DE1472448C3 - Elektronisches Musikinstrument mit Tastatur - Google Patents

Description

denbeziehung haben. Dabei entsteht eine Doppeltonhöhenwahrnehmung, weil, wenn die Amplituden zweier Tonsignale im Oktavabstand nahezu gleich sind, die Tonhöhenwahrnehmung der beiden Tonsignale im zusammengesetzten Ton ebenfalls nahezu gleich ist. Es werden deshalb die Tonhöhen von zwei Tonsignalen je für sich wahrgenommen, wodurch sich die Doppeltonhöhenwahrnehmung ergibt. Je höher jedoch die Frequenzen der beiden Tonsignale sind, um so mehr wird die Tonhöhenwahrnehmung des niederfrequenteren Tonsignals dominant, so daß im hochfrequenteren Teil des hörbaren Frequenzbereichs nahezu nur eine einzige Tonhöhe wahrgenommen wird. Wird nun die Amplitude des niederfrequenteren Tonsignals vermindert, so kann die Tonhöhe des höherfrequenteren Tonsignals bei der Wahrnehmung dominant werden. In diesem Fall wird, obwohl die Tonhöhenwahrnehmung durch das höherfrequente Tonsignal bestimmt ist, immer noch eine klare Tonhöhenwahrnehmung des niederfrequenteren Signals möglich sein. Als Folge davon werden die Tonhöhen der beiden Tonsignale je für sich wahrgenommen. Wenn die Amplitude des niedrigeren Tonsignals stärker anwächst als die des ■*■' höheren, wird das niederfrequentere Tonsignal wahrnehmungsdominant und die Tonhöhe durch dieses bestimmt. Durch die Ausnützung dieses sensuellen Höreffekts von Tönen auf das menschliche Ohr ist es möglich, bei der Betätigung einer Anzahl von Tastschaltern, die größer ist, als die zugehörige Anzahl von Tonsignalquellen, dennoch für jeden Tastschalter einen bestimmten Ton zu hören. Das entsprechend aufgebaute elektronische Musikinstrument kann zusätzlich ohne weiters mit herkömmlichen Instrumenten, herkömmlichen elektronischen Musikinstrumenten, menschlichen Stimmen usw. zusammen verwendet werden. Überdies können insbesondere Tonsignalquellen für Randoktaven des am elektronischen Musikinstrument zur Verfugung stehenden Oktavbereichs eingespart werden, was bisher nicht möglich war.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Prinzipschaltung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung des mit der , Vorrichtung nach F i g. 1 erzielbaren Frequenzspek-' ■ trumsund F i g. 3 eine praktische Ausführungsform.

Für die folgende Erläuterung muß beachtet werden, daß das sensuelle Unterscheidungsvermögen des menschlichen Ohres zwischen zwei in Oktavabstand voneinander liegenden Tönen davon abhängt, ob es sich bei den im Oktavabstand befindlichen Tönen um solche aus einem Bereich hoher Frequenz oder um solche aus einem Bereich tiefer Frequenz handelt, sowie davon, ob die Amplitude des niederfrequenteren Tonsignals relativ zur Amplitude des Grundtones groß oder klein ist. Hat nämlich der niederfrequentere Ton eine relativ zu derjenigen des Grundtones kleine Amplitude, steht also beispielsweise zwischen beiden ein Amplitudenverhältnis von 20% :80% und liegen beide Töne in einem Bereich tiefer Frequenzen, also beispielsweise zwischen 50 und 200 Hz, so nimmt das menschliche Ohr beide Töne getrennt wahr. Andererseits nimmt das menschliche Ohr nicht zwei Töne, sondern einen Ton der Tonhöhe des niederfrequenteren Tones wahr, wenn dessen Amplitude im Verhältnis zu derjenigen des *>"> Grundtones sehr klein wird (beispielsweise bei einem Amplitudenverhältnis von 10% :90%) und beide Töne einer hohen Tonhöhe von beispielsweise zwischen 800 und 3200 Hz entsprechen.

In der folgenden Beschreibung der Figuren werden die verschiedenen Komponenten eines elektronischen Musikinstrumentes zur Vereinfachung der Beschreibung in verminderter Zahl dargestellt. So werden beispielsweise nur ein Oszillator mit den nachgeschalteten Frequenzteilern, dem zugeordneten Mischnetz und den erforderlichen Tastschaltern dargestellt. Praktisch muß die Anzahl der verwendeten Oszillatoren jedoch zwölf betragen, damit die zwölftonige Tonleiter mit den Noten C, CIS, D, IS, E, F, FIS, G, GIS, A, B und H vollständig wiedergegeben werden kann. F i g. 1 zeigt einen als Tonsignalquelle 16 dienenden Oszillator, dem ihrerseits als Tonsignalquellen siebzehn bis zwanzig dienende Frequenzteiler nachgeschaltet sind. Die Frequenzteiler teilen dabei jeweils die Ausgangsfrequenz der vorgeschalteten Tonsignalquelle durch Zwei. Die Tonsignalquellen 16 bis 20 erzeugen so fünf Tonsignale, die in Oktavabstand voneinander liegen. Diese fünf Tonsignale werden über ein Mischnetzwerk aus Impedanzen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27,28, 29 und 30, die elektrische Widerstände sein können, an Tastschalter 31,32,33,43,35 und 36 gelegt, die im Oktavabstand voneinander liegenden Tönen zugeordnet sind. Das Mischnetzwerk besteht demnach aus einer Reihenschaltung von doppelt sovielen Impedanzen 21 bis 30, wie Tonsignalquellen 16 bis 20 vorgesehen sind. Die Impedanzen liegen dabei zusätzlich jeweils zwischen einer der Tonsignalquellen und einem der Tastschalter in Reihe.

Die Tastschalter 31 bis 36 sind normalerweise offene Unterbrecher, die durch Niederdrücken der Tasten einer nicht gezeigten Tastatur betätigt werden. Über die Tastschalter 31 bis 36 werden Tonsignale an einen nicht gezeigten Ausgangskreis gegeben, der mit den Tastschaltern gekoppelt ist und einen Verstärker und einen elektroakustischen Übertrager aufweist. Man erhält so hörbare Tone gewünschter Tonfarbe.

Die Frequenzrelationen der von den Tonsignalquellen 16 bis 20 abgegebenen Tonsignale ist durch die in Fig. 1 eingetragenen Hinweis f, 2f, 4f, 8f, 16/ verdeutlicht, um ein einfacheres Verständnis zu ermöglichen. Die sechs Tastschalter 31 bis 36 entsprechen in Oktavabstand voneinander liegenden Tönen.

Der niedrigsten Frequenz zugeordnet ist der erste Tastschalter 36. Bei Betätigung des zweiten Tastschalters 35 erklingt ein um eine Oktave höherer Ton. Gleiches gilt für den durch den dritten Tastschalter 34 gesteuerten Tones bezüglich des über den Tastschalter

35 erhaltenen und so fort. Der letzte Tastschalter 31 ist der höchsten Frequenz zugeordnet. Von der niedrigsten Frequenz zugeordneten ersten Tastschalter 36 bis zu dem letzten, der höchsten Frequenz zugeordneten Tastschalter 31 steigt somit die Tonhöhe von Tastschalter zu Tastschalter um eine Oktave an.

Das Mischnetzwerk besteht aus einer geraden Anzahl von Impedanzen. Die Impedanzen 21 bis 30 bilden eine Reihenschaltung mit zwei Anschlußklemmen 10,11. Die erste Anschlußklemme 10 ist dabei mit dem der höchsten Frequenz zugeordneten letzten Tastschalter 31, die zweite Anschlußklemme 11 mit dem der niedrigsten Frequenz zugeordneten ersten Tastschalter

36 verbunden. Die Verbindungspunkte der Impedanzen in der Reihenschaltung sind von der zweiten Anschlußklemme 11 ausgehend in Richtung zu der ersten Anschlußklemme 10 durchnumeriert. Dabei sind die ungeradzahligen Verbindungspunkte 1, 3, 5, 7 und 9 jeweils mit den Tonsignalquellen verbunden. So ist der

Verbindungspunkt 1 zwischen den Impedanzen 29 und

30 mit dem Ausgang der Tonsignalquelle 20, der Verbindungspunkt 3 zwischen den Impedanzen 27 und 28 mit dem Ausgang der Tonsignalquelle 19, der Verbindungspunkt 5 zwischen den Impedanzen 25 und 26 mit dem Ausgang der Tonsignalquelle 18, der Verbindungspunkt 7 zwischen den Impedanzen 23 und 24 mit dem Ausgang der Tonsignalquelle 17 und schließlich der Verbindungspunkt 9 zwischen den Impedanzen 21 und 22 mit dem Ausgang der Tonsignalquelle 16 verbunden, die im Gegensatz zu den anderen Tonsignalquellen, bei denen es sich um Frequenzteiler handelt, durch einen Oszillator gebildet wird. Andererseits sind die geradzahligen Verbindungspunkte 2,4,6 und 8 mit den Tastschaltern verbunden. So liegt der Verbindungspunkt 2 zwischen den Impedanzen 28 und 29 am Tastschalter 35, der Verbindungspunkt 4 zwischen den Impedanzen 26 und 27 am Tastschalter 34, der Verbindungspunkt 6 zwischen den Impedanzen 24 und 25 am Tastschalter 33 und der Verbindungspunkt 8 zwischen den Impedanzen 22 und 23 am Tastschalter 32. Der der höchsten Frequenz zugeordnete Tastschalter

31 ist mit der ersten Anschlußklemme 10, der der niedrigsten Frequenz zugeordnete Tastschalter 36 mit der zweiten Anschlußklemme 11 verbunden.

Es werden also die fünf Signale von den Tonsignalquellen 16 bis 20 über das Mischnetzwerk den sechs Tastschaltern 31 bis 36 zum Erzeugen sechs obertonrei-•cher Tonsignale zugeführt. Dabei werden die Widerstandswerte der die Impedanzen 21, 23, 25, 27 und 29 bildenden Widerstände beispielsweise so abgestuft, daß sie der Reihe nach beispielsweise 1,00/?, 1,82/?, 2,50/?, 4,00/? und 10,0/? betragen, wobei R ein in Ohm gemessener Widerstandswert ist. Auf diese Weise werden den Tastschaltern 31 bis 35 jeweils relativ zur Grundfrequenz niederfrequentere Signale mit einem bestimmten Amplitudenanteil zugeführt. Diese Amplitudenanteile sind in Prozent ausgedrückt in F i g. 1 mit »Sub« bezeichnet und betragen vom Tastschalter 31 bis zum Tastschalter 36 100%, 55%, 40%, 25%, 10% und 0%. Das den Tastschaltern weiter zugeführte Grundsignal ist in F i g. 1 mit »Fund« bezeichnet. Dieses wird den Tastschaltern über Impedanzen 22,24,26,28 und 30 zugeführt, die durch Widerstände gebildet sind, deren Widerstandswerte beispielsweise 2,22/?, 1,67/?, 133/?, 1,11/? und 1,00/? betragen, wobei R wieder ein im Ohm gemessener Widerstandswert ist. Man erhält so einen Amplitudenanteil des Grundtons vom ersten Tastschalter 36 bis zum letzten Tastschalter 31 von 100%, 90%, 75%, 60%, 45% und 0%. Selbstverständlich sind die Impedanz- bzw. Widerstandswerte umgekehrt proportional zu den Amplituden der an die Tastschalter gelegten Signale.

Der die Tonsignalquelle 16 bildende Oszillator erzeugt ein Signal von 16/Hz im Frequenzbereich von 800 bis 3200 Hz. Dieses Signal wird dem der höchsten Frequenz zugeordneten letzten Tastschalter 31 über die Impedanz 21 mit einem Amplitudenanteil von 100% hinsichtlich des gegenüber dem Grundton um eine Oktave niederfrequenteren Tones zugeführt. Das über den Tastschalter 31 weitergeleitete Tonsignal enthält also in diesem Fall überhaupt kein Grundtonsignal und nur das um eine Oktave niederfrequentere Signal. Dem Tastschalter 32 wird von dem die Tonsignalquelle 16 bildenden Oszillator ein Signal der Frequenz 16/Hz und überdies über die Impedanz 23 das vom die Tonsignalquelle 17 bildenden Frequenzteiler gelieferte Signal von 8/ Hz, (beispielsweise 400 bis 1600 Hz) zugeführt. Das erfolgt mit Amplitudenanteilen von 45:55%: Der Grundton hat demnach ein«.., Amplitudenanteil von 45%, der um eine Oktave niedere-frequentere Ton einen Amplitudenanteil von 55%. Nach dem gleichen Prinzip werden dann auch die Tastschalter 33,34,35 und 36 mit Tonsignalen versorgt. Die Frequenz 4/Hz beträgt beispielsweise 200 bis 800 Hz, die Frequenz 2/ Hz 100 bis 400 Hz und die Frequenz /500 bis 200 Hz.

Man erhält also mit Hilfe des Mischnetzwerkes nach

Ό Fig. 1 am Ausgang sechs zusammengesetzte und obertonreiche Tonsignale von Oktavabstand trotz der Tatsache, daß eingangsseitig lediglich eine gegenüber der Anzahl der vorhandenen Tastschalter um eins verminderte Anzahl von Tonsignalquellen verfügbar ist.

Man erkennt weiter, daß die an den Tastschaltern 31 bis 36 verfügbaren Tonsignale jeweils neben dem Grundton einen um eine Oktave niederfrequenteren Tonanteil aufweisen, dessen Amplitude von Oktav zu Oktav ausgehend von 0 bis auf 100% stufenweise ansteigt. Die erste Stufe ist dabei 10% und soll höchstens 20% betragen. Weiter ist die Zunahme von einem Tastschalter zum nächsten jeweils mindestens so groß, wie die vorhergehende.

F i g. 2 dient zur weiteren Erläuterung des oben beschriebenen Prinzips. Mit 1,2,4,8 und 16 bezeichnete Linien geben wieder die Frequenzen /, 2f, 4/ 8/und 16/ des echten, wirklichen Frequenzbereiches an. Das Tonhöhenintervall zwischen den Frequenzen /und 2f, 4/ und 8/ usw. beträgt jeweils eine Oktave. Wie das in F i g. 2 angedeutet ist, besteht also zwischen den Frequenzen /und 16/ein Oktavabstand von 4 Oktaven.

- Auf F i g. 2 sind die zusammengesetzten Tonsignale 601, 602,603,604,605 und 606 jeweils in Art eines Spektrums dargestellt. Es handelt sich um die an den Tastschaltern 31 bis 36 von Fig. 1 verfügbaren Signale. Dabei geben die dicken vertikalen Linien jeweils die Hauptkomponenten der Grundtonsignale bzw. der um eine Oktave niederfrequenteren Signale an. Die dünnen abfallenden Kurven sind Hüllkurven der harmonischen Schwingungen dieser Signale. Die Höhe der dicken Linien entsprechen den oben erläuterten Amplitudenprozentsätzen. Der sensuelle Eindruck beim Hören der entsprechenden Töne ist der, daß zwischen den Tonsignalen 606 und 605,605 und 604,604 und 603,603 und 602, sowie 602 und 601. jeweils der Abstand einer Oktave besteht. Wie auf F i g. 2 angedeutet besteht also zwischen den Tonsignalen 601 und 606 sensuell ein Tonhöhenabstand von 5 Oktaven. Im folgenden soll nun beschrieben werden, warum bei der sensuellen Wahrnehmung zwischen den Tonsignalen 606 und 601 ein Intervall von 5 Oktaven liegt. Dabei umfaßt das zusammengesetzte Tonsignal 606 lediglich das Grundtonsignal 616 der Frequenz /mit 100 Amplitudenprozent. Der sensuelle Tonhöheneffekt des Tonsignals 606 hängt also zur Gänze von der Frequenz / des Grundtonsignals 16 ab. Im zusammengesetzten Tonsignal 605 ist das niederfrequentere Signal 614 der Frequenz / mit 10 Amplitudenprozent und das Grundtonsignal 615 einer Frequenz 2/mit 90 Amplitu-

^f>° denprozent beteiligt. Die Frequenzen / und 2/ liegen dabei in einem niedrigen Frequenzbereich von etwa 50 bis 200 Hz. Aus diesem Grunde ist der sensuelle Tonhöheneffekt des niederfrequenteren Signals 614 viel schwächer als derjenigen des Grundtonsignals 615 und wird von diesem nahezu abgedeckt, obwohl es als um eine Oktav niederfrequenteres Signal ganz schwach mitgehört wird. Das zusammengesetzte Tonsignal 604 erhält das um eine Oktav niederfrequentere Signal 612

der Frequenz 2/ mit 25 Amplitudenprozent und ein Grundtonsignal 613 einer Frequenz 4/mit 75 Amplitudenprozent. Die Frequenzen 2/und-4/liegen in einem niederfrequenten Bereich von etwa 100 bis 400 Hz. Der sensuelle Tonhöheneffekt des niederfrequenteren Signals 612 ist dehalb .schwächer als derjenige des Grundtonsignals 613. Das niederfrequentere Signal wird für sich, jedoch schwach gehört. Das Tonsignal 603 besteht aus dem niederfrequenteren Signal 610 einer Frequenz 4/ mit 40 Amplitudenprozent und einem Grundtonsignal 611 einer Frequenz von 8/mit einem Anteil von 60 Amplitudenprozent. Die Frequenzen 4/ und 8/ sollen in einem mittleren Frequenzbereich von etwa 200 bis 800 Hz liegen. Das um eine Oktave niederfrequentere Signal 610 wird hier nur ein wenig schwächer gehört als das Grundtonsignal 611. Dabei wird jedoch das niederfrequentere Signal 610 unbestimmt, also für sich oder auch nicht für sich wahrgenommen.

Auf ähnliche Weise besteht das Tonsignal 602 aus einem um eine Oktave niederfrequenteren Signal 608 einer Frequenz 8/mit 55 Amplitudenprozent und einem Grundtonsignal 609 einer Frequenz 16/ mit 45 Amplitudenprozent. Die Frequenzen 8/ und 16/ sollen einem Frequenzbereich von etwa 400 bis 1600 Hz entnommen sein..Hier ist der sensuelle Tonhöheneffekt des niederfrequenteren Signals 608 etwas stärker als derjenige des Grundtonsignals 609 und deckt dieses weitgehend ab. Als Folge davon nimmt das menschliche Ohr im wesentlichen nur eine Tonhöhe wahr, die der Frequenz 8/entspricht.

Das Tonsignal 601 besteht zu 100% aus einem niederfrequenteren Signal 607 einer Frequenz 16/ so daß eine Tonhöhe durch diese Frequenz gegeben ist.

Im folgenden soll nun beschrieben werden, wie zwischen zwei benachbarten zusammengesetzten Tonsignalen für das menschliche Ohr jeweils der Oktavabstand zustande kommt.

Das Tonsignal 606 wird natürlich bei sensueller Wahrnehmung mit der durch die Frequenz /gegebenen Tonhöhe gehört. Das Tonsignal 605 hat wegen der sehr großen Amplitude seines Grundtonsignals 615 eine der Frequenz 2/entsprechende Tonhöhe. Daneben wird das um eine Oktav niederfrequentere Signal 614 der Frequenz / äußerst schwach mit einer der Frequenz / entsprechenden Tonhöhe mitgehört. Ein Vergleich der Tonsignale 605 und 606 miteinander besteht also praktisch in einem Vergleich der Grundtonsignale 616 der Frequenz /und 615 mit der Frequenz 2f, weil die sehr starke Wahrnehmung des Grundtones 616, nicht mit der der schwachen Wahrnehmung des niederfrequenteren Signals 614 im Tonsignal 605 verglichen werden kann. Zwischen den Tonsignalen 605 und 606 wird daher sensuell ein Tonhöhenunterschied von einer Oktave wahrgenommen.

Die Tonsignale 605 und 604 stimmen darin überein, daß bei ihnen die um eine Oktave niederfrequenteren Signale 614 und 612 einen schwachen Tonanteil haben. Der sensuelle Stimulus beim Vergleich der Tonsignale 605 und 604 miteinander führt daher dazu, daß beim Hören die um eine Oktave niederfrequenteren Signalteile 614 mit der Frequenz /und 612 mit der Frequenz 2/ untereinander verglichen werden und ebenso die tonstärkeren Grundtonsignale 615 der Frequenz 2/und 613 der Frequenz 4f. Auch zwischen den Tönen 604 und 605 wird deshalb beim Hören sensuell das Intervall einer Oktave festgestellt.

Bei einem Vergleich der Tonsignale 604 und 603 miteinander liegen die Verhältnisse hinsichtlich der Signalanteile ähnlich wie bei den Tonsignalen 604 und 605. Je höher jedoch der Frequenzbereich von Signalen angehoben wird, je mehr wird das niederfrequentere Signal sensuell als Grundtonsignal gewertet. Beim vergleichenden Hören der Tonsignale 604 und 603 werden daher auch hier die niederfrequeneteren Signale 612 der Frequenz 2/und 610 der Frequenz 4f, sowie die Grundtonsignale 613 der Frequenz 4/ und 611 der Frequenz 8/ miteinander verglichen, die jeweils in Oktavabstand voneinander stehen. Als Folge davon ergibt sich beim Hören der Tonsignale 604 und 603 insgesamt das Intervall einer Oktave.

Werden die Tonsignale 603 und 602 miteinander verglichen, so werden die niederfrequenteren Signale 610 und 608, die in ihnen enthalten sind, deutlich als um eine Oktav niederfrequentere Töne gehört und als Grundton der Tonsignale 602 und 603 gewertet, obwohl im Tonsignal 603 das niederfrequentere Tonsignal 610 einen kleineren Amplitudenanteil aufweist als das eigentliche Grundtonsignal 611. Der Vergleich des niederfrequenteren Signals 610 einer Frequenz 4/ mit dem niederfrequenteren Signal 608 einer Frequenz 8/ sowie des Grundtonsignals 611 der Frequenz 8/mit dem Grundtonsignal 609 der Frequenz 16/ die jeweils in Oktavabstand voneinander liegen, führt wiederum dazu, daß zwischen Tonsignalen 603 und 602 sensuell ein Oktavabstand wahrgenommen wird.

Im Tonsignal 602 wird der Grundton 609 der Frequenz 16/ durch die höheren Harmonischen des niederfrequenteren Signals 608 der Frequenz 8/nahezu "abgedeckt, weil in einem Oszillator oder einem Frequenzteiler erzeugte Signale im allgemeinen eine Vielzahl höherer Harmonischer enthalten, deren Amplituden mit dem Zunehmen ihrer harmonischen Ordnung allmählich abnimmt. Das Grundtonsignal 609 im Tonsignal 602 wirkt deshalb als höhere Harmonische des niederfrequenteren Signals 608, weil es in der Tonhöhe höher liegt als dieses, jedoch eine kleinere Amplitude aufweist. Selbst wenn das Grundtonsignal 609 mit seiner Tonhöhe gesondert wahrgenommen wird, ist beim Hören das niederfrequentere Signal 608 erheblich stärker wahrzunehmen. Das Tonsignal 602 hat daher im wesentlichen die Tonhöhe des niederfrequenteren Signals 608 und mithin die Frequenz 8/ Andererseits besteht das Tonsignal 601 allein aus dem Signal 607 und weist daher die durch die Frequenz 16/ gegebene Tonhöhe auf. Ein Vergleich der Tonsignale 602 und 601 miteinander hinsichtlich ihres sensuellen Stimulus beim Hören reduziert sich daher auf einen Vergleich des niederfrequenteren Signals 608 der Frequenz 8/ im Tonsignal 602 mit dem Signal 607 der Frequenz 16/ im Tonsignal 601, so daß auch ein Vergleich der Tonsignale 602 und 601 beim Hören zu einem Oktavabstand zwischen diesen Signalen führt.

Es ergibt sich, daß das menschliche Ohr beim Hören zwischen benachbarten Tonsignalen 606 und 605, 605 und 604, 604 und 603, 603 und 602, sowie 602 und 601 jeweils ein Intervall einer Oktave wahrnimmt. Das menschliche Ohr nimmt also, wie das in Fig.2 angedeutet ist, im Bereich vom Tonsignal 606 über die Tonsignale 605,604,603 und 602 bis zum Tonsignal 601 fünf Oktavintervalle wahr, obwohl, wie das ebenfalls in F i g. 2 angedeutet ist, zwischen dem Tonsignal 606 und dem Tonsignal 601 nur ein Frequenzintervall von vier Oktaven liegt.

Oben wurde erläutert, daß zwischen einander benachbarten zusammengesetzten Tonsignalen der

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Tastatur beim Hören der sensuelle Eindruck eines Intervalls von einer Oktave entsteht. Das Intervall vom Tonsignal 606 niedrigster Frequenz, das am Tastschalter 36 zur Verfugung steht, bis zum zusammengesetzten Tonsignal 601 höchster Frequenz am Tastschalter 31 beträgt nach den Tastschaltern· an der Tastatur 5 Oktaven. Der Frequenzabstand zwischen Oszillator- und tiefster Teilerfrequenz beträgt vier Oktaven. Für das menschliche Ohr ist es jedoch nur schwer möglich zu unterscheiden, ob ein musikalisches Intervall großer Ausdehnung drei, vier, fünf oder sechs Oktaven dem Frequenzunterschied nach beträgt. Daher tritt bei der musikalischen Wiedergabe kein Nachteil auf.

Für das Verständnis ist dabei die Tatsache wichtig, daß die durch die Oszillatoren erzeugten Tonsignale zahlreiche höhere Harmonische enthalten. Werden zwei in Oktavabstand voneinaner befindliche Tonsignale zu einem zusammengesetzten Tonsignal zusammengemischt und enthält keines der Signale höhere Harmonische, so führen verschiedene Mischungsverhältnisse der beiden Signale nicht nur zu Änderungen des sensuellen Tonhöheneffektes des zusammengesetztten Tonsignals, sondern auch zu großen Änderungen in der Tonfarbe des zusammengesetzten Tonsignals. Handelt es sich beispielsweise bei den von der Tonsignalquellen 16 und 17 erzeugten Signalen um Sinuswellen, die keine höheren Harmonischen aufweisen, so enthält das am Tastschalter 32 zur Verfügung stehende zusammengesetzte Tonsignal Harmonische zweiter Ordnung, während das am Tastschalter 31 zur Verfügung stehende Tonsignal keine solchen Harmonischen enthält. Es besteht also zwischen dem an den Tastschaltern 31 und 32 zur Verfügung stehenden Tonsignalen ein Tonfarbunterschied. Praktisch enthalten die durch die Tonsignalquellen 16,17, 18, 19 und 20 erzeugten Signale zahlreiche höhere Harmonischen. Deshalb führen die an gegebenen unterschiedlichen Mischungsverhältnisse zwar zu einer Änderung der sensuell wahrnehmbaren Tonhöhe, nicht aber zu einer Änderung der Tonfarben, da zahlreiche höhere Harmonische vorhanden sind.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform ähnlich F i g. 1, bei der zusätzliche Impedanz 73, 74,75 und 76 in Form von Widerständen vorgesehen sind. Man erreicht dabei eine

ίο Anreicherung der zusammengesetzten Tonsignale an den Tastschaltern 33, 34, 35 und 36 mit höheren Harmonischen durch entsprechende Zuleitung der von den Tonsignalquellen 16, 17, 18 und 19 erzeugten Signalen in geeigneten Prozentsätzen. Es wird so auf einfache Weise eine Beeinflussung der Tonqualität durch Erhöhung des Anteils an höheren Harmonischen erzielt. Die an den beiden Tastschaltern 31 und 32 zur Verfugung stehenden Tonsignale entsprechen schon von sich aus einer hohen Tonhöhe. Bei ihnen würde eine weitere Anreicherung mit höheren Harmonischen in einen hohen Frequenzbereich fallen und wegen der Beschränkung des menschlichen Hörbereichs im Bereich hoher Frequenzen, und wegen der Begrenzungen der Frequenzkennlinien des Ausgangskreises mit

Verstärker und elektroakustischem Übertrager nicht wirksam werden. Mit der Ausführungsform von F i g. 3 weisen also die an jedem der Tastschalter 31,32,33,34, 35 und 36 zur Verfugung stehenden Tonsignale einen zufriedenstellenden Anteil an höheren Harmonischen auf und sind einander in der Tonfarbe aufgrund dieser Übereinstimmung insgesamt sehr ähnlich. Zur zusätzlichen Beeinflussung der Tonfarbe besteht auch grundsätzlich die Möglichkeit zumindest eine der Impedanzen des Mischnetzwerkes durch ein Hochpaßfilter zu ersetzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronisches .Musikinstrument mit einer Tastatur, deren Tasten ihnen zugeordnete Tastschalter betätigen, mit zwölf Oszillatoren zum Erzeugen obertonreicher Tönsignale für die Tonleiter der höchsten Oktave, von welchen durch Frequenzteilerketten die tieferen Oktaven abgeleitet sind, wobei die Oszillatoren und die Frequenzteiler die Tonsignalquellen bilden, und mit einem an die Tastatur angeschlossenen Ausgangskreis, der einen Verstärker und einen elektroakustischen Übertrager aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Oktavabstand auseinanderliegenden Tonsignalquellen (16 bis 20) jeweils in Gruppen zusammengefaßt sind, daß die Ausgänge jeder Gruppe an entsprechenden Eingängen eines jeweils einer Gruppe zugeordneten Mischnetzwerks angeschlossen sind, dessen Ausgänge an ihnen zugeordnete Tastschalter (31 bis 36) angeschlossen sind, daß das Mischnetzwerk eine Reihenschaltung von doppelt sovielen Impedanzen (21 bis 30) wie Tonsignalquellen in der jeweiligen Gruppe aufweist, wobei die erste (10) der zwei Anschlußklemmen (10, 11) der Reihenschaltung der Impedanzen (21 bis 30) mit dem der höchsten Frequenz zugeordneten letzten Tastschalter (31) verbunden ist, die zweite (11) der zwei Anschlußklemmen (10, 11) mit dem der niedrigsten Frequenz zugeordneten ersten Tastschalter (36) verbunden ist, und von den dazwischenliegenden Verbindungspunkten (1—9) der in Reihe geschalte- _ ten Impedanzen (21—30) — bei Durchnumerierung dieser Verbindungspunkte von der zweiten Anschlußklemme (11) in Richtung zu der ersten Anschlußklemme (10) — die ungeradzahligen (1,3,5, 7, 9) mit den Tonsignalquellen verbunden sind, und zwar so, daß mit steigender Nummer des Verbindungspunktes die Frequenz der zugeordneten Tonsignalquelle steigt, und die geradzahligen (2,4,6, 8) mit den Tastschaltern (35, 34, 33 32) verbunden sind, und daß die .Impedanzen (21 bis 30) des Mischnetzwerkes derart bemessen sind, daß der Amplitudenanteil jeweils des dem einzelnen Tastschalter (31—35) von dem ungeradzahligen Verbindungspunkt (1, 3, 5, 7, 9) nächstniedrigen Nummer herzugeführten Tonsignals, bezogen auf die von den unmittelbar benachbarten Verbindungspunkten herzugeführten Gesamtamplitude, ausgehend von höchstens 20% für den zweiten Tastschalter (35) mit von Oktave zu Oktave steigender Frequenz stufenweise bis auf 100% zunimmt, wobei die Zunahme vom zweiten zum dritten Tastschalter mindestens so groß wie der dem zweiten Tastschalter (35) zugeführte Anteil und jede folgende mindestens so groß ist, wie die vorherige. ·

2. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Impedanzen des Mischnetzes ein Hochpaßfilter ist.

3. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der durch das Mischnetz erzeugten Mischtöne über zusätzliche Impedanzen (73 — 76) mit zusätzlichen Signalen der Tonsignalquellen (16—19) gemischt sind, die höhere Harmonische der Mischtöne bilden.

65 Bei einem bekannten elektronischen Musikinstrument der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art (US-PS 20 45 172) wird zur Verminderung der Anzahl der erforderlichen Tonsignalquellen ein besonderes Oszillatorsystem verwendet. Die Tonsignalquellen werden nämlich für die Erzeugung verschiedener Töne herangezogen. Es ist jedoch eine Erzeugung von gleichzeitig mehr als zwei Tönen mit Hilfe ein und desselben Oszillators nicht möglich. Auch werden durch Hintereinanderschalten zahlreicher Schalterkontakte Funktionsstörungen begünstigt.

Ein weiteres bekanntes elektronisches Musikinstrument (GB-PS 8 90 859) weist Oszillatoren, Tastschalter und Bandpaßfilter auf, die so geschaltet sind, daß sich wieder eine Verminderung der erforderlichen Anzahl der Tonsignalquellen ergeben soll. Die Verwendung von Filtern führt jedoch dazu, daß die erzeugten Töne wegen ihrer Armut an Obertönen hinsichtlich ihres sensuellen Effektes beim Hören eine dürftige Wirkung erbringen.

Es ist auch bekannt (»Lehrbuch der Orgelbaukunst«, Band 2,1957,226—261), beim Orgelbau die unterschiedlichsten Tonmischungen vorzunehmen. Hierfür werden eigene Mischpfeifen vorgesehen. Es sind deshalb außer den Grundpfeifen zusätzlich zwei bis sechs Reihen von Pfeifen erforderlich. Für einen Mischton, der einer Taste entspricht, werden also zusätzlich zwei bis sechs Pfeifen verwendet. In diesem Fall sind also mehr Pfeifen als Tasten in der Tastatur notwendig. Eine Einsparung wird nicht erzielt.

Bei einem anderen bekannten elektronischen Musikinstrument (US-PS 28 46 913) sind zum Erzeugen einer Tonskala ebenfalls mehr Tongeneratoren als Tasten eingesetzt. So wird beispielsweise für eine Tonskala von 13 Tönen in einer Oktave neben den 13 Tongeneratoren für die Grundtöne die Verwendung von 11 Oktavtongeneratoren und 11 Suboktavtongeneratoren vorgesehen.

Hier liegt demnach schon die Erkenntnis vor, daß subjektive Höreffekte des menschlichen Ohres für die Tonerzeugung ausgenützt werden können. Es sind jedoch in allen Fällen unabhängig vom jeweils überstrichenen Oktavbereich erheblich mehr Tongeneratoren vorzusehen, als Tasten in der Tastatur vorliegen. Die Unmöglichkeit mehr als 2 Tonsignale mit Hilfe derselben Tonsignalquelle zu erzeugen, die Möglichkeit von Funktionsstörungen durch Schalterketten und/oder die Unmöglichkeit des Erzeugens von obertonreichen Tonsignalen sind Nachteile elektronischer Musikinstrumente, die mit Hilfe einer Tastatur gespielt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verminderung der Anzahl der erforderlichen Tonsignalquellen bei befriedigendem sensuellem Höreffekt und geringer Störanfälligkeit zu erreichen. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Man erkennt, daß hier eine Möglichkeit vorgeschlagen ist, in einem elektronischen Musikinstrument die Anzahl der erforderlichen Tonsignalquellen zu vermindern. Das Musikinstrument ist dadurch in der Herstellung billig. Gleichzeitig wird ein befriedigender sensueller Höreffekt erzielt. Das geschieht durch Ausnutzung der Doppeltonhöhenwahrnehmung, die unten noch ausführlicher erklärt wird. Dabei handelt es sich darum, daß mit der Wahrnehmung von Tönen gearbeitet wird, die durch das Mischen zweier Tonsignale entstehen, die im Tonhöhenabstand einer Oktave zueinander liegen und eine bestimmte Amplitu-