DE1472448C3 - Elektronisches Musikinstrument mit Tastatur - Google Patents
Elektronisches Musikinstrument mit TastaturInfo
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- DE1472448C3 DE1472448C3 DE1965M0063952 DEM0063952A DE1472448C3 DE 1472448 C3 DE1472448 C3 DE 1472448C3 DE 1965M0063952 DE1965M0063952 DE 1965M0063952 DE M0063952 A DEM0063952 A DE M0063952A DE 1472448 C3 DE1472448 C3 DE 1472448C3
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- 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
- G10H1/02—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos
- G10H1/06—Circuits for establishing the harmonic content of tones, or other arrangements for changing the tone colour
- G10H1/08—Circuits for establishing the harmonic content of tones, or other arrangements for changing the tone colour by combining tones
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- G10H5/00—Instruments in which the tones are generated by means of electronic generators
- G10H5/02—Instruments in which the tones are generated by means of electronic generators using generation of basic tones
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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)
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-
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP435664 | 1964-01-29 | ||
JP4155564 | 1964-07-17 | ||
JP4155664 | 1964-07-17 | ||
JP4489064 | 1964-08-03 | ||
JP4905464 | 1964-08-27 | ||
JP5097064 | 1964-09-04 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1472448A1 DE1472448A1 (de) | 1969-03-27 |
DE1472448B2 DE1472448B2 (de) | 1972-11-02 |
DE1472448C3 true DE1472448C3 (de) | 1979-03-22 |
Family
ID=27547835
Family Applications (1)
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DE1965M0063952 Expired DE1472448C3 (de) | 1964-01-29 | 1965-01-27 | Elektronisches Musikinstrument mit Tastatur |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1472448C3 (de) |
NL (1) | NL144748B (de) |
-
1965
- 1965-01-27 DE DE1965M0063952 patent/DE1472448C3/de not_active Expired
- 1965-01-29 NL NL6501184A patent/NL144748B/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL144748B (nl) | 1975-01-15 |
DE1472448B2 (de) | 1972-11-02 |
NL6501184A (de) | 1965-07-30 |
DE1472448A1 (de) | 1969-03-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |