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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Audiogerät, bei dem
eine Tonhöhe
und ein Ton-EIN/Ton-AUS-Ereignis eines Musiktons aus einem akustischen
Signal extrahiert werden, um eine Spielinformation, wie beispielsweise
eine MIDI (Musical Instrument Digital Interface)-Nachricht, zu erzeugen.
Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf ein Audiogerät, bei dem
man eine Musikspielinformation aus einem akustischen Signal mit
einem breiten Frequenzbereich erhalten kann.
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Im
Bereich der elektronischen Musikinstrumente ist üblich, daß akustische Schwingungen,
die durch das Spielen von Musikinstrumenten, wie beispielsweise
Saiteninstrumenten, Schlaginstrumenten und Blasinstrumenten, erzeugt
werden, in elektrische Schwingungssignale konvertiert werden, aus denen
eine Spielinformation, wie beispielsweise eine Tonhöheninformation
und eine Ton-EIN/Ton-AUS-Information,
in Echtzeit ermittelt wird, um eine MIDI-Nachricht zu bilden. Wenn
diese MIDI-Nachricht beispielsweise einem Tongenerator eines Synthesizer
zugeführt
wird, kann in Echtzeit eine Melodie reproduziert werden, die von
einem Spieler in gewünschten
Tönen mit
gewünschten
Klangeffekten bei gewünschter
Begleitung gespielt werden kann.
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Bei
der im vorhergehenden erwähnten
Verarbeitung, bei der die Tonhöheninformation
und die Ton-EIN/Ton-AUS-Information aus einem elektrischen Schwingungssignal
ermittelt werden, wird das eingegebene elektrische Schwingungssignal
zuerst in ein entsprechendes digitales Signal konvertiert. Dann
wird ein Frequenzspektrum des digitalen Signals durch ein Tiefpaßfilter
begrenzt. Nullstellen der Momentanwerte des gefilterten digitalen
Signals werden für
die Tonhöhenermittlung
analysiert. Eine Amplitudenhüllkurve
des gefilterten digitalen Signals wird durch einen Hüllkurvenfolger
festgestellt. Der Hüllkurvenfolger
ermittelt einen Aufwärts-
oder Einschwingabschitt des gefilterten Signals und bildet dann
einen Abwärt-
oder Abklingabschnitt einer Hülkurvenwellenform
mittels einer vorgegebenen Steigung. Ein von dem Hüllkurvenfolger
nachgewiesener Pegel der Amplitudenhüllkurve wird dann mit einem vorgegebenen
Schwellenwert zur Bestimmung eines Ton-EIN- oder Ton-Aus-Ereignisses verglichen.
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Für die zuverlässigen Ermittlung
der im vorhergehenden erwähnten
Tonhöheninformation
und der Ton-EIN/Ton-AUS-Information muß eine Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters
und die von dem Hüllkurvenfolger
gebildete Steigung der Hüllkurvenwellenfom
in dem Abklingabschnitt bei Anpassung an die Grundfrequenz des elektrischen
Schwingungssignals eingestellt werden. Ein zweckmäßiges Frequenzband
des Tiefpaßfilters,
in dem ein zuverlässiger
Tonhöhennachweis
gestattet ist, ist jedoch eingeschränkt. Das Frequenzband des Tiefpaßfilters
kann entsprechend der Grenzfrequenz abgestimmt werden. Das zweckmäßige Frequenzband
ist auf höchstens
zwei Oktaven aus den folgenden Gründen eingeschränkt. Erstens,
wenn die Frequenz des eingegebenen akustischen Signals relativ zu
der Grenzfrequenz zu niedrig wird, steigt eine Oberschwingungskomponente übermässig an,
um häufig
fehlerhafte oder falsche durch die Oberschwingungskomponente bedingte
Nullstellen zusätzlich
zu den wirklichen durch die Grundfrequenzkomponente bedingte Nullstellen
zu verursachen, wodurch der zuverlässige Tonhöhennachweis unmöglich wird.
Zweitens, wenn die Frequenz des eingegebenen akustischen Signals relativ
zu der Grenzfrequenz zu hoch wird, werden auch die Grundfrequenzkomponenten
abgeschnitten, wodurch der zuverlässige Tonhöhennachweis unmöglich wird.
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Ein
zweckmäßiges Frequenzband,
bei dem der zuverlässige
Ton-EIN/Ton-Aus-Nachweis
bei der vorgegebenen Steigung der Hüllkurvenwellenform des Abklingabschnittes
gesichert ist, ist ebenso eingeschränkt. Das zweckmäßige Frequenzband
ist aus den folgenden Gründen
eingeschränkt.
Erstens, wie in 6(A) gezeigt,
wenn die Frequenz des eingegebenen akustischen Signals F relativ
zu der Steigung S des Abklingabschnitts der Hüllkurvenwellenform zu klein
bleibt, fällt
der Hüllkurvenpegel
unter den Ton-AUS-Schwellenwert bei der Zeit t1, bei der die Amplitude
des akustischen Signals F jedoch noch nicht unter den Ton-AUS-Schwellenwert fällt, was
einen fehlerhaften Nachweis des Ton-AUS-Ereignisses zur Folge hat.
Zudem wird zu der Zeit t2, in der der Momentanwert des akustischen
Signals F über
den Ton-EIN-Schwellenwert ansteigt, dies als eine Anstiegs- oder
Einschwingflanke einer nächsten
Hüllkurve
nachgewiesen, was einen fehlerhaften Nachweis eines Ton-EIN-Ereignisses
zur Folge hat. Zweitens, wie in 6(B) gezeigt,
wenn die Frequenz des eingegebenen akustischen Signals F relativ
zu der Steigung S des Abklingabschnitts der Hüllkurvenwellenform zu hoch
ist, fällt
der Hüllkurvenpegel
nicht unter den Ton-AUS-Schwellenwert, nicht einmal zur Zeit t3,
bei der die Amplitude des akustischen Signals F momentan unter den
Ton-AUS-Schwellenwert fällt, wobei
der Nachweis eines wirklichen Ton-AUS-Ereignisses verfehlt wird.
Zudem wird zur Zeit t4, bei der das akustische Signal F wieder ansteigt,
ein Einschwingabschnitt einer nächsten
Hüllkurve
nicht nachgewiesen, da der vorhergehende Abklingabschnitt nicht
nachgewiesen ist, wobei der Nachweis des Ton-EIN-Ereignisses an dieser Anstiegsflanke nicht
möglich
ist.
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Die
Einschränkungen
des zweckmäßigen Frequenzbandes,
bei dem ein zuverlässiger
Tonhöhennachweis
und Ton-EIN/Ton-AUS-Nachweis bei einer vorgegebenen Grenzfrequenz
und einer vorgegebenen Steigung der Hüllkurvenwellenform des Abklingabschnittes
freigegeben sind, stellen kein wirkliches Problem dar, wenn die
Spielinformation mehrkanalig aus einem polyphonen Musikinstrument,
wie beispielsweise einem Saiteninstrument mit einer Vielzahl von
Saiten, extrahiert wird. Wie beispielsweise bei einer Gitarre, bleibt
das Frequenzband der akustischen Schwingung jeder der sechs Saiten
innerhalb zweier Oktaven, wobei der korrekte Tonhöhennachweis
und korrekte Ton-EIN/Ton-AUS-Nachweis für alle Frequenzbänder der
jeweiligen Saiten mit Hilfe der Mehrkanal-Verarbeitung ermöglicht wird.
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Bei
dem Nachweis der Spielinformation mittels eines einzigen Kanals
eines monophonen Instrument, wie beispielsweise einem Blasinstrument,
variiert das Frequenzband jedoch im allgemeinen über zwei Oktaven, wodurch der
korrekte Tonhöhennachweis
und korrekte Ton-EIN/Ton-AUS-Nachweis in einigen Frequenzbereichen
dieses Instrumentes nicht möglich
ist.
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In
US 5 121 669 A ist
ein elektronisches Saiteninstrument beschrieben, welches eine Reihe
von Sensor- und Kontrolleinrichtungen für die Instrumentfunktionen
aufweist. Diese Einrichtungen erfassen sämtliche am Saiteninstrument
durchgeführten Handgriffe,
beispielsweise, ob eine Saite gezupft wurde, an welcher Position
sich die Finger des Spielers befinden, und dergleichen. Die erfaßten Handgriffe
werden dann mittels verschiedener Schaltungen in die entsprechenden
Töne umgewandelt.
So extrahiert ein Tonhöhenextraktor
eine Tonhöhe
aus dem Eingangssignal einer Aufnahme. Ein ECR-Detektor erzeugt
auf der Grundlage dieser extrahierten Tonhöhe einen Hüllkurvenratenänderungsparameter. Ein
Hüllkurvengenerator
bildet die Hüllkurve
eines von einem Tongenerator ausgegebenen Signals. In
US 5 121 669 A wird allgemein
das Einstellen der Hüllkurvenrate
entsprechend der Tonhöhe
angeregt. Eine Aufgabe in
US
5 121 669 A ist, das von einem Tongenerator ausgegebene
Signal durch ein der Tonhöhe
entsprechendes Modifizieren der Hüllkurve mit einer empfindlichen
und komplizierten Modulation zu versehen.
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Der
Gegenstand von
US 5 048 391 ist
zur Realisierung einer Dämpfungsoperation
für eine
Gitarre gedacht. Gemäß
US 5 048 391 zeichnet sich
die Variation der gesamten Hüllkurve
der Digitalausgabe durch einen rapiden Abfall aus, wenn der Spieler
die Dämpfungsoperation
ausführt.
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Aus
US 5 202 528 A ist
ein elektronisches Musikinstrument mit einem Tonnachweisgerät bekannt,
welches mehrere gleichzeitig erklingende Töne erkennen kann. Dabei wird
ein Ton aus einer Mikrophoneingabe detektiert, um einen entsprechenden
Musikton künstlich
zu erzeugen. Genaugenommen werden hier mehrere, zu den entsprechenden Tönen passende
Bandpassfilter in einer zeitlichen Staffelung verwendet, um mehrere
gleichzeitig erfaßte
Töne verarbeiten
zu können.
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In
US 4 044 204 ist ein Gerät beschrieben, welches
den Stimmenanteil einer Spracheingabe von dem zusammen mit diesem
Stimmenanteil aufgenommenen Rauschen separiert. Dadurch soll das
im Rauschen vorhandene Signal verstärkt werden. Hierbei erkennt
ein Tonhöhenextraktor
einen aus einer Mikrophoneingabe stammenden Grundton . Eine Filtersteuerung
paßt die
Mittenfrequenz von Nachlauffiltern an die erkannte Tonhöhe an, um
eine präzise
Filterung der Oberschwingungen des Grundtons zu gewährleisten.
Die gefilterten Oberschwingungen werden von einem Summierer aufsummiert.
Das Filterband wird entsprechend der nachgewiesenen Tonhöhe eingestellt.
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KERN DER ERFINDUNG
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Gerät zum Nachweis
der Spielinformation zu schaffen, das eine korrekte Tonhöheninformation und
eine korrekte Ton-EIN/Ton-AUS-Information aus einem akustischen
Signal mit einem breiten Frequenzbereich herstellen kann.
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Bei
der Durchführung
der Erfindung im Hinblick auf einen ihrer Aspekte ist ein Audio-Gerät zum Extrahieren
von Musikspielinformation aus einem akustischen Signal mit einer
Frequenz und einer Amplitude, die während des Musikspiels zeitlich
variieren, das folgendes aufweist: ein Tonhöhennachweisgerät, das aus
einem akustischen Signal eine Tonhöhe ermittelt, die der Frequenz
des akustischen Signals entspricht; ein Hüllkurvennachweisgerät, das aus
dem akutischen Signal eine Hüllkurve
ermittelt, die eine Zeitvariation der Amplitude des akustischen Signals
repräsentiert
und einen Aufwärtsabschnitt und
einen Abwärtsabschnitt
enthält,
wobei das Hüllkurvennachweisgerät steuerbar
ist, um den Abwärtsabschnitt
mit einer variablen Steigung zu bilden; ein Ton-EIN/Ton-AUS-Nachweisgerät, welches
einen Ton-EIN/Ton-AUS-Nachweis durch Vergleichen der Pegel der mit
dem Hüllkurvennachweisgerät ermittelten
Hüllkurve
mit einem vorgegebenen Schwellenwert durchführt; ein Steuergerät, das entsprechend der
von dem Tonhöhenachweisgerät rückgekoppelten
ermittelten Tonhöhe
das Hüllkurvennachweisgerät steuert,
um die variable Steigung des Abwärtsabschnittes
der Frequenz des akustischen Signals anzupassen; und ein Ausgabegerät, das die
der Tonhöhe
und der Hüllkurve
mit der angepaßten
variablen Steigung des Abwärtsabschnittes
entsprechende Musikspielinformation ausgibt. Wie erwähnt, kann der
Hüllkurvendetektor
die Steigung der Hüllkurvenwellenform
des Abklingabschnittes durch Rückkopplungssteuerung
einstellen. Wenn die Tonhöhe
des akustischen Signals durch den Tonhöhendetektor ermittelt ist,
wird die Steigung seiner Hüllkurvenwellenform
durch die Steuereinheit gemäß dem Nachweisergebnis
variabel gesteuert. Dies erlaubt den Nachweis der Hüllkurve
in einer zuverlässigen
Weise, wobei die Steigung der Hüllkurvenwellenform
des Abklingabschnitts einer augenblicklichen Tonhöhe angepaßt wird.
Auf der Grundlage dieser gewonnenen Hüllkurveninformation kann eine
korrekte Ton-EIN/Ton-AUS-Information auch aus dem akustischen Signal
erhalten werden, das über
einen breiten Frequenzbereich variiert.
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Bemerkenswerterweise
kann vorzugsweise ein Filter zur Begrenzung des Frequenzbereichs
des eingegebenen elektrischen Schwingungssignals zusätzlich angebracht
werden. Das Filter ist bezüglich seiner
Grenzfrequenz einstellbar. Eine weitere Steuereinheit kann zudem
zur variablen Steuerung der Grenzfrequenz in diesem Filter entsprechend
dem durch den Tonhöhendetektor
ermittelten Nachweisergebnis eingefügt werden. Diese neue Bauweise
sichert den zuverlässigen
Tonhöhennachweis
durch die der augenblicklichen Tonhöhe angepaßte Grenzfrequenz, wobei eine
korrekte Tonhöheninformation aus
dem akustischen Signal mit einem breiten Frequenzbereich geschaffen
wird.
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Das
Gerät zum
Nachweis der Ausführungsinformation
oder Spielinformation, wie es in der zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung realisiert ist, weist eine Vielzahl von
Filtern, die auf jeweilige verschiedene Grenzfrequenzen eingestellt
sind, einen Tonhöhendetektor
zum Nachweis der Tonhöhe
eines eingegebenen elektrischen Schwingungssignals und eine Steuereinheit
auf, um entsprechend dem durch den Tonhöhendetektor ermittelten Nachweisergebnis
selektiv eines der Filter zu bestimmen, das für den zuverlässigen Nachweis der
Tonhöheninformation
aus dem elektrischen Schwingungssignal verwendet werden soll, das
den einen ausgewählten
Filter aus der Vielzahl der Filter passiert. Wie besprochen, wird
die Vielzahl der Filter auf jeweilige unterschiedliche Grenzfrequenzen
eingestellt. Wenn die Tonhöhe
des akustischen Signals, das irgendeinen der Filter passiert hat,
durch den Tonhöhendetektor
ermittelt worden ist, bestimmt die Steuereinheit selektiv das optimale
der Filter, um die zuverlässige
Tonhöheninformation
entsprechend der Nachweisergebnisrückkopplung durch den Tonhöhendetektor
zu ermitteln. Diese Rückkopplungsanordnung
verwendet das Nachweisergebnis als Rückkopplungssteuerung, um die
Ausgabetonhöheninformation
für das
akustische Signal zu ermitteln, das das ausgewählte der Filter passiert, welches
eine der augenblicklichen Tonhöhe
angepaßte
Grenzfrequenz aufweist. Die korrekte Tonhöheninformation kann daher sogar
aus dem Signal mit einem breiten Frequenzbereich gewonnen werden.
Zudem weist die zweite bevorzugte Ausführungsform keine komplizierte
Schaltung auf, wie beispielsweise ein Filter mit einstellbarer Grenzfrequenz,
was sich in wesentlich niedrigeren Herstellungskosten und vereinfachter Bauweise
des Gerätes
niederschlägt.
Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform
ermöglicht
die Filterauswahl einen sehr schnellen Start des Tonhöhennachweises
bei der optimalen Grenzfrequenz, die durch die augenblickliche Tonhöhe durch
Rückkopplungssteuerung
angepaßt
ist.
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Genauer
gesagt, das in der zweiten bevorzugten Ausführungsform realisierte Gerät zum Nachweis
der Spielinformation weist eine Vielzahl von Filtern, die auf verschiedene
Frequenzbereiche abgeglichene Grenzfrequenzen eingestellt sind,
und eine Vielzahl von Tonhöhennachweiskanälen auf,
die der Vielzahl der Filter entsprechen, um eine Tonhöhe des akustischen
Signals zu ermitteln, das die Filter passiert hat. In dem Gerät zum Nachweis
der Spielinformation ist ein Moduseinstellgerät zum Einstellen eines ersten
Modus und eines zweiten Modus vorgesehen. Es ist eine Steuereinheit
vorgesehen zur Eingabe eines polyphonen elektrischen Schwingungssignals
in alle Filter aus der Vielzahl der Filter, wobei das polyphone
elektrische Schwingungssignal unterschiedliche Frequenzbereiche
aufweist, die zu den jeweiligen Grenzfrequenzen der Filter passen,
wenn der erste Modus durch das Moduseinstellgerät eingestellt ist. Die Steuereinheit
gibt ein anderes monophones elektrisches Schwingungssignal in irgendein
Filter aus der Vielzahl der Filter ein, um so die Tonhöheninformation
zu ermitteln. Das Nachweisergebnis, das durch den Tonhöhennachweiskanal
rückgekoppelt
wird, der dem einem Filter aus der Vielzahl der Filter entspricht,
wird verwendet, um ein optimales Filter für den zuverlässigen Tonhöhennachweis
zu bestimmen, wenn der zweite Modus durch das Moduseinstellgerät eingestellt
ist.
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Wenn
der erste Modus durch das Moduseinstellgerät eingestellt ist, weist das
eingegebene polyphone elektrische Schwingungssignal unterschiedliche
Frequenzbereiche auf, die zu der jeweiligen Grenzfrequenz eines
jeden Filters passen. Beispielsweise wird das polyphone elektrische
Schwingungssignal aus den augenblicklichen Schwingungen jeder Saite
einer Gitarre erhalten und wird in alle Filter eingegeben. Folglich
wird jede Tonhöhe
des polyphonen Signals, das den jeweiligen Filter passiert hat,
von jedem Tonhöhennachweiskanal
ermittelt. Dies erlaubt den parallelen Tonhöhennachweis durch jeden Tonhöhennachweiskanal
während
des Spielens eines polyphonen Musikinstrumentes, wie beispielsweise einer
Gitarre.
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Wenn
andererseits der zweite Modus durch das Moduseinstellgerät eingestellt
ist, gibt die Steuereinheit das monophone elektrische Schwingungssignal,
das beispielsweise durch das Spielen eines monophones Musikinstrumentes
entsteht und sich von dem in den ersten Modus eingegebenen unterscheidet,
in irgendeines der Filter ein, um ein optimales Filter durch Rückkopplung
des Nachweisergebnisses zu bestimmen, das von dem dem einen Filter entsprechenden
Tonhöhennachweiskanal
bereitgestellt wird. In der im vorhergehenden erwähnten zweiten
bevorzugten Ausführungsform
ermöglicht
diese Rückkopplungssteuerung
den zuverlässigen
Tonhöhennachweis,
der von einem Tonhöhennachweiskanal
für das
monophone Signal vorgesehen ist, das das optimale Filter passiert,
welches die an die augenblickliche Frequenz des monophonen Signals
angepaßte
Grenzfrequenz aufweist. Folglich kann eine korrekte Tonhöheninformation auch
aus dem monophonen Signal mit einem breiten Frequenzbereich, der
durch das Spielen eines monophonen Musikinstrumentes entsteht, erhalten
werden. Nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform kann somit das Gerät zum Nachweis
der Spielinformation allgemein sowohl für den parallelen Tonhöhennachweis
im Mehrkanal für
ein polyphones elektrisches Schwingungssignal, das durch das Spielen
eines polyphonen Musikinstrumentes entsteht, als auch für den korrekten
einzelnen Tonhöhennachweis
eines monophonen elektrischen Schwingungssignals mit einem breiten
Frequenzbereich, der beim Spielen eines monophonen Musikinstrumentes
oder von der Tonabgabe einer Stimme entsteht, verwendet werden.
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Vorzugsweise
weist die zweite bevorzugte Ausführungsform
eine Vielzahl von Hüllkurvendetektoren
auf für
den jeweiligen Nachweis der Amplitudenhüllkurven des eingegebenen polyphonen
elektrischen Schwingungssignals mit unterschiedlichen Steigungen
des Abklingabschnittes, der an unterschiedliche Frequenzvariationsbereiche
des polyphonen Signals angepaßt
ist. Im zweiten Modus bestimmt die vorher erwähnte Steuereinheit selektiv den
optimalen Hüllkurvendetektor
entsprechend der Nachweisergebnisrückkopplung durch irgendeinen der
Hüllkurvendetektoren
bei Durchführung
der Filterumschaltung. Diese Rückkopplungsbauweise
sichert den zuverlässigen
Hüllkurvennachweis
bei Verwendung des optimalen der Hüllkurvendetektoren, wobei die
an die augenblickliche Tonhöhe
angepaßte Steigung
der Hüllkurvenwellenform
des Abklingabschnitts gebildet wird, wodurch eine korrekte Ton-EIN/Ton-AUS-Information
aus dem monophonen Signal mit einem breiten Frequenzbereich geschaffen
wird. Vorzugsweise wird die Grenzfrequenz jedes der im vorhergehenden
erwähnten
Filter derart eingestellt, daß das
einem Filter zugeteilte Frequenzpaßband mit dem einem anderen
Filter zugeteilten Frequenzpaßband
teilweise überlappt.
Die Bauweise gestattet eine richtige Auswahl des optimalen Filters, für den die
augenblickliche Tonhöhe
in der Nähe
des Mittelbereichs des Frequenzpaßbandes ist, aus der Vielzahl
der Filter mit Frequenzpaßbänder, die
unterschiedlich sind aber sich teilweise überlappen, wodurch eine noch
korrektere Tonhöheninformation
geschaffen wird. Zudem wird bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform
bevorzugt einen Tondetektor für
den Nachweis von Ton-EIN/Ton-AUS-Ereignissen auf der Grundlage des
Nachweisergebnisses eingebaut, das von dem im vorhergehenden erwähnten Hüllkurvendetektor
gewonnen wird, um die im vorhergehenden erwähnte Steuereinheit in die Lage
zu versetzen die Umschaltsteuerung jedesmal dann durchzuführen, wenn
ein Ton-AUS-Ereignis von diesem Tondetektor nachgewiesen wird. Diese
Bauweise erlaubt einen stabilen Tonhöhennachweis für das akustische
Signal, das ein bestimmtes Filter während eines Zeitraums zwischen
einem Ton-EIN-Ereignis und einem darauffolgenden Ton-AUS-Ereignis
passiert, wobei verhindert wird, daß sich die Filterschaltung
oder die Auswähloperation
mit dem Tonhöhennachweis
eines Tons überlagert.
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Es
ist zu bemerken, daß die
erste bevorzugte Ausführungsform
und die zweite bevorzugte Ausführungsform
zuverlässig
eine Tonhöhe
eines darauffolgenden Tons mit der an die Frequenz des akustischen
Signals angepaßten
Grenzfrequenz entsprechend der ermittelten Tonhöhe eines vorausgehenden Tons
durch Rückkopplungssteuerung
ermitteln. Ein Unterschied von einer Oktave oder mehr kommt sehr
selten bei den Tonhöhen
des augenblicklichen Tons und der folgenden Tonhöhe des nächsten Tons vor. Ein abrupter
Tonhöhenwechsel,
der zwei Oktaven oder mehr überschreitet,
wird nicht vorkommen. Daher kann die erfindungsgemäße Rückkopplungsbauweise
in der Praxis gut arbeiten, um die Tonhöhe korrekt zu ermitteln.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist ein Ausgabegerät
vorgesehen, das die Musikspielinformation für ein dem Aufwärtsabschnitt
der Hüllkurve
entsprechendes Ton-EIN-Ereignis und ein dem Abwärtsabschnitt der Hüllkurve
entsprechendes Ton-AUS-Ereignis
ausgibt, und das Steuergerät
eines der Filter und den entsprechenden Hüllkurvenfolger auswählt, jedesmal
wenn das Ton-AUS-Ereignis ausgegeben wird.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist die Vielzahl der Filter auf die unterschiedlichen Grenzfrequenzen
so eingestellt, daß die
unterschiedlichen Frequenzbereiche des durch die jeweiligen Filter
passierenden akustischen Signals sich teilweise überlappen.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Audio-Gerät zum Extrahieren
von Musikspielinformation aus einem akustischen Signal mit einer
Frequenz und einer Amplitude, die während des Musikspiels zeitlich
variieren, das folgendes aufweist: Tonhöhennachweismittel zur Verarbeitung
des akustischen Signals, um daraus eine der Frequenz des akustischen
Signals entsprechende Tonhöhe
zu ermitteln; Hüllkurvennachweismittel
zur Verarbeitung des akustischen Signals, um daraus eine Hüllkurve
zu ermitteln, die eine Zeitvariation der Amplitude des akustischen
Signals repräsentiert
und einen Aufwärtsabschnitt
und einen Abwärtsabschnitt
enthält,
wobei die Hüllkurvennachweismittel
steuerbar sind, um den Abwärtsabschnitt mit
einer variablen Steigung zu bilden; Steuermittel, die entsprechend
der von den Tonhöhennachweismitteln
rückgekoppelten
ermittelten Tonhöhe
zur Steuerung der Hüllkurvennachweismittel
arbeiten, um die variable Steigung des Abwärtsabschnittes der Frequenz
des akustischen Signals anzupassen; und Ausgabemittel zum Ausgeben
der Information des Musikspiels entsprechend der Tonhöhe und der
Hüllkurve
mit der angepaßten
variablen Steigung des Abwärtsabschnittes.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Audio-Gerät zum Extrahieren
von Musikspielinformation aus einem akustischen Signal mit einer
Frequenz und einer Amplitude, die während des Musikspiels zeitlich
variieren, das folgendes aufweist: Filtermittel mit einer Vielzahl von
Filtern, die auf unterschiedliche Grenzfrequenzen eingestellt sind,
um so unterschiedliche Frequenzbereiche des akustischen Signals
passieren zu lassen; Tonhöhennachweismittel,
die mit dem Filtergerät
verbunden sind zur Verarbeitung des akustischen Signals, um daraus
eine Tonhöhe
zu ermitteln; Steuermittel, die entsprechend der von den Tonhöhennachweismitteln
rückgekoppelten
ermittelten Tonhöhe
arbeiten, um eines der Filter auszuwählen, das auf eine der unterschiedlichen
Grenzfrequenzen eigestellt ist, die der Tonhöhe des akustischen Signals
angepaßt
ist, so daß die
Tonhöhennachweismittel
die Tonhöhe
auf der Grundlage des durch das ausgewählte Filter gefilterten akustischen
Signals ermitteln können;
und Ausgabemittel zum Ausgeben der Information des Musikspiels entsprechend
der durch die Tonhöhennachweismittel
ermittelten Tonhöhe.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Audio-Gerät zum Extrahieren
von Musikspielinformation aus einem akustischen Signal mit einer
Frequenz und einer Amplitude, die während des Musikspiels zeitlich
variieren, das folgendes aufweist: Filtermittel mit einer Vielzahl von
Filtern, die auf unterschiedliche Grenzfrequenzen eingestellt sind,
um so unterschiedliche Frequenzbereiche des akustischen Signals
passieren zu lassen; Tonhöhennachweismittel
mit einer Vielzahl von Detektorkanälen, die mit entsprechenden
Filtern zur Verarbeitung des akustischen Signals verbunden sind,
um daraus eine Tonhöhe
zu ermitteln; Moduseinstellmittell zum Einstellen entweder eines
polyphonen Modus, bei dem eine Vielzahl von akustischen Signalen
mit unterschiedlichen Frequenzen parallel zueinander eingegeben
werden, oder eines monophonen Modus, bei dem ein einziges akustisches
Signal eingegeben wird; Steuermittel, die bei dem polyphonen Modus
arbeiten, um die Vielzahl der akustischen Signale entsprechenden
Filtern je nach den unterschiedlichen Frequenzen der akustischen Signale
zuzuteilen, und ebenso bei dem monophonen Modus entsprechend der
von den Tonhöhennachweismitteln
rückgekoppelten
ermittelten Tonhöhe
arbeiten, um eines der Filter auszuwählen, das auf eine an die Frequenz
des einzigen akustischen Signals angepaßte Grenzfrequenz aus den unterschiedlichen
Grenzfrequenzen eingestellt ist, so daß der dem ausgewählten Filter
entsprechende Tonhöhendetektor
die Tonhöhe
des durch das ausgewählte
Filter gefilterten akustischen Signals ermitteln kann; und Ausgabemittel
zum Ausgeben der Musikspielinformation entsprechend der durch die
Tonhöhennachweismittel
ermittelten Tonhöhe.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Verfahren
zum Extrahieren von Musikspielinformation aus einem akustischen
Signal mit einer Frequenz und einer Amplitude, die während des
Musikspiels zeitlich variieren, das folgende Schritte aufweist:
Verarbeitung des akustischen Signals, um daraus eine Tonhöhe zu ermitteln, die
der Frequenz des akustischen Signals entspricht; Verarbeitung des
akustischen Signals, um daraus eine Hüllkurve zu ermitteln, die eine
zeitliche Variation der Amplitude des akustischen Signals repräsentiert
und einen Aufwärtsabschnitt
und einen Abwärtsabschnitt
enthält,
der durch eine variable Steigung passend gebildet ist; Anpassung
der variablen Steigung des Abwärtsabschnitts
an die Frequenz des akustischen Signals entsprechend der ermittelten Tonhöhe; und
Ausgeben der Musikspielinformation entsprechend der Tonhöhe und der
Hüllkurve
mit der angepaßten
Steigung des Abwärtsabschnitts.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Verfahren
zum Extrahieren von Musikspielinformation aus einem akustischen
Signal mit einer Frequenz und einer Amplitude, die während des
Musikspiels zeitlich variieren, das folgende Schritte aufweist:
Filtern des akustischen Signals durch ein Filter aus einer Vielzahl
von Filtern, die auf unterschiedliche Grenzfrquenzen eingestellt
sind, um so einen der unterschiedlichen Frequenzbereiche des akustischen
Signals passieren zu lassen; Verarbeitung des akustischen Signals,
um daraus eine Tonhöhe
zu ermitteln; Auswählen
eines der Filter entsprechend der ermittelten Tonhöhe, so daß das ausgewählte Filter
eine der unterschiedlichen Grenzfrequenzen aufweist, die zu dem
akustischen Signal passen, so daß die Tonhöhe auf der Grundlage des durch
das ausgewählte
Filter gefilterten akustischen Signals ermittelt werden kann; und
Ausgeben der Musikspielinformation entsprechend der ermittelten Tonhöhe.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Verfahren
zum Extrahieren von Musikspielinformation aus einem akustischen
Signal mit einer Frequenz und einer Amplitude, die während des
Musikspiels zeitlich variieren, das folgende Schritte aufweist:
Filtern des akustischen Signals durch ein Filter aus einer Vielzahl
von Filtern, die auf unterschiedliche Grenzfrequenzen eingestellt sind,
um so einen der unterschiedlichen Frequenzbereiche des akustischen
Signals passieren zu lassen; Bereitstellen einer Vielzahl von Detektorkanälen, die mit
entsprechenden Filtern verbunden sind zur Verarbeitung des gefilterten
akustischen Signals, um daraus eine Tonhöhe zu ermitteln; Einstellen
entweder eines polyphonen Modus, bei dem eine Vielzahl von akustischen
Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen parallel zueinander eingegeben
wird, oder eines monophonen Modus, bei dem ein einziges akustisches
Signal eingegeben wird; Zuteilen der Vielzahl der akustischen Signale
in dem polyphonen Modus zu entsprechenden Filtern je nach den unterschiedlichen
Frequenzen des akustischen Signals; Zuteilen andererseits des einzigen
akustischen Signals in dem monophonen Modus entsprechend der ermittelten
Tonhöhe
zu einem der ausgewählten
Filter mit einer der unterschiedlichen Grenzfrequenzen, die zu der
Frequenz des einzigen akustischen Signals paßt, so daß der dem ausgewählten Filter
entsprechende Tonhöhendetektor
die Tonhöhe
des durch das ausgewählte
Filter gefilterten Signals ermitteln kann; und Ausgeben der Information
des Musikspiels entsprechend der ermittelten Tonhöhe.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf einen
maschinenlesbarer Datenträger,
der Anweisungen enthält,
um ein computergestütztes
Gerät zu
veranlassen, ein Verfahren zum Extrahieren von Musikspielinformation
aus einem akustischen Signal mit einer Frequenz und einer Amplitude,
die während
des Musikspiels zeitlich variieren, durchzuführen, wobei das Verfahren folgende Schritte
aufweist: Verarbeitung des akustischen Signals, um daraus eine Tonhöhe zu ermitteln,
die der Frequenz des akustischen Signals entspricht; Verarbeitung
des akustischen Signals, um daraus eine Hüllkurve zu ermitteln, die eine
zeitliche Variation der Amplitude des akustischen Signals repräsentiert
und einen Aufwärtsabschnitt
und einen Abwärtsabschnitt enthält, der
durch eine variable Steigung passend gebildet ist; Anpassung der
variablen Steigung des Abwärtsabschnitts
an die Frequenz des akustischen Signals entsprechend der ermittelten
Tonhöhe;
und Ausgeben der Musikspielinformation entsprechend der Tonhöhe und der
Hüllkurve
mit der angepaßten Steigung
des Abwärtsabschnitts.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf einen
maschinenlesbarer Datenträger,
der Anweisungen enthält,
um ein computergestütztes
Gerät zu
veranlassen, ein Verfahren zum Extrahieren von Musikspielinformation
aus einem akustischen Signal mit einer Frequenz und einer Amplitude,
die während
des Musikspiels zeitlich variieren, durchzuführen, wobei das Verfahren folgende Schritte
aufweist: Filtern des akustischen Signals durch ein Filter aus einer
Vielzahl von Filtern, die auf unterschiedliche Grenzfrequenzen eingestellt
sind, um so einen der unterschiedlichen Frequenzbereiche des akustischen
Signals passieren zu lassen; Verarbeitung des akustischen Signals,
um daraus eine Tonhöhe
zu ermitteln; Auswählen
eines der Filter entsprechend der ermittelten Tonhöhe, so daß das ausgewählte Filter
eine der unterschiedlichen Grenzfrequenzen aufweist, die zu dem
akustischen Signal paßt,
so daß die
Tonhöhe
auf der Grundlage des durch das ausgewählte Filter gefilterten akustische Signals
ermittelt werden kann; und Ausgeben der Information des Musikspiels
entsprechend der ermittelten Tonhöhe.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf einen
maschinenlesbarer Datenträger,
der Anweisungen enthält,
um ein computergestütztes
Gerät zu
veranlassen, ein Verfahren zum Extrahieren von Musikspielinformation
aus einem akustischen Signal mit einer Frequenz und einer Amplitude,
die während
des Musikspiels zeitlich variieren, durchzuführen, wobei das Verfahren folgende Schritte
aufweist: Filtern des akustischen Signals durch ein Filter aus einer
Vielzahl von Filtern, die auf unterschiedliche Grenzfrequenzen eingestellt
sind, um so einen der unterschiedlichen Frequenzbereiche des akustischen
Signals passieren zu lassen; Bereitstellen einer Vielzahl von Detektorkanälen, die
mit einem entsprechenden der Filter verbunden sind zur Verarbeitung
des gefilterten akustischen Signals, um daraus eine Tonhöhe zu ermitteln;
Einstellen entweder eines polyphonen Modus, bei dem eine Vielzahl von
akustischen Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen parallel zueinander
eingegeben wird, oder eines monophonen Modus, bei dem ein einziges akustisches
Signal eingegeben wird; Zuteilen der Vielzahl der akustischen Signale
in dem polyphonen Modus zu entsprechenden Filtern je nach den unterschiedlichen
Frequenzen des akustischen Signals; Zuteilen des einzigen akustischen
Signals in dem monophonen Modus entsprechend der ermittelten Tonhöhe zu einem
der ausgewählten
Filter mit einer der unterschiedlichen Grenzfrequenzen, die zu der Frequenz
des einzigen akustischen Signals paßt, so daß der dem ausgewählten Filter
entsprechende Tonhöhendetektor
die Tonhöhe
des durch das ausgewählte
Filter gefilterten Signals ermitteln kann; und Ausgeben der Musikspielinformation
entsprechend der ermittelten Tonhöhe.
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Die
vorher beschriebenen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung sind besser aus den beiliegenden Zeichnungen
zu ersehen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockschaltbild, das ein Gesamtbauschema des Gerätes zum
Nachweisen der Spielinformation zeigt, wie es in einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung realisiert ist.
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2 ist
ein Blockschaltbild, das ein Gesamtbauschema des Gerätes zum
Nachweisen der Spielinformation zeigt, wie es in einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung realisiert ist.
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3 ist
ein Blockschaltbild, das ein Beispiel eines Spielinformationsnachweiskanals
zeigt, der in der Ausführungsform
der 2 eingebaut ist.
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4 ist
eine Abbildung, die ein Beispiel von Frequenzbändern zeigt, die jedem Spielinformationsnachweiskanal
zugeteilt sind.
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5 ist
ein Flußdiagramm,
das eine Umschaltsteuerung zeigt, die durch eine in der Auführungsform
der 2 eingebauten Steuereinheit durchgeführt wird.
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6(A) und 6(B) sind
Schaubilder, die die Beziehung zwischen einer Hüllkurvenwellenformsteigung
eines Abklingabschnittes und einer Frequenz eines akustischen Signals
zeigen.
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7 ist
ein Blockschaltbild, das eine zusätzliche Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
folgt die detaillierte Beschreibung dieser Erfindung an Hand eines
Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. 1 zeigt ein
Blockschaltbild, das ein Gesamtbauschema des Geräts zum Nachweisen der Spielinformation
zeigt, wie es in einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung realisiert ist. Ein Eingabegerät 1 konvertiert eine
akustische Schwingung, die durch Spielen eines monophonen Musikinstrumentes,
wie beispielsweise eines akustischen Blasinstruments und eines analogen
elektrischen Blasmusikinstruments, erzeugt wird oder durch Tonabgabe
einer Stimme erzeugt wird, in ein elektrisches Analogschwingungssignal
und konvertiert außerdem
das Analogschwingungssignal in ein entsprechendes digitales Signal.
Das von dem Eingabegerät 1 ausgegebene
akustische Signal wird einem Tiefpaßfilter 2 und gleichzeitig
einem Hüllkurvenfolger 4 zugeführt.
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Das
Tiefpaßfilter
2 kann
seine Grenzfrequenz entsprechend einem von einem Koeffizientengenerators
5 zugeführten Filterkoeffizienten
einstellen. Das akustische Signal passiert das Filter
2,
damit sein Frequenzbereich einzuschränkt wird, und wird dann einem
Tonhöhendetektor
3 zugeführt. Der
Tonhöhendetektor
3 ermittelt
eine Tonhöhe
des zugeführten
akustischen Signals auf der Grundlage eines wiederholten Nachweises
der Nullstellen der Augenblickswerte des akustischen Signals. Ein
derartiges Tonhöhennachweisverfahren
ist in der
US 57 17
155 A und
EP
0 749 107 A2 offenbart. Der gesamte Inhalt dieser Anmeldungen
ist hierin durch Bezugnahme eingebracht. Die von dem Tonhöhendetektor
3 nachgewiesene
Tonhöheninformation
wird einem MIDI-Signalgenerator
8 und gleichzeitig dem
Koeffizientengenerator
5 und einem Abklingparametergenerator
6 zugeführt. Der
Koeffizientengenerator
5 steuert die Grenzfrequenz des
Tiefpaßfilters
2 variabel,
um die Grenzfrequenz der augenblicklichen Tonhöhe durch Änderung der Filterkoeffizienten
des Filters
2 auf der Grundlage der durch die Rückkopplungssteuerung ermittelten
Tonhöhe
anzupassen.
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Der
Hüllkurvenfolger 4 ermittelt
eine Amplitudenhüllkurve
des zugeführten
akustischen Signals. Nach Ermittlung der Amplitudenhüllkurve
eines Einschwingoder Aufwärtsabschnittes
des akustischen Signals bildet der Hüllkurvenfolger 4 eine
Hüllkurvenwellenform
eines Abkling- oder Abwärtsabschnittes des
akustischen Signals mit Hilfe einer variablen Steigung. Diese variable
Steigung ist auf der Grundlage eines von dem Abklingparametergenerator 6 gelieferten
Parameters einstellbar. Der Hüllkurvenfolger 4 arbeitet
grundsätzlich
in der in 6(A) und 6(B) gezeigten
Weise, um die Hüllkurve
des Abklingabschnittes zu bilden. Der Abklingparametergenerator 6 steuert
die von dem Hüllkurvenfolger 4 gebildete
Steigung der Hüllkurvenwellenform
des Abklingabschnittes variabel, so daß die Steigung der augenblicklichen
Tonhöhe
durch Änderung
der Abklingparameter entsprechend der von dem Tonhöhendetektor 3 gelieferten
Tonhöheninformation
angepaßt
wird.
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Die
von dem Hüllkurvenfolger 4 nachgewiesene
Hüllkurveninformation
wird einem Ton-EIN/Ton-AUS-Detektor 7 zugeführt. Der Ton-EIN/Ton-AUS-Detektor 7 führt den Ton-EIN/Ton-AUS-Nachweis
durch Vergleichen der Pegel der nachgewiesenen Hüllkurve mit einem vorgegebenen
Schwellenwert durch. Die von dem Ton-EIN/Ton-AUS-Detektor 7 nachgewiesene
Tonereignisinformation wird dem MIDI-Signalgenerator 8 zugeführt. Der
MIDI-Signalgenerator 8 bildet eine MIDI-Nachricht unter
Verwendung der gelieferten Tonhöheninformation
und der Tonereignisinformation. Die von dem MIDI-Signalgenerator 8 ausgegebene MIDI-Nachricht wird dem
MIDI-Gerät 9,
wie beispielsweise einem Tongenerator oder einem Klangeffektor, geliefert.
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Wie
bereits beschrieben, kann die erste bevorzugte Ausführungsform
einen Tonhöhennachweis und
Ton-EIN/Ton-AUS-Nachweis mittels der angepaßten Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 2 und
der durch den Hüllkurvenfolger 4 gebildeten
angepaßten Steigung
der Hüllkurvenwellenform
des Abklingabschnitts durchführen,
wodurch die zuverlässige
oder korrekte Tonhöheninformation
und Ton-EIN/Ton-AUS-Information
sogar aus einem monophonen akustischen Signal mit einem breiten
Frequenzbereich geschaffen wird.
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Zusammenfassend
gesagt, extrahiert das nach der ersten Ausführungsform erfindungsgemäße Audiogerät eine Information
eines Musikspiels aus einem akustischen Signal mit einer Frequenz
und einer Amplitude, die während
des Musikspiels zeitlich variieren. Bei dem Audiogerät verarbeitet
das Tonhöhennachweisgerät 3 das
akustische Signal, um daraus eine der Frequenz des akustischen Signals
entsprechende Tonhöhe
zu ermitteln. Das Hüllkurvennachweisgerät 4 verarbeitet
das akustische Signal, um daraus eine Hüllkurve zu ermitteln, die eine
zeitliche Variation der Amplitude des akustischen Signals repräsentiert
und einen Aufwärtsabschnitt
und einen Abwärtsabschnitt
enthält.
Das Hüllkurvennachweisgerät 4 ist
steuerbar, um den Abwärtsabschnitt
mit einer variablen Steigung zu bilden. Das Steuergerät 6 arbeitet
entsprechend der von dem Tonhöhennachweisgerät 3 nachgewiesenen
Tonhöhenrückkopplung
zur Steuerung des Hüllkurvennachweisgerätes 4,
um die variable Steigung des Abwärtsabschnittes an
die Frequenz des akustischen Signals anzupassen. Das Ausgabegerät 8 gibt
die Information des Musikspiels entsprechend der Tonhöhe und der
Hüllkurve
mit der angepaßten
variablen Steigung des Abwärtsabschnitts
aus. Außerdem
ist das Filtergerät 2 steuerbar,
um das akustische Signal mittels einer variablen Grenzfrequenz so
zu filtern, daß ein
gewünschter
Frequenzbereich des akustischen Signals zu dem Tonhöhennachweisgerät 3 passiert.
Das Steuergerät 5 arbeitet
entsprechend der nachgewiesenen Tonhöhe, die durch das Tonhöhennachweisgerät 3 zur
Steuerung des Filtergerätes 2 rückgekoppelt
wird, um die variable Grenzfrequenz der Tonhöhe des akustischen Signals
anzupassen, wobei das Tonhöhennachweisgerät 3 die
Tonhöhe
auf der Grundlage des gewünschten
Frequenzbereiches des akustischen Signals ermitteln kann.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild, das ein Gesamtbauschema des Geräts zum Nachweis
der Spielinformation zeigt, wie es in der zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung realisiert ist. Ein Eingabegerät 10 weist
generell die gleiche Bauweise wie das in 1 gezeigte
Eingabegerät 1 auf.
Ein von dem Eingabegerät 10 ausgegebenes
monophones akustisches Signal wird zu allen Eingängen der sechs Zweige eines
Selektors 12 geliefert.
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Ein
Abnehmer 11 konvertiert Schwingungen von sechs Saiten einer
elektrischen Gitarre oder einer akustischen Gitarre, die für einen
Gitarren-Synthesizer bestimmt sind, in polyphone elektrische Schwingungssignale,
die den sechs Saiten entsprechen. Die daraus resultierenden Analogsignale
werden von A/D-Wandlern ADC in entsprechende digitale Signale konvertiert,
die den entsprechenden Zweigen der Anschlüsse des Selektors 12 zugeführt werden.
Der Selektor 12 weist sechs Zweige auf, die der Anzahl
sechs der jeweiligen Spielinformationsnachweiskanäle CH1 bis
CH6 entsprechen. Der Selektor 12 verbindet jeden Spielinformationsnachweiskanal mit
entweder dem Eingabegerät 10 oder
dem Abnehmer 11 entsprechend einem von einer Steuereinheit 15 gelieferten
Steuersignal.
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Jeder
der Kanäle
CH1 bis CH6 ist, wie in 3 gezeigt, beschaffen. Das von
dem Selektor 12 gelieferte akustische Signal wird in ein
Tiefpaßfilter 20 und
gleichzeitig einem Hüllkurvenfolger 22 eingegeben.
Die Grenzfrequenz des Filters 20 ist fest. Die Grenzfrequenz
unterscheidet sich jedoch von Kanal zu Kanal. Das Frequenzband,
bei dem die korrekte Tonhöhe
gesichert ist, wird daher, wie im folgenden beschrieben, durch die
Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 20 bestimmt
und unterscheidet sich von Kanal zu Kanal. Das akustische Signal,
das in einen Frequenzbereich nach der Verarbeitung durch das Filter 20 eingeschränkt ist,
wird einem Tonhöhendetektor 21 zugeführt. Der
Tonhöhendetektor 21 ist
generell von der gleichen Bauweise wie der in 1 gezeigte
Tonhöhendetektor 4.
Die aus dem Tonhöhendetektor 21 gewonnene
Tonhöheninformation
wird einem MIDI-Signalgenerator 24 zugeführt.
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Ähnlich zu
dem in 1 gezeigten Hüllkurvenfolger 4 ermittelt
der Hüllkurvenfolger 22 die
Amplitudenhüllkurve
eines Einschwingabschnittes des eingegebenen akustischen Signals
und bildet dann die Hüllkurvenwellenform
des Abklingabschnittes des akustischen Signals bei einer bestimmten
festen Steigung. Diese Steigung unterscheidet sich jedoch von Kanal
zu Kanal. Ein Frequenzbereich, bei dem ein korrekter Hüllkurvennachweis
durch diese feste Steigung des Hüllkurvenfolgers 22 gesichert
ist, unterscheidet sich daher, wie im folgenden beschrieben, von
Kanal zu Kanal. Die durch den Hüllkurvenfolger 22 nachgewiesene
Hüllkurveninformation
wird einem Ton-EIN/Ton-AUS-Detektor 23 zugeführt. Der Ton-EIN/Ton-AUS-Detektor 23 ist
generell von der gleichen Bauweise wie der in 1 gezeigte Ton-EIN/Ton-AUS-Detektor 7.
Die durch den Ton-EIN/Ton-AUS-Detektor 23 nachgewiesene
Tonereignisinformation wird dem MIDI-Signalgenerator 24 zugeführt. Der
MIDI-Signalgenerator 24 ist
generell ebenfalls von der gleichen Bauweise wie der in 1 gezeigte
MIDI-Signalgenerator 8. Eine von dem MIDI-Signalgenerator 24 erzeugte
MIDI-Nachricht von einem in 2 gezeigten
Mischgerät 13 mit den
von den anderen Kanälen
gelieferten MIDI-Nachrichten gemischt und wird dann einem MIDI-Gerät 14,
wie beispielsweise einem Tongenerator oder einem Klangeffektor,
und gleichzeitig der Steuereinheit 15 zugeführt.
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4 zeigt
eine Verteilung der verschiedenen Frequenzbänder, die einen korrekten Tonhöhennachweis
ermöglichen
und die durch die Grenzfrequenzen der Tiefpaßfilter 20 der Kanäle CH1 bis
CH6 bestimmt werden. Das erste Frequenzband beispielsweise, bei
dem ein korrekter Tonhöhennachweis
gesichert ist, wird durch die Grenzfrequenz des Filters 20 des
Kanals CH1 in einem Bereich von zwei Oktaven mit den Notennummern
40 bis 64 bestimmt. Die Optimalfrequenz ist daher Note 52 in der
Mitte des Bereiches. Das zweite Frequenzband, bei dem ein korrekter
Tonhöhennachweis
gesichert ist, wird durch die Grenzfrequenz des Filters 20 des
Kanals CH2 in einem Bereich von zwei Oktaven mit den Notennummern
45 bis 69 bestimmt. Die Optimalfrequenz ist daher Note 57, die in
der Mitte des Bereiches liegt. Das dritte Frequenzband, bei dem
ein korrekter Tonhöhennachweis
möglich
ist, wird durch die Grenzfrequenz des Filters 20 des Kanals
CH3 in einem Bereich von zwei Oktaven mit den Notennummern 50 bis
74 bestimmt. Die Optimalfrequenz ist daher Note 62 in der Mitte
des Bereiches. Das vierte Frequenzband, bei dem ein korrekter Tonhöhennachweis
möglich
ist, wird durch die Grenzfrequenz des Filters 20 des Kanals
CH4 in einem Bereich von zwei Oktaven mit den Notennummern 55 bis
79 bestimmt. Die Optimalfrequenz ist daher Note 67 in der Mitte des
Bereiches. Das fünfte
Frequenzband, bei dem ein korrekter Tonhöhennachweis möglich ist,
wird durch die Grenzfrequenz des Filters 20 des Kanals CH5
in einem Bereich von zwei Oktaven mit den Notennummern 60 bis 84
eingestellt. Die Optimalfrequenz ist daher Note 72, die in der Mitte
des Bereiches liegt. Das sechste Frequenzband, bei dem ein korrekter
Tonhöhennachweis
möglich
ist, wird durch die Grenzfrequenz des Filters 20 des Kanals
CH6 in einem Bereich von zwei Oktaven mit den Notennummern 65 bis
89 eingestellt. Die Optimalfrequenz ist daher Note 77, die in der
Mitte des Bereiches liegt. Mit anderen Worten, die Grenzfrequenz
des Filters 20 jedes Kanals wird verschoben, so daß die jeweiligen
Frequenzbänder
benachbarter Kanäle,
sich mit 19 Noten überlappen.
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Die
durch den Hüllkurvenfolger 22 gebildete Steigung
der Hüllkurvenwellenform
des Abklingabschnittes bei jedem Kanal wird ebenso auf einen Pegel
eingestellt, der an das gleiche Frequenzband wie das des entsprechenden
Filters 20 angepaßt
ist.
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Um
erneut Bezug auf 2 zu nehmen, wird die Steuereinheit 15 mit
Einstellinformation versorgt, die einen ersten Modus zum Nachweis
der Spielinformation auf der Grundlage des von dem Eingabegerät 10 gelieferten
monophonen akustischen Signals kennzeichnet. Dieser Modus wird im
folgenden ein monophoner Modus benannt. Die Einstellinformation kennzeichnet
einen zweiten Modus zum Nachweis der Spielinformation auf der Grundlage
des von dem Abnehmer 11 gelieferten polyphonen akustischen
Signals. Dieser Modus wird im folgenden ein polyphoner Modus genannt.
Der erste oder zweite Modus wird durch einen Modusselektorumschalter
oder ein Moduseinstellgerät 16 ausgewählt, das
an einer Bedienungsleiste angebracht ist. Auf der Grundlage der Moduseinstellinformation
liefert die Steuereinheit 15 ein Steuersignal an den Selektor 12,
wodurch eine Kanalumschaltung gesteuert wird.
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5 zeigt
ein Flußdiagramm,
das die Steuerung für
die oben erwähnte
Kanalumschaltung beschreibt. Zunächst
wird bestimmt, ob der augenblickliche Einstellmodus der monophone
Modus (Schritt S1) ist. Wenn die Einscheidung NEIN ist (nämlich, der
augenblickliche Einstellmodus der polyphone Modus ist), geht die
Verarbeitung zu Schritt S5, um alle Kanäle CH1 bis CH6 mit dem Abnehmer 11 zu verbinden.
Dies bewirkt, daß die
Kanäle
MIDI-Nachrichten auf der Grundlage des Gitarrenspielens bilden.
Die MIDI-Nachrichten werden in dem Mischgerät 13 gemischt und
dem MIDI-Gerät 14 zugeführt. Die
zweite Ausführungsform
kann daher die Funktion eines Teils eines Gitarren-Synthesizers übernehmen.
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Im
Schritt S6 wird dann bestimmt, ob ein Ereignis, das die Modusumschaltung
bewirkt, stattfindet oder nicht (nämlich, der monophone Modus
eingestellt ist oder nicht). Wenn die Entscheidung NEIN ist, wird
der Schritt S6 wiederholt.
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Wenn
andererseits die Entscheidung in Schritt S1 JA ist, oder wenn die
Entscheidung im Schritt S6 nach Schritt S1 und S5 JA ist, geht die
Verarbeitung zu Schritt S2, um einen vorgegebenen Initialkanal (beispielsweise
den mittleren Kanal CH4) mit dem Eingabegerät 10 zu verbinden.
Gleichzeitig werden alle übrigen
Kanäle
von dem Eingabegerät 10 getrennt.
Dies ermöglicht,
daß nur
der Kanal CH4 eine Initial-MIDI-Nachricht
auf der Grundlage des Spielens eines monophonen Musikinstrumentes
bildet. Die MIDI-Nachricht wird dem MIDI-Gerät 14 durch das Mischgerät 13 eingegeben.
Das Gerät
zum Nachweisen der Spielinformation kann somit als ein Teil eines
monophonen Synthesizers arbeiten.
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Darauf
folgend wird in Schritt S3 geprüft,
ob die von dem Kanal CH4 durch das Mischgerät 13 rückgekoppelte
MIDI-Nachricht ein Ton-AUS-Ereignis enthält. Im Falle von NEIN, wird
weiter in Schritt S4 geprüft,
ob ein Modusumschaltereignis von dem monophonen Modus zu dem polyphonen
Modus stattfindet. Im Falle von JA springt das Programm zu Schritt
S5. Im Falle von NEIN wiederholt das Programm die Überprüfung von
Schritt S4.
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Wenn
andererseits das Ergebnis der Überprüfung von
Schritt S3 JA ist, gibt es das Ton-AUS-Ereignis, so daß das Programm
zu Schritt S7 weitergeht, wo überprüft wird,
ob die Notennummer NB, die für
eine in der MIDI-Nachricht von dem Mischgerät 13 enthaltene augenblickliche
Tonhöheninformation
kennzeichnend ist, nicht größer als
55 ist. Wie in 4 gezeigt, ist der NB-Wert 55
leidlich größer als
der mittlere Wert 52 des dem Kanal CH1 zugeteilten ersten Frequenzbereiches.
Der Kanal CH1 paßt
daher optimal zu der augenblicklichen Tonhöhe, wenn der NB-Wert nicht
größer als 55
ist. Folglich wird der Kanal CH1 mit dem Eingabegerät 10 in Schritt
S8 verbunden, wenn das Ergebnis der Überprüfung von Schritt S7 JA ist.
Gleichzeitig werden die übrigen
Kanäle
von dem Eingabegerät 10 getrennt. Der
im vorhergehenden ausgewählte
Kanal (beispielsweis Kanal CH4) wird auf den Kanal CH1 umgeschaltet.
Demgemäß wird die
MIDI-Nachricht ausschließlich
von dem Kanal CH1 im Ansprechen auf das Spielen eines monophonen
Instrumentes gebildet.
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Wenn
die Entscheidung von Schritt S7 NEIN ist, geht die Verarbeitung
zu Schritt S9, in dem bestimmt wird, ob der Wert der Notennummer
NB höher als
55 und niedriger als 60 ist. Da, wie in 4 gezeigt,
der Bereich 55 bis 60 den Wert 57 abdeckt, welches der mittlere
Wert des Frequenzbandes ist, dem der Kanal CH2 zugeordnet ist, ist
der Kanal CH2 der optimale für
die augenblickliche Tonhöhe,
wenn diese in den Bereich von 55–60 fällt. Wenn die Entscheidung
in Schritt S9 JA ist, wird folglich der Kanal CH2 mit dem Eingabegerät 10 verbunden,
und gleichzeitig werden alle übrigen
Kanäle
in Schritt S10 getrennt. Dies ermöglicht, daß nur der Kanal CH2 eine MIDI-Nachricht
auf der Grundlage des Spielens des monophonen Musikinstrumentes
bildet.
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Wenn
die Entscheidung in Schritt S9 NEIN ist, geht die Verarbeitung zu
Schritt S11, in welchem überprüft wird,
ob der Wert der Notennummer NB größer als 60 ist und niedriger
als 65. Da, wie in 4 gezeigt, das Fenster 60 bis
65 den Wert 62 enthält,
der der mittlere Wert des Frequenzbandes ist, dem der Kanal CH3
zugeordnet ist, ist der Kanal CH3 der optimale Kanal für die augenblickliche
Tonhöhe,
wenn diese in das Fenster fällt.
Wenn die Entscheidung in Schritt S11 JA ist, wird folglich der Kanal CH3
mit dem Eingabegerät 10 verbunden,
und gleichzeitig werden alle übrigen
Kanäle
in Schritt S12 getrennt. Dies ermöglicht, daß nur der Kanal CH3 eine MIDI-Nachricht
auf der Grundlage des Spielens des monophonen Musikinstrumentes
bildet.
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Wenn
die Entscheidung in Schritt S11 NEIN ist, geht die Verarbeitung
zu Schritt S13, in welchem bestimmt wird, ob der Wert der Notennummer
NB größer als
65 ist und niedriger als 70. Da, wie in 4 gezeigt,
das Fenster 65 bis 70 den Wert 67 abdeckt, der der mittlere Wert
des Frequenzbandes ist, dem der Kanal CH4 zugeordnet ist, ist der
Kanal CH4 der optimale Kanal für
die augenblickliche Tonhöhe, wenn
diese in das Fenster fällt.
Wenn die Entscheidung in Schritt S13 JA ist, wird folglich der Kanal
CH4 mit dem Eingabegerät 10 verbunden,
und gleichzeitig werden die übrigen
Kanäle
in Schritt S14 getrennt. Dies ermöglicht, daß nur der Kanal CH4 eine MIDI-Nachricht auf der
Grundlage des Spielens des monophonen Musikinstrumentes bildet.
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Wenn
die Entscheidung in Schritt S13 NEIN ist, geht die Verarbeitung
zu Schritt S15, in welchem bestimmt wird, ob der Wert der Notennummer
NB größer als
70 ist und niedriger als 75. Da, wie in 4 gezeigt,
das Fenster 70 bis 75 den Wert 72 abdeckt, der der mittlere Wert
des Frequenzbandes ist, dem der Kanal CH5 zugeordnet ist, ist der
Kanal CH5 der optimale Kanal für
die augenblickliche Tonhöhe, wenn
diese in das Fenster fällt.
Wenn die Entscheidung in Schritt S15 JA ist, wird folglich der Kanal
CH5 mit dem Eingabegerät 10 verbunden,
und gleichzeitig werden alle übrigen
Kanäle
in Schritt S16 getrennt. Dies ermöglicht, daß nur der Kanal CH5 eine MIDI-Nachricht auf der
Grundlage des Spielens des monophonen Musikinstrumentes bildet.
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Wenn
die Entscheidung in Schritt S15 NEIN ist, ist der Wert der Notennummer
NB größer als
75. Der Wert 75 ist geringfügig
niedriger als der Wert 77, welches der mittlere Wert des Frequenzbandes
ist, dem der Kanal CH6 zugeordnet ist, wie in 4 gezeigt.
Der Kanal CH6 kann der optimale Kanal für die augenblickliche Tonhöhe sein,
wenn diese den Wert 75 überschreitet.
Der Kanal CH6 wird folglich mit dem Eingabegerät 10 verbunden, und
gleichzeitig werden alle übrigen
Kanäle
in Schritt S17 getrennt. Dies ermöglicht, daß nur der Kanal CH6 eine MIDI-Nachricht auf
der Grundlage des Spielens des monophonen Musikinstrumentes bildet.
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Wenn
die Schritte S8, S10, S12, S14, S16 oder S17 beendet sind, wird
in Schritt S18 bestimmt, ob ein Ereignis für eine Modusumschaltung stattgefunden
hat, die anzeigt, daß der
polyphone Modus eingestellt ist. Wenn die Entscheidung JA ist, geht
die Verarbeitung zu Schritt S5. Wenn die Entscheidung NEIN ist,
kehrt die Verarbeitung zu Schritt S3 zurück, um die Operationen von
Schritt 3 und die folgenden Schritte zu wiederholen.
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Die
im vorhergehenden erwähnte
Umschaltsteuerung gestattet die Verwendung von nur einem Kanal aus
den Kanälen
CH1 bis CH6, dessen Tiefpaßfilter 20 auf
das Grenzfrequenzoptimum für
die augenblickliche Tonhöhe
und dessen Hüllkurvenfolger 22 mit
der Steigung der Hüllkurvenwellenform des
Abklingabschnitts auf das Pegeloptimum für die augenblickliche Tonhöhe eingestellt
ist. Die Modusumschaltung ermöglicht
der vorliegenden Ausführungsform
die Verwendung sowohl des Mehrkanal-Tonhöhennachweises
eines elektrischen Schwingungssignals, das von dem Gitarrenspiel
stammt, als auch des Einzelkanal-Tonhöhennachweises eines anderen
elektrischen Schwingungssignals, das beim Spielen eines monophonen
Instrumentes oder der Tonabgabe einer Stimme entsteht.
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In
dem monophonen Modus schafft die Verwendung des optimalen Spielinformationsnachweiskanals,
der durch Rückkopplung
der augenblicklichen Tonhöhe
ausgewählt
wird, die zuverlässige oder
korrekte Tonhöheninformation
und die Ton-EIN/Ton-AUS-Information
für das
akustische Signal mit einem breiten Frequenzbereich. Da die Kanalumschaltung
durchgeführt
wird, jedesmal wenn ein Ton-AUS-Ereignis stattfindet, ist der kontinuierliche
Tonhöhennachweis
durch den ausgewählten
Kanal in einem Intervall von einem Ton-EIN-Ereignis bis zu einem
folgenden Ton-AUS-Ereignis
gesichert. Dies verhindert, daß sich
die Kanalumschaltung mit dem Tonhöhennachweis überlagert.
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Im
Gegensatz zur ersten bevorzugten Ausführungsform weist die zweite
bevorzugte Ausführungsform
zudem keine komplizierte Schaltung auf, wie beispielsweise ein Tiefpaßfilter
mit einer einstellbaren Grenzfrequenz und einen Hüllkurvenfolger
mit einer einstellbaren Abklingsteigung. Somit ist das Tonprozessorgerät weniger
kostspielig und einfacher in der Bauweise. Die zweite bevorzugte
Ausführungsform
kann den Tonhöhennachweis
sehr schnell mit der der augenblicklichen Tonhöhe angepaßten Grenzfrequenz durch den
Kanalumschaltvorgang starten. Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform erfordert
es eine Übergangszeit,
um die Grenzfrequenz nach der Filterkoeffizientenänderung
zu stabilisieren, was eine Verzögerung
um die Dauer der Übergangszeit
zur Folge hat.
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Bei
der zweiten bevorzugten Ausführungsform
ist bemerkenswert, daß jeder
der Kanäle
CH1 bis CH6 üblicherweise
auf einen unterschiedlichen MIDI-Kanal bei dem polyphonen Modus
eingestellt wird. Wenn diese Einstellung unverändert bleibt, wenn der monophone
Modus eingestellt ist, werden daher MIDI-Nachrichten von unterschiedlichen
MIDI-Kanälen
abhängig
von Bereichen ausgegeben. Wenn der monophone Modus eingestellt ist,
können daher
alle Kanäle
CH1 bis CH6 auf einen MIDI-Kanal zurückgestellt werden, wobei die
MIDI-Nachrichten von dem einzigen MIDI-Kanal ausgegeben werden ohne
Berücksichtigung
der Frequenzbereiche.
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Bei
der zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird der Kanal CH4 als der Initialkanal eingestellt. Es ist offensichtlich,
daß jeder
Kanal als der Initialkanal in Abhängigkeit von einem Musikstück einsprechend
der Eingabeoperation, die auf der Bedienungspanele durch einen Spieler
durchgeführt
wird, bestimmt werden kann.
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Bei
der zweiten bevorzugten Ausführungsform
besteht jeder Kanal aus Hardware-Schaltungstechnik.
Es ist offensichtlich, daß ein
die Verarbeitung des Spielinformationsnachweises beschreibendes Software-Programm
für jeden
Kanal von der CPU ausgeführt
wird.
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Bei
der zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird eine Kanalauswahl von einem Selektor durchgeführt, der
auf der Eingangsseite jeden Kanals vorgesehen ist. Es ist klar,
daß der
Selektor auf der Ausgangseite jeden Kanals für die Kanalauswahl vorgesehen
sein kann.
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Bei
der zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird die Kanalumschaltung durchgeführt, jedesmal wenn ein Ton-AUS-Ereignis
stattfindet. Es ist klar, daß die
Kanalumschaltung beim Starten der Verarbeitung durchgeführt werden
kann, um eine Lautstärke
eines augenblicklichen Tons stärker
herabzusetzen, wenn ein nächstes
Ton-Ereignis stattfindet, bevor
ein Ton-AUS-Ereignis des augenblicklichen Tons stattfindet.
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Bei
der zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird die Kanalumschaltung durchgeführt, jedesmal wenn ein Ton-AUS-Ereignis
stattfindet. Es ist klar, daß die
Kanalumschaltung nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeit folgend
auf das Ton-AUS-Ereignis
durchgeführt
werden kann. Es ist auch klar, daß anstelle der Verwendung eines
Ton-AUS-Ereignisses die Kanalumschaltung nach dem Ablauf einer vorgegebenen
Zeit folgend auf ein Ton-EIN-Ereignis durchgeführt werden kann, oder wenn
ein Lautstärkenpegel
unter einen vorgegebenen Wert fällt.
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Bei
der zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird entweder der polyphone Modus zum Nachweis der Spielinformation
auf der Grundlage von Gitarrenspiel oder der monophone Modus zum
Nachweis der Spielinformation auf der Grundlage des Spielens eines
monophonen Instrumentes ausgewählt.
Es ist klar, daß die
Spielinformation auf der Grundlage nur des Spiels des monophonen
Instrumentes ermittelt werden kann.
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Die
zweite bevorzugte Ausführungsform weist
die sechs Spielinformationsnachweiskanäle auf. Es ist klar, daß irgendeine
Anzahl von Kanälen, die
nicht sechs ist, geschaffen werden kann.
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Zusammenfassend
gesagt, extrahiert gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung ein Audiogerät
Information für
ein Musikspiel aus einem akustischen Signal mit einer Frequenz und
einer Amplitude, die während
des Musikspiels zeitlich variieren. Bei dem Audiogerät weist
die Filtereinrichtung eine Vielzahl von Filtern 20 auf,
die auf unterschiedliche Grenzfrequenzen eingestellt sind, um so
unterschiedliche Frequenzbereiche des akustischen Signals passieren
zu lassen. Das Tonhöhennachweisgerät weist
eine Vielzahl von Detektorkanälen 21 auf, die
mit einem entsprechenden der Filter 20 verbunden sind,
zur Verarbeitung des akustische Signals, um daraus eine Tonhöhe zu ermitteln.
Das Moduseinstellgerät 16 stellt
entweder einen polyphonen Modus, bei dem eine Vielzahl von akustischen
Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen parallel zueinander eingegeben
werden, oder einen monophonen Modus ein, bei dem ein einziges akustisches
Signal eingegeben wird. Das Steuergerät 15 arbeitet bei dem
polyphonen Modus, um die Vielzahl der akustischen Signale dem entsprechenden
Filter 20 entsprechend der unterschiedlichen Frequenzen
der akustischen Signale zu zuteilen. Anderenfalls arbeitet das Steuergerät 15 bei
dem monphonen Modus entsprechend der ermittelten Tonhöhenrückkopplung von
dem Tonhöhennachweisgerät 21,
um eines der Filter 20 auszuwählen, das mit einer an die
Frequenz des einzigen akustischen Signals angepaßten unterschiedlichen Grenzfrequenz
eingestellt ist, so daß der
dem ausgewählten
Filter 20 entsprechende Tonhöhendetektor 21 die
von dem ausgewählten
Filter 20 gefilterte Tonhöhe des akustischen Signals
ermitteln kann. Das Ausgabegerät 13 gibt
die Information des Musikspiels entsprechend der Tonhöhe aus,
die von dem Tonhöhennachweisgerät 21 ermittelt
worden ist. Das Hüllkurvennachweisgerät hat zudem eine
Vielzahl von Hüllkurvenfolgern 22,
die der Vielzahl der Filter 20 entsprechen. Jeder Hüllkurvenfolger 22 verarbeitet
das akustische Signal, um daraus eine Hüllkurve zu ermitteln, die eine
zeitliche Variation der Amplitude des akustischen Signals repräsentiert
und einen Aufwärtsabschnitt
und einen Abwärtsabschnitt
enthält,
so daß jeder
Hüllkurvenfolger 22 einen
Abwärtsabschnitt
mit einer vorgegebenen Steigung bildet, die zu dem Frequenzbereich
des entsprechenden Filters 20 paßt. Das Steuergerät 15 arbeitet
bei monophonem Modus zum Auswählen
eines der dem ausgewählten
Filter 20 entsprechenden Hüllkurvenfolger 22,
so daß der
ausgewählte
Hüllkurvenfolger 22 eine
Hüllkurve
mit einem Abwärtsabschnitt
der vorgegebenen Steigung bilden kann, die der Frequenz des akustischen
Signals angepaßt
ist. Das Ausgabegerät 13 arbeitet
bei monophonem Modus zur Ausgabe der Information des Musikspiels entsprechend
der Tonhöhe
und der Hüllkurve
mit der angepaßten
variablen Steigung des Abwärtsabschnitts.
Das Ausgabegerät 13 gibt
die Information des Musikspiels für ein Ton-EIN-Ereignis entsprechend
des Aufwärtsabschnitts
der Hüllkurve
und ein Ton-AUS-Ereignis
entsprechend dem Abwärtsabschnitt
der Hüllkurve
aus. Das Steuergerät 15 wählt einen
der Filter 20 und den entsprechenden der Hüllkurvenfolger 22 aus,
immer wenn das Ton-AUS-Ereignis ausgegeben wird. Die Vielzahl der
Filter 20 wird auf unterschiedliche Grenzfrequenzen eingestellt,
so daß sich
die unterschiedlichen Frequenzbereiche des akustischen Signals,
das das jeweilige Filter 20 passiert, teilweise überlappen.
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7 zeigt
eine zusätzliche
Ausführungsform
des erfinderischen Tonprozessorgeräts. Ein Tonprozessor 101 ist
zwischen ein Eingabegerät 102 und
ein MIDI-Gerät 103 zwischengeschaltet
zur Verarbeitung eines durch das Eingabegerät 102 eingegebenen
akustischen Signals, um eine Tonhöhe und eine Hüllkurve
zu ermitteln, um so eine Spielinformation herzustellen, die zu dem
MIDI-Gerät 103 hin
ausgegeben wird. Der Tonprozessor 101 ist mit einem Arbeitsplatzrechner
(personal computer = PC) ausgestattet, der aus einer CPU 104,
einem ROM 105, einem RAM 106, einem HDD (hard
disk drive = Festplattenlaufwerk) 107, einem CD-ROM-Laufwerk 108 und
einer Kommunikationsschnittstelle 109 besteht. Die Speicher,
wie beispielsweise der ROM 105 und das HDD 107,
können
verschiedene Daten und verschiedene ein Operationssystemprogramm
und ein Anwendungsprogramm enthaltende Programme speichern, das
ausgeführt
wird, um die Spielinformation herzustellen. Normalerweise speichert
der ROM 105 oder das HDD 107 diese Programme vorübergehend.
Es kann jedoch irgendein Programm, wenn keins vorhanden ist, in
den Tonprozessor 101 geladen werden. Das geladene Programm
wird zum RAM 106 übertragen,
um die CPU 104 in die Lage zu versetzen, daß das erfinderische
System des Tonprozessors 101 arbeitet. Auf diese Weise
können
neue oder neu aufgelegte Programme betriebsbereit in das System
installiert werden. Zu diesem Zweck wird ein maschinenlesbarer Datenträger, wie
beispielsweise eine CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) 110,
verwendet, um das Programm zu installieren. Die CD-ROM 110 wird
in das CD-ROM-Laufwerk 108 eingesetzt,
um das Programm von dem CD-ROM-Laufwerk 108 abzulesen und
in das HDD 107 über
einen Bus 111 zu laden. Der maschinenlesbare Datenträger kann
außer
der CD-ROM 110 aus einer Magnetscheibe oder einer optischen
Platte bestehen.
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Die
Kommunikationsschnittstelle 109 ist mit einem externen
Zentral-Computer 112 durch ein Kommunikationsnetz 113,
wie beispielsweise LAN (Local Area Network = lokales Rechnernetz), öffentliches
Fernsprechnetz und INTERNET verbunden. Wenn die interne Speicherung
benötigte
Daten oder ein Programm nicht belegt, wird die Kommunikationsschnittstelle 109 aktiviert,
um die Daten oder das Programm von dem Zentral-Computer 112 zu
empfangen. Die CPU 104 überträgt eine
Anforderung an dem Zentral-Computer 112 über die
Schnittstelle 109 und das Netz 113. Im Ansprechen
auf die Anforderung überträgt der Zentral-Computer 112 die
angeforderten Daten oder das Programm zu dem Tonprozessor 101.
Die übertragenen
Daten oder das Programm werden in dem Speicher gespeichert, wodurch
der Ladevorgang beendet ist.
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Der
erfinderische Tonprozessor 101 kann mit einem Arbeitsplatzrechner
ausgestattet sein, der die benötigten
Daten und Programme installiert hat. In diesem Fall werden die Daten
und Programme für den
Benutzer mit Hilfe des maschinenlesbaren Datenträgers, wie beispielsweise der
CD-ROM 110 oder einer Diskette, bereitgestellt. Der maschinenlesbare Datenträger enthält Anweisungen,
die den PC veranlassen das erfinderische Verfahren des Extrahierens der
Spielinformation auszuführen,
wie es in Zusammenhang mit den vorhergehenden Ausführungsformen
beschrieben ist.
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Wenn
beispielsweise die erste Ausführungsform
der 1 rechnergestützt
ist, wie in 7 gezeigt, enthält der maschinenlesbare
Datenträger
Anweisungen, die das rechnergestützte
Audiogerät
veranlassen das Verfahren des Extrahierens der Information eines
Musikspiels aus einem akustischen Signal mit einer Frequenz und
einer Amplitude, die während
des Musikspiels zeitlich variieren, auszuführen.
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Das
Verfahren weist die Schritte der Verarbeitung des akustischen Signals,
um daraus eine Tonhöhe
zu ermitteln, die der Frequenz des akustischen Signals entspricht,
der Verarbeitung des akustischen Signals, um daraus eine Hüllkurve
zu ermitteln, die eine zeitliche Variation der Amplitude des akustischen
Signals repräsentiert
und einen Aufwärtsabschnitt
und einen Abwärtsabschnitt
enthält, der
durch eine variable Steigung passend gebildet ist, der Anpassung
der variablen Steigung des Abwärtsabschnitts
an die Frequenz des akustischen Signals entsprechend der ermittelten
Tonhöhe
und des Ausgebens der Information des Musikspiels entsprechend der
Tonhöhe
und der Hüllkurve
mit der angepaßten
Steigung des Abwärtsabschnitts
auf.
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Wenn
die zweite Ausführungsform
der 2 und 3 computergestützt ist,
wie in 7 gezeigt, enthält der maschinenlesbare Datenträger Anweisungen,
das computergestützte
Audiogerät
zu veranlassen das Verfahren des Extrahierens von Information eines
Musikspiels aus einem akustischen Signal mit einer Frequenz und einer
Amplitude, die während des
Musikspiels zeitlich variieren, auszuführen. Das Verfahren weist die
folgenden Schritte auf:
des Filterns des akustischen Signals
durch eines der Filter aus einer Vielzahl von Filtern 20,
die auf verschiedene Grenzfrequenzen eingestellt sind, um so einen
der verschiedenen Frequenzbereiche des akustischen Signals passieren
zu lassen,
des Bereitstellens einer Vielzahl von Detektorkanälen 21,
die mit entsprechenden Filtern 20 zur Verarbeitung des
gefilterten akustischen Signals verbunden sind, um daraus eine Tonhöhe zu ermitteln,
des
Einstellens entweder eines polyphonen Modus, bei dem eine Vielzahl
von akustischen Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen parallel
zueinander eingegeben wird, oder eines monophonen Modus, bei dem
ein einziges akustisches Signal eingegen wird,
des Zuteilens
der Vielzahl der akustischen Signale bei dem polyphonen Modus zu
einem entsprechenden der Filter 20 entsprechend der unterschiedlichen Frequenzen
der akustischen Signale,
des Zuteilens des einzigen akustischen
Signals bei dem monophonen Modus entsprechend der ermittelten Tonhöhe auf ein
ausgewähltes
der Filter 20 mit einer der unterschiedlichen Grenzfrequenzen,
die zu der Frequenz des einzigen akustischen Signals paßt, so daß der dem
ausgewählten
Filter 20 entsprechende Tonhöhendetektor 21 die
Tonhöhe
des von dem ausgewählten
Filter 20 gefilterten akustischen Signals ermitteln kann,
und
des Ausgebens der Information des Musikspiels entsprechend
der ermittelten Tonhöhe.
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Wie
bereits beschrieben und nach dem erfindungsgemäßen Gerät zum Nachweisen der Spielinformation
kann man eine korrekte Tonhöheninformation
und eine korrekte Ton-EIN/Ton-AUS-Information aus
einem elektrischen Schwingungssignal erhalten, das einen breiten
Frequenzbereich hat und von dem Spielen eines monophonen Musikinstrumentes
oder der Tonabgabe einer Stimme stammt. Besonders nach der zweiten
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann die Ermittlung der Tonhöheninformation und der Ton-EIN/Ton-AUS-Information
viel kostengünstiger
durch eine einfachere Schaltungsbauweise realisiert werden. Das
erfinderische Gerät kann
sehr schnell den Tonhöhennachweis
bei einer Grenzfrequenz starten, die einer augenblicklichen Tonhöhe angepaßt ist.
Während
die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung bestimmter Begriffe
beschrieben wurden, dient diese Beschreibung nur der Veranschaulichung,
und es ist verständlich,
daß Änderungen
und Variationen durchgeführt
werden können ohne
von dem Inhalt oder Rahmen der beigefügten Ansprüche abzuweichen.