WO1990003025A1

WO1990003025A1 - Vorrichtung zur schallabstrahlung und musikinstrument

Info

Publication number: WO1990003025A1
Application number: PCT/EP1989/001068
Authority: WO
Inventors: Albert Hattermann; Heinrich BÜCKER; Wolfgang Bachmann; Wilhelm Schaffrath
Original assignee: Wilhelm Schimmel Pianofortefabrik Gmbh
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1989-09-13
Publication date: 1990-03-22
Also published as: EP0434754A1; JPH04500735A

Abstract

Eine Vorrichtung zur Schallabstrahlung mittels eines plattenförmigen, elektro-dynamisch angeregten Klangkörpers zeichnet sich dadurch aus, dass der plattenförmige Klangkörper eben oder schwach gewölbt nach Art eines ein- oder mehrschichtigen Resonanzbodens (11) eines Musikinstrumentes ausgebildet ist. Als Resonanzboden (11) wird bevorzugt der eines spielfertigen Klavieres eingesetzt. Der Resonanzboden (11) stellt dabei die Membran wenigstens eines elektromagnetischen Lautsprechers dar. Eine hohe Klangqualität bei der Wiedergabe aufgezeichneter Klaviermusik wird somit möglich.

Description

Vorrichtung zur Schallabstrahlung und Musikinstrument

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schallab¬ strahlung mittels eines plattenförmigen, elektro-dy- namisch angeregten Klangkörpers.

Der erfinderische Grundgedanke ist realisierbar insbesondere in Verbindung mit einem tastenbetätigten Musikinstrument mit einer Dateπverarbeitungsein- richtung, mit der die Betätigung der Tasten in elektrische, Klangwerten entsprechende Signale umgesetzt wird, und mit einer Vorrichtung zur Schall¬ abstrahlung, der diese Signale zugeführt werden.

Insbesondere kommt ein Musikinstrument in Betracht insbesondere Klavier oder .Flügel, mit Saiten, die über Stege gespannt sind und zu Schwingungen angeregt werden, und mit einem plattenförmigen Klangkörper, der eben oder flach gewölbt nach Art eines ein- oder mehrschichtigen Resonanzbodens aus dafür bekann- ten Werkstoffen ausgebildet ist.

Umgekehrt ermöglicht die Erfindung auch eine Vor¬ richtung zur elektro-dynamischen Wandlung mechani¬ scher Schwingungen eines plattenförmigen Klangkörpers in elektrische Signale.

Die Wiedergabe von Klavierkläπgen durch herkömm¬ liche Lautsprechersysteme hat, physikalisch bedingt, einige gravierende Mängel. Die Wiedergabe über zwei getrennt aufgestellte Lautsprecherboxen ver¬ mittelt zwar einen räumlichen Eindruck, der jedoch nicht mit dem von Klavier- und ^'Flügelresonanzböden erzielten diffusen Schallfeld vergleichbar ist. Jedes herkömmliche Lautsprechersystem erzeugt koπstruktions- bedingt Nichtlinearitäten bezüglich Frequenz- und Phasengaπg sowie Ein- und Ausschwingverhalten, was zu einer Klangverfälschung führt. Je größer die Aus¬ lenkungen der Membran sind, desto stärker tritt dieser Effekt in Erscheinung.

Beispielsweise aus der GB 2 027 316 A und der EP 0 054 945 AI sind Lautsprecheraπlagen für den Einbau in Kraftfahrzeuge oder auch Möbel bekannt, mit denen eine verbesserte Wiedergabe akustischer Schwingungen insbesondere im Tieftonbereich erfolgen kann. Dabei stützt man sich auf die Idee, Paneele aus den Fahrzeugen oder Möbeln als schwingendes und Geräusch produzieren¬ des Medium mit einzusetzen.

Aus der DE 15 37 581 B2 ist eine elektroakustische Wandleraπordnuπg bekannt, die ein von einem Toπkopf oder einer ähnlichen Quelle empfangenes elektrisches Signal in die dynamische Bewegung einer Spule umsetzt, die ihrerseits an dem Resonanzboden befestigt ist und diesem eine Schwingung erteilt.

Diese bekannten Vorrichtungen können jedoch nicht bei der Wiedergabe von anspruchsvollen Klavierklängen befriedigen und sind mehr bei der Lösung von spezi¬ ellen Problemen, etwa bei der Musikwiedergabe in akustisch eher ungünstigen Lagen, etwa in Kraftfahrzeugen, vorzu¬ sehen.

Zur Verbesserung des Klanges zu übertragender Klavier¬ musik schlägt die DE 36 25 040 AI vor, ein Klavier¬ gehäuse im Inneren mit einem Hohlraum auszustatten und in diesem im wesentlichen vollständig ein Mikrophon vorzusehen. Der Hohlraum soll vom Resonanzboden und einem Teil des Gehäuses unterhalb des Resonanzbodens umschlossen werden. Eine spezielle Struktur aus Kunst¬ stoffschaum und weiteren Elementen wird zur verbesserten Abschirmung gegen störende Außeneinflüsse eingesetzt.

Auch hier bleibt jedoch das Problem bestehen, daß die Wiedergabe über die Lautsprecherboxen nicht dem angestrebten diffusen Schallfeld entspricht, sondern eher einem künstlichen, an einem speziellen Punkt des Klavieres herrschenden akustischen Feld.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, unter Ver¬ meidung der Nachteile des Standes der Technik zusätz¬ liche Möglichkeiten für die Klaπgwiedergabe vorzu¬ schlagen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Schall¬ abstrahlung mittels eines plattenförmigen, elektro¬ dynamisch angeregten Klangkörpers dadurch gelöst, daß der plattenförmige Klangkörper eben oder schwach gewölbt nach Art eines ein- oder mehrschichtigen Re¬ sonanzbodens eines Musikinstrumentes aus dafür bekannten Werkstoffen ausgebildet ist und die Membran wenigstens eines elektromagnetischen Lautsprechers, bestehend aus einem topfförmigen Dauermagnet und einer Schwing¬ spule bildet, wobei die Schwiπgspule wenigstens eines Lautsprechers über einen Antriebsstößel an dem platten- för igen Klangkörper angreift.

Aufgezeichnete Musik, insbesondere Klaviermusik wird durch diese neuartige Vorrichtung in erstklassiger Klanqualität und Dynamik wiedergegeben. Durch die Verwendung eines Resonanzbodens aus Werkstoffen, die für Klaviere sonst verwendet werden, wird ein natur¬ getreuer Klang erzielt. Natürlich wird es auch möglich, gezielt Verfälschungen eines naturgetreuen Klanges durch bestimmte Verände¬ rungen des Resonanzbodens zu erreichen. Die Anwendung ist auch nicht auf Klaviermusik beschränkt. Werden Resonanzböden aus sonst für Geigenkästen verwendeten Werkstoffen ausgebildet, so können Geigenklänge besonders naturgetreu wiedergegeben werden. Ähnliches gilt auch für Gitarren und weitere mit Resonanzböden arbeitende Musikinstrumente.

Wird der plattenförmige Klangkörper von dem eingebauten Resonanzboden eines spielfertigen Klavieres oder Flügels gebildet, so entstehen völlig neuartige Verwendungs¬ möglichkeiten. Ein auf demselben Klavier oder Flügel zuvor gespieltes und aufgezeichnetes Stück kann an¬ schließend direkt über das Klavier wiedergegeben werden. Dies ermöglicht völlig neuartige Methoden des Klavier¬ unterrichtes, da dem Schüler seine eigenen Fehler, insbesondere hinsichtlich Ausdruck, Betonung usw. unmittelbar vorgeführt werden können.

Auch anspruchsvolle fortgeschrittene Pianisten oder Komponisten können diese Vorrichtung, etwa im Zusammen¬ hang mit einem Musikinstrument nutzen, etwa als Eigen¬ kontrolle.

Es wird auch möglich, sich selbst auf dem Klavier zu begleiten und auf diese Weise vier-, sechs-, acht- oder mehrhändige Klavierwerke ohne größeren Aufwand zu spielen. Eine künstliche Begleitung, wie sie bisher in elektronischen Orgeln etwa möglich ist, ist sehr steril und kann hinsichtlich der Klangqualität den Ansprüchen nicht genügen. Wurde dagegen bisher versucht etwa auf Tonband aufgezeichnete Klavierwerke mit einem herkömmlichen Klavier zu begleiten, fiel die Diskrepanz hinsichtlich der Klangqualität, Stimmung und Dynamik besonders auf. Mit den neuartigen Vorrichtungen ist dagegen eine Begleitung ohne diese Diskrepanz und mit ausgezeichneter Klavierqualität möglich.

Auf Wunsch kann natürlich auch eine elektronische Verfremdung des gespielten Klanges erfolgen. Bestimmte Frequenzen können ausgeblendet oder verstärkt oder neu arrangiert werden. Künstlicher Hall kann erzeugt oder weggedämpft werden. Da die Wiedergabe über einen Resonanzboden erfolgt, wie er aus Klavieren bekannt ist, entsteht dennoch ein als "klassisch" empfundener Klang .

Aus einer separaten elektronischen Baueinheit kann natürlich auch - entsprechend einem derzeitigen modi¬ schen Trend - ein vollständiger Koπzertsatz einge¬ spielt werden, der dann mit dem Klavier begleitet wird (sog. "concert minus 1") .

Ein prinzipieller Unterschied besteht auch zu den seit der Jahrhundertwende bekannten sog. Selbstspiel¬ pianos. Deren Prinzip beruht grundsätzlich darauf, daß der Klangeffekt durch Antrieb des Spielwerkes (Hebelwerk der Mechanik) erzielt wird. Für die Steu¬ erung dieses Selbstspielpianos zur Bewegung des Spiel¬ werkes von Klavieren und Flügeln sind Lochstreifen und andere Datenträger für die Tonfolge und Musik¬ stücke bekannt.

Bei der vorliegenden Erfindung jedoch werden der Re¬ sonanzboden und der gesamte Resonanzkörper nicht unter Mitwirkung des Spielwerkes erregt. Vielmehr wirkt der Resonanzboden als Schwinguπgsmembraπ , die von außen durch einen Antriebsstößel Impulse erhält. Der in seinen Klangeigenschaften ganz besondere Cha¬ rakter der Klavierkläπge wird digital erzeugt und in dieser Form über den Schwingungserreger in den Original-Klavierklangkörper eingespeist. Dadurch wird der Klangkörper in einem Schwinguπgsspektrum und in einer Art von außen erregt, wie dies beim originären Klavierspiel sonst über die Klaπgsaiten erfolgt. Dies führt zu einem vergleichbaren Schwingungsverhalten, das der Resonanzboden sonst durch die mechanische Anregung über die Klangsaiten zeigt, ohne daß diese über das Spielwerk angeregt werden müssen.

Dies liegt vor allem daran, daß der mit besonderen Spaπnungsverhältnissen in ein Klavier eingebaute Re¬ sonanzboden besondere Schwingungscharakteristiken hat, welche auf der Bauweise des Klangkörpers beruhen Wird ein solcher Klangkörper von außen angeregt, schwingt er in gleicher We _ise, als wäre er direkt durch die Klangsaiten erregt. Die originäre Filterwir¬ kung des Klangkörpers und des Resonanzbodens, wodurch der Klangcharakter von Klavierklängeπ bestimmt wird, bleibt also erhalten.

Der Erfindungsgedanke läßt sich ebenfalls einsetzen bei einem tasteπbetätigten Musikinstrument mit einer Datenverarbeitungseinrichtung, mit der die Betätigung der Tasten in elektrische, Klangwerten entsprechende Signale umgesetzt wird, und mit einer Vorrichtung zur Schallabstrahlung, der diese Signale zugeführt werden.

Derartige Musikinstrumente s-ind auch als sog. Digital¬ pianos bekannt und seit etwa 1987 auch in Versionen für den Hausgebrauch auf dem Markt. Sie besitzen Tastaturen, die denen von herkömmlichen Klavieren oder Flügeln ähneln. Sensoren oder andere Elemente erfassen, welche Taste jeweils gedrückt ist und ermit¬ teln mit einer Datenverarbeitungseinrichtung ein elek¬ trisches Signal, das den zugehörigen Klaπgwerten ent¬ spricht. Mit unterschiedlichen Mechanismen kann zugleich auch die Stärke oder Geschwindigkeit bestimmt werden, mit der die Taste gedrückt wird; daraus läßt sich ein Wert für die Lautstärke ermitteln.

Das elektrische, den Klangwerteπ entsprechende Signal wird nun einer Vorrichtung zur Schallabstrahlung zu¬ geführt. Dabei handelt es sich üblicherweise um Laut¬ sprecher, die entweder fest in das Musikinstrument eingebaut sind oder extern, etwa als Teile einer Radio- aπlage angeschlossen werden können.

Da aufwendige .Hammermechaniken , Saiten und dgl. nicht mehr benötigt werden, sind derartige Digitalpianos gegenüber herkömmlichen Klavieren preislich sehr kon¬ kurrenzfähig. Sie bieten darüber hinaus auch den Vorteil, daß Kopfhöreraπschlüsse vorgesehen werden können, die ein für die Umwelt praktisch geräuschfreies Kla¬ vierspielen ermöglichen. Durch das Vorhandensein einer Datenverarbeitungseiπrichtung lassen sich auch Ver¬ fremdungen des Klangs vorsätzlich herbeiführen, bei¬ spielsweise ungewöhnliche Temperierungen anstelle der heute allgemein üblichen "wohl-temperierten" Pianos.

Sind daher mit den Digitalpianos allerlei elektro¬ nische Spielereien möglich, so kann doch ihre Klaπg- qualität bei dem ursprünglich angestrebten Zweck, nämlich der Simulation eines herkömmlichen Klavieres, nicht befriedigen. Es entsteht kein authentischer Klang, sondern es bleibt stets der Eindruck bestehen, synthetische Musik vor sich zu haben. Die Wiedergabe der elektrischen Signale durch herkömmliche Lautspre¬ chersysteme hat, physikalisch bedingt, einige gra- vierende Mängel. Die Wiedergabe über zwei getrennt aufgestellte Lautsprecherboxen vermittelt zwar einen räumlichen Eindruck, der jedoch nicht mit dem von herkömmlichen Klavieren erzielten diffusen Schallfeld vergleichbar ist. Konstruktionsbedingt entstehen Nicht- liπearitäten bezüglich Frequenz- und Phaseπgang sowie Ein- und Ausschwingverhalten, was zu einer Klaπgver- fälschung führt. Je größer die Auslenkuπgen der Mem¬ bran sind, desto stärker tritt dieser Effekt in Er¬ scheinung.

Bei einem derartigen tasteπbetätigteπ Musikinstrument mit einer Datenvεrarbeitungseiπrichtuπg kann eine bessere Klangwiedergabe dadurch erreicht werden, daß ^•die Vorrichtung zur Schallabstrahluπg einen platten- förmigen elektro-dyna isch angeregten Klangkörper aufweist, der eben oder schwach gewölbt nach Art eines ein- oder mehrschichtigen Resonanzbodens eines Musik¬ instrumentes aus dafür bekannten Werkstoffen ausgebildet ist und die Membran wenigstens eines elektromagne- tischen Lautsprechers, bestehend aus einem topfformigen Dauermagnet und einer Schwingspule, bildet, wobei die Schwingspule wenigstens eines Lautsprechers über einen Antriebsstößel an dem plattenförmigen Klangkörper angreift und dem oder den elektromagnetischen Lautspre- ehern die den Klangwerten entsprechenden elektrischen Signale zugeführt werden.

Die vom Pianisten gespielte Klaviermusik wird durch dieses neuartige Musikinstrument in erstklassiger, kaum von einem herkömmlichen Klavier zu unterschei¬ dender Klaπgqualität und Dynamik wiedergegeben. Durch die Verwendung eines Resonanzbodens aus Werkstoffen, die für Klaviere sonst verwendet werden, wird ein naturgetreuer Klang erzielt.

Diese Verbesserung der Klangqualität wird möglich, ohne auf die Vorteile verzichten zu müssen, die ein Digitalpiano gegenüber einem herkömmlichen Klavier bietet: Es ist preislich konkurrenzfähig, Musikwieder¬ gabe per Kopfhörer, also ohne Schallabgabe nach außen, bleibt möglich, auf Klavierπachsti mungen , Saiten- spannuπgeπ und dgl. kann verzichtet werden.

Es ist auch möglich, ein auf dem Digitalpiano gespiel¬ tes Stück aufzuzeichnen und dieses aufgezeichnete Stück anschließend direkt wiederzugeben, und zwar ohne Qualitätsverlust. Dies ermöglicht völlig neu¬ artige Methoden des Klavierunterrichtes, bei dem bisher Digitalpiaπos aufgrund ihres verfälschenden Klanges keinerlei Verwendung finden konnten. Nun wird es je¬ doch möglich, dem Schüler seine eigenen Fehler, ins¬ besondere hinsichtlich Ausdruck, Betonung usw. , un¬ mittelbar vorzuführen.

Auch anspruchsvolle fortgeschrittene Pianisten oder Komponisten können dieses Musikinstrument nutzen, etwa als Eigenkontrolle.

Ein weiteres Anwenduπgsfeld der Erfindung ist ein Musikinstrument, insbesondere Klavier oder Flügel mit Saiten, die über Stege gespannt sind und zu Schwin¬ gungen angeregt werden, und mit einem plattenförmigen Klangkörper, der eben oder schwach gewölbt nach Art eines ein- oder mehrschichtigen Resonanzbodens aus dafür bekannten Werkstoffen ausgebildet ist.

Diese Musikinstrumente mit Saiten, die über Stege gespannt sind, insbesondere Klaviere oder Flügel, erfreuen sich seit Jahrhunderten großer Beliebtheit. Ihre Benutzung ist jedoch beschränkt. Um die von der Umgebung häufig als störend empfundene beim Üben erzeug¬ te noch unvollkommene Musik zu vermeiden, ist man bisher auf Digitalpiaπos gemäß der vorstehenden Beschrei¬ bung ausgewichen, die Kopfhöreranschlüsse besitzen.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen tasteπbetätig- teπ Musikinstrumente mit Datenverarbeituπgseiπrichtungen läßt sich zwar der Klang der Digitalpianos bereits deutlich verbessern, dennoch werden viele Verkehrs¬ kreise diese digitalen Instrumente nach wie vor ablehnen Die Zwischenschaltung der Datenverarbeitung und das Fehlen der Klaviermechanik wird nach wie vor subjektiv und in gewissem Maße auch berechtigt objektiv dazu führen, daß auch diese verbesserten Instrumente noch als Digitalpianos bezeichnet und evtl. mit Vorbehalt betrachtet werden.

Mit der Erfindung läßt sich jedoch ein Musikinstrument, insbesondere ein Klavier oder ein Flügel, mit Saiten, die über Stege gespannt sind und zu Schwingungen ange¬ regt werden, vorschlagen, das gegenüber den herkömm¬ lichen Klavieren eine weitere Benutzbarkeit besitzt und dennoch kein Digitalpiaπo ist.

Dieses wird dadurch erreicht, daß die Stege beabstan¬ det und kontaktfrei von dem Klangkörper (Resonanz¬ boden) verlaufen, daß an den Stegen Sensoren zur Abtastung der Stegschwingungen vorgesehen sind, die digitale Signale an eine Steuereinheit abgeben, daß die Steuereinheit Signale in Klaπgwerte umsetzt und verarbeitet und die verarbeiteten Signale an eine Vorrichtung zur SchallaBstrahlung abgibt, und daß die Vorrichtung zur Schallabstrahlung den platteπför- migen elektrodynamisch angeregten Klangkörper (Reso¬ nanzboden) aufweist, der die Membran wenigstens eines elektromagnetischen Lautsprechers, bestehend aus einem topfformigen Dauermagnet und einer Schwingspule bildet, wobei die Schwingspule wenigstens eines Lautsprechers über einen Antriebsstößel an dem plattenförmigen Klang¬ körper angreift und dem oder den elektromagnetischen Lautsprechern die den Klangwerten entsprechenden elek¬ trischen Signale zugeführt werden.

Die vom Pianisten gespielte Klaviermusik wird durch dieses neuartige Musikinstrument in erstklassiger, kaum von einem herkömmlichen Klavier zu unterschei¬ dender Klangqualität und Dynamik wiedergegeben. Durch die Verwendung eines Resonanzbodens aus Werkstoffen, die für Klaviere sonst verwendet werden, wird ein naturgetreuer Klang erzielt.

Diese Verbesserung der Klangqualität im Verhältnis zu Digitalpianos wird erzielt, obwohl zugleich eine Verbesserung und Erweiterung der Möglichkeiten gegen¬ über .herkömmlichen Klavieren erfolgt.

So kann auf Wunsch die Schallabgabe nach außen deutlich reduziert werden. Das bedeutet, daß das Klavier bei gleichem Tasteπaπschlag laut oder leise gespielt werden kann. Hierzu werden lediglich die von den Sensoren an die Steuereinheit abgegebenen Signale so verar- beitet, daß ihre Weitergabe an die Vorrichtung zur

Schalla.bstrahlung mit der Maßgabe erfolgt, den Schwin¬ gungen eine verringerte Amplitude zu geben.

Grundsätzlich wird Musikwiedergabe per Kopfhörer, also ganz ohne Schallabgabe nach außen möglich.

Dabei sind die Tastenbetätigungeπ mit allen herkömm¬ lichen oder theoretisch gewünschten Hammermechaπiken versehen, und das Klavier besitzt auch ansonsten alle auch von dem anspruchsvollsten Pianisten gewünschten Elemente einschl. der Saiten.

Die zur elektro-dynamischen Anregung bzw. externen Schwinguπgserreguπg dienenden elektro-dynamischen

Systeme bestehen funktioneil vorzugsweise aus einem Magπetsystem, einer Schwingspule, einer Zentrierung, einer Halteruπg und einer Kopplung. Öas Magnetsystem des Lautsprechers besitzt eine topfförmige Struktur mit ringförmigem Luftspalt. Die in den Luftspalt des Magnetsystems hineinragende Schwingspule besteht vor¬ zugsweise aus einer ein- oder mehrlagigen Kupferwick¬ lung, die auf einen rohrförmigen, aus einer unmagne- tischeπ Substanz bestehenden Spuleπträger aufgebracht ist. Sie kann aber auch durch Verguß oder Verklebung freitragend gestaltet sein.

Die Zentrierung dient zur verzerrungsfreien Übertra¬ gung der Schwingungen. Vorzugsweise erfolgt sie über eine Doppelmembran, die an dem ortsfesten Teil des Lautsprechers einerseits und an dem Aπtriebsstößel andererseits befestigt ist, wobei der Antriebsstößel zentral in einer Ausnehmung dieser Doppelmembran ge¬ lagert ist. Die Doppelmembran hält die Spule in der notwendigen koaxialen Position im Ringspalt um die Schwiπgungsspule so fest, daß kleine axiale Schwiπ- gungsbewegungen sehr leicht möglich sind, radialen Parallelverschiebungeπ oder Kippungeπ der Spulenachse hingegen möglichst großer Widerstand entgegengesetzt wird.

Der ortsfeste Teil des Magnetsystems bzw. Lautspre¬ chers wird durch eine Halteruπg aus Metall, Holz, Kunststoff oder Verbundwerkstoff getragen. Diese Hal- teruπg kann mit dem ortsfesten Rahmen, auch Raste genannt, verbunden sein. Zu beachten ist dabei, daß sie vorzugsweise abgeschirmt ist von Rückkopplungen von Schwingungen des Resonanzbodens auf den Lautspre¬ cher. Die Halteruπg kann Stellvorrichtungen enthalten, mit denen der Magnet in allen räumlichen Achsen und Ebenen in seiner Lage justiert werden kann.

Die Verbindung zwischen der Schwingspule und dem Reso¬ nanzboden erfolgt bevorzugt über einen Kopplungskopf. Er weist einen Flansch auf, der flächig am Resonanz¬ boden und fest mit diesem verbunden ist. Auf der vom Resonanzboden abgewandten Seite besitzt er eine Hülse, in die der Antriebsstößel gesteckt werden kann. Die Befestigung des Aπtriebsstößels in der Hülse erfolgt bevorzugt durch Klebung oder Schraubung. Schweiß¬ oder Lötverbindungen oder auch die Kombination aus verschiedenen Verbiπdungsarteπ sind aber ebenfalls denkbar .

Alternativ kann die Schwingspule auch unmittelbar, beispielsweise über eine Klebverbindung, auf dem An¬ triebsstoßel angeordnet sein. Der Antriebsstößel über¬ nimmt in diesem Falle zusätzlich die Aufgabe des Spu¬ lenträgers. An seinem dem Resonanzboden zugewandten Ende kann er in diesem Falle mit einem Stopfen ver¬ schlossen werden. Dieser Stopfen wird bevorzugt di¬ rekt auf dem Resonanzboden befestigt, beispielsweise festgeschraubt. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht in der geringeren Anzahl der benötigten Bau¬ teile, da Antriebsstößel und Spulenträger von einem Element gebildet werden. Zugleich wird so auch eine unmittelbarere Übertragung der Schwingungen auf den Resonanzboden gewährleistet.

Die Montage wird erleichtert, wenn der Magnet eine Zentrierbohrung für einen Zentrierstift aufweist.. Es wird dadurch eine Ausrichtung zunächst der mit dem Aπtriebsstößel verbundenen Teile, die nachher mit dem Resonanzboden schwingen, erzielt, insbeson¬ dere die Lage der Schwingspule festgelegt. Anschlie¬ ßend können der Magnet und die weiteren ortsfesten Teile mittels des Zentrierstiftes auf die bereits angeordneten Teile aufgeschoben und so ausgerichtet werden.

Für die Stabilität und Klangeigenschaften des Resonanz¬ bodens sowie auch für einige Formen der Schwingungs¬ übertragungen ist es in der Ausführungsform mit den von dem Resonanzboden beabstandeteπ Stegen zweckmäßig, wenn auf dem Resonanzboden noch Holme vorgesehen sind, die beabstandet, aber parallel zu den Stegen verlaufen, über .die die Saiten gespannt sind. Diese Stege kommen mit den Saiten selbst nicht mehr in Berührung; sie verlaufen jedoch etwa dort, wo in herkömmlichen Kla¬ vieren die Klangstege ebenfalls verlaufen.

Eine Ausführungsform für die externe Schwinguπgser- regung von Resonanzboden und Klangkörper besteht darin, daß eine erste mechanische Schwingungsspule über einen Antriebsstδßel jene Kippschwingungen auf den Klang- steg überträgt, die sonst von den Klangsaiten dem Klangsteg erteilt werden. Eine zweite Schwingungs¬ spule überträgt auf den Resonanzboden die horizontalen Schwingungsaπteile, welche sonst über den Klangsteg auf den Resonanzboden übertragen werden.

Eine besonders hohe Klangqualität läßt sich erzielen durch eine Konstruktion aus drei elektromagnetischen Lautsprechern. Dabei dient ein erster Lautsprecher, der abseits von Rippen und Stegen angeordnet ist, zur Übertragung der vertikalen Schwingung auf den Resonanzboden. Ein zweiter an einem Steg angreifender Lautsprecher überträgt horizontale Kippschwingungen auf den Steg. Dadurch werden vor allem Oberschwin- gungen übertragen. Ein dritter Lautsprecher arbeitet über ein Hebelsystem mit einem Wippenlager und über¬ trägt aufgrund der höheren Trägheit einer solchen Konstruktion vor allem Schwingungen mit geringerer Frequenz unmittelbar auf den Resonanzboden, das ist vor allem der Tieftonbereich.

Bei einem erfinduπgsgemäßen Einsatz in einem Digitalpiaπo ohne Saiten kann eine weitere Verbesserung der Klang¬ qualität dadurch erzielt werden, daß an dem platten- förmigen Klangkörper vorgesehene Klangstege mit einer Spannvorrichtung zur Simulierung der Saiten versehen sind.

Auch die in spielfertigen Klavieren sonst vorgesehenen Saiten bewirken neben der Schwinguπgsübertragung auf den Resonanzkörper ihrerseits eine Beeinflussung des Schwinguπgsverhalteπs des Resonanzkörpers.

Durch Übertragung geeigneter Vorspannungen auf die Klangstege kann eine Annäherung des KlangVerhaltens auch bezüglich dieser Korrekturen vorgenommen werden. Möglich, allerdings kostenträchtiger und für ein Digital¬ piano weniger zu bevorzugen, wäre auch das Vorsehen einer kompletten Saiteπbespannuπg des Resonanzbodens.

Bei der erfiπdungsgemäßen Verbesserung eines Klaviers mit zum Klangkörper beabstaπdeten Stegen läßt sich eine weitere Verbesserung der Klangqualität dadurch erzielen, daß diejenigen Stege, über die die Saiten gespannt sind, mit einer Spannvαrrichtung versehen sind, die sie in derjenigen Position vorspannen, die sie in herkömmlichen Klavieren einnehmen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Stege im allgemeinen nicht geradlinig, sondern in akustisch bedingten Kurven verlaufen. Durch die Vorspannung wird eine besondere Klangtreue erreicht.

Durch die Erfindung wird neben einer Vorrichtung zur Schallabstrahluπg auch eine Vorrichtung zur elektro¬ dynamischen Wandlung mechanischer Schwingungen eines plattenförmigen Klangkörpers in elektrische Signale vorgeschlagen. Auch diese mikrophonähnliche Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der plattenförmige Klangkörper eben oder schwach gewölbt nach Art eines ein- oder mehrschichtigen Resonanzbodens eines Musik- Instrumentes aus dafür verwendeten Werkstoffen aus¬ gebildet ist und die Membran wenigstens eines elektro¬ magnetischen Mikrophons bildet.

Gegebenenfalls kann der Schwingungsabnehmer gleichzeitig auch der Schwingungsgeber sein. Dabei wird es dann nicht mehr nötig, die auf dem Klavier gespielte Musik mit einem separaten Mikrophon aufzunehmen, vielmehr wird der Resonanzboden des Klaviers unmittelbar als Mikrophonmembran verwendet. Die Schwingungscharakteristiken von Klaπgsteg und

Resonanzboden werden daher genau in der Form aufgenommen, in der sie eingespeist werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren im einzelnen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. la eine geschnittene Priπzipdarstellung durch einen Ausschnitt aus einer erfiπdungsgemäßen Vorrichtung , Fig. lb eine geschnittene Prinzipdarstellung ähnlich

Fig. la durch einen Ausschnitt aus einem erfin- dungsgemäßeπ Musikinstrument in einer anderen

Ausführungsform, Fig. 2 einen Schnitt durch eine spezielle Ausführungs¬ form eines Lautsprechers, Fig. 3 einen Schnitt durch eine andere spezielle Ausführungsform eines Lautsprechers,

Fig. 4 ein Detail aus Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, Fig. 6 Ansichten eines Resonanzbodens von oben, unten und der Seite und Fig. 7 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes

Musikinstrument .

Ein Musikinstrument, insbesondere ein Flügel oder ein Klavier, besitzt einen plattenförmigen , ebenen oder schwach gewölbten Resonanzboden 11, von dem in

Fig. 1 ein Ausschnitt und in Fig. 6 eine schematische Gesamtansicht gezeigt ist. Der Resonanzboden 11 trägt Rippen 12. Auf der von den Rippen 12 abgewandteπ Seite des Resonanzbodens 11 kann, wie in Fig. la dargestellt, ein Klaπgsteg 13 oder, wie in Fig. lb dargestellt, ein Holm 13c angeordnet sein, wobei Klangsteg 13 bzw. Holm 13c parallel zum Resonanzboden 11, aber senkrecht zu den Rippen 12, verlaufen.

In Fig. 1 stützen sich die Klangsaiten 14 auf dem Klangsteg 13 ab.

In Fig. lb verläuft beabstandet von dem Holm 13c der Klangsteg 13, auf dem sich dort die Klaπgsaiten 14 abstützen. Der Klangsteg 13 (ggf. mehrere Klangstege 13, 13b) verlaufen in diesem Falle in gleichmäßigem Abstand zum Resonanzboden 11. Parallel zu ihnen ist jeweils der Holm 13c vorgesehen.

An dem Klangsteg 13 befindet sich (nicht dargestellt) eine Anzahl von Sensoren zur Abtastung der Stegschwin¬ gungen, die digitale Signale an eine Steuereinheit abgeben. Die Steuereinheit setzt die Signale in Klang- werte um und verarbeitet sie und gibt sie an eine Vorrichtung zur Schallabstrahlung ab.

Die Vorrichtung zur Schallabstrahlung weist als wesent¬ lichen Bestandteil den Resonanzboden 11 auf. Der Reso¬ nanzboden 11 ist die Membran wenigstens eines elektro- magnetischen Lautsprechers. Zu dem Lautsprecher gehört jeweils ein Dauermagnet und eine Schwingspule sowie ein Antriεbsstößel, der an dem Resonanzboden 11 an¬ greift.

Zur Übertragung der horizontalen bzw. der vertikalen Komponenten der Signale, die sich aus den Stegschwin¬ gungen des Klaπgsteges 13 ergeben, ist jeweils eiri Antrieb 20 bzw. 30 (in Fig. 1) vorgesehen. Der Antrieb 20 weist ein Antriebsstößel 21 auf, der mit seinem einen Ende am Holm 13c befestigt ist, während sein anderes Ende über ein Gelenk mit der auf einem rohrförmigeπ Spuleπträger 23 angeordneten Schwiπgspule 22 verbunden ist. Die Schwingspule 22 mit dem rohrför¬ migeπ Spulenträger 23 sind in einem topfformigen Dauer¬ magneten 24 gelagert.

Wird die Schwingspule 22 von Strom durchflössen, so bewegt sich der rohrförmige Spulenträger 23 in dem Magnetfeld des Dauermagneten 24 und versetzt damit auch den Antriebsstößel 21 in Schwingungen, die dieser wiederum auf den Holm 13c überträgt.

Der Antrieb 30 für die Übertragung der vertikalen Komponenten der Stegschwingungen besitzt ebenfalls ein Aπtriebsstößel 31, der auf der einen Seite im Holm 13c angeordnet, auf der anderen Seite über ein Gelenk mit einem rohrförmigeπ Spulenträger 33 verbun- den ist, auf dem eine Schwiπgspule 32 befestigt ist. Diese Schwingspule 32 ist wiederum in einem Dauermag¬ neten 34 beweglich gelagert. Die Funktionsweise ent¬ spricht der des Antriebes 20.

Der Unterschied zwischen den beiden Antrieben besteht darin, daß der rohrförmige Spulenträger 33 seine Schwin¬ gungen axial auf eine Aπtriebsstößel 31 überträgt, der seinerseits diese Schwingungen als vertikale Kompo¬ nente auf den Holm 13c weitergibt.

Andererseits versetzt der rohrförmige Spulenträger

23 den Antriebsstößel 21 in Querschwiπguπgen , die diese als horizontale Komponente an den Holm 13c weiter¬ gibt. In der Fig. 2 ist eine spezielle Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Auch hier soll der Schall eines Anregungssystemes auf einen Klangkörper, nämlich einen Resonanzboden 11, übertragen werden. Zu dem Aπreguπgssystem gehört ein Aπtriebsstößel 41, der durch die Bewegung einer Schwingspule 42 mit einem rohrförmigen Spulenträger 43 in einem Magneten 44 bewegt wird. Zu dem Magneten 44 gehört ein Polkern 45. Der Magnet 44 wird außerdem durch eine untere Polplatte 47 und eine obere Polplatte 48 eingeschlossen, wobei die obere Pαlplatte 48 eine zentrale Öffnung aufweist, in der axial der rohrförmige Spulenträger 43 mit der Schwiπgspule 42 angeordnet ist.

Der Antriebsstößel 41 ist an einem Koppluπgskopf 46 befestigt, der seinerseits an dem rohrförmigen Spuleπträ- ger 43 befestigt ist.

Die Übertragung der Schwingung von dem Aπtriebsstößel 41 auf den Resonanzboden 11 erfolgt nicht direkt, sondern über ein Hebelsystem. Zu diesem Zweck befindet sich ein Wippenlager 51 zwischen dem Resonanzboden 11 und einem Hebelarm 52, der im wesentlichen parallel zum Resonanzboden angeordnet ist. Der Hebelarm 52 ist an seinem einen Ende mit dem Antriebsstößel 41 gekoppelt, an seinem anderen Ende mit einer Befestigung 53 am Resonanzboden 11 montiert. Das Wippenlager 51 ist zwischen den beiden Elementen 41 und 53 angeordnet.

Zur Verbindung des Kopplungskopfes 46 mit dem rohrför¬ migen Spulenträger 43 wird eine Hartklebung vorge¬ schlagen, zur Führung der Schwiπgspule können auch ein oder mehrere Zeπtriermembranen eingesetzt werden.

Diese hebel- oder wippenartige Konstruktion dient vor allem zur Übertragung von tiefen Tönen. Aufgrund der Trägheit des Hebelsystems (diese kann auch durch geeignetes elastisches Material für das Wippenlager 51 verstärkt werden) werden nur solche Bewegungen des Antriebsstößels übertragen, die über eine bestimmte Zeitdauer anhalten. Das aber ist nur für niederfrequen¬ te Schwingungen der Fall. Durch entsprechende Ausbildung des Hebels kann damit zugleich auch der bevorzugt zu übertragende Frequenzbereich der Töne ausgewählt werden. Durch den Einsatz mehrerer solcher Hebel¬ bzw. Wippeπsysteme mit unterschiedlichen Spezifika¬ tionen an verschiedenen Stellen des Resonanzbodens kann auf diese Weise eine naturgetreue Übertragung im Tieftonbereich erfolgen.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Konstruktion dargestellt, die vor allem zur Übertragung von Tönen im mittleren Frequenzbereich dient. Sie überträgt alle Schwingungen direkt von dem Magnεtsystem auf den Resonanzboden.

An dem Resonanzboden 11 greift ein Aπtriebsstößel

31 an. Der Antriebsstößel 31 ist mit einer Schwingspule

32 verbunden, die auf einem rohrförmigen Spulenträger

33 in einem Magneten 44 gelagert ist. Zu dem Magneten 44 gehört (wie in Fig. 2) ein Polkern 45. Der Magnet 44 wird außerdem durch eine untere Polplatte 47 und eine obere Polplatte 48 eingeschlossen, wobei die obere Polplatte 48 eine zentrale Öffnung aufweist, in der axial der rohrförmige Spuleπträger 33 mit der Schwingspule 32 angeordnet ist.

Zur Zentrierung dient eine Doppelmembran. Die obere Zeπtriermembran 61 ist an einem koaxialen Abstandsring 62 befestigt. Dieser koaxiale Abstaπdsring 62 ist seinerseits an der oberen Polplatte 48 befestigt. Der äußere Rand der oberen Zentriermembran 61 ist damit ortsfest. Sie ist ringförmig ausgebildet und besitzt daher eine innere- kreisförmige Ausnehmung. Durch diese Ausπehmung erstreckt sich der rohrförmige Spuleπträger 33 mit der Schwiπgspule 32. Die obere

Zentriermembran 61 ist dabei an dem rohrförmigen Spulen- träger 33 befestigt. Wie insbesondere aus Fig. 4 hervor¬ geht, ist diese Befestigung beispielsweise durch Ein¬ rasten in eine Ringnut 63 zu bewirken.

Auf ähnliche Weise ist eine untere Zentriermembran 66 in dem Riπgspalt zwischen dem Magneten 44 und dem Polkerπ 45 aufgenommen. Sie ist einerseits mit ihrem äußeren ringförmigen Rand an dem Magneten 44 und ande- rerseits mit ihrem inneren, ebenfalls kreisförmigen -

Rand der oberen Zentriermembran 61 ist damit ortsfest. Sie ist ringförmig ausgebildet und besitzt daher eine innere kreisförmige Ausnehmung. Durch diese Ausnehmung erstreckt sich der rohrförmige Spulenträger 33 mit der Schwiπgspule 32. Die obere Zentriermembran 61 ist dabei an dem rohrförmigen Spulenträger 33 befestigt Wie insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht, ist diese Befestigung beispielsweise durch Einrasten in eine Ringnut 63 zu bewirken.

Auf ähnliche Weise ist eine untere Zentriermembraπ 66 in dem Riπgspalt zwischen dem Magneten 44 und dem Polkern 45 aufgenommen. Sie ist einerseits mit ihrem äußeren ringförmigen Rand an dem Magneten 44 und ande- rerseits mit ihrem inneren, ebenfalls kreisförmigen Rand an dem unteren Ende des rohrförmigen Spulenträ¬ gers 33 befestigt.

Die Doppelmembran mit der oberen Zentriermembran 61 und der unteren Zentriermembran 66 ist in gewissem Rahmen flexibel. Während sie axiale Bewegung des rohr¬ förmigen Spulenkörpers 33 der Schwiπgspule 32 um den Polkern 45 gestattet (deren Amplitude ist verhältnis¬ mäßig gering) , verhindert sie radiale oder Kippbe- wegungen des rohrförmigen Spulenträgers 33. Diese

Bewegungen würden eine Komponente in der Membranebeπe besitzen und werden daher herausgefiltert.

Das obere kreisförmige Ende des rohrförmigen Spulenträ- gers 33 wird durch einen Kopplungskopf 46 abgeschlos¬ sen. Dieser wird durch eine Hartklebung 71 mit dem rohrförmigen Spuleπträger 33 fest verbunden. Auf dem Koppluπgskopf 46 sitzt der Antriebsstößel 31. Er kann (vgl. Fig. 4) beispielsweise in den Kopplungskopf 46 eingeschraubt sein.

Der Aπtriebsstößel 31 ragt in eine Hülse 72. Die Hülse

72 ist eiπstückig ausgeführt mit einem Flansch 73. Dieser Flansch ist eben und parallel zum Resonanzboden 11 und wird beispielsweise über Schrauben durch Bohrun¬ gen 74 fest an dem Resonanzboden 11 montiert. Die Hülse 72 an dem Flansch 73 ist vertikal nach unten geöffnet, so daß der Aπtriebsstößel 31 genau in sie hineinragt. Zwischen dem Aπtriebsstößel 31 und der Inπenwandung der Hülse 72 ist ein Kleberaum 75 gebildet Durch die Wandung der Hülse 72 erstrecken sich Entlüf- tungs- oder Füllbohrungen 76. Durch diese Öffnungen 76 kann ein Klebemittel in den Kleberaum 75 eingeführt werden, das zu einer festen Verbindung des Antriebsstö- ßels 31 mit der Hülse 72 und damit mit dem Flansch

73 und dem Resonanzboden 11 führt. Diese Verbindung muß fest sein, um die Schwingungen des rohrförmigen Spulenträgers 33 sicher auf den Resonanzboden 11 über¬ tragen zu können, ohne daß dabei Verzerrungen auf- treten. Axial um den Antriebsstößel 31 ist unterhalb der Hülse 72 ein Dichtring 77 ausgebildet (in Fig. 4 etwas beabstaπdet von der Hülse 72 dargestellt) . Dieser dichtet den Kleberaum 75 ^"nach unten ab und verhindert, daß das Klebemittel während der Klebung austritt.

In der Fig. 5 ist eine Konstruktion dargestellt, die wie die Konzeption der Fig. 3 und 4 direkt die Schwingun¬ gen von dem Magnetsystem auf den Resonanzboden 11 überträgt.

Ein Aπtriebsstößel 81 übernimmt jedoch zugleich die Funktion des Spuleπträgers. Auf ihm ist die Schwiπg¬ spule 82 befestigt. Der rohrförmige Aπtriebsstößel 81 ist in einem Magneten 44 gelagert, wie dies in der vorhergehenden Ausführuπgsform der rohrförmige Spuleπträger war.

Auf der von dem Magneten 44 abgewandteπ und dem Re- sonanzboden 11 zugewandten Seite ^'des Antriebsstößels 81 ist ein Stopfen 87 vorgesehen, der das Rohrende ab¬ schließt. Zwischen dem Stopfen 87 und dem Antriebs- Stößel 81 ist ein Kleberaum 75 mit Klebemittel ausge¬ füllt und sorgt für eine feste und sichere Verbindung. Der Stopfen 87 ist auf der dem Resonanzboden 11 zuge¬ wandten Seite eben und dem Rohr entsprechend kreis¬ förmig ausgebildet. Zur Sicherung der Klebeverbinduπg und zur Vergrößerung des Kleberaumes 75 zieht sich der Stopfen 87 von dem Ende des Aπtriebsstößels 81 noch etwas hülseπartig in ihn hinein. Der Stopfen

87 ist mit Holzschrauben 88 am Resonanzboden 11 fest¬ geschraubt.

Der Magnet 44 besitzt zentral eine vertikal zum Resonanz- boden 11, also axial zur Schwiπgspule 82 und zum An- trie b s stößel 81 , d em S pu leπträ ger , a u s g erichtete Zen ¬ trierb ohrung 89 .

Die Montage eines Lautsprechers bzw. einer Aπtriebsein- heit entsprechend dieser Konstruktion verläuft wie folgt: Zunächst wird der Stopfen 87 (bestehend vorzugs¬ weise aus Aluminium) an der vorgesehenen Stelle mit Holzschrauben 88 am Resonanzboden 11 montiert. Auf ihn wird der Antriebsstößel 81 mit der Schwingspule 82 aufgeschoben und im Bereich des Kleberaumes 75 fest mit dem Stopfen 87 verklebt.

Ein Zentrierstift kann nun (oder auch schon vor dem Aufsetzen des Stopfens 87 auf dem Resonanzboden 11) in eine nicht dargestellte Bohrung zentral im Stopfen - 87 eingeführt werden. Vorzugsweise wird er in ein in dieser Bohrung vorgesehenes Gewinde eingeschraubt, so daß er genau senkrecht zurBodenflache des Stopfens 87 und damit des Resonanzbodens 11 steht.

Auf den Zentrierstift wird anschließend der Magnet 44 mit seiner Zentrierbohrung 89 aufgeschoben. Der Zentrierstift geht paßgenau durch die Zentrierbohrung 89. Er ist damit gleichzeitig exakt auf die Schwing¬ spule 82 ausgerichtet. Der Magnet 44 wird dann fest mit ortsfesten Teilen, beispielsweise dem Rahmen oder der Raste, verbunden. Dazu werden mehrere Justier¬ schrauben verwendet, die zunächst am Rahmen gleichmäßig fest angezogen werden. Dann erfolgt ggf. eine Fein¬ abstimmung. Schließlich wird der Zentrierstift her¬ ausgeschraubt und durch die Zentrierbohrung 89 her¬ ausgezogen. Beim Herausziehen des Zeπtrierstiftes bleibt der Magnet 44 aufgrund seiner Befestigung in der justierten Position. Die Justierschrauben legen die Position in mehrerer

Hinsicht fest. Durch eine topfförmige Halterung erstrecken sich zum einen mehrere Zugschraubeπ (etwa vier) , die in Gewinde im Magneten 44 eingeschraubt werden und so die Halterung und den Magneten verbinden (zueinander- ziehen) . Die Halterung wird an einem ortsfesten Teil befestigt.

Radial durch den zylindrischen den Magneten 44 umgeben- den Teil der topfformigen Halterung erstrecken sich gleichmäßig über den Umfang verteilt mehrere (ebenfalls etwa vier) Druckschrauben, die sich auf dem Magneten 44 abstützen. Sie dienen zur X-Y-Orientierung des Magneten. Weitere (etwa vier) Druckschrauben erstrecken sich parallel zum Zeπtrierstift durch den Deckel der Halterung und stützen sich ebenfalls am Magneten 44 ab. Sie dienen zur Z-Orientierung, wobei sie allerdings auch auf die X-Y-Orientierung Einfluß nehmen.

Ein Schwingen der Schwingspule 82 relativ zum Magneten 44 führt jetzt zu Schwingungsbewegungen des Resonanzbo¬ dens 11.

Sollte sich das Holz verziehen, ist eine problemlose Nachjustierung möglich. Das System ist z.B. bei Trans¬ porten einfach demontierbar und wiederanbringbar. Ebenso einfach ist ein Auswechseln defekter oder etwa durch Überlast zerstörter Schwingspulen 82.

Eine Kombination der Ausführungsformen aus den Fig.

1 bis 5 miteinander und auch mit weiteren Lautsprecher¬ vorrichtungen ist möglich.

Fig. 6 zeigt einen Resonanzboden 11 mit einer Kombina- tion derartiger Lautsprechervorrichtungen. Der in Draufsicht rechteckige Resonanzboden besitzt diagonale, parallele Rippen 12. Leicht geschwungen, aber im wesent¬ lichen senkrecht zu den Rippen 12 ist ein Klangsteg 13 angeordnet. Üblicherweise besitzen Klaviere und Flügel einen zweiten Klaπgsteg 13b. Der erste längere, sich in etwa diagonal über den ganzen Resonanzboden 11 erstreckende Klangsteg 13 wird auch als Diskaπtsteg oder Hauptsteg bezeichnet, der zweite kürzere, ungefähr parallel zum ersten verlaufende Klangsteg 13b dagegen als Baßsteg,_, entsprechend den jeweils auf den Klang¬ stegen 13,13b abgestützten Klangsaiten, die in Fig. 6 nicht dargestellt sind. Der Resonanzboden 11 ist außen von einem Rahmen 15 umgeben.

Bei einem Einsatz in einem Musikinstrument mit Stegen 13,13b, die beabstaπdet von dem Resonanzboden 11 ange¬ ordnet sind, würden Stege und Holme wie in der beigefüg¬ ten Fig. 6 in der Draufsicht verlaufen. In der Schnitt¬ darstellung müßten die Bezugszeichen 13 und 13b durch die Bezugszeichen 13c und 13d für die Holme ersetzt werden, während die Klangstege 13 und 13b in diesem Falle in der Zeichnung genau rechts neben diesen Holmen angeordnet wären. Die Saiten 14 würden dann rechts von diesen Stegen 13 verlaufen.

Auf dem Resonanzboden 11 sind in diesem Ausführungs¬ beispiel drei Vorrichtungen zur Schwiπgungsübertragung vorgesehen. Benachbart zum einen Ende eines Klaπgsteges 13, aber beabstandet von diesem und auch mit Abstand zu den Rippen 12, ist ein Antrieb 30 zur Übertragung der vertikalen Komponente der Schwingungen angeordnet. Dieser Antrieb 30 entspricht beispielsweise der in den Fig. 3, 4 oder 5 dargestellten Ausführungsform. Direkt an dem Klaπgsteg 13 angreifend und in der Nähe von dessen gegenüberliegendem Ende angeordnet ist der Antrieb 20 zur Übertragung der horizontalen Kompo¬ nente der Stegschwingungen. Das Prinzip eines derartigen Antriebes ist beispielsweise in Fig. 1 dargestellt. Dieser Antrieb überträgt im wesentlichen Töne im Dis- kantbereich.

Zur Übertragung im Tieftonbereich dient dagegen der dritte Antrieb 40, der zwischen den beiden Klaπgstegen 13 und 13b angeordnet ist, ebenfalls beabstandet von den Rippen 12. Dieser Antrieb ist entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ausgebildet.

Als Beispiel für einen Einsatz in einem Musikinstrument wird der einem Digitalpiano ähnliche Fall in Fig. 7 im Schnitt dargestellt. In einem Gehäuse 1 ist wie bei bekannten Klavieren und Digitalpianos eine Klaviatur 2 vorgesehen,bestehend aus einer Reihe von Tasten, von denen im Schnitt nur eine dargestellt ist. Die Tastatur 2 ist mit einer Klappe 3 abdeckbar. Die Tasten der Klaviatur 2 können um einen Dreh^'punkt geschwenkt werden, wenn sie aus ihrer Ruhelage ausgeleπkt werden. Dabei werden sie in ihre Ruhelage vorgespannt, in die sie daher automatisch zurückkehren.

Der Anschlagvorgaπg der Tasten wird registriert und in seiner Zeitdauer sowie in der Härte bzw. Geschwin¬ digkeit des Anschlages in ein digitales Signal über¬ setzt. Dies geschieht in einer Mechanikbox 4, die in Fig. 7 lediglich als Fuπktioπskasten angedeutet ist.

Verschiedene Funktionsweisen der Mechanikbox 4 und der mit ihr verbundenen Meßseπsoren sind denkbar. Die Geschwindigkeit des Tastenanschlages kann etwa dadurch bestimmt werden, indem gemessen wird, welcher Zeitabstaπd zwischen dem Passieren zweier vorgegebe¬ ner Punkte auf der Tasteπaπschlagbahn verstreicht.

Die digitalen Signale der Mechanikbox 4 werden auf eine Elektronikbox 5 übertragen, die diese Werte be¬ stimmten Klangwerten zuordnet. Diese Klaπgwerte dienen zur Ansteuerung von elektromagnetischen Lautsprechern, die auf dem Resonanzboden 11 angeordnet sind.

Dieser Resonanzboden 11 ist wie bei herkömmlichen Klavieren als senkrechte Platte im hinteren Teil des Gehäuses 1 des Klavieres aufgestellt.

Er kann wie bei herkömmlichen Klavieren mit Saiten bespannt sein, davon ist bei der Darstellung in den anderen Figuren ausgegangen worden. Es ist aber auch möglich, auf diese Saiten zu verzichten und statt¬ dessen ihren Klangeinfluß durch eine an den Klang¬ stegen angreifende Spannvorrichtung zu simulieren.

Die Anschläge der Tasten der Tastatur 2 werden also in der Mechanikbox 4 in digitale Signale übersetzt, die die Elektronikbox 5 zur Ansteuerung von Antrieben 20 bzw. 30 einsetzt.

Während in der Fig. 6 von drei Antrieben verschie¬ dener Art in verschiedenen Positionen des Resonanz¬ bodens 11 ausgegangen wird, hat sich in der Praxis eine Zahl zwischen vier und etwa zehn Antrieben bzw. Lautsprechern als besonders günstig herausgestellt, und zwar unter Berücksichtigung des Kosteπ-Nutzen-Ge- dankens. Mit dieser Zahl von Antrieben läßt sich bereits eine hervorragende Qualität erreichen, ohne daß die Kosten zu hoch werden. Eine Steigerung der Zahl über zehn hinaus bringt nur noch geringere Verbesserungen.

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Schallabstrahluπg mittels eines plattenförmigen elektro-dyπamisch angeregten Klang¬ körpers, der eben oder schwach gewölbt nach Art eines ein- oder mehrschichtigen Resonanzbodens (11) eines Musikinstrumentes aus dafür bekannten Werkstoffen ausgebildet ist und die Membran wenigsten eines elektromagnetischen Lautsprechers, bestehend aus einem topfformigen Dauermagnet (24,34,44) und einer Schwingspule (22,32,42,82) bildet, wobei die Schwingspule wenigstens eines Lautsprechers über einen Antriebsstößel (21,31,41,81) an dem plattenförmigen Klangkörper angreift.

Tastenbetätigtes Musikinstrument mit einer Daten- verarbeitungseinrichtuπg, mit der die Betätigung der Tasten in elektrische, Klangwerteπ entspre¬ chende Signale umgesetzt wird, und mit einer Vor¬ richtung zur Schallabstrahlung, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Vorrichtung zur Schallabstrah¬ luπg einen plattenförmigen elektro-dynamisch an¬ geregten Klangkörper aufweist, der eben oder schwach gewölbt nach Art eines ein- oder mehrschichtigen Resonanzbodens aus dafür bekannten Werkstoffen ausgebildet ist und die Membran wenigstens eines elektromagnetischen Lautsprechers, bestehend aus einem topfformigen Dauermagnet und einer Schwing¬ spule bildet, wobei die Schwingspule wenigstens eines Lautsprechers über einen Antriebsstößel an dem plattenförmigen Klangkörper angreift und dem oder den elektromagnetischen Lautsprechern die den Klangwerten entsprechenden elektrischen Signale zugeführt werden.

Musikinstrument, insbesondere Klavier oder Flügel, mit Saiten, die über Stege gespannt sind und zu Schwingungen angeregt werden, und mit einem plat¬ tenförmigen^' Klangkörper , der eben oder schwach gewölbt nach Art eines ein- oder mehrschichtigen Resonanzbodens aus dafür bekannten Werkstoffen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (13,13b) beabstandet und kontaktfrei von dem Klangkörper (Resonanzboden 11) verlaufen, daß an den Stegen Sensoren zur Abtastung der Stegschwin¬ gungen vorgesehen sind, die digitale Signale an eine Steuereinheit abgeben, daß die Steuereinheit Signale in Klangwerte umsetzt und verarbeitet und die verarbeiteten Signale an eine Vorrichtung zur Schallabstrahlung abgibt, und daß die Vorrichtung zur Schallabstrahluπg den plattenförmigen elektro¬ dynamisch angeregten Klangkörper (Resonanzboden 11) aufweist, der die Membran wenigstens eines elektro¬ magnetischen Lautsprechers, bestehend aus einem topfformigen Dauermagnet (24,34,44) und einer Schwing¬ spule (22,32,42,82) bildet, wobei die Schwingspule wenigstens eines Lautsprechers über einen Antriebs¬ stößel (21,31,41,81) an dem plattenförmigen Klang¬ körper angreift und dem oder den elektromagnetischen Lautsprechern die den Klangwerten entsprechenden elektrischen Signale zugeführt werden.

4. Vorrichtung zur elektro-dynamischen Wandlung mechani¬ scher Schwingungen eines plattenförmigen Klangkörpers in elektrische Signale, wobei der plattenförmige Klangkörper eben oder schwach gewölbt nach Art eines ein- oder mehrschichtigen Resonanzbodens (11) eines Musikinstrumentes aus dafür bekannten Werkstoffen ausgebildet ist und die Membran wenig¬ stens eines elektromagnetischen Mikrophones, beste¬ hend aus einem topfformigen Dauermagnet (24,34) und einer Schwingspule (22,32), bildet, wobei die Schwing¬ spule wenigstens eines Mikrophones über einen Aπ¬ triebsstößel (21,31) an dem plattenförmigen Klang¬ körper angreift.

5. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Klangkörper von dem eingebau¬ ten Resonanzboden (11) eines spielfertigen Klavieres oder Flügels gebildet ist.

6. Musikinstrument nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannvorrichtung vorgesehen ist, die die Stege in einer Form hält, die der Anordnung in spielfertigen Klavieren oder Flügeln entspricht.

7. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsstößel (31,41,81) wenigstens eines Lautsprechers bzw. Mikrophons mit seiner Längs¬ achse normal zu dem plattenförmigen Klangkörper (Resonanzboden 11) verläuft.

8. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Klangkörper (Resonanzboden 11) mit einem sich längs des gesamten Plattenrandes erstreckenden Verstärkuπgsrahmeπ ausgerüstet ist.

9. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Klangkörper (Resonanzboden 11) in einer ortsfesten Randeinspannung gehalten ist.

10. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Resonanzboden (11) mehrere elektro-dyπa- mische Lautsprecher bzw. Mikrophone verbunden sind, von denen einer bzw. eines mit seiner Schwingspule (32) über einen mit seiner Längsachse normal zu dem Resonanzboden (11) verlaufenden Aπtriebsstößel (31) und ein anderer bzw. anderes mit seiner Schwing¬ spule (42) an einem Ende eines doppelarmigen Hebels (52,53) angreift, der in einer Ebene parallel zum Resonanzboden (11) verläuft und sich bis über ein in Hebellängsrichtung verschiebbares Widerlager (Wippenlager 51) nach Art einer Wippe auf dem Resonanz¬ boden (11) abstützt sowie mit seinem anderen Ende über ein Verankerungsteil (Befestigung 53) fest mit dem Resonanzboden verbunden ist.

11. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelarmige Hebel (52,53) aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff, wie Aluminium oder glasfaserverstärkten Kunststoff, und das Widerlager (Wippenlager 51) aus einem Werkstoff größerer Härte, wie Stahl oder Keramik besteht, und daß der doppelarmige Hebel (52,53) mit Vorspannung gegen das Widerlager gedrückt gehalten und das Widerlager als Kipprolle ausgebildet ist .

12. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lautsprecher (Antrieb 30) bzw. das Mikrophon mit dem normal (vertikal) am Resonanzboden (11) angreifenden Stößel (21,31,81) im Diskantbereich und der über den doppelarmigen Hebel (52,53) an dem Resonanzboden (11) angreifende Lautsprecher (Antrieb 40) bzw. das Mikrophon im Tieftonbereich angeordnet sind.

13. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Kippschwingungen des Resonanzbodens (11) ein weiterer Lautsprecher (Antrieb 20) bzw. Mikrophon vorgesehen ist, dessen in Richtung der Längsachse der Schwingspule (22) verlaufender Spulen- träger (23) in einer Ebene parallel zu dem Resonanz¬ boden (11) verläuft und an dem oberen Ende eines von einem Holm (13c) bzw. Klaπgsteg (13) aufragenden und in diesem verankerten Aπtriebsstößels (21) gehalten ist.

14. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aπtriebsstößel (31,41) wenigstens eines Lautsprechers bzw. Mikrophons an seinem dem topffor¬ migen Dauermagneten (34,44) zugekehrten Ende mit einem dem Durchmesser der Schwingspule (32,42) angepaßten massiven Ringkörper (Koppluπgskopf 46) aus festem unmagπetischem Werkstoff, wie Aluminium, Kupfer oder Keramik besteht, an welchem ein in den Ringspalt des Topfmagπeteπ ragender rohrför- iger Spulenträger (33,43) mit der darauf angeordne¬ ten Wicklung der Schwingspule (32,42) gehalten ist.

15. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Spulenträger (33,43) mit dem massiven an dem An- triebsstδßel (31,41) befestigten Ringkörper (Kopp¬ luπgskopf 46) durch eine Klebverbindung gehalten ist.

16. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsstößel (81) wenigstens eines Laut¬ sprechers bzw. Mikrophons zugleich der Spulenträger für die ihm zugeordnete Schwiπgspule (82) ist.

17. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach Anspruch

16, dadurch gekennzeichnet, daß der Aπtriebsstößel (81) rohrförmig ausgebildet und an seinem dem Re¬ sonanzboden (11) zugewandten Ende mit einem Stopfen (87) abgeschlossen ist, der seinerseits am Resonanz¬ boden (11) befestigt ist.

18. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (44) wenigstens eines Lautsprechers bzw. Mikrophons mit einer Zentrierbohrung (89) für einen Zeπtrierstift versehen ist.

19. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Lautsprecher .bzw . das oder die Mikrophone an elektrische Verstärker angeschlossen sind, die ihrerseits mit hohen Aufzeichnungs- und Abspielgeräten verbunden sind.

20. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem plattenförmigen Klangkörper vorgesehene Klaπgstege (13,13b) mit einer Spannvorrichtung zur Simulierung der Saiten versehen sind.

21. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Resonanzboden (11) benachbart zu den Stegen (13,13b) Holme (13c) vorgesehen sind, die beabstandet von den Stegen (13, 13b) angeordnet sind .

22. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit mit Toπaufzeichnungs- und/oder Abspielgeräten verbunden ist.

23. Vorrichtung bzw. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt zwischen vier und zehn Lautsprecher auf dem Resonanzboden angeordnet sind.