DE2202659C2 - Elektronisches Musikinstrument - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Musikinstrument mit einer Vielzahl von den Noten der Tonleiter zugeordneten Schaltern und mit einer Anzahl von Tongeneratoren, die mit der Vielzahl von Schaltern über eine jeweilige Zuordnungsiogik verbunden sind, und deren Ausgang über eine Bewertungsschaltung mit dem Ausgang des Musikinstrumentes verbunden ist, wobei die Zuordnungsiogik bei Betätigung eines Schalters diesem Schalter einen noch nicht beanspruchten Tongenerator zuordnet und die Bewertungsschaltang ein Anschwellen des Tones bei Betätigung des Schalters und ein Abschwellen der Tonamplitude bei Freigab« des Schalters steuert

Bei einem bekannte α elektronischen Musikinstrument dieser Art (DE-OS 19 35 306) ist jedem einer Taste zugeordneten Schalter eine Verzögerungsschaltung zugeordnet, die bewirkt daß das einer Tongenerator-Zuordnungslogik zugeführte Ausgangssignal nach Loslassen des Schalters noch eine gewisse Zeit vorhanden ist, damit während dieser Zeit ein Abschwellen der durch den Schalter ausgelösten Schwingungsform erreicht werden kann. Das An- und Abschwellen der Schwingungsform wird hierbei durch einen Zähler und ein nachgeschaltetes Schieberegister erreicht dem die aus den Abtastproben-Speichereinrichtungen entnommenen ' btastproben in Form von tf^:gitalen Worten zugeführt werden, so daß durch eine Verschiebung dieses Wortes in dem Schieberegister die Amplituden bei einem Verschiebeschritt jeweils um den Faktor 2 vergrößert bzw. verkleinert werden, um das Anschwel-Isn bzw. Abschwellen nachzubilden. Dadurch, daß für jeden Schalter getrennte Verzögerungseinrichtungen vorgesehen sind, ist ein erheblicher Aufwand erforderlich und es ist lediglich möglich, das An- und Abschwellen in vorgegebener Weise durchzuführen.

so Weiterhin ist es nicht mehr möglich, dieses Prinzip der jedem Schalter zugeordneten Verzögerungseinrichtung zu verwenden, wenn die Verbindung zwischen den einzelnen Schaltern und den Tongeneratoren bzw. deren Zuordnungsiogik mit Hilfe einer Verbindungseinrichtung erfolgt, die ein Zeitmultiplexsigna! liefert in

in einoffl

gungsform bei der zugehörigen Notenfrequenz ansprechende Schalteinrichtungen (128, 138) zur Wiedereinleitung des Anschwellen einschließt

5. Elektronisches Musikinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (131, 133) zur selektiven Festlegung der Dauer des Anschwellen und Abschwellens vorgesehen sind, die Einrichtungen (135) einschließen, die die Dauer des Anschwellen und Abschweifen in Abhängigkeit von der Frequenz der ausgewählten Note festlegen.

6. Elektronisches Musikinstrument nach einem der

vorgegebenen Zeitabschnitt des ZeitrnultiplexMgnals zugeordnet ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ω elektronisches Musikinstrument der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Vielzahl der jedem Schalter zugeordneten Verzögerungsschaltungen zur Steuerung des An* und Abschwellens entfallen kana

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die trfindungsgemäße Ausgestaltung des

elektronischen Musikinstrumentes ist es möglich, gewünschte Verläufe des An- bzw. Abschwellens in den weiteren Speichereinrichtungen in Form von Maßstabsfaktoren zu speichern, wobei diese Maßstabsfaktoren unter der Steuerung von Adressiereinrichtungen ausgelesen werden. Diese Adressiereinrichtungen werden vorzugsweise beim Betätigen des Schalters und dem dadurch hervorgerufenen Einschalten des Tongenerators so angesteuert, daß Adressen für fortlaufend größere Maßstabsraktoren ausgelesen werden, während beim Freigeben des Schalters die Adressiereinrichtungen so angesteuert werden, das Adressen für fortlaufend kleinere Maßstabsfaktoren ausgelesen -erden. Bei Erreichen einer vorgegebenen End-Adresse, --'* beispielsweise einem Maßstabsfaktor von Null enu,,. -ht, wird dann über Schalteinrichtungen ein Ar««mu..iignal für den Tongenerator geliefert Dies ¹^t"; ' -_?.ß der Tongenerator durch die Betätigung .»ei Schalters gestartet und erst bei Erreiche- per genannten End-Adresse ausgeschaltet wir A.-'f diese Weise ist es nicht erforderlich, jedem Schaltet _setrennte Verzögerungsschaltungen zuzuordnen and es ist möglich, den Anschwell- und Abschwellvorgang auch bei elektronischen Musikinstrumenten durchzuführen, bei denen die Tongeneratoren bzw. deren Zuordnungslogik über ain Zeitmultiplex-Signal gesteuert werden, da in diesem Fall das Einschalten des Tongenerators durch das Auftreten eines Impulses in dem einer vorgegebenen Note rageordneten Zeitabschnitt des ZeUmultiplexsignals ausgelöst wird, während nach dem Fortfall dieses Impulses der Tongenerator noch so lange weiter eingeschaltet bleibt, bis die Adi essiereinrichtungen eine vorgegebene Adresse erreicht haben. Wenn dieser Impuls vor dem Erreichen der genannten End-Adresse wieder auftritt, so wird vorzugsweise die Adressiereinrichtung wiederum so angesteuert, daß Adressen in Richtung auf größere Maßstabsfaktoren ausgelesen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Teils des elektronischen Musikin-ruments zur Erzeugung eines Zeitmultiplexsignaäs. df.s eine sich wiederholende Folge von Zeitabschnitten enthält die jeweils einer bestimmten Taste de-> Musikinstrumentes zugeordnet sind, wobei jeder einen impuls enthaltende Zeitabschnitt die Betätigung der zugeordneten Taste anzeigt,

F i g. 2 eine Darstellung des von dem Teil des elektronischen Musikinstrumentes nach F i g. 1 erzeugten Zeitmultiplexsignais.

F i g. 3 ein vereinfachtes Plockschaltbi'd einer Tongenerator-Zordnungslogik zur Verarbeitung des Zeitmultiplexsignais nach F i g. 2,

Fig.4A und 4B zusammen ein Schaltbild einer Aii<.^cilhninp;<;fnrni der Tongenerator-Zuordnuneslogik nach F i g. 3,

F ι g. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Tongenerators, der zur Synthese der Frequenz jeder in dem Musikinstrument spielbaren Note und zur Verwendung mit der Tongenerator-Zuordnungslogik nach den F i g. 4A und 4B geeignet ist

Fig.δ eine Darstellung einer komplexen Schwingungsform der an einer Pfeifenorgel erzeugten Art sowie der Abtastpunkte, an denen Amplitudenwerte zur Simulation bei ausgewählten Notenfrequenzen entnommen werden,

Fig.7 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Anschwell- und Abschwell-Steuereinheit

In Fig.l ist ein Tastatur-Zeitmultiplexsystem gezeigt, das in der DE-PS 22 02 658 ausführlich beschrieben, ist und einen Tastaturzähler 1 einschließt, der eine vorgegebene Zählung für jede Taste der Tastatur (unter Einschhiß von Manualen und Pedalwerken) des elektronischen Musikinstrumentes liefert. Wenn dieses Musikinstrument beispielsweise 4 Tastaturen aufweist, wie z. B. drei Manuale und ein Pedalwerk, die jeweils bis

m zu 8 Oktaven umfassen, so muß der Tastaturzähler 1 mindestens 4 - 8 · 12 = 384 getrennte Zählungen erzeugen.

DeY Tastaturzähler 1 ist in drei getrennte Zählerabschnitte 2,3 und 4 unteneilt Der erste Zählerabschniit 2 ist so aufgebaut daß er eine Modul-12-Zählung ergibt um jede der zwölf Tasten zu bezeichnen, die den zwölf Noten in irgendeiner Oktave zugeordnet sind. Der zweite Zählerabschnitt 3 kann eine Modul-8-Zählung durchführen, um jede der acht von irgendeiner der vier Tastaturen umfaßten Oktaven festzulegen. Der letzte Zählerabschnitt 4 ist zur Zählung von Niodul-4 geeignet um jede Tastatur des Musikinstrumente' festzulegen. Daher ist der gesamte Tastaturzähler so ausgebildet daß er eine Modui-384-Zählung ausführt, so daß am End.e jeder 384-Zählungen der gesamte Satz von Tastaturen abgetastet wurde und die Zählung sich selbst wiederholt Zu diesem Zweck kann jeder Zählerabschnitt aus getrennten Ringzählern bestehen, die in Kaskade geschaltet sind, so daß, wenn der erste Zählerabschnitt seine maximale Zählung erreicht die Zählung des zweiten Zählerabschnittes um eins weitergeschaltet wird, usw.

Der Zählerabschnitt 2 empfängt Taktsteuerimpuise von einer Haupt-Taktsteuerimpulsquelle 5, die Takt-Steuerimpulse mit einer ausreichend schnellen Impulswiederholfrequenz liefert um die Auflösung des Drückens und Freigebens jeder Taste in irgendeiner Tastatur sicherzustellen. Die Abtastung aller Tastaturen des Musikinstrumentes mit einer Impulswiederholfrequenz von 200 oder mehr Hz ist ausreichend, um dien Auflösung zu erzielen. Für den vorstehend beschriebenen Tastaturzähler entspricht dies einem Minimum von 200 · 384 = 76 800 Zählungen pro Sekunde, so daß eine Haupt-Taktsteuerimpulsquelle mit einer fmpulrwiederholfrequenz von 100 kHz geeignet ist.

Insgesamt 4 Leitungen gehen von dem Zählerabschnitt 4 aus. um die Feststellung einer speziellen Tastatur zu ermöglichen, die zu der Zeit abgetastet wird. In gleicher Weise sind 8 Leitungen mit dem Zählerabschnitt 3 verbunden, um die zu der Zeit abgetastete Oktave festzustellen. Somit gehen insgesamt 12 Leitungen von den Zählerabschnitten 3 und 4 aus und diese 12 Leitungen können Signale führen, die 32 mögliche Zustand.- des Tastaturzähler; anzeigen. Der spezielle Zustand der >2 Zustände, die eine spezielle Oktave auf einer speziellen Tastatur darstellen, die zu der Zeit abgetastet wird, wird au ich die Verwendung einer Decoderschaltung / bestimmt. Die Decoderschaltung Hefen für jede Oktave von Tasten einen jeweiligen Treiberiinpuls, wenn tine dieser Oktpve entsprechende Zählung zu der Zeit in dem Zähler vorliegt.

Die von der Decoderschaltung 7 gelieferten Ausgangsimpulse werden über 32 Sammelschienen 10 eii.er Tastatur-Schaltanordnung Jl zugeführt. An jeder Sammelschiene tritt damit ungefähr 200mal pro Sekunde ein Treiberimpuis auf. Die Tastatur-Schaltanordnung weist außerdem zwölf Ausgangsschianen 12 auf, wobei jede Ausgangsschiene jeweils einer der zwölf

Noten und damit der zwölf Tasten in irgendeiner vorgegebenen Oktave zuzuordnen ist

Die Tastatur-Schaltanordnung 11 kann eine Dioden-Schaltmatrix sein, die mit Abstand angeordnete Sammelschienen 10 und hierzu rechtwinklig und mit Abstand angeordnete Ausgangsschienen aufweist, wobei ein Kreuzungspunkt zwischen jeder Sammelschiene und jeder Ausgangsschiene existiert, so daß sich insgesamt 384 Kreuzungspunkte ergeben, und zwar jeweils einer für jede Zählung des TastaturzähierS 1. An jedem Kreuzungspunkt ist dann ein Schalter' angeordnet, der normalerweise offen ist >jnd mit einer bestimmten Taste der Tastaturen verbunden ist

Die Ausgangsschienen 12 der Tastatur-Schaltanordnung 11 sind mit einer Codierschaltung IS verbunden, mit der außerdem die zwölf Ausgangsleitungen 16 des Zählerabschnittes 2 verbunden sind. Um eine ordnungsgemäße Anordnung zu erreichen, in der jede Taste dar Orgel einem bestimmten und unterschiedlichen Zeitabschnitt in einer Zeitmultiplexschwingungslorm gemäß F i g. 2 zugeordnet ist sind die mit den jeweiligen Tasten verbundenen Schalter in einer speziellen Aufeinanderfolge in der Tastatur-Schaltanordnung 11 angeordnet Es sei beispielsweise angenommen, daß eine erste Ausgangsschiene der Note A irgendeiner Oktave zugeordnet ist daß eine zweite Ausgangsschiene der Note B irgendeiner Oktave zugeordnet ist usw. Dann sind die Schalter in der der ersten Ausgangsschiene entsprechenden F.eihe in der Tastatur-Schaltanordnung 11 den Tasten zugeordnet die der Note A in jeder Oktave von Tasten des Musikinstrumentes entsprechen. Die Spaltenlage jedes Schalters in der Tastatur-Schaltanordnung 11 entspricht einer speziellen Oktave von Tas'en und damit einer spezieilen von der speziellen Tastatur des Musikinstrumentes umfaßten Oktave.

Die Codierschaltung 15 bewirkt eine Umwandlung des parallelen Ausgangs der Tastatur-Schaltanordnung 11 in ein SerienausgangssignaJ entsprechend der Abtastung der Ausgangsschienen IZ wie sie sich aus der fortlaufenden und sich wiederholenden Zählung ergibt, die in der Form von an den Ausgangsleitungen 16 auftretenden Impulsen (mit einer Impulswiederholfre quenz von ungefähr 200 Hz) gemessen wird. Die Codierschaltung 15 erzeugt ein Zeitmultiplexsignal gemäß F ι g. 2 an einer einzigen Leitung 25.

In diesem Zeitmultiplexsignal ist jeder Taste ein bestimmter Zeitabschnitt von 384 Zeitabschnitten zugeordnet die eine vollständige Abtastung jeder Tastatur des Musikinstrumentes darstellea In dem speziellen Beispiel wird das in Fig.2 gezeigte Zeitmultiplexsignai ungefähr 200mal pro Sekunde erzeugt

Dieses Multiplexsignal wird der in Fig.3 gezeigten Tongsnsrator-Zuordoungsiogik 26 zugeführt, die dazu dient einen Tongenerator 28 einer gedrückten Taste zuzuordnen und damit eine spezielle Note zu erzeugen, wenn der zugehörige Lnpuls zuerst in seinem jeweiligen Zeitabschnitt in dem Zeitmultiplsxsignal auftritt, das der Zuordnungslogik zugeführt wird. Wenn r. B. nur zwölf Tongeneratoren 28 in dem speziellen betrachteten Musikinstrument zur Verfügung stehen, so werden die Zuordnungen aufeinanderfolgend (Reihenfolge der Verfügbarkeit)· durchgeführt, und wenn bestimmte Impulse an alle der zur Verfügung stehenden Tongeneratoren geleitsi wurden (d.h. alle zur Verfügung stehenden Tongeweratoren wurden von jeweiligen Notenzuordnungen Aemgefsngen«), so befindet sich das Musikinstrument im Sättignngszustand. Danach können keine weiteren Zuordnungen erfolgen, bevor nicht ein oder mehrere Tongeneratoren freigegeben werden. Die Verfügbarkeit von zwölf (oder mehr) Tongeneratoren macht es jedoch extrem unwahrscheinlich, daß das Musikinstrument jeweils den Sättigungszustand erreicht, da es z^mlich unwahrscheinlich ist, daß mehr als zwölf Tasten zu einem gegebenen Zeitpunkt während des Dtirchfühfens einer musikalischen Auswahl gedrückt werden; Die Ausgangsschwingungsformen von

to den eingefangenen Tongeneratoren mit den richtigen Frequenzen für die gespielten Noten werden als Ausgänge an geeignete Schwingungsformungs- und Verstärkungsnetzwerke und dann an die Lautsprecher des Musikinstruments geführt Wenn die Tongenerato-

■5 ren 28 eine digitale Darstellung der gewünschten Wellenform liefern, wie es bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist so wird das Digitalformat einem geeigneten Digitdl-/Analog-Konverter zugeführt der seinerseits ein Ausgangssignal an das Schwingungsformungs-Netzwerk liefert

Zu jedem gegebenen Zeitpunkt kann jeder Tongenerator 28 in lediglich einem von drei möglichen Zuständen sein, obwohl die gleichzeitigen Zustände de/ Tongeneratoren von einem Generator zum nächsten unterschiedlich sein können. Dies« drei Zustände sind folgende:

1. Eine '^ezielle durch einen speziellen Impuls in dem Multiplexsignal dargestellte Note hat den Tongenerator beansprucht

2. Der Tongenerator ist z. Z. nicht beansprucht bzw. er steht zur Verfügung, er wird jedoch von dem nächsten ankommender! Impuls in dem Multiplexsignal eingefangen, der einer Note zugeordnet ist, die z. Z. keinen Tongenerator eingefangen hat

3. Der Tongenerator steht Z.Z. zur Verfügung und wird nicht durch den nächsten ankommenden Impuls eingefanger.

Es ist aus dieser Ausführung von möglichen Zuständen ersichtlich. daC irgendeine Anzahl der vorgesehenen Tongeneratoren (in diesem Fall zwölf) in dem einen oder anderen der mit 1 und 3 bezeichneten Zustände sein kann, daß jedoch lediglich einer der Tongenei atoren zu einem gegebenen Zettpunkt sich in der» Zustand 2 befinden kann. Das heißt ein und lediglich ein Generator ist der nächste Generator, der beansprucht bzw. eingefangen wird. Wenn der spezielle Tongenerator in dem Zustand 2 von einem ankommenden Impuls beansprucht wird, muß der nächste ankommende Impuls, der zu der Zeit keinen Tongenerator beansprucht, dem Generator zugeordnet werden, der nunmehr den Zustand 2 angenommen hat Wenn z.B. der dritte Tongenerator (Nr.3) der zwölf Generatoren durch einen ankommenden Impuls (NotendarsteSlung) eingefangen ist und der vierte Generator (Nr. 4) durch eine vorhergehende Notenauswahl eingerangen wurde und noch eingefangen ist so steht der Tongenerator Nr. 4 nicht für den nächsten ankommenden Impuls zur Verfugung, and das Einfangprivileg muß an den nachtten Tongenerator übergehen, der zu der Zeit nicht im eingefangenen Zustand ist Wenn alle Tongeaeratoren eingefangen sind, & h. wenn alle Tongeneratoren sich in dem oben beschriebenen Zustand 1 befinden, ist die Orgel gesättigt and es können keine weiteren Noten gespielt werden, bis zumindest einei der Tongenf. atoren freigegeben wird. Wie es weiter oben beschrieben wurde, ist jedoch die

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Sättigung einer Orgel mit zwölf (oder mehr) Tongenera-. toren höchst unwahrscheinlich.

Die Tongenerator-Zuordnungslogik 26 wird dazu verwendet, daß logische Durchführen der gewünschten Zuordnung von Tongeneratoren und damit der drei oben beschriebenen Betriebszustände zu erreichen, Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Generator-Zuordnungslogik ist in den Fi g.4A und 4B gezeigt In F ί g.Ah Wi. J ein Ringzähler 30 oder ein 12-Bit-Umiauf-Schieberegister, bei dem eine und lediglich eine Bit-Stellung eine logische »1« zu irgendeiner Zeit ist. verwendet, um eine Beanspruchungs-Auswahl einzuführen, d. h. das Einfangen des nächsten zur Verfügung stehenden Tongenerators in dem Satz von Tongeneratoren 28 einzuleiten. Ein an der Leitung 32 auftretendes Schiebesignal führt das »1 «-Bit von einem Register oder einer Zählerstufe zur nächsten, d. h, es verschiebt die »I« in die nächste Bit-Stellung. Jede Bit-Stellung ist einem speziellen Tongenerator zugeordnet und entspricht diesem, so daß das Vorhandensein der logischen »1« in einer bestimmten Bit-Stellung die Auswahl des Tongenerators anzeigt, der als nächster beansprucht wird, vorausgesetzt, daß dieser nicht bereits beansprucht wurde.

Jedesmal wenn die logische »1« in einer Stufe des Schieberegisters 30 auftritt, tritt ein »/Beanspruchungsauswahk-Signal an der jeweiligen Ausgangsleitung 34, die der Stufe zugeordnet ist, auf und dieses »Beanspruchungsauswahl«-Signal wird parallel einem Eingang eines jeweiligen UND-Gatters 35 an der Leitung 36 zugefQb' und weiterhin an der Leitung 37 zu einer weiteren logischen Schaltung (die unter Bezugnahme auf die F ι g. 4B beschrieben wird). Die Ausgangsleitung jedes UND-Gatters 35 ist mit einer getrennten und unterschiedlichen Eingangsleitung eines ODER-Gatters 40 verbunden, das seinerseits einen Eingang an ein UND-Gatter 42 liefert, dessen anderem Eingang Impulse von der Haupttaktsteuerimpulsquelle 5 zugeführt werden.

Beim Betrieb des in Fig.4A gezeigten Teils der Generator-Zuordnungslogik sei angenommen, daß die Schieberegisterstuie Nr. 2 eine logische »1« enthält. Diese Stufe liefert daher ein »Beznspruchungsauswahl 2«-Signal an das jeweils zugeordnete UND-Gatter 35 und gleichzeitig an eine weitere logische Schaltung an der Leitung 37. Wenn diese weitere logische Schaltung feststellt, daß der zugehörige Nc->;-ngenerator beansprucht werden kann, wird ein »Beanspruchta-Signal als zweiter Eingang an das jeweils zugeordnete UND-Gatter 35 geführt. Da beide Eingänge dieses UND-Gatters nun »1« sind, wird ein Ausgangsimpuls über das ODER-Gatter 40 an das Synchronisationsgatter 42 geliefert Dieses letztere Gatter erzeugt einen »Schiebe«-lmpuls an der Leitung 32, und zwar bei gleichzeitigem Auftreten des Ausgangsimpulses von dem ODER-GaKer 40 und eines Tafctsteuerimpulses von der, Haupt-Taktsteuerimpulsquelie 5. Entsprechend wird die logische »1« um eine Bit-Stellung von der Stufe Nr. 2 zur Stufe Nr. 3 des Schieberegisters 30 weitergeführt, um die Beanspruchung des nächsten Tongenerators ve raubereiten.

Es sei jedoch angenommen, daß der der Stufe Nr. 3 entsprechende Tongenerator 28 bereits durch einen vorhergehenden Notenimpuls in dem Multiplex^ignaj beansprucht* wurde, in diesem Fall erscheint ein »Beanspruchttf-Signal als ein Eingang an dem zugehörigen UND-Gatter 35, und da das »Beanspruchungsauswahk-Signal an dem anderen Eingang dieses Gatters aufgrund der Tatsache erscheint, daß die Stufe Nr. 3 die einzige logische »1« enthält, wird ein weiterer Schiebeimpuls unmittelbar art der Leitung 32 erzeugt, unv.die logische »1« an die Stufe Nr. 4 des Schiebet 'i·

sters weiterzuführen. Ein gleiches Weiterschalten der Bit'Stellung der »1« wird fortgesetzt, bis ein nicht be/inspruchter Tongenerator ausgewählt ist Wenn zu der;Zeit, an der ein nicht beanspruchter Tongeneräto¹" ausgewählt wird, eine Note auf einer Tastatur

ίο ausgewählt ist, verbleibt die »1« in der Schieberegisterstufe, die dem ausgewählten Tongenerator zugeordnet Ut bis ein »Beanspruchtu-Signal gleichzeitig an das jeweilige UND-Gatter angelegt wird, d h. bis der ausgewählte Tongenerator beansprucht wird, weil bis zu dieser Zeit keine weiteren Schiebesignale auftreten können.

In Fig.4B ist jedem Tongenerator außerdem ein jeweiliger Teil der Generator Zuordnungslogik zugeordnet wie dies in dieser Figur gezeigt ist. Mit anderen Worten ist die Schaltung nach Fig.4B mit gefingeren Ausnahmen, die in der folgenden Beschreibung angeführt werden, dem /-ten Tongenerator zugeordnet (wobei' gleich 1, 2.3,... 12 ist) und da jeder dieser Teile der Zuordnungslogik identisch ist reicht eine einzige Beschreibung und Betrachtung für alle aus. Ein UND-Gatter 50 weist vier Eingänge auf. Einen ersten dieser Eingänge wird das von dem Codierer 15 stammende Mulf'"'exsignal Mx zugeführt (dies wird ebenso parallel ^ Jie UND-Gatter 50 der verbleibenden identischen Teile der Zuordnungslogik für die anderen Tongeneratoren geführt), während einen zweiten Eingang das »Beanspruchungsauswahl«-Signa! von .der Leitung 37 zugeführt wird, die der /-ten Stufe des-Schieberegisters 30 (Fig.7A) zugeordnet ist Ein dritter Eingang empfängt ein Signal an der Leitung 52. das anzeigt, daß der Impuls in dem Multiplexsignal bisher nicht irgendeinen Tongenerator eingefangen hat Der vierte Eingang empfängt ein Signa!, das anzeigt daß der Notengenerator nicht beansprucht ist Selbstverständlich sind diese Signale erst dann vorhanden, wenn die jeweiligen Gegebenheiten, von denen sie hervorgerufen werden, tatsächlich auftreten, doch wenn alte vier Signale gleichzeitig als Eingänge dem UND-Gatter 50 zugeführt werden, wird ein Setzsigna!

an eine bistabile Schaltung 53 geführt um diese in den »beanspruchten« Zustand zu schalten und gleichzeitig damit ein »Beansprucht«-S5gna! an das UND-Gatter 35 zu -führen, das der /-ten Stufe des Schieberegisters 30 und dem jeweils zugeordneten Tongenerator 28 .zugeordnet ist

Ein ModuI-384-Zähler 55 wird verwendet um es dem jeweiliger.. Teil der Generator-Zuordnungslogik zu enrjöglichen, das kontinuierliche Vorhandensein des ,Pulses (Zeitabschnittes) in dem Multiplexsignal zu

55-erkennen, der das Einfangen des zugeordneten Tongen'erators ergab. Zu diesem Zweck ist der Zähler 55 mit dem Tastaturzähler 1 (ebenfalls ein ModuI-384-Zähler) durch gleichzeitiges Zuführen der Taktsteuerimpulse von der Haupttaktsteuerimpulsquelle 5 synchronisiert

60,DjeZählung jedes einem nicht eingefangenen Tongenerators zugeordneten Zählers 55 wird mit der Zahlung des Tastaturzählers 1 durch Zuführen eines Rücksetzsigaals an das UND-Gatter 58 zu jeder Zeit, an dem der Tastaturzähler eine Nullzählung erreicht, synchron gehalten, d.h. jedesmal wenn sich die Zählung des Tastaturzählers wiederholt Dieses Rücksetzsignal bs wirkt jedoch r.ur dann ein Röcksetzen des Zählers 55, wegn der zugehörige Tongenerator nicht eingefangen

ίο

ist Diese letztere Information wird durch den Zustand der bistabilen Schaltung 53 geliefert, d. h. ein »Nichtbeansprucht«-Signal wird als zweiter Eingang dem UND-Gatter 58 zugeführt, wenn sich die bistabile Schaltung 53 in dem »unbeanspruchten« Zustand befindet.

Wenn die bistabile Schaltung (und damit der zugehörige Tongenerator) jedoch beansprucht ist, ist es erwünscht, der Zeitabschnitt anzuzeigen, der durch den Impuls eingenommen wird, der das Einfangen bewirkte, und zu diesem Zweck wird ein Rücksetz-Signal dem Zähler 55 zu jeder Zeit zugeführt, zu der ein Ausgangssignal von dem LJNiI>·< ι..■··_-r 50 abgeleitet wird. Somit erfolgt die Nullzählung des Zählers 55 im eingefangenen Zustand mit jeder WieäVholung des »£infang«-lmpulses in d?r Zeitmultiplexschwingungsform. Eine derartige Information ist aus einer Vielzahl von Gründen wertvoll; beispielsweise dazu, um das Einfangen eines bereits eingefangenen Tongenerators zu verhindern, wenn die Nullzählung fortgesetzt gleichzeitig mit einem Impuls ι der Zeitmultiplexschwingungsform auftritt, und um eine »Tastenfreigabew-Anzeige zu liefern, wenn die Nullzählung nicht mehr länger durch einen Impuls in der Zeitmultiplexschwingungsform begleitet wird. Das Verhindern des Einfangens wird dadurch bewirkt, daß ein die Nullzählung darstellendes Signal von dem Zähler 55 an den fichtigen Eingang, anschluß eines ODER-Gatters 60 geführt wird, das allen Tongeneratoren und ihrer jeweiligen Generaior-Zuordnungslogik zugeordnet ist Die logische »1«, die dem ODER-Gatter 60 zugeführt wird, wird invertiert, so daß gleichzeitige identische logische Eingänge nicht dem UND-Gatter 50 zugeführt werden können. Andererseits stört die Nullzählung, wenn sie lediglich mit der Nullzählung des Tastaturzählers synchronisiert ist und nicht das Ergebnis eines Einfangens des zugehörigen Tongenerators ist, ein darauffolgendes Einfangen dieses Tongenerators nicht, weil sie nicht gleichzeitig mit einem impuls in dem Zeitmultiplex auftritt Eine »Tastenfreigabe«-Anzeige wird durch Zuführung des »Nuilzäh!ungs«-Signals ο η ein UND-Gatter 62 erzielt, dem außerdem irgendein Signal von einem Inverter 63 zugeführt wird, der so angeschaltet ist. daß er Eingänge von dem Zeitmultiplexsignal empfängt Wenn die Nullzählung mit einem Impuls in dem Multiplexsignal übereinstimmt, verhindert die Invertierung dieses letzteren Impulses einen Ausgang von dem UND-Gatter 62. und dies ist richtig, weil das Zusammentreffen oder Obereinstimmen der Nullzählung und des Zeitmultipleximpulses ein kontinuierliches Drücken der Taste anzeigt die den Tongenerator eingefangen hat. Ein Fehlen dieser Übereinstimmung zeigt an, daß die Taste freigegeben wurde, und ergibt ein »Tastenfreigabe«-SignaL Die Abtastung der Tastaturen ist ausreichend schnell, so daß .irgendeine Verzögerung, die zwischen der tatsächlichen Tastenfreigabe und der Einleitung des »Tastenfreigabe«-Signals vemaehlässigbar und in jedem Fall durch die menschlichen Sinne nicht feststellbar ist Weiterhin kann die Erzeugung eines falschen »Tastenfreigabe«-Signals bei derzeit nicht beanspruchtem Tongenerator als Ergebnis des Auftretens einer Nuüzählung von dem Zähler 55, die mit der NuIIzählung des Tastaturzählers synchronisiert ist, und des gleichzeitigen NichtVorhandenseins eines Impulses in dem Zeitmultiplexsignal keine Auswirkung auf den Söhallausgang des Musikinstrumentes haben, weil der zugehörige Tongenerator nicht eingefangen ist und daher keinen Ton erzeugt in jedem Fall wird das »Tastenfreigabe«-Signal von dem UND-Gauer 62 der Anschwell-Absd-wäch-Logik des Tongenerators zugeführt, um ein Abschwellen des erzeugten Tons zu bewirken.

Der Beanspruchungs-Signalausgang des UND-Gatters 50, der bei dem gleichzeitigen Auftreten der drei Eingangssignale an diesem Gatter auftritt, wird dazu verwendet, um eine »Taste gedrückt«-Anzeige an die Anschwell/Abschwellschaltung des Tongenerators (und wenn gewünscht, an Perkussionssteuerungen) zu liefern und ebenso, um die vorher genannten Funktionen dss Setzens der bistabilen Schaltung 53 und des Rücksetzens des Zählers 55 zu liefern.

Das Ausführungsbeispiel der Zuordnungslogik nach

t5 den F i g. 4A und 4B kann lediglich einer geringen Anzahl von Tongeneratoren (12 in dem vorher beschriebenen Beispiel) zugeordnet werden, wobei die genaue Anzahl ιτι Hinblick auf Koste·-Beschränkungen und im Hinblick auf die wahrscheinliche maximale Zahl von Tasten ausgewählt wird, die normalerweise gleichzeitig betätigt werden. In diesem Fall muß jeder Tongenerator jede gewünschte Frequenz, die jeder Note in jeder Oktave, die auf der Elektronenorgel gespielt werden kann, liefern. Zu diesem Zweck wird ein digitaler Tongenerator verwendet, wie er in Blockschaltbildform in F i g. 5 gezeigt ist

Vor der Beschreibung des Tongenerators nach F i g. 5 ist es zweckmäßig, einige der zur Verfügung stehenden Alternativen von digitalen Tongeneratoren zur Erzeugung einer gewünschten Tonfrequenz für eine einer betätigten Taste entsprechenden Note zu betrachten. Wenn eine Taste auf irgendeiner Tastatur gedrückt wird, muß eine Sclwingungsform mit einer Periodizität erzeugt werden, die der gewünschten Notenfrequenz in

J5 dem Hörbereich entspricht Die Schwingungsform wird in einem Digitalformat berechnet, das aus *>iner Reihe von digitalen Wörtern besteht, die die Größe der Schwingungsform an einer Reihe von mit gleichem Abstand angeordneten Abtastpunkten darstellen. Die digitalen, auf diese Weise erzeugten Abtastpunkt-Werte werden darauf in analoge Form umgewandelt

Die Abtastpunkte sind vorzugsweise m.t gleichem Abstand angeordnet, weil ein derartiges Format die direkteste Analyse und damit die direkteste Synthese

as dei gewünschten Schwingungsform ennöglicht Wenn dies erwünscht ist. kann der gleichmäßige Abstand der Abtastpunkte derart sein, daß sich eine ganzzahlige Zahl von Abtastpunkten pro Zyklus jeder zu erzeugenden Notenfrequenz ergibt Eine derartige Technik erfordert

se eine Abtastgeschwindigkeit die sich direkt mit der Frequenz ändert Alternativ können die Abtastpunkte gleichmäßig mit zeitlichem Abstand angeordnet sein, wobei in diesem Fall der Phasenwinkel zwischen Abtastpunkten sich mit der Frequenz der zu erzeugenden Note ändert Obwohl die Syndiese einer Vielzahl von Notenfrequenzen in jeder Technik unter Verwendung einer einzigen Taktsteuerimpulsfrequenz ausgeführt werden kann, besteht die bevorzugte Frequenzsynthese-Technik darin, daß der Phasenwinkel zwischen den Abtastpunkten sich mit der Frequenz ändert, d. h. die Abtastwiederholfrequenz ist für alle zu erzeugenden Notenfrequenzen fest, und die verschiedenen erzeugten Notenfrequenzen werden als Ergebnis der unterschiedlichen Phasenwinkel erzeugt

Fi g. 5 zeigt in Blockschaltbildform den Aufbau eines Tongenerators zur Erzeugung der erforderlichen Notenfrequenzen aus einem Speicher, der Amplitudenabtastproben der gewünschten Wellenform enthält, die

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unter gleichmäßig se'tlich verteilten Abtastpunkten Rechner 100 informiert, für welche Note die PhasenwingewGnnen sind. Die Abtastpunkte werden mit einer kelberechnung durchzuführen ist, d.h. die Not« und fester! einzigen Taktsteuerimpulsfrequenz für alle zu damit die von dem Tongenerator zu erzeugende erzeugenden N&tenfrequenzen erfaßt, und der Phasen- Frequenz. Der Rechner 100 kann den Phasenwinkel als |wink'( zwischen den Abtastpunkten ändert sich dabei 5 Funkfion der Frequenz der zu reproduzierenden Note mit uer Frequenz der zu erzeugenden Note. Der und tier Anzahl von Speicherabtastpunkten der Tongenerator schließt als. grundlegendes Bauteil eineii Schwingungsform in dem Speicher und somit als Phasenwinkelrechner 100, ein Phasenwinkelregister ungefähr gleich dem Phasenwinkel der Grundwelie 101, ein Abtastpunkt-Adressenregister 102, einen zwischen benachbarten Speicherabtastpunkten für die Lesespeicher 103, einen Adressendecoder 103a, einen 10 zu erzeugende Frequenz berechnen. Die Synthese der Akkumulator 104, eine Abtast-Taktimpulsquelle 105 und Notertfrequenzen entsprechend der digital gespeichereinen Vergleicher 107 ein. Wie es im folgenden ten Schwingungsform-Abtastpunkte kann wie ge- "'- verständlich wird, können der Phasenwinkelrechner 100 wünscht beliebig genau sein und ergibt in der Praxis eine j und der Lesespeicher 103 auf alle Tongeneratoren 28 klanggetreue, gleichmäßig temperierte Skala der .' aufgeteilt sein. Zusätzlich wird jeder Tongenerator 15 synthetisierten Notenfrequenzen, wobei sich die Noten J einzeln und aufeinanderfolgend adressiert oder erfaßt, innerhalb der Skala um die Potenz von 2¹"² unterschei-λ und zwar einmal in jedem Zyklus der Adressierung aller den. Der Genauigkeitsgrad in einem praktischen System Tongeneratoren. Zu diesem Zweck kann die Abtast- muß jedoch innerhalb eines begrenzten maximalen j Taktimpulsquelle 105 eine Taktimpulsgeschwindigkeit Informationsinhaltes realisiert werden, und daher aufweisen, die von einer Haupt-Abtasi-Taktimpulsquel- 20 werden die gespeicherten Phasenwinkel quantisiert und '1 Ie geliefert wird, von der aufeinanderfolgende Taktim- abgerundet

ύ pulse der Reihe von Tongeneratoren zugeführt werden. Der auf diese Weise entwickelte Phasenwinkel wird

Der an einen gegebenen Tongenerator adressierte dem Phasenwinke!register 101 zugeführt und in diesem

Abtast-Taktimpuls weist somit eine Impulswiederhol- gespeichert Somit steuert eine Befehlssteuervorrich-

frequenz auf, die die Impulswiederholfrequenz des 25 tung, wie z. B. die bistabile Schaltung 53, die den

S Haupt-Abtast-Taktimpulses geteilt durch die Anzahl eingefangenen Zustand des Tongenerators feststellt, bei

der Tongeneratoren ist, die in dem System vorgesehen Einfangen ehes gegebenen Tongenerators die Betriebs-

sind. Weiterhin kann, weil der Lesespeicher durch alle weise des Vergleichers 107 und andererseits die

Tongeneratoren adressiert werden kann, der Akkumu- Phasenwinkel-Bestimmungsfunktion des Phasenwinkel-

lator 104 ein zusammengesetzter Aufbau sein, der 30 rechners 100 für die vorgegebene zu erzeugende

geeigneten Gatterschaltungen zugeordnet ist, die Notenfrequenz, um diesen Phasenwinkel an das

ihrerseits jedem Tongenerator zugeordnet sind, um die Register 101 zu liefern. Da dieser Vorgang vor der

aus dem Speicher 103 ausgelesene Information als Adressierfunktion erfolgen muß, kann eine Verzöge-

Antwort des Erfassens durch einen gegebenen Ton- rung vorgesehen werden (beispielsweise durch Verwen-

generator zu akkumulieren. 35 dun» eines Verzögerungsmultivibrators 106), um einen

Wenn die die Beanspruchungsanzeigende bistabile Schalter 198 für die Weiterleitung von Impulsen von der

Schaltung 53 der Tongenerator-Zuordnungslogik nach ' Abtast-Taktsteuerimpulsquelle 105 (die in geeigneter

F i g. 4B in den beanspruchten Zustand entsprechend Weise torgesteuerte Impulse von einer Haupt-Abtast-

dem Einfangen eines Impulses in der ankommenden Taktsteuerimpulsquelle sein können) an die Register 101

Multiplex-Schwingungsform durch einen bestimmten 40 und 102 zu betätigen.

Tongenerator 28 geschaltet wird, so wird der Phasen- Wenn dies erwünscht ist, kann das Abtastpunkt-

winkelrechner 100 angewiesen, den richtigen Phasen- Adressenregister 102 gelöscht werden, wenn die

winkei für die Frequenz der zu reproduzierenden Note, bistabile Schaltung 53 in einen nicht eingefangenen

wie sie durch den eingefangenen Impuls bestimmt ist, zu Zustand zurückkehrt, so daß es für die Einführung von

bestimmen. Eine Bestimmung des Wertes der Phasen- 45 Information von dem Phasenwinkeiregister 101 nz"h

winkelkonstante und damit der speziellen Note, die der jeder Berechnung vorbereitet ist Es ist jedoch wichug,

betätigten Taste entspricht, wird dadurch eingeleitet. zu bemerken, daß während des Zugangs des Speichers

daß sowohl die Zählung von dem Haupt-Tastaturzähler die Geschwindigkeit mit der der Wen des Registers 102

1 und die Zählung des Modul-384-Zäh!ers 55 (nach ansteigt, und nicht der Absolutwert hiervon für die

F i g. 4B) der der eingefangenen bistabilen Schaltung 50 Steuerung der Geschwindigkeit des Auslesens aus dem

zugeordnet ist und der bei diesem Einfangen auf Null Speicher 103 und somit der zyklischen Frequenz des

zurückgestellt ist, einem Zählungs-Vergleicher 107 Auslesens aus dem Speicher und schließlich die

zugeführt wird. Der Vergleicher 107 subtrahiert die Frequenz der durch den vorgegebenen Tongenerator

Zählung des Zählers 55 von der Zählung des wiedergegebenen Frequenz von Bedeutung ist

Tastaturzählers 1 und liefert eine die Differenz und 55 Einmal während jeder durch die Abtast-Taktsteuer-

damit die einer speziellen Note (d. h. der Note, die die impulsquelle 105 bestimmten Abtast-Taktsteuerimpuls-

bistabile Schaltung eingefangen hatte) entsprechende zeit, wird der in dem Phasenwinkelregister 101

Zeitabschnittposition darstellende Zahl an den Phasen- gespeicherte Phasenwinkelwert zu dem vorher gespei-

winkelrechner 100. Die durch den Vergleicher 107 cherten Wert des Abtastpunkt-Adressenregisters 102

berechnete Differenz ist immer positiv oder Null, weil 60 hinzuaddiert Ein Adressendecoder 103a decodiert

die Berechnung lediglich dann von den Vergleicher vqcausgewählte Bit-Positionen der in dem Register 102

ausgegeben wird, wenn die zugehörige bistabile ausgebildeten Zählung, um einen Zugang oder eine

Schaltung 53 eingefangen ist, und zu diesem Zeitpunkt Adressierung des Speichers 103 zu bewirken. Die

wird der Zähler 55 auf Null zurückgestellt, während der Übertragung von dem Register 101 in das Register 102

Tastaturzähler wahrscheinlich eine größere Zählung 65 ist "eine löschungsfreie Übertragung, derart, daß der

aufweist oder die geringste Zählung aufweist, d. h. Null. Phasenwinkelwert in dem Register 101 solange

Auf der Basis der Differenzzählung, die von dem beibehalten wird, wie dieser Tongenerator durch einen

Vergleicher 107 geliefert wird, wird der Phasenwinkel- vorgegebenen Impuls eingefangen ist

Somit wird einmal während jeder Taktsteuerimpulszei« der Phasenwinkelregisterwert der eii« digitales Binärwort umfaßt, dem Abtastpunkt-Adressenregisterwert hinzuaddiert und entsprechend wird für jede derartige TaktEteuerimpulszeh die Speicherstelle, die der dann in dem Register 102 vorhandenen Abtastpunkt-Adresse entspricht, erfaßt Aus praktischen Gründen kann lediglich ein relativ kleiner endlicher Satz von Amplituden in dem Speicher 103 gespeichert werden, und zwar aufgrund der praktischen Beschränkungen seiner Kapazität und somit steht lediglich eine endliche Anzahl von Adressen zur Verfügung. Weiterhin müssen die Register wie z. B. 101 und 102 eine endliche praktische Länge aufweisen. Insbesondere wird die Länge des Phasenwinkelregisters 101 durch die Genauigkeit bestimmt mit der die Frequenz der Note erzeugt wird. Die tatsächlich erzeugte Frequenz ist genau der Wert des Phasenwinkels im Register 101 multipliziert mit der Speicherabtastfrequenz. Das Abtastpunkt-Adressenregister 102 muß andererseits ausreichend lang sein, um Daten von dem Phasenwinkelregister 101 anzunehmen. Das Register 102 liest jedoch vorzugsweise zusätzliche Bit-Stellen ein, die nicht oder nicht zu allen Zeiten für die Erfassung oder den Zugriff dn den Speicher verwendet werden. In dieser Hinsicht ist zu erkennen, daß eine Bit-Stelle oder Position in dem Register 102 maßstäblich einem Zyklus de·· Grundfrequenz der zu erzeugenden Note entspricht Ein Satz von nächst aufeinanderfolgenden, niedrigerwertigen Bits kann daher die Abtastpunkt-Adresse entsprechend mit der Funktion des Decoders 103a angeben. Die höherwertigen Bits des Registers 102 können verwendet werden, um die Anzahl von Zyklen der Schwingungsform für verschiedene Steuerfunktionen zu zählen, die hier nicht von Bedeutung sind. Zusätzlich kann die Frequenz der zu reproduzierenden Note in einfacher Weise durch Auswählen passender Bit-Stellen mit Hilfe des Decoders 103a auf verschiedene Oktaven eingestellt werden. Das heißt, eine 1-Bit-SteIIenverschiebung ergibt eine Teilung der Multiplikation mit 2 <n Abhängigkeit von der Verschieberichtung. Wenn beispielsweise das am höchsten bewertete Bit mit 1 beziffert ist und somit die Bit-Stellen 2 bis 6 die Abtastpunkt-Adressenbits umfassen, die normalerweise für eine 8-Fuß-Stimme oder Orgelpfeife verwendet werden, so kann eine 16-Fuß-Stimme durch Verwendung der Bits 1 bis 5 als Abtastpunkt-Adressenquelle erzielt werden. Entsprechend kann eine 4-Fuß-Stimme unter Verwendung der Bits 3 bis 7 als Abtastpunkt-Adressenbits erzielt werden. Der Auslesespeicher 103 enthält digitale Amplitu^enwerte eines einzigen Zyklus der komplexen periodischen Schwingungsform, die für alle Notenfrequenzen zu reproduzieren ist. Das heißt die gleiche komplexe periodische Schwingungsfom ist für jede gespielte Note zu reproduzieren, der einzige Unterschied liegt in der Frequenz, mit der die komplexe Schwingungsform reproduziert wird.

In F i g. 6 ist eine typische komplexe Schwingungsform 110 von der Art ,gezeigt, wie sie durch eine Pfeifenorgel erzeugt werden kann= Diese Schwingung kann an einer Vielzahl von Punkten, die als vertikale Linien in der F i g. 6 gezeigt sind, abgetastet werden, um die Amplitudendaten für die Speicherung in dem Speicher 103 zu liefern. Wenn absolute Amplitudendaten in dem Speicher 103 gespeichert werden, so sind die erfaßten Daten die tatsächliche Amplitude der Ausgangsschwin^ungsform an den jeweiligen Abtastpunkten (d.h. mit Bezug auf einen »Null-Pegel« an der Zeitachse 111). In diesem Fall können die digitalen, aus dem Speicher aufeinanderfolgend ausgelesenen digitalen Amplitudendaten direkt einem geeigneten Digital-/ Analog-Umwandlungssystem zugeführt werden. Wenn andererseits eine inkrementale Amplitudeninformation (d.h. lediglich die Amplitudendifferenz zwischen dem derzeitigen Äbtastwert und dem unmittelbar vorhergehenden Abtastwert) in dem Speicher »03 gespeichert wird, müssen die erfaßten Daten einem Akkumulator (beispielsweise 104 in Fig.5) hinzuaddiert werden, um die absolute AmpBtudeninfonnation an jedem Abtastpunkt vor der Digital-ZAnalogumwandlung zu liefern. Jeder der Abtastpunkte des Speichers 103 kann ein digitales Wort von ungefähr 7 oder 8 Bits umfassen.

Die derart aus dem Speicher 103 ausgelesenen digitalen Worte werden dem Akkumulator 104 zugeführt, der eine digitale Darstellung der Schwingungsform an ausgewählten Abtastpunkten über einen Zyklus der Schwingungsform und bei einer Frequenz, die der zu reproduzierenden Note entspricht liefert Wie es weiter oben beschrieben wurde, kann auf diese digitale Schwingungsform-Darstellung selbst eingewirkt werden, um eine Schwingungsform-Steuerung, beispielsweise ein Anschwellen und Abschwellen zu erzielen, worauf die digitale Schwingungsform einem Digital-/Analog-Konverter zugeführt wird, um ein Analogsignal zu erzeugen, das zur Ansteuerung der akustischen Ausgangsvorrichtungen, wie z. B. Tonlautsprecher der Orgel, geeignet ist

Der Speicher 103 kann eine Mikrominiatur-Diodenanordnung der in dem US-Patent 33 77 513 beschriebenen Art sein. Diese Anordnung kann beispielsweise eine Amplitudendarstellung der gewünschten Schwingungsform in der Form eines 8-Bit-Binärwortes an jedem der 48 oder mehr Abtastpunkte enthalten. Eine derartige Kapazität ermöglicht die Speicherung von bis zu 128 Ampiitudenpegeln zusätzlich zum Polaritäts-Bit (oder zum Bit des algebraischen Vorzeichens). In jedem Fall sollte die Kapazität des Speichers 103 ausreichend sein, um eine getreue Wiedergabe der Notenfrequenzen zu ermöglichen.

Wenn ganze Werte der Amplitudenpegel an den Abtastpunkten der Schwingungsform aus dem Speicher 103 in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 ausgelesen werden, kann der gleiche Abtastpunkt mehrmals aufeinanderfolgend adressiert werden. Dies ist das Ergebnis der Forderung, daß der Speicher mit einer festen Frequenz für jede Notenfrequenz zugänglich ist so eine Forderung, die bedeutet daß für sinkende Notenfrequenzen eine wachsende Anzahl von Abtastpunkten während jedes Zyklus ausgelesen werden muß; und da die Anzahl der Abtastpunkte festgelegt ist und keine Abtastpunkte unabhängig von der Notenfrequenz übersprungen werden können, bedeutet dies einfach die Wiederholung des gleichen Abtastpunktes möglicherweise mehrmals aufeinanderfolgend. Dies beeinflußt jedoch nicht unerwünscht die endgültige erzeugte Schwingungsform, weil sich ein konsistentes mehrfaches Abtasten jedes Punktes der gespeicherten Schwingungsform ergibt

Andererseits kann, wenn inkrementale Werte der Schwingungsform in dem Speicher 103 gespeichert wurden, jedes Inkrement lediglich einmal während jedes Zyklus der Schwingungsform ausgelesen werdsn. Dies ergibt sich daraus* daß eine Akkumulation der inkrementalen Werte erforderlich ist, und eine Wiederholung erzeugt einen beträchtlichen Fehler in der

22

Akkumulation, und der endgültigen zu erzeugenden Schwingungsform, und zwar unabhängig von der Notenfrequenz. Weil der gleiche Abtastpunkt aus dem Speicher 103 mehrmals aufeinanderfolgend in Abhängigkeit von der zu erzeugenden Notenfrequenz ausgelesen werden kann, wie es bei den ganzen Abtastpunktwerten in der oben beschriebenen Art der Faii war, muß er inkrementaie Wert jedes außer einem Auslesens für jeden Abtastpunkt gesperrt werden, um eine wiederholte Zuführung zum Akkumulator 104 zu verhindern. Zu diesem Zweck ist ein (in strichpunktierten Linien in Fig.5 gezeigtes) Gatter 103£> in der Ausgangsleitung des Speichers 103 vor dem Akkumulator 104 angeordnet, wenn inkrementaie Werte verwendet werden. Das Gatter 1036 wird vorzugsweise so betätigt, daß es den aus dem Speicher ausgelesenen Abtastwert lediglich dann durchläßt, wenn das niedrigstwertige Bit in dem Adressenregister 102 sich ändert Weil diese Änderung bei einem Übertrag in dieser Stelle erfolgt, was das Fortschreiten zur nPchsten Speicheradresse anzeigt, kann ein Bit-Änderungsfühler 102a dazu verwendet werden, die Änderung festzustellen und das Gatter 10?f» bei jedem Fortschreiten zu einer neuen Adresse zu betätigen. Der gleiche Abtastpunkt kanh weiterhin mehrmals aufeinanderfolgend erfaßt werden, es wird jedoch lediglich ein derartiger Wert ausgelesen (d.h. er wird durch das Gatter weitergeleitet, während dieses zu allen anderen Zeiten gesperrt ist).

Die Phasenwmkelberechnungen sollten derart sein, daß die aöchste spielbare Note die Note ist für die ein Abtastpunktwert bei jedem Adressieren des Speichers ausgelesen wird. Weil das Verhältnis zwischen benachbarten Nc .en auf der gleichmäßig temperierten Tonleiter eine irrationale Zahl ist ist es vorzuziehen, daß die größte Zahl in dem Phasenwinkelregister geringfügig kleiner ist als das niedrigstwertige Bit in dem Adressenregister. Wenn die Phasenwinkelzahl größer wäre, so würde es erforderlich sein, gelegentlich einen Abtastpunkt zu überspringen, und dieses würde zu einer Inkonsistenz in der Notenfrequenz führen, während, wenn die Phasenwinkelzahl gleich dem niedrigstwertigen Bit in dem Adressenregister sein würde, die Notenfrequenz geringfügig höher (d.h. ungefähr V₂ eines Halbtones höher) sein würde als die höchste Note, die gespielt werden kann. Durch die Forderung, daß die Phasenwinkelzahl geringfügig kleiner ist werden die Fähigkeiten des Instrumentes in bezug auf die höchste Note nicht überschritten.

Der gleiche Lesespeicher 103 kann auf alle Tongeneratoren 28 aufgeteilt werden, wenn die öatenworte (Amplitudenwerte der Abtastpunkte), die aus diesem ausgelesen werden, synchron mit dem Adressieren des Speichers an jeweilige Schwingungsform- Formerschaltungen für die jeweiligen gespielten Noten geführt werden. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß ein gleichzeitiges Spielen von zwei oder mehr Noten erfordert daß diese als getrennte Sätze von Abtastpunkten unterschieden werden, wenn ein einziger Speicher auf alle Tongenerbtoren aufgeteilt wird.

Im vorliegenden Beispiel wird jedoch angenommen, daß jeder Tongenerator seinen eigenen Speicher aufweist, wobei nebenbei bemerkt sei, daß aus Mikrominiatur-Diodenanordnungen der in dem US-Patent 33 77 5i3 beschriebenen Art bestehende Speicher in, einfacher Weise nut mehr als 5000 DiodeneJernenten pro Quadratzoll hergestellt werden, dessen digitaler Ausgang einer jeweils zugeordneten Anschwel!- und Absshwell-Steuereinheit zugeführt wird. Die binär bewerteten Amplituden-Abtastproben werden der Ansbnwefl- vrA Abschwell-Schaltung direkt zugeführt, wenn jede Abtastprobe ein ganzer Wert ist, oder sie

s könhen über einen Akkumulator 104 zugeführt werden, wenn jede Probe ein bikrementaier Wert ist Alternativ kaiürdie Akkumulation der inkrementalen Werte nach der Formung durchgeführt werden, wenn dies erwünscht ist

ίο W Fig.7 ist ein Ausführungsbeispiel der jedem Tongenerator zugeordneten Anschwell- und Abschweileinheit dargestellt, die einen Multiplizierer 120 einschließt dem die Abtastwerte von dem Lesespeicher 103'zur Multiplikation mit einem geeigneten Maßstabsfaktor zugeführt werden, um die vorderen und hinteren Teife der Schwingungsformkurve der Welle zu steuern. Wie' es gut bekannt ist, erfordert die gct-eue Nachbildung des Klanges einer tatsächlichen Pfeifenorgel durch eine elektronische Orgel, daß diese die

Fähigkeit aufweist jede Ton-Kiillkurve so zu formen, dafi-iin anderer als ein abrupter Anstieg und Abfall erzeugt wird. Ohne spezielle Anschwell- und Abschwellsteuenmg steigt die durch eine E'<5ktronsnorgel erzeugte Noten-Schwingungsform normalerweise bei Drücken der entsprechenden Taste scharf auf die volle Intensität an und endet abrupt, wenn diese Taste freigegeben wird. Zeitweilig mag dies ein erstrebenswerter beizubehaltender Effekt beim Spielen eines Musikstückes sein. In diesen Fäi;en können die Anschwell- und Abschwellsteuerungen vollständig umgangen werden oder der von dem Multiplizierer 120 gelieferte Maßstabsfaktor, mit dem die Amplituden-Abtastproben multipliziert werden, kann auf 1 eingestellt werden. Häufiger jedoch sind Anschwell- und/oder Abschwell-Steuerungen für oder in Verbindung mit speziellen Effekten wie z.B. Perkussion, Halten des Topes usw. erwünscht

Der Multipltkations-Maßstabsfaktor wird als Funktion der Zeit geändert um entsprechend die Größe der digitalen Abtastproben, mit der er multipliziert wird, auf einer fortschreitenden Basis zu ändern, um ein Anschwellen und/oder Abschwellen zu simulieren. In lern Ausführungsbeispiel nach F i g. 10 wird die gesamte Zeitdauer und die Zeitkonstante bzw. die Zeitkonstanten für das Anschwellen oder Abschwellen durch einen Zähler 122 gesteuert dem wahlweise gleichmäßig zeitgesteuerte Impulse, die unabhängig von der speziellen betrachteten Notenfrequenz sind, wie z. B. von dem Haupt-Taktsteuerimpuls abgeleitete oder gewonnene Impulse oder Impulse zugeführt werden können, iie eine impuiswiederhoifrequenz aufweisen, die die Notenfrequenz darstellt oder dieser entspricht In dieser Hinsicht kann der Zähler 122 so betrachtet werden, als ob er die Abszisse einer graphischen Darstellung der Hüllkut venamplitude gegenüber der ZeU bestimmt die das Anschwellen und Abschwellen darstellt. Die Ordinaten- oder Amplitudenskala der graphischen Darstellung ist durch eine Reihe von Maßstabsfaktoren dargestellt die in einem Lesespeieher 125 gespeichert sind, um von ^H.em Zähler selbst oder von einem Adressierdecoder 126 erfaßt werden können, der den Speicher zum Auslesen der Maßstabsfakforen auf der Basis jeder Zählung (oder zeitgesteuertertgetrennten Zählungen) des Zählers 122 adressiert

^ijer Zähler kann ein umkehrbarer Vorwärts-Rückw|fts-Zäh!er sein, der auf ankommende Impulse anspricht, um vorwärtszuzählen, wenn sein »Vorwärts«- (W Anschwell-JAnschiuß aktiviert wird, und der

abwärts zählt, wenn sein »Abwärts«-(hier Abschweil-) Anschloß aktiviert wird. Die Anschwell-Betriebsweise der Gesamt-Steuereinheit wird eingeleitet, wenn der zugehörige Tcngenerator durch einen bisher unbeanspruchten Notenimpuis in dem Mult'plexsigna! eingefangen wird. Das Einfangen eines Tongenerators wird durch ein Signal von der Zuordnungslogik begleitet, das anzeigt daß eine Taste gedruckt wurde (Fig.4B) und dieses Signal leitet die Anschwell-Zählung des Zählers 122 e;n. Im einzelnen bewirkt das erste »Taste gedrückt«-Signal (und möglicherweise das einzige), das bei Einfangen eines Tongenerators 28 auftritt die Erzeugung einer Zählung in der ersten Stafe des Ringzählers 128, wodurch ein Triggersignal von diese Stufe an einen monostabilen Verzögerungsmultivibrator 130 geliefert wird, der so eingestellt ist daß er eine EIN-Zeit (Verzögerungszeit) von ausreichender Dauer aufweist um sicherzustellen, daß das Anschwellen unabhängig vom Freigeben der Taste vor dem normalen Ende des Anschwellintervalls vervollständigt ist Es hat sich herausgeste"·, daß eine Verzögerungszeit die gleich oder größer als die durch sieben Zyklen (d.h. sieben Perioden) der Note mit der niedrigsten Frequenz eingenommene Zeit ist vollständig ausreichend für den Multivibrator 130 ist um dieses zwangsweise Anschwellen sicherzustellen. Während dieses Intervalls wird die »Aufwärts«-Stellung des Zählers 122 durch den quasi-stabilen Zustand des Multivibrators 130 betätigt und der Zähler setzt die Zählung ankommender Impulse fort bis der Multivibrator spontan in seinen stabilen Zustand zurückkehrt oder bis die Noten-Hüllkurve die volle gewünschte Intensität (Größe) erreicht wenn dies früher erfolgt Dieser Wert der vollen Intensität kann in der Anschwell-/AbschweIl-i>teuerItrgik voreingestellt sein, oder er kann von der lcgi chen Schaltung in Abhängigkeit von solchen Faktoren wie z. B. die Kraft mit der die jeweilige Taste gedruckt wird (d.h. in Abhängigkeit von Ausgängen von geschwindigkeitsabhängigen oder berührungsempFindlichen Vorrichtungen) bestimmt werden. In dem in F i g. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die erstere Anordnung verwendet, bei der eine maximale gewünschte Zählung in einem Festzähler 131 für einen kontinuierlichen Vergleich im Vergleicher 133 mit der gegenwärtigen Zählung des Aiiiwärts-/Abw ärtszählers 122 eingeste!!· wird. Wenn die letztere Zählung die erstere Zählung übersteigt wird ein »Abschalt«-Befehl dem Zähler zugeführt um das Anschwellen zu beenden.

Von dem Zähler 122 zu zählende Impulse können mit einer Impulswiederholfrequenz gewonnen werden, die eine Funktion der Notenfrequenz ist. wie z. B. durch Zuführen des Ausgangs des Phasenwinkelrechners 100 an einen Phasen-Frequenzwandler 135, oder mit einer Impulswiederholfrequenz, die auf der Haupt-Taktimpuls-Wiederholfrequenz beruht je nachdem was er-

,kl .

ili ti/i

frequenzen wird durch geeignetes Einstellen eines Schalters 136 durchgeführt, der mit einem zugehörigen Schalter oder einer Taste auf oder in der Nähe einer der Tastaturen gekoppelt ist.

Im Betrieb der Anschwell-/Abschwefl-Steuereinheit nach Fig.7 erscheinen die zu zählenden Impulse nach dem Einstellen des Schalters 136 in die gewünschte Stellung am Eingang des Zählers 122, es wird jedoch keine Zählung eingeleitet, bis eine Taste gedrückt wird und der zugehörige Impuls in dem Zeitmultiplexsigna! von der Tastatur ein Einfangen eines Tongenerators 28 ergibt Das »Taste gedrückt«-Signal von der Generator-Zuordnungslogik leitet eine Zählung in dem Ringzähler 128 ein, der bei der Vollendung des Abschwellens während der unmittelbar vorhergehenden Zeit zu der die Anschwell-ZAbschwell-Steuerungseinheit verwendet wurde, zurückgestellt wurde. Vorzugsweise wird dieses letztere Rückstellsignal bei Umschalten der bistabilen Schaltung 53 in der Zuordnungsiogik 26 Ln den »Nicht beanspruchte-Zustand gewonnen. Die Aufwärtszählung des Zählers 122 wird dadurch freigegeben und wird bis zur Vervollständigung· des Anschwellens fortgesetzt und zwar unabhängig davon, ob die Taste gedrückt bleibt oder nicht Wenn die Zählimpulse eine Funktion der Notenfrequenz sind, beruht die Dauer des Aischwellens außerdem auf der Notenfrequenz; anderenfalls ist das zwangsweise Anschwell-Intervall unabhängig von der Notenfrequenz festgelegt

Mit jeder Zählung des Zählers 122 (oder weniger häufig, durch Verwertung von in geeigneter Weise zeitgesteuerten >*Freigabe«-Befehlen) entwickelt der Adressendecoder 126 einen zugehörigen Adressencode zur Erfassung eines digitalen Maßstabsfaktors, der in der richtigen Adresse der Ausles^-Speichereinheit 125 gespeichert ist und der in dem Multiplizierer 120 als Produkt mit den Amplitiidenabtastproben kombiniert werden soll, die von dem Tongenerator 28 nach F i g. 5 ausgelesen werden. Durch eine derartige Voreinstellung des Speichers 125, dcS die in diesem gespeicherten Maßstabsfaktoren logarithmisch ansteigend sind (bis zu

;n I), und mit entsprechend der fortschreitend anwachsenden Zählung in dem Zähler 122 decodierten Adressen (bis zu einer maximalen gewünschten Zählung, die die volle Notenintensität darstellt) wird ein logarithmisches Anschwellen in der gespielten Note geschaffen.

Weiterhin wird, weil das anfängliche Anschwellen zwangsweise erfolgt d. h. sich bis zur Vervollständigung fortsetzt unabhängig von dem gegenwärtigen Zustand der Taste, die zur Erzeugung des Anschwellens gedruckt wurde, das logarithmische Ansteigen an der Vorderkante der N-Men-Schwingungsform kontinuierlich und glatt bis zur vollen Intensität der Note fongesetzt

Wenn die Taste freigegeben wird, wird ein »Taste freigegeben«-Signal von dem UND-Gatter 62 der Zuordnungslogik 26 (Fig.4B) an einen Flip-Flop 138 geführt, um die Abschwell-Betriebsweise der Anschwell-/ Abs» (well-Steuereinheit einzuleiten, indem die »Abschwell«-(Abwärts-)Zähiung des Zählers 122 freigegeben wird. Entsprechend werden den Zähler erreichende Impulse ausgehend von der die volle Intensität darstellende Zählung abwärtsgezähh, bis eine Nullzähiunfe erreicht wird, wenn das Abschwellen nicht früher beendet wird. Wie im Fall der Anschwell-Betriebsweise wird die Zählung im Zähler 122 periodisch decodiert (d. h. einmal pro Zählung), und zwar mit Hilfe der Einheit 126 zur Adressierung des Speichers 125. vjnAiirnh InoarithiTiisr-h anfallende Maßstabsfaktoren von 1 bis 0 zur Multiplikation mit den Amplituden-Abtastproben von dem " !generator im Multiplizierer 120 geliefert werden. Dies erzeugt das gewünschte Abfallen der Notenintensität an dem hinteren Teil der Noten-Schwingungsform. Alternativ zur Bezugnahme auf die Nullzählung kann die Maßstabs-Steuerlogik so ausgeführt werden, daß eine Signalvervollständigung der Abschwell-Betriebsweise erfolgt Wenn während des Abschweüens der gleiche Notenimpuls erneut in dem Tastatur-Multiplexsignal erscheinen würde, was das Drücken der zugehörigen Taste im wesentlichen unmittelbar nach dem Freigeben anzeigt, so wird ein

ί9

j zweites »Taste gedrückte-Signal dem Ringzähler 128 ι zugeführt, wodurch die Zählung in diesem Zähler auf die I zweite Stufe erhöht wird und der Flip-Flop 138 von dem ί Abschwellzustand in seinen anderen Zustand geschaltet [ wird, der die Aaschwell-Betriebsweise wieder einführt i Da das Abschwellen in diesem speziellen Zeitpunkt ! unvollständig ist, wird die Zählung des Zählers 122 I nunmehr nach oben ausgehend τοπ der minimalen I Zahlung, die erreicht wurde, wenn das Abschwellen \ unterbrochen wurJe, nach obenhin fortgesetzt Wenn ! die Taste jedoch wieder freigegeben wird, bevor das ! Anschwellen vollendet wurde, vo ist das zwangsweise I Anschwellen nicht länger wirksam, und dt. Flip-Flop ! 138 kehrt unmittelbar aufgrund der Zutähru"- des j »Taste freigegeben«-Signals in seinen Ahschv ·'"' jj stand zurück.

l Um zu verhindern, daß sich der Flip-Ro? ?*"...* dem I »Abschwelk-Zustand befindet, wens d:. »^»rängliche I AnschweUbedingung in dem Zähler H- .cstgestel.t wird !(durch den quasi-stabilen Zustgv.J des Verzögerungs-I Multivibrators 130), kann der f3p-FIop 138 bei s vollständiger Vollendung des Abschwellens durch das »Nicht beanspruchta-Signal der bistabilen Schaltung 53 in der Zuordnungslogikeinheit, die das Einfangeu des zugehörigen Tongenerators erzeugte, in seinen »Anschwelk-Zustana geschaltet werden. Die gleichzeitige Betriebsweise des Flip-Flops 138 in dem »Anschwell«- Zustand and des Multivibrators 130 in dem quasi-stabilen Zustand beeinflußt die oben beschriebene Betriebsweise der AnschweU-ZAbscbwell-Sieueremheit nicht Nach Vollenden des Abschweiiens einer Note, deren repräsentativer Impuls in dem Tastatur-Multiplexsipial ein Einfangen eines Tongenerators ergab, wird ein »Abschwellen beendet«-SignaI an die bistabile Schaltung 53 (Fig.4B) der jeweiligen Zuordnungslogik geführt, um zu bewirken, daß diese bistabile Schattung in ihren »Nicht beanspruchte-Zustand zurückkehrt und um damit den Tongenerator für die Beanspruchung durch eine andere Note freizugeben. Das »Abschwellen vollendet«-Signal kann durch die Nullzählung des Zählers !22 oder durch irgendeinen üblichen Detektor zur Feststellung des NichtVorhandenseins eines weherren Ausgangs von dem Multiplizierer 120 gdiefert werden.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Elektronisches Musikinstrument mit einer Vielzahl von den Noten der Tonleiter zugeordneten Schaltern und mit einer Anzahl von Tongeneratoren, die mit der Vielzahl von Schaltern über eine jeweilige Zuordnungslogik verbunden sind, und deren Ausgang über eine Bewertungsschaitung mit dem Ausgang des Musikinstrumentes verbunden ist, wobei die Zuordnungslogik bei Betätigung eines Schalters diesem Schalter einen noch nicht beanspruchten Tongenerator zuordnet und die Bewertungsschaltung ein Anschwellen des Tones bei Betätigung des Sriiait^rs und ein Abschwellen d* Tcnamplitude bei Freigabe des Schalters steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnungslogik eine bistabile Schaltung (53) aufweist, die bei Anforderung des zugeordneten Tongenerators (2R) über ihren Setzeingang gesetzt wird und den Tongenerator (28) einschaltet, daß die Bewertungischaltung (12Γ, 122,125,126) einen Vorwärts-Rückwärts-Adressenzähler (122) aufweist, der einen Amplituden-Maßstabsfaktoren speichernden Speicher (125) adressiert, daß der Setzeingang der bistabilen Schaltung (53) mit dem Vorwärts-Steuereingang des Adressenzahlers (122) verbunden ist, daß die Zuordnungslogik eine Detektorschaltung (62,63) für die Freigabe der zugeordneten Taste (14) aufweist deren Ausgang mit dem Rückwärts-Steuereingang des Adressenzählers (122) verbunden ist und daß der \usgang des Adressenzählers (122) mit einem Detektor für eine vorgegebene Zählung verbunden ist. dessen Ausgang mit dem Rücksetzeingang der bistabilen Schaltung (53) verbunden ist

   2. Elektronisches Musikus», ument nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß die Bewertungseinrichtungen (120) Multipliziereinrichtungen zur Multiplikation der ausgewählten digitalen Abtastproben mit den vorgegebenen Amplituden-Maßstabsfaktoren zur Veränderung der vorderen und hinteren Abschnitte der Schwingungsform-Küllkurve mit der zugehörigen Notenfrequenz umfassen.

   3. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet daß die Eewertungsschaifüng (122, J25, J26) Verzögerungs einrichtungen (130) zur Vollendung des Anschwellen der Schwingungsform bei der zugehörigen Notenfrequenz in AHhängigkeit von einer anfäng'ichen Betätigung des zugehörigen Schalters (14) unabhängig von der darauffolgenden Freigabe dieses Schalters einschließt.

   4. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungsschaltung (122, 125, 126) weiterhin auf die darauffolgende Betätigung des zugehörigen Schal Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Anschwellen und Abschwellens unabhängig von der Frequenz der ausgewählten Note festgelegt ist

   7. Elektronisches Musikinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tongenerator-Zuordnungslogik (2S) durch ein Zeiimultiplexsignsl angesteuert wird, das die Infonration über die betätigten, den Noten der

   ίο Tonleiter zugeordneten Schaltern darstellt