DE2237594A1

DE2237594A1 - Elektronische musikinstrumente, die gespeicherte wellenformen zur tonerzeugung und -steuerung abtasten

Info

Publication number: DE2237594A1
Application number: DE2237594A
Authority: DE
Inventors: Takehisa Amano; Takatoshi Okumura; Norio Tomisawa; Yasuji Uchiyama
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Priority date: 1971-07-31
Filing date: 1972-07-31
Publication date: 1973-02-15
Also published as: NL7210530A; DE2237594C3; US3854365A; DE2237594B2; GB1395376A

Description

ThOMSEN - TlBDfKE " BüllLING TEL. (0*11) 53 0811 TELEX: S - 24 303 topat

5301«

PATENTANWÄLTE München: Frankfurt/M.:

Dipl.-Chem. Dr. D. Thomun Dipl.*Ing. W. Walnkauff

Dipi.-Ing. H. Tiedtke (Fuchthohl 71)

Dipl.-Chem. G. Bühling
Dlpl.-Ing. R. Kinne
Dipl.-Chem. Dr. U. Eggers

8000 München 2

Kalser-Ludwlg-Platzβ 31. Juli 1972

Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha Shizuoka-ken (Japan)

Elektronische Musikinstrumente, die gespeicherte Wellenformen zur Tonerzeugung und -Steuerung abtasten

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Musikinstrument, das mit einer Wellenformspeichereinrichtung versehen ist, die in Tongeneratorschaltungen und/oder Tonänderungsschaltungen verwendet wird, die elektronische Tasten ο und Tastenschaltungen enthalten, und insbesondere bezieht sie

OD .

sich auf ein besonderes System zur Erzeugung von Wellenformen ο

^ mit der genannten Wellenformspeichereinrichtung, die für das

co elektronische Musikinstrument nützlich ist. Bei dem konven- ω tionellen elektronischen Musikinstrument sind eine Anzahl von

Abreden, Insbesondere durch Telefon, bedürfen ichrlftHdher Bedingung

Tonoaiillatoren vorgesehen, die jeweils eine unterschiedliche Schwingungsfrequenz haben und deren Ausgangssignale in geeigneter Weise zum Erhalten einer Tonwellenform synthetisiert werden. Solche Wellenformen wurden auch durch eine andere Einrichtung erzeugt, beispielsweise durch Hindurchführung einer Wellenform, die eine Anzahl von höheren Harmonischen enthält, durch Filter in einem komplizierten oder schwierigen Aufbau.

Das konventionelle Musikinstrument, das eine Anzahl von Tonoszillatoren oder Filtern enthält, ist für die Herstellung auf Massenproduktionsbasis zu kompliziert, und es ist schwierig und ärgerlich, die Justierung jedee Oszillators durchzuführen, und nicht leicht, Tonsignale mit gewünschten komplexen Wellenformen zu erhalten. Somit ist es mit dem konventionellen Musikinstrument kaum möglich gewesen, natürliche Klänge mit komplexen und delikaten Wellenformen zu erzeugen, die den Wellenformen ähneln, die durch ein natürliches Musikinstrument, wie eine Gitarre, Piano oder andere Instrumente erzeugt werden.

Ein konventionelles Verfahren zum Steuern oder Ändern der Wellenform eines getasteten Tonsignals, d.h. das bekannte Verfahren zur Bildung der sogen, tonalen Hüllenkurve (Charakteristiken) des getasteten Tonsignals,das eine Ein-Schwingcharakteristik aufweist, die auf das Niederdrücken einer entsprechenden Tontaste gebildet wird, eine Aufrechterhaltungswirkung (Dauerschwinßung) und eine Abklingcharakteristik, die auf das Loslassen der niedergedrückten Taste gebildet wird, besteht darin, Tontastenschaltungen vorzusehen, die jeweils eine

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Lade-Entladeschaltung haben, die einen Kondensator verwendet, ein Tonsignal mit einer gegebenen Amplitude an eine entsprechende Tastenschaltung anzulegen, und einen Ein-Aus-Schalter in der Lade-Entladeschaltung zum Zusammenwirken mit einem tastenbetriebenen Schalter anzuordnen. Somit wird ein Tonsignal mit einer vorbestimmten Hüllencharakteristik an der Ausgangsseite der Tastenschalturigen durch Betätigung einer einzigen Taste erhalten. Jedoch kann die Lade-Entladesehaltung, die den Kondensator benutzt, nicht eine komplizierte Hüllencharakteristik zeigen, die ein Muster wiedergibt, das gegenüber der Zeitachse zuerst aus einer plötzlichen Einschwingkurve, einer am Ende des Anstiegs auf einen bestimmten Abfallpunkt steil abfallenden Kurve und einer folgenden schwachen Ausklingkurve besteht, wie dies bei konventionellen Musikinstrumenten auftritt. Es wurde in diesem Bereich der Kunst als Tatsache angesehen, daß jedes elektronische Musikinstrument nur für praktischen Gebrauch akzeptabel ist, wenn es mit Tonhüllcharakteristiken ausgestattet ist, die im wesentlichen denen von natürlichen Musikinstrumenten ähneln, wenn auch die resultierenden Hüllencharakteristiken etwas monoton und nicht ausreichend delikat sind.

Als Tonsteuersignalerzeugungseinrichtung zur Verwendung

bei elektronischen Musikinstrumenten zur Erzeugung eines Tοην

Steuersignals in Übereinstimmung mit der Niederdrückgeschwindigkeit einer Spieltaste wurden zwei Arten von sog* Vorrichtungen zur Erzeugung eines berührungsabhängigen Effekts entwickelt, von denen eine die Lade-Entladefunktion nutzt, die durch eine Kombination eines Kondensators mit einem oder mehreren Widerständen

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gebildet wird, und die andere die induzierte elektromotorische Kraft nutzt, die durch eine Kombination eines Magneten und einer Spule gebildet wird. Im ersteren Fall benutzt die Vorrichtung eine Verzögerungekurve, die ausschließlich durch eine Zeitkonttante bestimmt ist, die ihrerseits durch das Produkt des Widerstandswerts des Widerstandes und der Kapazität des Kondensators bestimmt ist, und dadurch der berührungsabhängige Effekt nur von der Aueschwingcharakteristik der Zeitkonstenten abhängt, diese Vorrichtung jedoch nicht immer zur Erzeugung solcher Tonsignale, die denen der natürlichen Musikinstrumente ähneln, an der Auegangeseite der Tastenschaltungen geeignet ist. Ferner muß der Kondensator eine relativ große Kapazität haben, um ein gewünschtes Tonsteuersignal in Abhängigkeit von der Niederdrückgeschwindigkeit der Spieltaste zu erhalten, und es war schwierig, die Tonsteuerschaltung des Instruments in Form einer integrierten Schaltung zu bilden. Wegen der wesentlichen Zeitverzögerung im Ansprechen zwischen der Umschaltwirkung eines tastenbetriebenen Schalters, der die Lade-Entladeschaltung betätigt, und der resultierenden Bildung eines Entladungsweges kann eine in dem geladenen Kondensator gespeicherte maximale Spannung nicht an der Auegangsseite der Tonsteuersignalerzeugungsschaltung abgeleitet werden, so daß bei der maximalen Niederdrückungsgeschwindigkeit der Spieltaste der Nutzfaktor der geladenen Spannung

«um Tonsteuersignal niedrig ist.

Andererseits ist bei der zuvor erwähnten Vorrichtung mit induzierter elektromotorischer Kraft der bewegliche Magnet und die Spule derart angeordnet, daß sich in der Spule erzeugte /

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verkettete magnetische Flüsse in Abhängigkeit von der Niederdrückungsgeschwindigkeit der Spieltaste ändern können, oder die elektromotorische Kraft oder Spannung, die sich aus der Wechselwirkung zwischen Spule und dem sich bewegenden Magneten ergibt, wird in einem Kondensator geladen, womit eine schnelle Spannungsänderung an dem Kondensator während des Ladens oder eine Entladecharakteristik der geladenen Spannung über einen anderen Entladungsweg genutzt wird. So kann von dem berührungsabhängigen Effekt gesagt werden, daß er nur durch die Faktoren der verwendeten Spule und des beweglichen Magneten bestimmt ist. Dies verursacht die gleichen Probleme, wie sie vorstehend bei dem Fall der Lade-Entladefunktion erwähnt wurden. Außerdem macht die Verwendung von Spulen zur Erzeugung einer elektromotorischen Kraft die Schaltungsintegrierung der Tonsteuerschaltungen ziemlich unangenehm,

Mit der Erfindung wird daher ein elektronisches Musikinstrument in einer neuen Art geschaffen, bei dem gespeicherte Wellenformen zur Erzeugung gewünschter Tonsignale und/oder zur Durchführung von Tonänderungen zur Herbeiführung gewünschter Hüllencharakteristiken eines getasteten Tonsignals verwendet werden oder zur Herbeiführung von auf Tastenberührung ansprechenden Pegelsteuerwirkungen bei diesem Signal, wodurch Musiktöne erzeugt werden, die denen von natürlichen Musikinstrumenten mit großer Treue (high fidelity) ähneln, womit die zuvor erwähnten Nachteile der konventionellen elektronischen Musikinstrumente beseitigt sind.

Mit der Erfindung wird ferner ein elektronisches Musik-309807/0923

instrument geschaffen, das eine Wellenformspeichereinrichtung zur Speicherung verschiedener Arten von Tonwellenformen aufweist, einen tastenbetätigten Uhroszillator, der als Tonquellen wirkt, und eine Wellenformleseeinrichtung zur Ableitung eines Tonsignals mit einer gegebenen Wellenform von der Speichereinrichtung in Übereinstimmung mit einer entsprechenden Schwingungsfrequenz des betätigten Uhroszillators, indem ein Tonsignal mit einer gespeicherten Wellenform, wie sie abgeleitet wurde, zur Speisung eines Lautsprechers elektronisch verstärkt wird, womit nicht eine Anzahl von Tonoszillatoren und eine Anzahl von Filtern zur Bearbeitung von Tonsignalen mit gewünschten komplexen Wellenformen erforderlich sind.

Mit der Erfindung wird ferner ein elektronisches Musikinstrument geschaffen, das eine Tonhüllenwellenformspeichereinrichtung in seiner Tontorschaltung, nämlich in seiner Tontastenschaltung aufweist, wobei diese Einrichtung einen Einschwinghüllenspeicher besitzt, der einen Aufbauabachnitt der Hüllenwellenform speichert, und einen AuBklinghüllenspeicher, der einen Abfallabschnitt der Hüllenwellenform speichert, und eine Hüllenwellenformleseeinrichtung zur Ermittlung des Niederdrückens und Loslaesene einer Taste, um dadurch eine entsprechende Hüllenwellenform von der Speichereinrichtung abzuleiten, was es mittels eines einfachen Aufbaus möglich macht, ein Tonsignal mit einer komplizierten Hüllenwellenform zu erhalten, die denen von natürlichen Musikinstrumenten entspricht, und Zeitintervalle des Aufbauabechnitts und des Abfallabschnitts der Hüllenwellenform nach Bedarf einzustellen,

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Ferner wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung' einer bestimmten Wellenform geschaffen, die einen WeI-lenformspeicher enthält und die insbesondere für elektronische Musikinstrumente nützlich ist, und bei der die Wechselrate einer gespeicherten Wellenform, d.h. deren Abtastfrequenz, mit einem Ansteigen der Frequenz des Schmalbandgrundsignals veränderlich ist, wodurch erforderliche Breitbandsignale ohne aktives An-Bteigen einer quantisierten Rauschfrequenz erzeugt werden.

Weiterhin wird mit der Erfindung ein elektronisches Musikinstrument geschaffen, das mit einer Tonsteuersignalerzeugungseinrichtung versehen ist, die einen Wellenformspeicher enthält, der Amplitudenänderungen gegenüber der Zeit oder Niederdrückungsgeschwindigkeiten einer Taste speichert, und die derart arbeitet, daß beim Niederdrücken einer bestimmten Taste ein Tonsteuersignal, das ihrer Niederdrückungsgeschwindigkeit entspricht, zur Steuerung der Amplitude, Frequenz, Tonfarbe und Phase eines Tonsignals ausgelesen wird, wodurch ein berührungsabhängiges Tonsteuersignal erhalten wird.

Weiterhin wird mit der Erfindung ein neuer Aufbau eines Tongenerators und/oder einer großen Anzahl von Tonsteuerschaltungen geschaffen, der zur Schaltungsintegrierung geeignet ist und auf Massenproduktionsbasis leicht herzustellen und nicht teuer ist und einen Kondensator mit großer Kapazität und eine Spule nicht benötigt.

Mit der Erfindung wird weiterhin ein elektronisches

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Musikinstrument geschaffen, das eine Festkörperschaltungsanordnung in seinen Klangerzeugersystem aufweist, wie einen Tongenerator und Tontasten, und einen Leistungsverstärker, der einen Tonverarbeitungswellenformspeicher enthält.

Mit der Erfindung wird ein Wellenformerzeugungssystem geschaffen, das einen Wellenformspeicher besitzt, der WiderstandsBpannungsteilernetzwerke aufweist zur derartigen Speicherung einer Wellenform, daß diese in eine Anzahl von Amplitudenelementen bezüglich der Zeit unterteilt wird und jedes Amplitudenelement derart eingestellt wird, daß es dem Teilerverhältnis jedes Teilers entspricht, eine Ausleseeinrichtung, die eine Anzahl von Frequenzteilerschaltungen enthält, die austauschbar in Kaskade geschaltet sind zur Erzeugung von Abtastimpulsen und zur Lieferung der Impulse zum Speicher zur Abtastung der gespeicherten Wellenform, eine Zeitsignalgeneratoreinrichtung, die Zeiteignale zum Betreiben der Frequenzteilerschaltungen erzeugen kann, und eine Einrichtung zum Umschalten von Frequenzteileranschlüsaen, die zwischen der Zeitsignalgeneratoreinrichtung und der Ausleseeiririchtung angeordnet ist zur veränderlichen Steuerung der KaskadeanschlUsse der Frequenzteilerschaltungen in Übereinstimmung mit der Frequenz des von der Generatoreinrichtung gelieferten Zeitsignals, so daß die Abtastzahl für die gespeicherte Wellenform bei einem Ansteigen der Frequenz des angelegten Zeitsignals verringert ist, um die Abtastfrequenz im wesentlichen konstant zu halten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematiachrr

Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstruments j

Pig. 2 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung von Einzelheiten einer in Pig. I gezeigten Tonhüllenausleseeinrichtung;

Fig. 3a bis 3j zeigen Diagramme zur Veranschaulichung von Wellenformen in den Blöcken nach Fig. 2;

Fig. 4a zeigt ein Schaltbild zur Veranschaulichung eines Beispiels der in Fig. 2 gezeigten Wellenformspeichereinrichtungen, die den Aufbau eines wesentlichen Abschnitts des erfindungsgemäßen Instruments bilden, während

Fig. 4b eine in der Speichereinrichtung nach Fig. 4a gespeicherte Wellenform zeigt;

Fig, 5 zeigt eine Konstruktionsansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels einer integrierten Halbleiterschaltung, die die Schaltungsanordnung nach Fig. 4a bildet;

Fig. 6 zeigt ein äquivalentes Schaltbild einer Wellenformausleseeinrichtung oder eines Impulßzählers nach Fig. 4a;

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Fig. 7 zeigt in einer graphischen Darstellung Wellenformen an jedem in Fig. 6 gezeigten Abschnitt;

Fig. 8a zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Wellenformerzeugungssystems, das bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des elektronischen Musikinstruments verwendet wird, während

Fig. 8b bis 8d graphische Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Systems nach Fig. 8a zeigen;

Fig. 9a zeigt ein Schaltbild einer anderen Ausführungs form des Wellenformerzeugungssystems, das gegenüber dem nach Fig. 8a stark verbessert ist, während

Fig. 9b bis 9d graphische Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Systems nach Fig. 9a zeigen;

Fig. 10 zeigt ein Qrundblockschaltbild, das den wesentlichen Abschnitt des Systems nach Fig. 9a mehr im einzelnen veranschaulicht;

Fig. 11 zeißt ein Schaltbild, das ein Beispiel eines wesentlichen Teils der Schaltung nach Fip;.

10 im einzelnen veranschaulicht; 30980 7/0923

Pig. 12a bis 12d zeigen Diagramme zur Erläuterung . der Arbeitsweise des Systems nach Fig. 9a;

Fig. 13a bis 13d zeigen Wellenformen zur Erläuterung des Ausgangssignals, das von dem Wellenformerzeugungssystem nach Fig. 9a erhalten wird;

Fig. 1*1 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tonerzeugungssystems, das derart aufgebaut ist, daß es den elektronischen Musikinstrumenten einen berührungsabhängigen Effekt gibt;

Fig. 15 zeigt verschiedene Impulswellenformen, die an jedem Abschnitt der Schaltungsanordnung nach Fig. 1*1 entwickelt werden;

Fig. 16 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Modifikation des elektronischen Musikinstruments nach Fig. 1, bei dem die Schaltungsanordnung nach Fig. I¹J verwendet wird;

Fig. 17a zeigt ein Beispiel einer in der Schaltungsanordnung nach Fig. I¹I verwendeten Wellenform-Bpeichereinrichtung, während

Fiß. 17b eine von dem Ausgang der Wellenformapeir.her-

f.) S 8 0 7/ 09 ? 3

BAD ORIGINAL

einrichtung nach Fig. 17a erhaltene Wellenform zeigt.

Eb ißt BU bemerken, daß in den Zeichnungen gleiche Ziffern und Zeichen gleiche Teile bezeichnen.

In Pig· 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstruments veranschaulicht; darin bezeichnen die Bezugoziffer 1 eine Tastatur, die Bezugsziffer 2 einen Tastenschalterschaltungsabschnitt, die Bezugsziffer 3 einen Tonquellenschaltungsabschnitt, die Bezugsziffer 4 einen Impulszähler, die Bezugsziffern 5a bis 5d Tonwellenformspeicher, die BezugBziffern 6a und 6b Tonhüllenwellenformspeicher, die Bezugsziffer 7 einen Generator für eine feststehende Spannung, die Bezugsziffer 8 ein Haltetor, die Bezugsziffer 9 einen Ein-Bchwingzähler, die Bezugsziffer 10 einen Ausklingzähler, die Bezugsziffer 11 eine Tastimpulsgeneratorschaltung, die Bezugseiffer 12 einen Audioverstärker, die Bezugsziffer 13 einen Lautsprecher, die Bezugszeichen TA₁ - TA₁₁ Tonfarbplatten, das Bezugseeichen AT einen Einschwingsteuerknopf, das Bezugszeichen AT» einen Ausklingsteuerknopf, dae Bezugszeichen EP ein Ausdruckpedal, die Bezugszeichen SW₁ -SW₁₁ plattenbetätigte Schalter, die Bezugszeichen SW - SV/g einen vom Einschwingknopf betätigten Schalter bzw. einen vom Aueklingknopf betätigten Schalter, und die Bezugsziffern 9a und 10a einen vom Einschwingknopf betätigten Impulsgenerator für den Einschwingzähler bzw. einen vom Ausklingknopf betätigten Impulsgenerator für den Ausklingzähler,

BAD ORIGINAL

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HÜllenwellenformspeicher 6a und 6b sind zur Speicherung eines Einsehwingabschnitts bzw. eines Ausschwingabschnitts einer TonhUllenwellenformcharakteristik vorgesehen, während der Spannungsgenerator 7 zur Erzeugung einer konstanten Spannung vorgesehen ist, die als flacher Halteabschnitt der Hüllencharakteristik arbeitet. Diese Speicher 6a und 6b sind derart aufgebaut, daß sie beim Empfangen von Impulssignalen von dem Einschwingzähler 9 und auB dem Aüsklingzähler 10 einer Tonsignalsteuerseite ein gespeichertes Hüllenwellenformsignal liefern. Die HÜllenwellenformspeicher 6a und 6b werden durch einen selektiven Betrieb der Hüllenplatten ETA₁ und ETAp selektiv betrieben, um dadurch einen der Schalter SW₁. und SWg zu schließen. Zur Erläuterung wird im folgenden der Fall des Arbeitens des Einschwinghüllenapeichera 6a beschrieben.

Die Taatenimpulsgeneratorschaltung 11 steuert durch den Empfang eines Taetenimpulssignals den Einschwingzähler 9, den Aueklingzähler 1Ö und das Haltetor 8„ D.h. die Schaltung 11 setzt den Einschwingzähler 9 in Betrieb zum Auslesen einer in dem Speicher 6a gespeicherten Einschwinghüllenwellenform, wenn ein tastenbetätigter Schalter in seinen Ein-Zustand geschaltet ist, und schaltet das Haltetor bei Vollendung der Zählung durch den Zähler 9 ein zur Entwicklung einer konstanten Gleichspannung von dem Pestspannungsgenerator 7 und setzt dann den Ausklingzähler 10 zum Auslesen einer in dem Speicher 6b gespeicherten Ausklinghüllenform in Betrieb, wenn eine Aus-Stellung des tastenbetätigten Schalters ermittelt wird. Somit wird eine die gespeicherte HtJllenwellenform repräsentierende Spannung von den Hüllenspeichern 6a und 6b und dem Pestspannungsgenerator 7 einer Leitung L₁ ge-

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liefert und liegt an den Tonwellenformspeichern 5a bis 5d an. Jeder Tonwellenformspeicher 5a - 5d hat eine Tonwellenformspeicherfunktion und hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie jeder Hüllenspeicher.

Der Tonquellenschaltungsabschnitt 3 ist mit Oszillatoren versehen« die mit tastenbetätigten Kontaktschaltern des Tasten-■ohalterschaltungsabBchnitts 2 verbunden sind, von denen jeder nf Zeitimpulee pro Sekunde erzeugen kann, wenn ein entsprechender Kontaktschalter des Tastenschalterschaltungsabschnitts 2 durch Niederdrücken einer entsprechenden Taste der Tastatur 1 geschlossen wird, wobei η eine ganze Zahl repräsentiert, die •iner Abtastaahl des WellenformspeIchers entspricht, und f eine Zahlt die der Frequenz einer gewünschten Tonhöhe entspricht, die mit jeder Taste veränderlich ist. Die erzeugten Zeitimpulee werden einem η-stufigen Impulszähler Ί geliefert, so daß dieser Zähler Ί f-mal pro Sekunde wieder umläuft und dadurch an seiner Ausgangseeite Ausgangsimpulse erzeugt. Diese Ausgangsimpulse liegen dann an den Tonwellenformspeichern 5a bis 5d an, die jeweils eine voreingestellte Tonwellenform zürn Auslesen der gespeicherten Tonsignalwellenformen speichern. Durch einen selektiven Betrieb von Tonfarbplatten TA₁ - TA₁. wird irgendeiner der Schalter SW. - SW₁^ verriegelt geschlossen zur Wahl einer gewünschten Tonfarbe oder Farben, und die so abgeleiteten Tonsignale werden von den Tonwellenformepeichern dem Audioverstärker 12 geliefert.

Es sei nun angenommen, daß ein Schalter SW₁ geschlossen

ist, woraufhin Tonsignale nacheinander von dem entsprechenden

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Wellenformspeicher 5a ausgelesen werden und der Tonhülleneteuerung durch ein Tonhüllensignal über die Leitung L₁ unterworfen werden und dann durch den Audioverstärker 12 verstärkt und durch den Lautsprecher 13 wiedergegeben werden.

Es ist zu bemerken, daß alternativ die Auslesetonsignale, die von den Tonwellenformspeichern 5a bis 5d abgeleitet werden, durch Verwendung der konventionellen Tontastenschaltung getastet werden können, um nach einem anderen Aspekt der Erfindung eine Tonhülienwirkung herbeizuführen.

In Fig. 2 ist ein detailliertes Blockschaltbild eines Hüllenspeichers 6a und einer Tastimpulsgeneratorschaltung 11 nach Fig. 1 gezeigt, worin der Speicher 6a gemäß Darstellung einen Einschwinghüllenspeicher Oa₁ und einen Ausklinghüllenspeicher 6a₂ enthält und die Impulsgeneratorschaltung 11 gemäß Darstellung einen Aufbauimpulsdetektor 11a und einen Abfallimpulsdetektor lib besitzt.

Im folgenden wird der Vorgang zum Erhalten einer HUlleneteuersignalspannung durch die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 anhand der graphischen Darstellung von Fig. 3 beschrieben, in der verschiedene Wellenformen an jedem Teil dieser Schaltungeanordnung wiedergegeben sind.

Liegt ein Tastimpulssignal mit einer in Fig. 3a gezeigten Wellenform an der Tastimpulsgeneratorschaltung 11 an, wird ein in Fig. 3b gezeigter Aufbauimpuls durch den Aufbausignal-

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detektor 11a erzeugt und an den Einschwingzähler 9 zur Auslösung dessen Betrieb angelegt. Ein von dem Zähler 9 abgeleiteter Ausgangslmpule liegt an dem Einschwinghüllenspeicher 6a. an und liest dadurch eine Spannung der gespeicherten Einschwinghülle von dem Speicher 6a. aus oder leitet sie ab. Bei der Beendung des Zählens des Einechwingzählere 9 wird ein Impuls, der die Beendung der Zählung repräsentiert, durch einen Zählbeendungsdetektor 8a mit einer in Fig. 3d gezeigten Wellenform erzeugt und schaltet dae Haltetor ein, um dadurch eine Gleichspannung mit konstanter Amplitude gemäß Darstellung in Fig. 3e in der FestspannungSEeneratorschaltung 7 zu entwickeln. Ist der tastenbetriebene Schalter ausgeschaltet, wird dann ein abfallender (negativ laufender) Impuls gemäß Darstellung in Fig. 3c durch den Abfallimpulsdetektor 11b erzeugt. Der abfallende Impuls läßt das Haltetor θ ausschalten und beendet somit die Erzeugung der Spannung mit feststehender Amplitude am Generator 7 und liegt gleichzeitig an dem Ausklingzähler 10 an, um dadurch dessen Betrieb auszulösen. Somit liegen Zählsignale von dem Ausklingzähler 10 an dem AusklinghUllenspeicher 6a₂ als Signale zum Lesen des Speichers an, so daß eine Spannung, die eine gespeicherte AueklinEhüllenwellenform gemäß Darstellung in Fiß, 3i repräsentiert, am Speicher 6a₂ ausgelesen wird. Daher ist ersichtlich, daß durch Niederdrücken und Loslassen der Taste eine Hülle, die eine Spannung repräsentiert, die die gesamte Anstiegs- und AbfallweIlenform cemäß Darstellunß in Fip. 3j hat, bezüglich eines Zeitintervalls zwischen t. und t~ serienmäßig erzeupt wird,

Es ist zu bemerken, daß das Betriebsintervall des Ein-

schwinpefthlere über den Bereich von einem festen Punkt F bis zu

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•inem normalen Punkt N gemäß Darstellung in.Fig. 3f nach Bedarf veränderlich ist durch Änderung der Schwingungsfrequenz eines Uhroszillators 9a zum Betreiben des Einschwingzählers, während das Betriebsintervall des Aueklingzählers über den Bereich zwischen dem Kurzpunkt S und dem Langpunkt L gemäß Darstellung in Fig. 3g ebenfalls nach Bedarf veränderlich ist durch Änderung der Schwingungsfrequenz eines anderesn Uhroszillators 10a zum Betreiben des Ausklingzählers.

Pig, i\a. veranschaulicht die Einzelheiten jedes der zuvor erwähnten Wellenformspeicher. Als Beispiel wird eine Schaltungsanordnung im folgenden beschrieben, die bei jedem der Tonwellenformspeicher 5a bid 5d angewendet wird. Eine solche Anordnung ist natürlich bei dem zuvor erwähnten Einschwinghüllenepeicher oder AusklinghUllenspeicher in gleicher Weise wie bei jedem Tonwellenformspeicher anwendbar, obwohl dies nicht im einzelnen beschrieben ist. Die Bezugszeichen FL bis Rg bezeichnen Widerstände, deren Widerstandswerte in Übereinstimmung mit abgetasteten Amplituden der zu speichernden Wellenformen eingestellt sind. In der Darstellung ist jeder Widerstandswert zur Veranschaulichung einfach durch die Länge des Widerstandes dargestellt. Ein Ende der Widerstände R₁ bis Rgist mit einer gemeinsamen Leitung verbunden, die ihrerseits über einen Lastwiderstand R mit einem Anschluß T verbunden ist, an dem eine Versorgungsspannung anliegt. Der Verbindungspunkt Tout zwischen dem Lastwiderstand R und der gemeinsamen Leitung bildet einen Ausgangsanschluß. Wenn zwar eine von den Hüllenwellenformspeichern abgeleitete Hüllensteuerspannung an dem Anschluß Tout anliegt, wie dies aus Pig. 1 und 2 ersichtlich ist, wird im folgenden zur

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Erleichterung der Erläuterung angenommen, daß eine Spannung mit konstanter Amplitude als HUllensteuerspannung an diesem Anschluß anliegt. Die anderen Enden der Widerstände R₁ bis Rn •ind mit Schaltelementen, wie Feldeffekttransistoren TR₁ bis TRg mit deren Drain-Elektroden verbunden, deren Source-Elektroden S gemeinsam an Masse liegen und deren Tore G jeweils mit einem Ausgangsanschluß O₁, O₂ ... Og des Impulszählers 4 verbunden sind. Liegt in der Wellenformspeicherschaltungsanordnung eine vorbestimmte Anzahl an Zeitimpulsen als ein Quellensignal an einem Eingangsanschluß T₁ des Zählers 1 von dem Tonquellenschaltungsabschnitt 3 an, wird eine Impulsspannung an den Anschlüssen O₁, O₂ ·.. Oq aufeinanderfolgend entwickelt und somit an diesen AuBgangsanschlttssen im Umlauf verschoben. Ist eine Impulsspannung an dem Anschluß O₁ vorhanden und liegt an dem Tor des Transistors TR₁ an, wird dieser entsprechend leitend gemacht, so daß •in Strom über einen Weg fließt, der durch den Anschluß T, den testwiderstand R, den Widerstand R₁, die Drain- und Source-Elektroden des Transistors TR₁ und Masse gebildet ist, und leitet somit eine Qleichspannung mit einem Wert ab, der dem Widerstandswert des Widerstands R₁ am Ausgangsanschluß Tout entspricht, d.h. es wird ein Teil einer in Widerstandsform an diesem Anschluß gespeicherten Wellenform ausgelesen. Liegt die Impulsspannung aufeinanderfolgend an den Anschlüssen O₂* 0, .... Og vor und liegen diese Spannungen an den entsprechenden Toren der Transistoren TR₂, TR, ... TR«, werden Spannungen, die durch die entsprechenden Widerstände R₂, R, ... Rg repräsentiert werden, an dem Auagangsanschluß Tout nacheinander in gleicher Weise entwickelt, wie dies im vorhergehenden beschrieben wurde. Diese an dem Ausgangsanschluß Tout erscheinenden Spannungen sind gegenflber

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der Zeit ale eine in Fig. Ub gezeigte Wellenform dargestellt. Aue dieser Tatsache wird ersichtlich, daß eine gewünschte Tonsignalwellenform an dem Ausgangsanschluß Tout zur Erscheinung gebracht werden kann, indem der Widerstandswert jedes Widerstandes als Speicherelement in geeigneter Weise eingestellt wird.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht einer integrierten Schaltung des V/ellenformspeichers nach Fig. H; in diesem Beispiel sei zur Vereinfachung der Erläuterung angenommen, daß ein MOS (Metalloxydhalbleiter) als integrierte Schaltung verwendet wird und außerdem daß p-Kanal-Feldeffekttransistoren als Transistoren verwendet werden. In dieser Darstellung bezeichnet das Bezugszeichen DL p-diffundierte Schichten, das Bezugszeichen GE Gateelektroden von MOS-Transistoren, das Bezugszeichen MD metallbeschichtete Bereiche, und das Bezugszeichen CP Verbindungen zwischen den metallbeschichteten Bereichen und den p-diffundierten Schichten. In einem Halbleitersubstrat sind eine Anzahl von p-diffundierten Bereichen P₁, Pp ... Pg eingelagert und bilden Widerstände in Streifenform. Jeder Widerstandsstreifen ist mit einer Aluminiumabscheidungsschicht an einer Stelle verbunden, durch die ein „ Widerstandswert gebildet wird, der einer analogen Größe einer zu speichernden Wellenform entspricht. Die Längen I₁, Ip ... Ig der p-diffundierten Bereiche P., P₂ ... Pg sind nämlich derart eingestellt, daß sie den abgetasteten Amplituden einer analogen Wellenform entsprechen, und daher haben diese diffundierten Bereiche Widerstandswerte in Übereinstimmung mit ihren Längen, wobei ihre unteren Enden mit den Drainbereichen der MOS-p-Kanal-FeldeffekttranBistoren TR₁, TR₂ ... TRg verbunden sind. Die Tran-

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sistoren TR₁ bie TRg sind derart aufgebaut, daß eie leitend gemacht werden durch Empfangen einer (negativen) Impulsspannung, die von dem Impulszähler Ί an jedes ihrer Gates angelegt wird. Wird ein negativ verlaufender Impuls mit einer ausreichenden Größe, um die Transistoren TR₁, TRp ... TRg leitend zu machen, an deren Gateelektroden von dem Zähler H nacheinander angelegt, werden demgemäß diese Transistoren ebenfalls nur während der Periode leitend gemacht, in der die aufeinanderfolgenden Impulse jedem Gate zugeführt werden, wodurch diese Traneistoren nacheinander durchgeschaltet und gesperrt werden. Die mit der Widerstandreihe gemeinsame Verbindungsleitung der Aluminiumabscheidungsschicht ist über den Lastwiderstand R, der einen geeigneten Wideretandswert hat, mit dem negativen Anschluß einer nicht gezeigten Spannungsquelle verbunden, und daher werden Ausgangsspannungen, die den Längen I₁, I₂ ... Ig der p-diffundierten Bereiche P₁, P₂ ... Pg entsprechen, nacheinander an dem Anschluß Tout der Aluminiumabscheidungsschicht Al abgeleitet oder ausgelesen .Es ist ersichtlich, daß die Längen I₁, Ig ... Ig der Bereiche P₁, P₂ ... Pg den Widerständen R₁, Rp ... Rg gemäß Darstellung in Fig. 4a entsprechen. In Fig. 5 ist der Impulszähler k als Aufbau einer integrierten Schaltung gezeigt. Die p-diffundierten WiderstandBschichten werden als Source- und Drainelektroden von MOS-Feldeffekttransistoren und als Verbindungsanschlüsse verwendet.

Die Kquivalenzschaltung des Impulazfthlers Ί nach Fig. 5 ist in Fig. 6 gezeigt; diese Schaltung besitzt drei in Kaskade geschaltete Flip-Flops FF₁, FF₂ und FF,. Das erste Flip-Flop FF₁ ist mit dem Einganpsanschluß T₁ vergehen, an dem eine Hei he

3 0 9 8 0 7/0 92 3

von Zeitimpulsen von dem Tonquellenschaltungsabschnitt 3 nacheinander anliegen. Demzufolge repräsentieren die jeweiligen Ausgancssignale X, Y und Z der Flip-Flops FF₁, FF₂ und FF, Wellenformen, wie sie in Fig. 7 Gezeigt sind. M₁, Ti₂ ... M^ bezeichnen p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren, die aus den Ausgangssignalen X, Y und Z der Flip-Flops umgekehrte Ausganssignale X*, Y und 7, und MS₁, MS₂ ... MS_n (beispielsweise MS_Q) bezeichnen MOS-Feldeffekttransistoren zum Erzeugen eines Ausgangssignals zum Treiben der Gateelektroden der Transistoren TR₁, TR₂ ... TRg in Übereinstimmung mit diesen Signalen X, Y und Z und x", Y und 2". Transistoren MS₁ bis MS_n sind derart aufgebaut, daß eine Vielzahl von parallel angeordneten p-diffundierten Schichten Q₁, Q₂ .·. Qg und S₁, S₂ ... Sg in Kammform verschachtelt miteinander angeordnet sein können und benachbarte Schichten Q₁ und S₁, Q₂ und S₂, ... Qg und Sg jeweils kombiniert sind. Zwischen benachbarten Schichten ist ein nicht dargestellter dünner Oxydfilm gebildet, und darauf ist ein Aluminiumfilm abgeschieden, so daß die Schichten Q₁, Q₂ ... Qg als Drainabschnitt und die Schichten S₁, S₂ ... Sg als Sourceabschnitt und der Aluminiumfilm als Oateabschnitt dienen.

Die in Fig. 6 gezeigten Transistoren MS₁ bis MS₁J bilden •ine logische NICHT-ODER-Schaltung N₁, bei der an dem Anschluß O₁ ein 1-Signal mit einer negativen Spannung erscheint, wenn ihre Eingangssignal X, Y und Z gleichzeitig Null sind. An die anderen Anschlüsse O₂ bis 0_fl sind gleiche NICHT-ODER-Schaltungen Ng biß Ng.angeschlossen. Die folgende Tabplle zeigt die Beziehung zwischen den Eingangesignalen für die NICHT-ODER-Schaltungen und die Zählauegangssignale, die an den Anschlünnen O. Mb 0_q

30 9807/09 2 3 ¹

erscheinen	t ■ ·	Eingange	X	J	X	Y	X	τ	X	τ
	signal
		ϊ	Y	Y	Z	Y	Y	Y	Y
Eingangs-					O
anschluß	*	Z	Z	Z	O	1	7	τ	τ
	⁰I	T-I	O	O	O	O	O	O	O
	°2	O	1	O	1	O	O	O	O
	°3	O	O	1	O	O	O	O	O
	⁰I	O	O	O	O	O	O	O	O
	°5	O	O	O	O	1	O	O	O
	°6	O	O	O	O	O	1	O	O
	⁰T	O	O	O		O	O	1	O
	⁰B	O	O	O	O	O	O	1

Wie aus der vorhergehenden Aufstellung klar zu bemerken ist, werden Zählausgangseignale aufeinanderfolgend von den Anschlüssen O₁ bis Og abgeleitet, wenn Impulse nacheinander an dem Zähler 4 anliegen.

Wenn zwar der Impulszähler ¹I anhand einer bestimmten Aueführungsform beschrieben wurde, können jedoch auch Zähler anderer Art verwendet werden unter der Voraussetzung, daß sie eine derartige Punktion haben, daß Ausgangsimpulse nacheinander an aufeinanderfolgenden Ausgangsanschlüssen in Übereinstimmung mit der Eingab· von Impulsen erzeugt werden. Anhand der Fip. '< bis 7 ist eine Ausführungsform eines Tonwellenformspeichers und eines Zählers sum Betreiben des Speichere zum Auslesen oder

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Herausziehen der gespeicherten Wellenform beschrieben worden.. Die Kombination des Einschwinghüllenwellenformspeichers mit seinem Einschwingzähler oder die Kombination des Ausklinghüllenspeichers mit seinem Ausklingzähler kann jedoch mit einem gleichen Aufbau wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen hergestellt werden.

Somit ist das elektronische Musikinstruments, das verschiedene Wellenformspeicher als Tongenerafcoren und eine Tonhülleneffekterzeugungseinrichtung verwendet, wie sie vorstehend erwähnt wurden, darin vorteilhaft, daß sie Tonsignale erzeugen kann, die jeweils eine gewünschte komplizierte und delikate Wellenform mit Tonhülleneffekten haben, die tatsächlich der eines ,natürlichen Musikinstruments ähnelt, und daß es das Instrument ermöglicht, in einfacher Weise das Zeitintervall des Aufbauabschnitts oder des Ausklingabschnitts der Tonhülle willkürlich einzustellen.

Es wird nun eine analytische Abhandlung eines Wellenformerzeugungsgerätes gegeben, das Wellenformungstechnologie unter Verwendung von Speichern nutzt und bei elektronischen Musikinstrumenten in geeigneter Weise angewendet werden kann. Zuerst sind die Tonsignalgeneratoren der vorhergehenden Ausführungsform als Wellenformerzeugungsgerät gemäß Darstellung in Fig. 8a veranschaulicht. Der Tonquellenschaltungsabschnitt 3 besitzt eine Anzahl von Zeitimpulsoszillatoren, von denen jeder nf Zeitimpulse pro Sekunde erzeugen kann, wenn eine entsprechende Taste einer Tastatur 1 gedrückt wird, no daß ein entsprechender tastenbo-Uitil-,fce?r Schalter ? zum Hotrieb geschlossen wird, wobei η eine

λ Π Ά }i 0 7/ (J H 2 3

- 214 -

gante Zahl repräsentiert, die der Abtastzahl einer in die Wellen· formspeicher 5 gespeicherten Wellenform entspricht, während f eine Qrundfrequenz einer gewünschten Tonhöhe repräsentiert, die dem Namen der Taste entspricht. Die so erzeugten Zeitimpulse werden einer Prequenzteilerschaltung geliefert, die in Kaskade geschaltete Flip-Flops aufweist, und dann einem Dekoder mit η AuBgangsanschlUBsen geliefert, von denen aufeinanderfolgend Impulssignale entwickelt werden. Somit bilden die Prequenzteilerschaltung und der Dekoder in Kombination einen η-stufigen Folgeimpulsgenerator 4, der daher zur Erzeugung von Impulsen an seiner Ausgangsseite f-mal pro Sekunde umläuft. Jeder Wellenformspeicher 5 besitzt einen Satz parallel geschalteter Widerstände, die einzeln mit elektronischen Schaltelementen in Serie geschaltet sind, wobei jeder Widerstand in Zusammenwirkung mit dem Schaltelement mit einem gemeinsamen Lastwiderstand zur Bildung einer Spannungateilerechaltung verbunden werden kann, deren Teilerverhältnis derart eingestellt ist, daß es bezüglich der Zeitachse einem Abtastelement einer Wellenform entspricht, die in den Speicher einzuspeichern iet. Die Spannungsteilerschaltung ist derart aufgebaut, daß das Schaltelement durch Empfangen eines Impulses in den Leitzustand gebracht wird und daß dadurch das Abtastelement in der Form einer unterteilten Spannung an dem Auegangsanschluß dee Speichers abgeleitet wird. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben wurde, hat das WellenformerzeuKungsgerät dieser Art gegenüber konventionellen elektronischen Musikinstrumenten eine Anzahl von Vorteilen: Beispielsweise können realistische Tonsignale leicht geliefert werden, ohne daß eine Anzahl von Tonoszillatoren und Filtern erforderlich ist,

3 ο π η η 7 / o 9 ? ?

und die Tonfarbwellenformen eines natürlichen Musikinstruments können leicht gespeichert werden.

Das oben beschriebene Wellenformerzeugungsgerät ist jedoch noch etwas ungünstig, und es ist eine weitere Entwicklung erwünscht, da das Gerät einzelne Oszillatoren, die in der Anzahl der der Tasten der Tastatur entsprechen, zur Erzeugung von Signalen der getrennten einzelnen Grundfrequenzen benötigt (wie in Tongeneratoren eines elektronischen Musikinstruments, was sich klar aus der Zeichnung ergibt) und daher 60 Oszillatoren eingebaut werden müssen, um beispielsweise Töne über fünf Oktaven zu erhalten. Beträgt in diesem Fall die Frequenz nf., des niedrigstens Tons 65 x nHz, beträgt die Frequenz η f/-_Q des höchsten Tone annähernd 2000 χ nHz. V/ir d ein Signal mit einer Frequenz, wie sie von einem der Oszillatoren bestimmt ist, der oben beschriebenen Frequenzteilerschaltung von dem bestimmten einen Oszillator zugeführt, liegen entwickelte aufeinanderfolgende Impulse an den entsprechenden n-Ausgangsanschlüssen des Dekoders in der Folgeimpulsgeneratorschaltung 4 an, so daß die entsprechenden Wellenformelemente, die in dem Wellenformspeicher 5 derart Gespeichert sind, daß eine Wellenform in η Amplitudenelemente bezüglich der Zeitachse unterteilt ist, nacheinander ausgelesen werden können. In anderen Worten, es ist zu bemerken, daß die Abtastzahl η der in dem Wellenformspeicher 5 gespeicherten und abgetasteten Wellenform durch die Folgeimpulsgeneratorschaltung I) durch deren inherente Charakteristik festgelegt ist, die Abtast frequenz η (f^ - fß₀) ist nämlich proportional der Grundfrequenz f^ - f^₍₎ des der Frequenzteilerschaltunp aufgeführten ÜJr,naln, wie dios in Fig. ßb bis Bd veranschaulicht ist. Wird bei

S 0 [) B 0 7 / 0 9 2 3

diesem Aufbau die gespeicherte Wellenform durch ein Signal mit höherer Frequenz eines Grundfrequenzbandes ausgelesen, enthält daher das abgetastete Wellenformausgangssignal nicht nur hörbare Harmonische sondern auch höhere Harmonische, die die obere Grenze der hörbaren Frequenzen bei der Wiedergabe überschreiten, und so ist die Wiedergabe solcher höheren Harmonischen für die wiederzugebenden gewünschten Klangkomponenten völlig nutzlos. Hinsichtlich einer weiteren Einzelheit ist es bekannt, daß in Übereinstimmung mit dem Abtasttheorem für Daten in gleichem Abstand, bei dem zwei oder mehrere Punkte pro Zyklus der höchsten Frequenz berücksichtigt werden, die Wiederbildung von bandbegrenzten Funktionen ermöglicht wird, in anderen Worten, eine Wellenform wird durch η-Teilungen abgetastet. Die abgetastete Wellenform darf bei der Wiederbildung keine höheren Harmonischen als in n/2-Ordnung enthalten. Somit wird es nötig, die Erfordernisse für das Grundfrequenzband und die Abtastzahl zu berücksichtigen, um eine gewünschte abgetastete Wellenform zu erhalten, die Harmonische bis zur n/2-Ordnung enthalten kann, was innerhalb eines hörbaren Frequenzbandes liegt.

Wird eine Wellenform durch eine untere Komponente des Grundfrequenzbandes abgetastet oder ausgelesen, treten andererseits StufenrauBchenfrequenzkomponenten oder quantisierte Rauschkomponenten mit unteren Frequenzen auf, die innerhalb eines hörbaren Bandes liegen. Demzufolge ist es sehr unerwünscht, daß ein solches Rauschen unvermeidbar in dem wiedergegebenen Klang enthalten ist. Es ist bekannt, daß Stufenrauschkomponenten dieser Art eich zusätzlich proportional zu den Qrundfrequenzen andern

3 O 9 8 O 7 / Π !Γ> I'

und nicht konstant sind, so daß es ziemlich schwierig ist, die unerwünschten Komponenten in einfacher Weise wegzufiltern.

Es wird eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems anhand der Fig. 9 bis 13 beschrieben, die als Entwicklung der zuvor beschriebenen Ausführungsform angesehen wird. Allgemein gesagt ist diese Ausführungsform auf ein bestimmtes Wellenformerzeugungsgerät gerichtet, das mit einer Speichereinrichtung für vorbeetimmte Wellenformen und einer Folgewellenformamplitudenausleseeinrichtung versehen iet zur derartigen veränderlichen Abtastung der Amplituden der gespeicherten Wellenform, daß die Abtastzahl mit einem Ansteigen der Grundfrequenz verringert ist, nämlich die gespeicherte Wellenform in einer geringeren Anzahl in der Amplitude der Wellenform abgetastet wird, wenn die Grundfrequenz ansteigt, so daß das Gerät eine Wellenform erzeugen kann, die das gewünschte breite Band überdeckt, indem eine Grundsignalquelle mit einem schmalen Band benutzt wird.

In Fig. 9a ist ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Wellenformerzeugungsgerätes im Gegensatz zu dem nach Fig. 8a gezeigt, wobei die Bezugsziffer 51 eine Tastatur bezeichnet, die Bezugsziffer 52 tastenbetätigte Ein-Aus-Kontakte, die mit entsprechenden Tasten der Tastatur verbunden sind, die Bezugsziffer 53 eine Tonquelle mit einzelnen Uhroszillatoren, deren Anzahl der Zahl einer Oktave entsprechen, mit der Bezugsziffer 5Ί ein n-Btufiger Folgeimpulsgenerator, der aus einer Anzahl von in Kaskade geschalteten Flip-Flops 57, die eine Frequenzteilerschaltung bilden, und einem Dekoder 58 besteht, mit der Bezugsziffer 56 eine Anschlußumschaltschaltung, die zwischen den Ohroszillatoren

3 ü 9 8 0 7 / f) 9 2 3 '

und der Folgeimpulsgeneratorschaltung vorgesehen ist zur Umschaltung der Verbindung der in Kaskade geechalteten Flip-Flops, um su bestimmen, welche der Flip-Flops 57 selektiv in Kaskade zu schalten sind, und um dann einen von einem Oszillator erzeugten Zeitimpuls dem bestimmten Eingangsanschluß der gewählten Flip-Flops zuzuführen, die Bezugsziffer 55 Wellenformspeicher, und die Bezugsziffer 59 einen Ausgangsanschluß des Wellenformerzeugungsgeräts, bei dem jede Amplitudenspannung der gespeicherten Wellenform in Übereinstimmung mit der Abtastung der Wellenform herausgezogen wird.

Die Tonquelle 53 erzeugt beim Drücken einer entsprechenden Taste der Tastatur 51 zum Schließen des zugehörigen Kontakts 52 ein Impulssignal, das die entsprechende Grundoktave repräsentiert. Die Qrundfrequenzen der oben erwähnten drundoktave werden vorzugsweise durch «wolf Frequenzen von der untersten Frequenz η f^ « 1000 χ r.Hz bis zur obersten Frequenz η f₁₂ ^s 2000 χ nHe gewählt, wobei n, f^ und f^₂ wie zuvor definiert sind. Das so erzeugte Zeitimpulssignal wird einem bestimmten Tor der Schaltung 56 zugeführt. Die normal geöffneten stationären Kontaktabschnitte des Kontaktes 52 jeder Oktave, die sich auf der Seite der Schaltung 56 befinden, sind mit einem gemeinsamen Anschluß verbunden, während die beweglichen Kontnktabschnitte dee Kontakts 52 auf der Seite der Uhroszillatoren,deren zugehöriger Tastenname in jeder Oktave der gleiche ist, zusammenpeschaltet sind. Jeder gemeinsame AusEangsanschluß in jeder Oktave ist mit dem entsprechenden einen Tor der Tore der Schaltung S6 verbunden, die an den Einganßsanschlüssen der Flip-Flops 57 vorgesehen sind, so daft die Anzahl der Kankadestufen der FHn-

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Flops ansteigt, wenn der Tonbereich in der Tonquelle niedriger wird.

Wie sich aus den vorhergehenden Ausführungen ergibt, ist die hier beschriebene Tonquelle mit extrem weniger Uhroszillatoren als die anhand der Figuren 8a und 8b beschriebene Tonquelle versehen, die Uhroszillatoren aufweist, die der Anzahl der Tasten der Tastatur entsprechen. Jedoch ist diese Tonquelle derart geschaltet, daß die gleiche Anzahl an Zeitimpulsen an den Flip-Flops 57, die eine Frequenzteilerschaltung bilden, anliegen, wenn jede Taste mit dem gleichen Ton gedrückt wird. Wird eine Taste gedrückt, die einen bestimmten Ton repräsentiert, der zu der untersten Oktave gehört, werden somit die n-stufigen Flip-Flops insgesamt zur Kaskadenschaltung geschaltet, und deren erster Stufe werden Zeitimpulse zugeführt, deren Zahl der der gedrückten Taste entspricht, und demgemäß wird an den Ausgangsan,3chlüssen aller Stufen ein Ausgangs impuls erzeugt. Wird dagegen eine andere Taste gedrückt, die einen bestimmten Ton repräsentiert, der zur höchsten Oktave gehört, wird die Frequenzteilerschaltung nur durch die letzte eine Stufe betrieben und hat daher nur einen betreibbaren Ausgangsanschluß. Die Verwendung eines Flip-Flops für jede Stufe der Frequenzteilerschaltung wurde nur ale Beispiel beschrieben, und daher kann ein Bitsignal an einem Auegangsanschluß jedes Flip-Flops erzeugt werden, und das Bitsignal kann an den Dekoder 58 angelegt werden, der an den Ausgangsenden aufeinanderfolgende Impulse erzeugt.

Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung der An-

BchlußuniBchaltschaltung 56 in Verbindung mit anderen angeschlos-

30 9807/0923

-30- 2237534

Γί;ηβη Schaltungen. Als Anschlußumschaltschaltung 56 kann jede Schaltung unter der Voraussetzung verwendet werden, daß sie eine derartige Funktion hat, daß beim Empfangen eines Umschaltanweisungssignals, das beim Drücken einer Taste erzeugt wird und durch den Namen der Taste spezifiziert ißt, gewählte Teilerstufen eine Kaskadenschaltung bilden, deren Eingangsanschluß von dein AnweisungSBignal beaufschlagt wird.

Ein Beispiel der Anschlußumschaltschaltung ist in Fig. 11 im einzelnen gezeigt. Bei dieser Schaltung ist folgendes zu bemerken: Ist das Umschaltanweisungssignal beispielsweise 1 oder 0, wird nur die UND-Schaltung B von den UND-Schaltungen A₁ B₁ C und D zum Ein-Zustand gebracht und ein Zeitsignal einem zweiten Flip-Flop 27 eingegegen.

Es wird nun anhand der Fig. 12a bis 12d beschrieben, in welcher Folge Impulse an den AusgangsanschlUssen des Dekoders in Übereinstimmung mit dem Muster der zwischen den Teilerschaltungen 27 gebildeten Kaskadenverbindung erzeugt werden, unter der zur Erläuterung getroffenen Annahme, daß vier Flip-Flops 57 in Kaskade geschaltet werden können und daß an jedem Ausgangsanschluß dieser Flip-Flops ein Bitsignal zu dem Dekoder 58 ceführt wird und daß der Dekoder 58 fünfzehn Serienaunqangnanschlüase

Wird ein Zeitimpuls einem Flip-Flop in erster Stufe in der in Fig. 12c gezeigten Schaltungsanordnung eingerieben, erzeugen die Flip-Flops nacheinander an ihren Auegangsanschlilsnen Biteißnale. Das erste, zweite, dritte und vierte AuBgangnsignal der Plip-F.lops bilden das erste Bit, zweite Bit, dritte IUt bzw.

3098Ü7/0323 BAD 0RIG.NAL

vierte Bit. Die Beziehung swisehen den Ausgangsaignalen der Flip-Flops und des Dekoders sind in Fig. 12a veranschaulicht. Wird ein Zeitimpuls einem Flip-Flop in aweiter Stufe in der Schaltungsanordnung nach Figo 12d eingegeben_ß wird alternativ kein Eingangssignal an das erste Flip-Flop angelegt,, das seinen Ausgang stets auf Null hält. Somit ergibt sich die in Fig„ 12b gezeigte Beziehung im Ausgangssignal zwischen den Flip-Flops und dem Dekoder. Daraus ergibt sich, daß aufeinanderfolgende Impulse nur an jedem geradzahligen Ausgangsanschluß des Dekoders erscheinen. Selbstverständlich ist es dabei nicht stets nötig, daß das Ausgangssignal des Flip-Flops der ersten Stufe ßu Null gemacht wird* Statt isu Null gemacht zu werden₉ kann das Flip-Flop der ersten Stufe abgetrennt werden.

In der gleichen Weise„ wie dies im vorhergehenden ausgeführt wurde, können aufeinanderfolgende Impulse an jedem 2*-ten, 2-^-ten Ausgangsanschlai e<ss DsIeoössps abgeleitet werden _p nenn Zeitimpulse den Flip-Flop in späteren Stufen als der zweiten Stufe eingegeben werden«,

Die Ausßangsanschlüsse des Dekoders 58 sind in einer Anzahl vorgesehen, die zumindest gleich der Zahl η der Teilungselemente der in dem Wellenformspeicher 55 gespeicherten Wellenform ist, wobei η eine ganze Zahl ist« Werden aufeinanderfolgende Impulse an den entsprechenden Ausgangsansehlüssen des Dekoders gemäß Darstellung in Fig., 12a erzeugt_a ist demgemäß die Abtastzahl für die gespeicherte Wellenform in dem Speicher gleich n„ während bei Erzeugung der aufeinanderfolgenden Impulse an jedem anderen ein<*n A υ spange an Schluß des Dekoders die Abtastzahl

;.", ,j _{{ 7} , ρ r, -; ο BAD ORIGINAL

n/2 iet. Werden Zeitimpulse an eine Stufe nach der anderen der Flip-Flops eingegeben, d.h. steigen die Grundfrequenzen, die den Tönen des Tastennamens entsprechen, mit jeder Oktave an, wie dies in Fig. 9d gezeigt ist, wird die Abtastzahl η entsprechend stufenweise auf n/2, n/4 ... n/16 verringert, wie dies' in Fig. 9c gezeigt ist, so daß die Abtastfrequenzen dazu gebracht werden, in einem vorbestimmten Bereich zu liegen, wie dies in Fig. 9b gezeigt ist, unabhängig von der Größe, d.h. höher oder niedriger, der Grundfrequenzen der entsprechenden Oktaven j die den Tasten der Tastatur zugeordnet sind.

Der Wellenformspeicher 55 kann beispielsweise aufgebaut sein, wie dies anhand der Fig. iJa, ¹Ib und 8a erwähnt wurde. Eb ist leicht verständlich, daß die Ausgangsanschlüsse des Dekoders 58 derart angeordnet sind, daß sie den AusgangsanschlÜssen O₁, Op ... Ο« dee Impulszählers ¹I nach Fig. ha entsprechen.

In Fig. 13b bis 13d sind verschiedene abgetastete oder wiedergegebene Wellenformen veranschaulicht, die durch Abtastung einer in dem Speicher 55 gespeicherten Wellenform mit Ausgangsimpulsen des Dekoders 58 in einer im Bezug auf die Bezugszahl der gespeicherten Wellenform verschiedenen Abtastzahl erhalten wurden.

Aus den vorhergehenden Ausführungen ergibt sich, daß mit der Erfindung ein Wellenformerzeugungsgeriit geschaffen wird, das für ein elektronisches Musikinstrument nützlich ist und bei dem bei der Wiedergabe der gespeicherten Tonsignalwellenformen in einer digitalen Form oder durch Abtasten der heraus-

ς ρ c ο π ·/ / ρ υ ■■}
" " ~ - ^ ^ßAD ORIGINAL

zuziehenden Wellenformen nur Grundfrequenzoszillatoren vorgesehen sind, die in der Anzahl der der Töne entsprechen, die in einer Oktave enthalten sind, und bei dem die Abtastzahl der Wellenform mit jeder höheren Oktave stufenweise vermindert wird, so daß ihre Abtastfrequenz innerhalb eines wesentlich bestimmten Bereichs gehalten wird, wodurch das wiedergegebene Tonsignal die gewünschten hörbaren Frequenzkomponenten wirksam enthält.

Wenn zwar jede abgetastete Wellenform unvermeidbar ein Stufenrauschen einführt, wird doch das oben erwähnte Wellenformerzeugungsgerät dadurch nicht widrig beeinflußt, da die Abtastfrequenzen innerhalb eines im Vergleich zu dem von konventionellen Geräten engen Bandes liegen, und das Stufenrauschen innerhalb eines konstanten Bereichs vorliegt, beispielsweise zwischen 16 KHz und 32 KHz, was demgemäß gefiltert werden kann. Selbst wenn ein solches Rauschen erzeugt wird, werden die gewünschten Töne nicht widrig beeinflußt, da die Prequenzkomponenten des Rauschens außerhalb des hörbaren Frequenzbandes liegen. Dieses Gerät besitzt den großen Vorteil, daß keine wert- oder nutzlosen höheren Harmonischen in den abgetasteten Wellenformen enthalten sein können. Beträgt die Grundfrequenz 128 Hz und die Abtastzahl 128, ist nach einer ferneren Einzelheit eine VJiedergabe bis zur Harmonischen der 6¹I. Ordnung möglich, d.h. die obere Grenzfrequenz der abgetasteten Wellenformen wird 128 Hz χ Sk = 8192 Hz. Beträgt andererseits die Basisfrequenz 1 KHz und ist die Abtastzahl gleich 16, wird die obere Grenzfrequenz 1 KHz χ 8 = 8000 Hz. Es ist bekannt, daß ein elektronisches Musikinstrument im allgemeinen zufriedenstellend ist, wenn es Klänge wiedergebenkann, die ihre höheren Frequenzkomponenten in einem Bereich bis zu 8 KHz erfassen.

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Aus diesem Grunde ist es möglich, die Abtastfrequenzen auf niedrige Werte einzustellen, so daß das Gerät einen einfachen Aufbau haben kann und keine teuren Breitbandverstärker zum Verstärker der wiedergegebenen Tonwellenformsignale erfordert.

Anhand der Fig. I¹J bis 17 wird eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Instruments mit einer berührungsabhängigen Tonpegelsteuerschaltung beschrieben, die eine gespeicherte Wellenform benutzt. Fie· I^ zeigt ein Blockschaltbild von wesentlichen Abschnitten dieser Aus fiihrungs form, bei dem die Bezugsziffer 81 einen tastenbetätigten Umschaltschalter bezeichnet, die Bezugsziffer 82 einen Zeitimpulsgenerator, die Bezugsziffer 83 ein Flip-Flop, die Bezugsziffern 8M und 85 ein UND-Tor mit drei Eingangspolen bzw. ein UND-Tor mit zwei Eingangspolen, die Bezugsziffer 86 eine Flip-Flop-Kaskadeschalt ing, die eine Frequenzteilerschaltung bildet, die Bezugsziffer 87 einen Dekoder, der mit der Flip-Flop-Schaltung verbunden ist, um die von dieser Flip-Flop-Schaltung gelieferten Signale zu empfangen und dadurch an seinen Ausgangsenden aufeinanderfolgende Impulse zu erzeugen, die Bezugsziffer 88 eine Folgeimpulsgeneratorschaltung, die aus der oben erwähnten Flip-Flop-Schaltung und dem Dekoder 87 gebildet ist und ebenfalls als Folgeimpulszähler bezeichnet wird, die Bezugsziffer 89 einen Pefplwellenformspeicher, der durch Anliegen von durch den Folgeimpulsgenerator 88 erzeugten Ausgangsimpulsen an ihm eine in ihm gespeicherte Wellenform herausgeben oder auslesen kann, die Bezugsziffer einen Ausgangsanschluß des Speichers 89, an dem ei.r. herausgegebenes Wellenformsignal erscheint, die Bezugsziffer 91 einen Inverter (Umkehrer), die Bezugsziffer 92 einen Hüllenwellenform-

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speicher, die Bezugsziffer 93 einen Ausgangsanschluß des Hüllenwellenformspe ichers 92, die Bezugs ziffer 94 einen Hüllenbeendungsdetektoransehluß, an dem bei Beendung der von dem Hüllenwellenformspeicher 92 erzeugten Hüllenwellenform ein Signal auftritt _$ die Bezugsziffer 95 eine Tontastenschaltung, die Bezugsziffer 96 einen tastenbetätigten Schalter zum Verbinden und Trennen einer Tonquelle mit der Tastenschaltung.

Der tastenbetätigte Schalter 81 ist mit einem beweglichen Kontakt 8ls, der ein bewegliches Teil aufweist_s und stationären Kontakten 8la und 81 b versehen. Der mit einem Ende an Masse liegende bewegliche Kontakt 8ls ist mit einer entsprechenden Taste in Zusammenwirkung verbunden und normalerweise zu dem stationären Kontakt 8la geschlossen, der seinerseits über einen Lastwiderstand R mit einer Energiequelle verbunden ist. In diesem Zustand wird der Kontakt 8la auf Nullpotential gehalten, wenn auch eine Leistungsspannung +V an ihm anliegt. Der Kontakt 8la ist ebenfalls mit einem Eingangspol des UND-Tors 8l verbunden, während der Kontakt 8lb normalerweise zum beweglichen Kontakt 8ls geöffnet ist und mit einem Setzeingangsanschluß des Flip-Flops 83 verbunden ist, das in seinem Rücksetzzustand ein Einstellsignal erzeugen kann. Der das Einstellsignal erzeugende Anschluß des Flip-Flops 83 ist mit einem zweiten Eingangspol des ÜND-Tors 8*1 verbunden« Mit dem dritten Eingangspol des UND-Tors BH ist der Zeitimpulsgenerator 82 verbunden_s damit an diesem Pol ein Zeitimpuls angelegt werden kann. Bei Nichtvorhandenseiüi eines Eingangssignals von dem Kontakt 8la_s wenn dieser nämlich auf Massepotential liegt _s'wird das UND-Tor BH nicht in Betrieb gesetzt. Das UND-Tor 85 empfängt als ein Eingangssignal

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ein von dem UND-Tor 8*» geliefertes Signal und als anderes Eingangssignal ein über den Inverter 91 von dem AusgangBanschluß der letzten Stufe des Dekoders 87 geliefertes Signal. Der Ausgang dee UND-Tors 85 ist zur Eingabe an die erste Stufe der Kaskaden-Flip-Flop-Schaltung 86 angeschlossen.Beim Empfangen eines Eingangsimpulses von dem Folgeimpulsgenerator 88 wird eine gespeicherte Wellenform von dem Wellenformspeicher 89 ausgelesen und herausgegeben - in anderen V/orten digital abgetastet. Der Wellenformspeicher 89 ist gemäß Darstellung in Fig. 17a aufgebaut und kann ebenfalls im wesentlichen derart aufgebaut sein. wie der anhand der vorhergehenden Ausführungsformen beschriebene Speicher, indem er eine Reihe von Widerstandselementen und Schalterelementen verwendet, die einzeln miteinander in Serie geechaltet sind. Die herausgegebene Wellenform erscheint an dem Auegangsanschluß 90 in der Form einer Spannung mit einer sich ändernden Amplitude. Der Ausgangsanschluß 90 ist mit den zu steuernden Einheiten verbunden, wie einem Hüllenwellenformspeicher 92 mit einem Steuereingangspol, dessen Ausgangsanschluß mit einem Steuereingangsanschluß der Tontastenschaltunc 95 verbunden ist. Der in dem Speicher 92 vorgesehene HüllenbeendunßS-detektoranschluß 9**, der bei der Beendung einer zur Tontastenschaltung gelieferten Hüllenwellenform ein Signal h erzeugen kann, ist mit dem Rücksetzanschluß des Flip-Flops 83 und gleichzeitig mit der Flip-Flop-Schaltung 86 verbunden, um diese jeweils rückzusetzen.

Unter Bezugnahme auf die in Fig. 15 gezeigten Impulswellenformen werden im folgenden die Arbeitsweise und Funktionen der Tonpegelsteuerschaltung mit dem zuvor beschriebenen Aufbau

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erläutert.

Verschiedene in Fig. 15 gezeigte Impulswellenformen entsprechen denen, die an verschiedenen Abschnitten der Schaltung nach Fig. 14 auftreten, wie dies mit Buchstaben jeweils bezeichnet ist. Der Zeitimpulsgenerator 52 erzeugt stets eine Reihe von Zeitimpulsen mit einer Frequenz von beispielsweise 800 Hz. Wird eine Taste gedrückt, löst sich das bewegliche Kontaktstück des tastenbetätigten Schalters 81 von dem stationären Kontakt 8la und kommt mit dem anderen stationären Kontakt 8lb in Berührung und kehrt dann zurück, um mit dem Kontakt 8la für normal geschlossenen Kreis in Berührung zu kommen. Das Umschaltzeitinterval! des Schalters ist umgekehrt proportional der Niederdrückungsgeschwindigkeit der Taste und derart bestimmt,daß es in der Größenordnung von etwa 1,5 bis 20 Millisekunden liegt. Wird der Kontakt 8la gegenüber Masse geöffnet, nimmt sein Potential die in Fig. 15a gezeigte Größe an. Das UND-Tor 84 wird in seinen Arbeitszustand versetzt, da sein dritter Eingangspol mit einem Einstellsignal von dem Flip-Flop 83 versorgt wird, das sich in seinem rückgesetzten Zustand befindet, so daß Zeitimpulse von dem Generator 82 hindurchgelassen werden und dem folgenden UND-Tor 85 gesandt werden. Sobald jedoch das bewegliche Kontaktstück 8ls mit dem Kontakt 8lb in Berührung kommt, wird das Flip-Flop 83 in seinem Zustand umgekehrt und beendet das in Richtung des UND-Tors 84 gesendete Einstellsignal, dessen Zustand durch die Wellenformen nach Fig. 15b und 15c gezeigt ist. In anderen Worten, befindet sich der üetz-Ansehluß dee Flip-Flops 83 auf Massepotential, hört das Einstellsignal auf. Demgemäß erzeugt das UND-Tor 84 für

•in Zettintervall, bei dem sich das bewegliche Kontaktstück

8le von dem Kontakt 8la zum anderen Kontakt 8lb bewegt, eine Reihe von Impulsen, wie dies in Fig. 15d bezeigt ist. Läuft das Signal der in Fig. 15d gezeigten Wellenform in das UND-Tor 85 und wird durch dieses hindurchgelassen, wobei an dem anderen Eingangspol normalerweise ein Einstellsignal vorliegt, wie dies in Fig» 15e gezeigt ist, werden diese Reihen von Zeitimpulsen, die in Fig. 15j gezeigt sind, dem Eingangsanschluß der ersten Stufe der Flip-Flop-Schaltung 86 zugeführt. Ist der Dekoder 88 mit 16 aufeinanderfolgenden Ausgangsenden versehen, werden somit an jedem Anschluß vom ersten Ausgangsende zu den folgenden Ausgangeenden des Dekoders 88 hin aufeinanderfolgende Impulse in Übereinstimmung mit der Anzahl der eingegebenen Zeitimpulse entwickelt. Erscheint ein Impuls an dem letzten Ausgangsende, d.h. an dem 16. .Auegangsende, wird der erzeugte Impuls durch den Inverter 91 umgekehrt, um dadurch den Ausgang (e) zu Null zu machen. Somit triggern aufeinanderfolgende Impulse, die an den Ausgangsenden des Dekoders 87 erscheinen, elektronische Schaltelemente - die jeweils mit einem Teilerwiderstand zur Bildung eines Speicherelements des Speichers 89 in Reihe geschaltet sind - nacheinander zur Durchschaltung der Schaltelemente, so daß parallelgeschaltete Widerstände über einen gemeinsamen Lastwiderstand nacheinander augenblicklich energiert werden, wobei die Widerstandewerte der Widerstände derart eingestellt sind, daß sie der in dem Speicher 89 gespeicherten Wellenform entsprechen. Diese parallelgeschalteten Widerstände besitzen eine gemeinsame Leitung, die zu dem Auagangsanschluß 90 führt, an dem eine abgetastete Wellenformepannung für jeden Zeitintervall vorliegt, bei dem ein Folgeimpule von dem Dekoder an dem ent-

*% λ ο ft η ι ι η η ·» ι

BAD ORIGINAL

sprechenden Schaltelement des Speichers vorliegt. Das an dem Anschluß 90 erscheinende Spannungssignal wird zur Steuerung des Pegels der in dem Hüllenwellenformspeicher 92 gespeicherten Wellenform benutzt.

Es IBt folgendes zu bemerken: Da jede Spannung, die an dem Anschluß 90 auftritt, nicht genug wirksam zur Steuerung, des Pegels der Hüllenwellenform wird, bis der tastenbetätigte Ein-Ausschalter 96 eingeschaltet ist, um ein Tonsignal in Richtung der Tastenschaltung.95 zu leiten, führt die aus dem Speicher 89 abgenommene Spannung die Pegelsteuerung der Hüllenwellenform nur während des Einschaltzustandes des tastenbetätigten Schalters 96 wirksam durch.

Die gespeicherte Wellenform des Speichers wird derart eingestellt, daß sie eine zur Veranschaulichung in Fig. I^ oder im einzelnen in Fig. 17 gezeigte zeitliche Ausklingcharakteristik hat. Fig. 15b bis 15d zeigen, daß sieben Impulse von dem Zeitimpulsgenerator erzeugt werden, bis das bewegliche Kontaktstück des tastenbetätigten Schalters 81, das seine Bewegung mit einer bestimmten Niederdrückungsgeschwindigkeit der Taste von der Stellung des Kontakts 8la startet, den anderen stationären Kontakt 8ib erreicht. Die vier Stufen-Flip-Flops 86 und der Dekoder 87 erzeugen in Kombination Impulse an den ersten vier Ausgangsenden des Dekoders, und zu der Zeit, bei der der Impuls an dem vierten Ausgangsende entwickelt wird_s wird der tastenbetätigte Schalter 96 eingeschaltet, und demgemäß führt nur eine Spannung, die durch den von dem vierten Ausgangsende des Dekoders abgeleiteten Impuls aus dem Speicher entnommen wird, die Pegelsteuerung der gespei-

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cherten Hüllenwellenform durch. let ein HUllenwellenformsignal, das der PegelBteuerung unterworfen wurde, vollständig der Tontaetenschaltung 95 zugeführt worden, wird ein Signal mit einer in Fig. 15h gezeigten Wellenform dem Flip-Flop 83 und der Flip-Flop-Schaltung 86 zur Rückstellung geliefert, wobei das Flip-Flop 83 wieder beginnt, ein Einstellungssignal zu erzeugen und dem UND-Tor 8Ί zu liefern, wie dies durch die Aufbauabschnitte der Wellenformen nach Fig. 15b und 15c gezeigt ist.

Wird dagegen eine Taste langsam niedergedrückt und kommt daher das bewegliche Kontaktstück des tastenbetätigten Schalters 81 ebenfalls langsam in Berührung mit dem gegenüberliegenden Kontakt 8lb, wird leicht verständlich, daß ein HüllenpegelsteuersiGnal infolge der Ausklingcharakteristik der gespeicherten Wellenform des Speichers 89 klein im Wert wird, vorausgesetzt, daß das Ausgangssignal des Dekoders bei geschlossenem Schalter 96 an einem das 16. Ausgangsende nicht überschreitenden Ausgangsende erscheint. Die Betriebsbedingungen an durch g, e und j repräsentierten Schaltungsabschnitten sind in Form verschiedener Wellenformen in Fig. 15g¹, 15e' und 15j' gezeigt.

Somit kann mit der erfindungsnemäßen berührungsabhängigen Tonpegelsteuerechaltung ein wirksames Spannungssicnal, das die Steuerung der Pegel, Frequenzen, Phasen oder Tonfarben von Tonsi^nalen in Übereinstimmung mit der Niederdrückunpsneschv/indickeit einer Taste erlaubt, an einem Auscanpsende oines V'ollenformspeicherB erholten werden, ohne die konventionelle I.ndp-Kntladeschaltung zu verwenden, die einen Widerstand und pinen Kon-

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densator benutzt. Ferner kann die gespeicherte Wellenform zur Herbeiführung eines gewünschten Musters willkürlich eingestellt werden.

Fig. 16 veranschaulicht eine Modifikation des in Fig. gezeigten elektronischen Musikinstruments_s bei dem eine berührungsabhängige Tonpegelsteuerschaltung in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendet wird; darin bezeichnet die Bezugsziffer H¹I eine Tonsteuersignalgeneratoreinrichtung, die eine Steuerspannung erzeugen kann, deren Größe von der Niederdrückungsgeschwindigkeit einer Taste abhängt.

Fig. 17a und 17b veranschaulichen Einzelheiten des Wellenformspeichers 89, die im wesentliehen gleich den in Fig. *»a und 4b gezeigten Einzelheiten sind.

Mit der Erfindung wird somit ein elektronisches Musikinstrument geschaffen mit einer Tongeneratorschaltung und/oder einer Tonsteuerschaltung, die Tontastenschaltungen enthalten, wobei die Tongeneratorschaltung und/oder die Tonsteuerschaltung Impulsgeneratoren aufweist, die mit tastenbetätigten Schaltern jeweils verbunden sind, Wellenformspeichereinrichtung mit zumindest einer Reihe von Spannungsteilern, deren Teilerverhältnisse in Kennwerten voreingestellt werden, die den Tonwellenformen, den Tonhüllen (Hüllkurven) oder den Niederdrückungsgeschwindigkeiten dar durch den Instrumentspieler betätigten Taste entsprechen, Folgespeicherausleseeinrichtungen„ die mit den entsprechenden Spannungsteilern verbunden sind_? und Impulsgenerato-

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ren zur Erzeugung eines Einatellsignals, das nacheinander an den einzelnen Teilern jedes mal dann anliegt, wenn ein Impuls von den Impulsgeneratoren eingegeben wird, zum Auslesen der gespeicherten Wellenform in Form eines modifizierten Audiosignals an der Ausgangsseite der Schaltung, Die gespeicherten WeI-lenformen können willkürlich abgetastet werden, indem in der Ausleeeeinrichtung eine Abtastschaltung benutzt wird, wodurch Änderungen des modifizierten Audiosignals herbeigeführt werden. Die Tonsteuerschaltung erlaubt die Tonpegel steuerung konform zur Niederdruckungsgeschwindigkeit der Taste und die Tonhüllensteuerung, chns dißkcwentionelle einen Kondensator mit relativ großer Kapazität erfordernde Lade-Entladeschaltung benutzen zu müssen, und macht dadurch die Ausführung einer Schaltungsintegrierung leicht.

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Claims

J Elektronisches Musikinstruments gekennzeichnet durch einen Wellenformspeicher mit Widerstandsspannungsteilernetzwerk zur derartigen Speicherung einer Wellenform,, daß diese in einej⁴ Anzahl von Amplitudenelementen zeitlich unterteilt wird und jedes Amplitudenelement derart eingestellt ist, daß es dem Teilerverhältnis jedes Teilers entspricht ₃ eine Ausleseeinrichtung mit einer Anzahl Frequenzteilersehaltungen₈ die austauschbar in Kaekade geschaltet sind, zur Erzeugung von Abtastimpulsen und zur Lieferung der Impulse zu dem Speieher zur Abtastung der gespeicherten Wellenform„ Zeitsignalgeneratoren zur Erzeugung von Zeitsignalen zum Betreiben der Frequenzteilerschaltungen, und Frequenzteileranschlußumsenalteinrichtungen die zwischen den Zeitsignalgeneratoren und den Äusleseeinrichtungen vorgesehen sind, zur veränderliche« Sfceuegwig ύ@τ Xaskadeverbindungen der Frequenzteilerschaltungen in Übereinstimmung mit der Frequenz des von dem Generator gelieferten Zeitsignals_B so daß die Abtastzahl für die gespeicherte Wellenform mit einem Ansteigen der Frequenz des angelegten Zeitsignals verringert wird und damit die Abtastfrequenz im wesentlichen konstant gehalten wird.

2„ Instrument nach Anspruch I₈ dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleseeinrichtung einen Dekoder aufweist, der eine Anzahl aufeinanderfolgender Impulsausgangsanschlüsse und Flip-Flops besitzt, die mit dem Dekoder als Frequenzteiler verbunden sind.

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3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenformspeicher eine Reihe von Widerständen besitzt, von denen jeweils ein Ende über einen gemeinsamen Widerstand mit einer Leistungsquelle verbunden ist und jedes der anderen Enden mit einem elektronischen Schaltelement mit einem an Masse liegenden Ende einzeln verbunden ist, wobei die Steuerelektrode des Elements mit dem Ausgang der Ausleseeinrichtung verbunden ist.

¹I. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Schaltelement ein Feldeffekttransistor ist.

5.. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis ¹I, gekennzeichnet durch ein Tonsignalerzeugungssystem mit Wellenformspeichern zur Speicherung einer Tonsignalwellenform, einer Tonquellenschaltung zur Lieferung eines Impulssignals mit einer Frequenz, die einer Taste zugeordnet ist, und einem Impulszähler, der an seinem Eingang das Impulssignal empfangen kann und dadurch den Wellenformspeichern aufeinanderfolgende Ausleseimpulse liefern kann, wodurch von den Speichern durch Niederdrücken der Taste ein Tonsignal mit einer gewünschten Wellenform erhalten wird.

6. Instrument nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Hüllenwellenformspeicher zur Speicherung einer Hüllenwellenform, und einen zweiten Zähler zur Lieferung eines Auslesesicnals zu den HUllenspeichern in Übereinstimmung mit einem Tastensignal, wodurch das von den Tonsignalwellenformspeichern auspelesene Tonsignal durch das Auslesehüllensignal einer Hülleneteuerung

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unterworfen wird.

7. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Hüllenwirkungserzeugungssystem zur Herbeiführung einer gewünschten Hüllenwirkung in Übereinstimmung mit dem Betreiben einer Taste, mit einem ersten Wellenformspeicher zum Speichern eines Aufbauabschnitts einer Hüllenwellenform, einem zweiten Wellenformspeicher zum Speichern eines Ausklinßabschnitts der Hüllenwellenform, einem-ersten und einem zweiten Zähler, die Signale zum Entnehmen der gespeicherten. Wellenformen dem ersten bzw. zweiten Speicher liefern, und eine Tastenimpulsgeneratorschaltung zur Steuerung des Arbeitens des ersten und zweiten Zählers.

8. Instrument nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch eine Festepannungsgeneratorschaltung zum Erzeugen einer festen Spannung, die einem Halteabschnitt der Hüllenwellenform entspricht, und ein Steuertor zum Steuern des Arbeit-ens der Festspannungsgeneratorschaltung.

9. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein berührungsabhängiges Tonsteuersignalerzeugungssyetem mit einem VTellenformspeieher zum Speichern einer Wellenform, deren Amplituden den Tonsteuersignalen entsprechen, die in Übereinstimmung mit der Niederdrückungsßeschwindigkeit einer Taste erhalten werden, einer Polgeimpulsgeneratorschaltung zur Lieferung eines Abnahmesignals an den Speicher zum Abnehmen eines bestimmten Werts der durch dae Signal abgetasteten gespeicherten

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Wellenform, einem Zeitimpulsgenerator zur Erzeugung eines Zeitimpulses zum Betreiben der Folgeimpulsgeneratorschaltung, und einer Einrichtung zum Steuern des Ausgangssignals des Zeitimpulsgenerator in Übereinstimmung mit der Niederdrückungsgeechwindigkeit einer Taste, wodurch ein Tonsteuersignal in Übereinstimmung mit der NiederdrUckungsgeschwindigkeit der Taste erhalten wird.

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