszeiten) in einem im wesentlichen konstanten Verhältnis zueinander variieren, sowie einen Taktigeber zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Taktgeber werden in vielen Bereichen des täglichen Lebens zur Steuerung von Zeitabläufen verwendet.
  • Insbesondere in der Musik werden Taktgeber in Rhythmusgeräten, Begleitautomaten und Metronomen eingesetzt. Dabei bestehen die Perioden, in denen sich Folgen von mehreren Basisimpulsen periodisch wiederholen, in der Rejel aus einem vollständigen musikalischen Takt. Die einzelnen Perioden (Takte) dauren in der Regel gleich lange, die "Periodendauer" kann aber auch während eines Musikstückes abrupt oder allmählich geändert werden - abrupt bei einem Taktwechsel und allmählich bei kontinuierlicher Tempoänderung, z.B. Temposteigerung, im Laufe des Musikstückes.
  • Die Impulsfolgen entsprechen in der Musik den Tonfolgen, wobei die Impulse am Anfang und Ende der verschiedenen Ereignisse, wie Töne oder Klänge, gegeben werden. Jeder Impuls muß also mit dem gewünschten Ereignis korreliert werden.
  • Die eine Periode in Abstände (Basiszeiten bzw. Basiszeitdauren), also in Impulsabstände, aufteilenden Impulse (Basisimpulse) legen in der Musik . das Basiszeitmaß innerhalb des Taktes (Periode) fest; hierzu dienen meistens die sogenannten "Viertel". Die Zeitebene der "Viertel" kann dann als Basiszeitebene bezeichnet werden; dieser sind in der Regel weitere Zeitebenen überlagert, nämlich die Zeitebene der Achtel, der Sechzehntel usw.. Überlagert man all diese Zeitebenen in einem Taktgeber, so müssen zwischen den Basisimpulsen entsprechende Zwischenimpulse, z.B. für die Achtel, Sechzehntel usw., gegeben werden.
  • Die einfachste Form eines Taktgebers in der Musik ist ein mechanisch oder elektrisch betriebenes Metronom. Solche Metronome, aber auch die Taktgeber in den Rythmusgeräten der ersten Generation geben den Takt bzw. die dem Takt entsprechenden Impulse ausschließlich zeitlinear, d.h. daß die Zeit zwischen allen Viertelimpulsen, Achtelimpulsen, Sechzehntelimpulsen, Triolen-Achtelimpulsen usw. jeweils genau gleich sind. Ein so erzeugter Rhythmus klingtsehr maschinell und unnatürlich. Daher sind solche Geräte nur begrenzt verwendar. Ein elektrischbetriebenes Metronom zu Erzeugung eines gleichmäßig starren Taktes is aus der Zeitschrift Elektor, November 1983, Seiten 11-24 bis 11-27 bekannt.
  • Bei Rhythmusgeräten der zweiten Generation wurden unterschiedlich lange Zwischenimpulsabstände (Zwischenzeiten) von zwei benachbarten Zwischenimpulsen realisiert. Dies hat die Folge, daß von hintereinanderfolgenden Zwischenimpulsen der Zeitebene der Sechzehntel die Zwischenzeiten zwischen dem ersten und zweiten, dem dritten und vierten, dem fünften und sechsten usw. Impuls größer oder kleiner als zwischen dem zweiten und dritten, dem vierten und fünften, dem sechsten und siebten usw. Impuls ist. Das Verhältnis, in dem die vorgenannten Zwischenzeiten stehen, ist einstellbar. Erreicht wird dies durch Auszählen der Impulse eines hochfrequenten Taktgebers. Hierdurch läßt sich eine deutlich hörbare, aber doch nur sehr oberflächliche Annäherung an natürlich gespielte Rhythmen erzielen, denn das übrige rhythmische Gerüst, vor allem die Viertelebene, bleibt nachwievor linear, d.h. zeitkonstant, wirkt daher nachwievor starr und unswingend.
  • Solche Rhythmusgeräte erfordern von dem sie behutzenden Musiker eine sehr starke Disziplin in rhythmischer Hinsicht und unterbinden eine individuell geprägte rhythmische Ausdrucksweise.
  • In einer weiteren Art von Rhythmusgeräten können natürlich gespielte Rhythmen als Phrasen abgespeichert und wiedergegeben werden. Hierzu wird der von einem Musiker gespielte Rhythmus digital aufgenommen und als Phrase konserviert. Bei diesen Rhythmusgeräten wird der der Rhythmus zwar als völlig natürlich empfunden, weil er die Wiedergabe natürlich gespielter Musik ist. Es müssen jedoch für umfangreiche Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Rhythmusgerätes sehr viele Phrasen gespeichert werden, was hoe Speicherkapazitäten und eine Vielzahl von Schaltelementen erfordert. Außerdem stellt ein so gespeicherter und wiedergegebener Rhythmus ein reines Plagiat dar.
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie einen Taktgeber der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die Impulsfolgen innerhalb einer Periode von mindestens zwei Impulsen mit periodisch sich ändernden Abstandsveränderungen (Zeitverzögerungen) abgegeben werden; ein solcher Taktgeber soll insbesondere für Rhythmusgeräte und Metronome der Musik einsetzbar sein und einen musizierbaren Rhythmus erzeugen, der natürlich gespielten Rhythmen möglichst variabel anpaßbar ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 vorgeschlagen. Für Impulsfolgen, die für zeitgleich ablaufende, miteinander korrelierte Vorgänge, insbesondere für verschiedene Zeitebenen der Musik (Ebene der Halben, Viertel, Achtel usw.) gegeben werden, wird als Lösung der Aufgabe ein Verfahren gemäß dem Anspruch 2vorgeschlagen. Bei dieser Lösung werden die Basisimpulse für die Basisebene gegeben, während die Zwischenimpulse einer oder mehreren weiteren Zeitebenen angehören. Jeder Impuls kann erforderlichenfalls mehrere Ereignisse gleichzeitig einleiten oder beenden, d.h. daß für in verschiedenen Ebenen gleichzeitig einsetzende oder beendete Ereignisse nur ein einziger Impuls erforderlich ist.
  • Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem Periode mindestens zwei Impulse derart erzeugt und abgegeben werden, daß, die Abstandveränderungen zwischen den einzelnen Impulsabständen und dem über eine Periode gemittelten Impulsabstand stetig anschwellen und wieder abschwellen und daß die gemittelten Impulsabstände mindestens so lang wie die Dauer eines Achtel-Tones, vorzugsweise so lang wide die Dauer eine Viertel-Tones, sind. Ein erfindungsgemäßer Taktgeber zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ist im Anspruch 7 definiert.
  • Nit einem erfindungsgemäßen Taktgeber kann der Eintritt von Ereignissen - im Vergleich zu einer starren Abfolge gleichlanger Zeitintervalle - abstandsverändert (zeitverzögert) veranlaßt werden, und zwar derart, daß die Zeitverzögerungen in der gleichen Weise periodisch schwanken, wie dies bei in der Natur ablaufenden Vorgängen der Fall ist.
  • Es wurde nämlich erkannt, daß insbesondere bei Menschen oder Tieren ablaufende, periodisch sich wiederholende Ereignisse, wie die Körperbewegungenbeim Laufen, die Herztätigkeit und vieles andere durch zeitgleich ablaufende Vorgänge, wie die Atmung, seelische Empfindungen u.ä., in erster Linie periodischen Schwankungen unterworfen werden. Anders als ein herkömmlicher Metronom ist ein Lebewesen von Natur aus weniger dazu geeignet, Vorgänge zeitexakt zu wiederholen. Dies gilt insbesondere für Musiker, vor allem für Rhythmiker, denen ein Musizieren nach dem Metronom unnatürliche Körperbewegungen abverlangt. Demgegenüber arbeitet ein erfindungsgemäßer Taktgeber in einer Weise, die natürlich und zwanglos gespielter Musik außerordentlich nahekommt.
  • "Natürlicher Rhythmus" ist - im Sinne der Erfindung - nicht auf den Rhythmus in der Musik beschränkt (wenn dort auch bevorzugt angewendet), sondern in weitesten Sinne zu verstehen, nämlich im Sinne einer Taktgabe, die einen Vorgang auslöst, der in Wechselwirkung mit dem Körperfunktionen eines Lebewesens treten soll. Es versteht sich demnach, daß erfindungsgemäß Taktgeber überall dort einsetzbar sind, wo durch die Taktgabe ein entsprechender Vorgang ausgelöst werden soll bzw. ausgelöst wird. Ob diese Körperfunktion die Bewegung von Gliedmaßgen, die Tätigkeit der Sinne oder anderer Körperfunktionen, wie die der verschiedenen Kreisläufe, betrifft, spielt also keine Rolle für die Ausführbarkeit der Erfindung; sie kann daher in Spielzeugen, Küchengeräten, Bild- oder Tonaufzeichnern genauso wie auf medizinischem Gebiet angewendet werden - bevorzugtes Anwendungsgebiet ist jedoch die Musik und insbesondere die Rhythmuserzeugung.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die vorgenannten erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile bzw. Arbeitsfunktionen unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
  • Es versteht sich, daß die Merkmale der Unteransprüche in beliebiger sinnvoller Kombination mit dem Merkmalen der übergeordneten Ansprüche ebenfalls den Gegenstand der Erfindung bilden.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Taktgebers dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1a bis c grafische Darstellungen der erfindungsgemäßen Zeitverzögerungen von in mehreren Ebenen gegebenen Impulsfolgen während einer Periode in Abhängigkeit von der Zeit; dabei ist in Fig. 1a ein binärer 4/4-Takt mit den Zeitverzögerungen der Viertel, Achtel und Sechszehntel sowie der Gesamtzeitverzögerung dargestellt. Dasselbe gilt für Fig. 1 b, bei der die Verzögerung der Sechszehntel zur Erzeugung sogenannter triolischer Sechszehntel besonders ausgeprägt ist, während in Fig. 1c ein aus Vierteln und Achteln bestehender 3/4-Takt dargestellt ist;
  • Fig. 2 ein schematisches Schaltbild für ein Taktgebermodul.
  • In Fig. 1a sind unterhalb der Zeitachse (t) die in der Musik üblichen Zählzeiten von 1 bis 3 einschließlich der mit ne, +, te und e bezeichneten Zählwerte angegeben. Die Zählzahlen 1 bis 3 geben die zeitlinearen Impulse für die Viertel auf der Zeitachse an, wie sie ein herkömmlicher Metronom vorgeben würde. Das gleiche gilt für die exakt in der Mitte zwischen den Viertel liegenden Achtel (zweite Ebene) und ebenso für die Sechszehntel (dritte Ebene), während die Viertel die Basisebene bilden. Eine Periode hat in diesem Fall also die Periodendauer von zwei Vierteln. Am Beginn und am Ende der Periode fallen alle von dem Taktgeber zu gebenden Impulse exakt mit den metronomisch gegebenen Impulsen zusammen. Die als Basiszeiten bezeichneten Zeitspannen zwischen den Basisimpulsen (Impulse für die Viertel) sind innerhalb der Periode aber ungleich lang, so daß der bei der Zählzeit 2 gegebene Impuls gegenüber der mittleren Basiszeit (exakte metronomische Zeit) um eine bestimmte Zeitspanne verzögert gegeben wird. Diese Zeitverzögerung d (= delay) kann natürlich positiv oder negative gewählt werden - in den Figuren 1a bis 1c sind alle Zeitverzögerungen als positiv angenommen. Die Zeitverzögerungen für die während einer Periode gegebenen Basisimpulse gegenüber der mittleren Basiszeit schwellen nun - gemäß der Erfindung - während einer Periode an und wieder ab. Dies ist in den Figuren 1a bis 1c mit den Kurven al bzw. a2 dargestellt. Dieses An- und wieder Abschwellen der Zeitverzögerung erfolgt in den Beispielen gemäß Fig. 1a und 1b während einer aus zwei Basiszeiten von je einem Viertel gebildeten Periodendauer und in Fig. 1c in einer aus drei Basiszeiten (3/4) gebildeten Periodendauer. Es ist zu beachten, daß die Zeitachse in Fig. 1c einen kleineren Maßstab hat und daß in den Figuren 1a bis 1c Zeitverzögerung d in einem deutlich kleineren Maßstab (also stark überhöht) dargestellt ist, als die Zeitachse t, um den erfindungsgemäßen Effekt zu verdeutlichen.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in den Fig. 1a bis 1c alle Zeitverzögerungskurven etwa sinusförmig dargestellt. Es sind aber auch Abweichungen von der Sinusform denkbar.
  • Die vom Taktgeber zu gebenden Basisimpulse werden um den durch die jeweils zugeordnete Zeitverzögerung festgelegten Zeitverzögerungswert d verzögert gegeben.
  • Sofern außer den Basisimpulsen auch Zwischenimpulse gegeben werden, die im Normalfall die Basiszeiten in gleichlange Zwischenzeiten unterteilen, sollen auch die Zwischenzeiten eine Zeitverzögerung erleiden, wobei diese Zeitverzögerung in dieser Ebene zwischen zwei benachbarten Impulsen der darunter liegenden (hier der Basisebene) höchstens einmal an- und wieder abschwellen. Das gleiche gilt für weiter eingeschobene Zeitebenen, etwa die in Figuren 1a und 1b dargestellten Sechzehntel, entsprechend.
  • Die Zeitverzögerungskurven für die Ebene der Achtel sind in den Figuren 1a und 1b und in Figur 1c mit b2 bezeichnet, während die entsprechenden Kurven für die Zeitverzögerung der Sechszehntel in Fig. 1a mit c1 und in Fig 1b mit c2 dargestellt sind.
  • Erfindungsgemäß sollen sich im Falle mehrerer überlagerter Zeitebenen (auch als Ereignisebenen zu bezeichnen) die Verzögerungszeiten der einzelnen Impulse aus der Summe aller Zeitverzögerungen zusammensetzen. Dementsprechend sind in den Figuren 1a bis 1c die Summenkurven e, f und g der Zeitverzögerungen in den einzelnen Ereignisebenen dargestellt worden. Der Taktgeber benötigt also einerseits ein zeitkonstant arbeitendes Zählregister und andererseits eine Zeitverzögerungsschaltung, mit der die gewünschten Zeitverzögerungen in den einzelnen Ebenen sowie die Gesamtzeitverzögerung vorgebbar ist. Jedesmal wenn das Zählregister eine Impulsgabe veranlaßt, muß dieser der dem betreffenden Zeitpunkt zugeordneten Zeitverzögerung entsprechend zeitverzögert vom Taktgeber abgegeben werden.
  • Der einfachste Fall der Erfindung ergibt sich aus der Zeitverzögerungskurve a2 gemäß Fig. 1c - dieser Fall genügt den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Das Maß der größten Zeitverzögerung für jede einzelne Ebene ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stufenlos einstellbar. Während gemäß den Figuren 1a und 1c die maximale Zeitverzögerung für alle Zeitebenen etwa gleich groß ist, ist in Fig. 1 die Zeitverzögerung für die Sechszehntel deutlich größer als für die Viertel und Achtel; letzteres ist u.a. für die Erzeugung sogenannter ternärer Sechszehntel zur Erzeugung des sogenannten Triolen-feeling oder punktierter Rhythmen erforderlich. Dieser Verstärkungsfaktor ist also (bei Rhythmusgebern) eine Stilabhängig zu wählende Größe, die (im Falle einer sinusförmigen Verzögerungskurve) mit dem Sinsuswert multipliziert die Zeitverzögerung ergibt. Im Extremfall können einzelne Verzögerungskurven auch sehr flach werden, so daß für diese Ebene nur die Summe der Zeitverzögerungen aus den anderen Ebenen zur Wirkung kommt. Die maximale verzögerung, z.B. der off beat-Sechszehntel sollte jedoch nicht großer als ein mittleres Sechszehntel sein.
  • Das in Fig. 2 dargestellte Taktgebermodul besteht aus einem Taktgeber T, z.B. einem Knackimpulsgenerator (Multivibrator), der z.B. zwischen 2 und 20 Hz stufenlos regelbar ist. Weiterhin wird ein Zähler benötigt, der z.B. zeitkonstant die Zahlen 1 bis 8 periodisch durchzählt, um dann immer wieder bei 1 neu zu beginnen. Mit diesem Zähler können Impulse des Taktgebers T den Schaltern S, bis S7 zugeführt werden, wobei diese elektronischen Schalter beim ersten Impuls geöffnet, beim nächsten Impuls geschlossen und beim übernächsten Impuls wider geöffnet werden usw.. Hierzu sind von den Ausgängen 1 bis 8 des Zählers Z jeweils zwei Ausgänge einem Schalter S zugeordnet. In der Zeichnung ist der das Schalteröffnen bewirkende Ausgang mit + und des das Schalterschließen bewirkende Ausgang mit 0 gekennzeichnet. Beim Einschalten des Gerätes sind alle Schalter geschlossen.
  • Parallel zu den Schaltern S, bis S7 sind Widerstände R, bis R7 geschaltet. Untereinander sind diese Widerstände R, bis R7 sowie ein als Vorwiderstand dienender Widerstand Ro hintereinander als Spannungsteiler geschaltet. Je mehr Schalter S geöffnet sind, um so größer ist der Gesamtwiderstand und damit die delay-Zeit, die maximal z.B. 0,5 Sekunden beträgt. Mit den Schaltern S, bis S4 und den Widerständen R, bis R4 ist es z.B. möglich, für das in Fig. 1a und 1b dargestellte Beispiel, das Anschwellen und Abschwellen der Verzögerungszeiten innerhalb einer Periode nachzuvollziehen. Sollte dies sinusförmig geschehen, so beträgt das Widerstandsverhältnis von R, zu R2 und von R4 zu R3 etwa 0,415. Ist eine feinere Unterteilung z.B. deshalb gewünscht, weil auch Zweiunddreißigstel oder gar Vierundsechzigstel als weitere Zeitebenen einbezogen werden sollen, so sind entsprechend mehr Ausgänge am Zählregister und Schalter sowie Widerstände erforderlich. In dem vorliegenden, zur Verständniserleichterung sehr einfach ausgeführten, Anschauungsbeispiel wird die Sinuskurve für die Zeitverzögerung in der Viertelebene (Basisebene) in lediglich vier Punkten dargestellt. Parallel zur der Kette der Widerstände R, bis R4 ist ein stufenlos regelbares Potentiometer P, geschaltet - entsprechend den Potentiometern P2 und P3 für die Widerstände R4 und R6 bzw. R7. Mit diesen Potentiometern wird der Zeitverzögerungskoeffizient (Verstärkungsfaktor) und damit die Steilheit der jeweiligen Zeitverzögerungskurve gereglet. In dem mit den Impulsen des Taktgebers T beaufschlagten Verzögerungsglied D effolgt die Verknüpfung mit der linear spannungsgesteurerten Verzögerungszeit, z.B. zwischen 0 und 0,5 Sekunden. Der Ausgang A des Verzögerungsgliedes D führt z.B. zu den Klangfiltern, die durch die zeitverzögerten Impulse aktiviert und desaktiviert werden.
  • Zur zeitverzögerten Darstellung der Achtel sind die Schalter Ss und S6 mit jeweils vier Ausgängen des Zählers Z verbunden, so daß währen einer Zählperiode von 1 bis 8 jeder Schalter zweimal geöffnet und zweimal wieder geschlossen wird. Dies geschieht derart, daß zunächst beide Schalter nacheinander geöffnet und in umgekehrter Reihenfolge wieder geschlossen werden und sich dieser Vorgang dann wiederholt. Da in diesem Fall die Widerstände R5 und R6 gleich groß sind, kann auf diese Weise auch für die Ebene der Achtel eine etwa sinusförmige Zeitverzögerungskurve punktweise nachgebildet werden, wobei durch das Potentiometer P2 wieder die Steilheit der Verzögerungskurve bestimmt wird.
  • Der für die Sechszehntel zuständige Widerstand R7 ist deutlich größer als die Widerstände R1 bis R6, da für die Sechszehntel vergleichsweise größere delay-Zeiten gebraucht werden, um ternäre oder punktierte Rhythmen zu realisieren.
  • Wie der Fig. 2 ohne weiteres entnehmbar, addieren sich die Verzögerungswerte für alle drei Ebenen, da jeder Ausgang 1 bis 8 das Zählers Z gleichzeitiges Zu- und Abschalten je eines Widerstandes je Zählbenen gleichzeitig bewirkt.
  • Natürlich können durch Verwendung integrierter Schaltkreise die erfindungsgemäßen Taktgebermodule einfacher im Aufbau, kompakter sowie leistungsfähiger als in dem dargestellten Anschauungsbeispiel ausgeführt sein. Dabei können z.B. auch die maximalen Verzögerungszeiten (positive oder negative) z.B. digital eingegeben werden. Für ein Tempo von z.B. 120 Viertel pro Minute würde der Taktgeber dann 800 Hz oder ein vielfaches von 800 Hz liefern. Ein entsprechender Baustein würde dann die relevanten Impulse zählen und berechnen und sie an die entsprechenden Klangfilter weitergeben. Natürlich können außer weiteren Verzögerungsebenen, wie z.B. Zweiunddreißigstel und Vierundsechzigstel, auch sogenannte Triolen und Quintolen dargestellt werden und die Änderung der maximalen Verzögerungszeit in sehr feinen, z.B. Promille-Schritte eingegeben werden.
  • Bei einer noch weiteren Ausbaustufe könnten noch größere Perioden, z.B. statt zwei Vierteltakten vier ganze Takte oder ein vielfaches davon erfaßt werden. Schließlich könnten auch nicht periodische Temposchwankungen innerhalb größerer Programme zur weiteren Überlagerung vorgesehen werden, wobei die Temposchwankungen, Taktwechsel, u.ä. an jeder beliebigen Stelle des Musikstückes vorgebbar wären. Ebenso besteht die Möglichkeit, die eingangs erwähnte digitale Klangspeicherung mit dem erfindungsgemäßen Taktgebermodul zu kombinieren und somit jeden natürlich musizierbaren Vorgang - und mehr - elektronisch zu erzeugen.
  • Wenn auch das Ausführungsbeispiel in erster Linie auf Taktgeber für die Musik Bezug nimmt, so ist dieser gleichwohl auch in anderen Bereichen sinnvoll einsetzbar, wie sie weiter vorne erläutert wurden.
  • Bei einem anderen, in der Zeichnung nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung, gemäß Anspruch 3, ist die Dauer der gemittelten Basiszeit derart lang, daß die der Basiszeitebene überlagerten höheren Zeitebenen von dem Anschwellen und wieder Abschwellen der Zeitverzögerungen in der Basiszeitebene mitbeeinflußt werden - und zwar auch dann, wenn die den höheren Zeitebenen entsprechenden Zwischenimpulse, wie bei einem Metronom, nicht eigens gegeben, aber von dem Musiker gespielt werden. Es wurde nämlich erkannt, daß "swingende" Musik durch Zeitverzögerungen in niedrigeren Zeitebenen - entsprechend relativ langen Basiszeiten -, insbesondere in der Zeitebenen der Viertel-Töne, ihr charakteristisches Gepräge erhält. Alle darüberliegenden Zeitebenen müssen dann automatisch den Zeitverzögerungen in der Basiszeitebene derart unterworfen werden, daß entsprechenden Impulse aller Zeitebenen zusammenfallen - und zwar unabhängig davon, ob die Zwischenimpulse aus den höheren Zeitebenen symmetrisch oder unsymmetrisch zwischen den Basisimpulsen gegeben werden. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere als Metronom mit vorzugsweise einstellbarer Frequenz, bei dem man von einem auf dem gesamten Frequenzband "swingenden" Metronom sprechend kann.

Claims (9)

1. Verfahren zur Erzeugung eines als natürlicher Rhythmus empfundenen Taktsignals, das aus periodisch sich wiederholenden Folgen von mehreren elektrischen Impulsen (Basisimpulsen) je Periode besteht, wobei die Periodendauern annähernd gleich lang sind, während die Abstände der Impulse (Basiszeiten) in einem im wesentlichen konstanten Verhältnis zueinander variieren, dadurch gekennzeichnet, daß je Periode mindestens drei Impulse derart erzeugt und abgegeben werden, daß die Abstandsveränderungen (Zeitverzögerungen) zwischen den einzelnen Impulsabständen (Basiszeiten) und dem über eine Periode gemittelten Impulsabstand stetig anschwellen und wieder abschwellen.
2. Verfarhen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei dem zwischen den Impulsen in mindestens einer weiteren Zeitebene Zwischenimpulse gegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß alle Impulse derart erzeugt und abgegeben werden, daß
a) die Abstandsveränderungen zwischen den einzelnen Impulsabaständen und dem über eine Periode gemittelten Impulsabstand stetig anschwellen und wieder abschwellen,
b) die Zwischenimpulsabastände zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen und Zwischenimpulsen ungleich lang sind und die Abstandsveränderungen zwischen diesen Zwischenimpulsabständen (Zwischenzeiten) und dem über eine Periode gemittelten Zwischenimpulsabstand während einer Periode mehrfach und jeweils stetig anschwellen und wieder abschwellen und
c) sich die jeweilige Abstandsveränderung aus der Summe der einzelnen Abstandsveränderungen additiv zusammensetzt.
3. Verfarhen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Periode mindestens zwei Impulse derart erzeugt und abgegeben werden, daß die Abstandsveränderungen zwischen den einzelnen Impulsabständen und dem über eine Periode gemittelten Impulsabstand stetig anschwellen und wieder abschwellen und daß die gemittelten Impulsabstände mindestens so lang wie die Dauer eines Achtel-Tones, vorzugsweise so lang wie die Dauer eine Viertel-Tones, sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse derart erzeugt und abgegeben werden, daß die enzelnen Abstandsveränderungen etwa sinusförmig verlaufen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsveränderungen einzeln, insbesondere stufenlos, einstellbar sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse derart . erzeugt und abgegeben werden, daß bei maximaler Abstandsveränderung ein Impuls mit seinem benachbarten Impuls zusammenfällt.
7. Taktgeber mit einem Impulsgenerator (T), einem dem Impulsgenerator (T) nachgeordneten Zählwerk (Z) mit mehreren Ausgängen zum nacheinander Durchlassen der Impulse oder eines Teiles der Impulse des Impulsgenerators (T) sowie den Ausgängen nachgeordneten Schaltern (S1 ... , Sn) zur Durchführung der Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner einer Widerstandskette (R1, ... Rn) und einem spannungsgesteuerten Verzögerungsglied (Verknüpfungsglied) (D) besteht, daß die Widerstandskette (R1... , Rn) als Spannungsteiler parallel mit den Schaltern (S1..., Sn) geschaltet ist und daß jedem Schalter (S1..., Sn) mindestens ein Paar von je zwei Ausgängen des Zählwerkes (Z) derart zugeordnet ist, daß jeweils ein Impuls des Impulsgenerators (T) den betreffenden Schalter öffnet und ein anderer Impuls ihn wieder schließt oder umgekehrt.
8. Taktgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die für eine Zeitebene vorgesehene Widerstandskette mit einem Potentiometer parallel geschaltet ist.
9. Taktgeber nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet daß die Periodendauer veränderbar ist.
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