DE2237594C3

DE2237594C3 - System zur Erzeugung von Tonwellenformen durch Abtasten gespeicherter Wellenformen für ein elektronisches Musikinstrument

Info

Publication number: DE2237594C3
Application number: DE2237594A
Authority: DE
Inventors: Takehisa Hamamatsu Shizuoka Amano; Takatoshi Hamamatsu Shizuoka Okumura
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Priority date: 1971-07-31
Filing date: 1972-07-31
Publication date: 1984-02-23
Also published as: DE2237594B2; US3854365A; DE2237594A1; NL7210530A; GB1395376A

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung von Tonwellenfoni.en durch Abtasten gespeicherter WeI-ienrormen fur ein eiektroniscnes Musikinstrument, mit tastenbetätigten Schaltern entsprechend den jeweiligen Noten, die in einer Vielzahl von Oktaven enthalten sind, mit einem Wellenformspeicher, der eine Vielzahl π von Ablastwerten einer Wellenform bestimmter Klangfarbe wi enthält und einen Satz Widerstandselemente mit bestimmten Widerstandswerten aufweist, weiche in analoger Form die Amplitude der gewünschten Wellenform als Abtastwerte darstellen, und mit Speicherausleseeinrichtungen, um den Speicher abhän- <·"> gig vom Niederdrücken einer Taste des Instruments mit wählbarer Frequenz auszulesen.

Aus der DE-OS 19 35 306 ist eine elektronische Orgel bekannt, bei der zur Tonerzeugung gespeicherte Wellenformen abgetastet werden. Dieses bekannte Musikinstrument besitzt einen Wellenformspeicher, eine Ausleseeinrichtung mit einer Frequenzteilerschaltung zur Erzeugung von Abtastimpulsen sowie Taktsignalgenenvioren. Der Wellenformspeicher enthält aus« gewählte Werte der zu erzeugenden Wellenform in digitaler Form, was nicht nur einen sehr komplizierten Aufbau zur Folge hat, sondern auch nur die Sp-icherung bestimmter Werte zuläßt, die abhängig vom Aufwand, nur mehr oder weniger genau einem tatsächlich gewünschten Wert entsprechen. Darunter leidet die Natürlichkeit der viedergegebenen Töne. Eine Erhöhung der Frequenz des Tonsignals, das mit Hilfe des Wellenformgenerators erzeugt wird, ist bei dem bekannten elektronischen Musikinstrument durch eine Erhöhung der Abtastfrequenz des Wellenformspeichers möglich.

Aus der GB-PS 9 82 824 ist ein Wellenformgenerator bekannt, der im wesentlichen einen Ringzähler aufweist, dessen Ausgänge seiner einzelnen Zählstufen über einstellbare Dämpfungsglieder gemeinsam mit einem Ausgangsanschluß verbunden sind. An diesem Ausgangsanschluß ergibt sich daher beim Durchlaufen der einzelnen Zählstufen des Ringzählers eine von der Einstellung der jeweiligen Dämpfungsglieder abhängige Wellenform.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein System der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sich bei relativ einfachem Aufbau eine große Natürlichkeit der erzeugten Tonwdienformen ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Patentanspruchs 1 gelöst Der Unteranspruch enthält eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.

Der sich aus den erfindungsgemäßen Maßnahmen ergebende Vorteil liegt darin, daß für einen bestimmten Ton in allen Oktaven das Produkt aus der Abtastfrequenz oder Abtastzahl (Anzals! von ausgelesenen Abtdstwerten im Wellenformspeicner pro Abtastzyklus) und der Zyklusfrequenz konstant ist Das heißt, wenn die Abtastzahl groß ist, wenn z. B. in jedem Abtastzyklus alle im Wellenformspeicher gespeicherten Abtastwerte ausgelesen werden, dann erfolgt dieses Auslesen mit einer relativ geringen Zyklusfrequenz. Dabei ergibt sich eine Tonwelienform, deren Frequenz ebenfalls relativ niedrig ist. (unterste Oktave). Zur Erzielung derselben Tonwellenform mit höherer Grundfrequenz werden nicht mehr alle im Wellenformspeicher überhaupt vorhandenen Abtastwerte, sondern nur noch ein Teil dieser Abtastwerte, nun jedoch mit einer größeren Zyklusfrequenz abgetastet Da das Produkt aus Abtastzahl und Zyklusfrequenz konstant ist, reicht für einen bestimmten Ton in allen Oktaven ein einziger Taktoszillator aus, wenn in der erfindungsgemäßen Weise dafür gesorgt wird, daß das Verhältnis zwischen Abtastzahl und ZyMusfrequenz in der erläuterten Weise mit zunehmender u>ktaveno/dnungszahl geändert wird. Auf diese Weise schafft die Erfindung ein System zur Erzeugung von Tonwellenformen, das für ein elektronisches Musikinstrument geeignet ist und nur so viel Taktimpulsquellen benötigt, wie Töne iii einer Oktave enthalten sind. Mit jeder höheren Oktave wird stufenweise die Abtastzahl der Wellenform vermindert, wobei sich ein Tonsignal ergibt, das tatsächlich die gewünschten hörbaren Frequenzkomponenten enthäll. Wenn auch jede abgetastete Wellenform unvermeidbar ein Stufenrauschen einführt, ergeben sich dadurch doch

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keine Nachteile, da die Abtastfrequenz für den Wellenformspeicher innerhalb eines engen Bandes liegen, so daß das Stufenrauschen innerhalb eines konstanten Bereich? vorliegt, beispielsweise zwischen 16KHz und 32KHz und ausgefiltert, werden kann. Beträgt die Grundfrequenz 128 Hz und die Abtastzah! 128, ist eine Wiedergabe bis zur Harmonischen der 64. Ordnung möglich, d.h. die obere Grenzfrequenz der abgetasteten Wellenform wird 128 Hz χ =8192 Hz. beträgt andererseits die Grundfrequenz 1 KHz und ist die Abtastzahl gleich 16, wird die obere Grenzfrequenz 1 K⁷Iz χ 8 = 8000 Hz. Ein elektronisches Musikinstrument gilt r.ügemein als zufriedenstellend, wenn es Klänge wiea^ .-^"^en kann, deren höhere Frequenzkompcnentcn ir. ".iem Bereich bis zu 8 KHz liegen. Es ist na^~" inöglich, die Abtastfrequenzen beim erfindu;-iV-J4-"'^:'ä3en System auf niedrig? Werte einzustellen, s<-· iaß ein Gerät mit einem einfachen Aufbau gesch ,;^cen werden kann, das keine teuren Breitbandverstärkes m Verstärken der wiedergegebenen Tonwellenformen erfordert

Ein Ausführungsheispiel eines Systems zur Erzeugung von Tonwellenformen nach der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines elektronischen Musikinstruments;

Fig.2 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung von Einzelheiten einer in F i g. 1 gezeigten Tonhüllenausleseeinrichtung;

Fig.3a bis 3j zeigen Diagramme zur Veranschaulichung von Wellenfcrmen in den Blöcken nach F i g. 2;

Fig.4a zeigt ein Schaltbild zur Veranschaulichung

eines Beispiels der in F i g. 2 gezeigten Wellenform-

speichereinrichtungen, die den Aufbau eines wesentli- -chen Abschnitts des erfindungsgemäßen Instruments

bilden, während

F i g. 4b eine in der Speichereinrichtung nach F i g. 4a gespeicherten Wellenform zeigt;

Fig.5a zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform des Wellenformerzeugungssystems, während

F i g. 5b bis 5d graphische Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Systems nach F i g. 5a zeigen; Fig.6 zeigt ein Grundblockschaltbild, das den wesentlichen Abschnitt des Systems nach F i g. 5a mehr im einzelnen veranschaulicht;

Fig.7 zeigt ein Schaltbild, das ein Beispiel eines wesentlichen Teils der Schaltung nach Fig.6 im einzelnen veranschaulicht;

F i g. 8a bis 8d zeigen Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Systems nach F i g. 5a;

Fig.9a bis 9d zeigen Wellenformen zur Erläuterung des Ausgangssignals, das von dem Wellenformerzeugunssystem nach F i g. 5a erhalten wird.

Es ist zu bemerken, daß in den Zeichnungen gleiche Ziffern und Zeichen gleiche Teile bezeichnen.

In F i g. 1 ist eine Ausführungsform eines elektronischen Musikinstruments veranschaulicht, bei dem die Erfindung verwendbar ist; darin bezeichnen die Bezugsziffer ί eine Tastatur, die Bezugsziffer 2 der Tastatur zugeordnete Tastenschalter, die Bezugsziffer Tongeneratoren, die Bezugsziffer 4 einen Impulszähler, die Bezugsziffer 5a bis Sd Tonwellenformspeicher, die Bezugsziffem 6a und 6b Tonhüllenwellenformspeicher, die Bezugsziffer 7 einen Generator, der eine konstante Spannung erzeugt, die Bezugsziffer 8 ein Haltetor, die Bezugsziffer 9 einen Einschwingzähler, die Bezugsziffer 10 einen Ausklingzähler, die Bezugsziffer 11 eine Tastenimpulsgeneratorschaltung, die Bezugsziffer 12 einen Tonverstärker, die Bezugsziffer 13 einen Lautsprecher, die Bezugszeichen TAi-TA* Tonfarbtsibulatoren, das Bezugszeichen A 7j einen Einschwingsteuerknopf, das Bezugszeichen A Ti einen Ausklingsteuerknopf, das Bezugszeichen EP ein Ausdruckpedal, die Bezugszeichen SWx-SW* Tabulatorschalter, die Bezugszeichen SW₅-SWf, einen vom Einschwingknopf betätigten Schalter bzw. einen vom Ausklingknopf ίο betätigten Schalter, und die Bezugsziffem 9a und 10a einen vom Einschwingknopf betätigten Impulsgenerator für den Einschwingzähler bzw. einen vom Ausklingknopf betätigten Impulsgenerator für den Ausklingzahler.

Hüllenwellenformspeicher 6a und 6b sind zur Speicherung eines Einschwingabschnitts bzw. eines Ausschwingabschnitts einer Tonhüllenwellenformcharakieristik vorgesehen, während der Spannungsgenerator 7 zur Erzeugung einer konstanten Spannung vorgesehen ist, die den ebenen Mittelteil der Hüliencharakteristik darstellt Diese Speicher 6a und 6b sind derart aufgebaut, daß sie be«;i Empfangen von Impulssignalen von dem Einschwingzähler 9 und aus dem Ausklingzähler 10 einer Tonsignalsteuerseite ein gespeichertes Hüllenwellenformsignal liefern. Die Hüllenwellenformspeicher 6a und 6£> werden mittels Hüllenwellentabulatoren ETA\ und ETA2 und Schalter SWi und SW_b wahlweise eingeschaltet Zur Erläuterung wird im folgenden die Funktion des Einschwinghüllen-Speichers 6a beschrieben.

Die Tastenimpulsgeneratorschaltung 11 steuert durch den Empfang eines Tastenimpulssignals, d.h. eines Signals, das das Anschlagen einer Taste kennzeichnet, den Einschwingzähler 9, den Ausklingzähler 10 und das Tor 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 eingeschaltet ist, und schaltet das Tor bie Vollendung der Zählung durch den Zähler 9 durch, damit der Generator 7 die konstante Gleichspannung erzeugt, 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 Huiienwellenionn repräsentierende Spannung von den Hüllenspeichern 6a und 6b und dem Generator 7 einer Leitung L\ geliefert und liegt an den Tonwellenformspeichern 5a bis Sd an. Jeder Tonwellenformspeicher 5a—Sd hat eine Tonwellenformspeicherfunktion und hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie jeder Hüüenspeicher.

Die Tongeneratoren 3 umfassen Oszillatoren, die mit den Tastenschaltern 2 verbunden sind, und von denen jeder n/Taktimpuise pro Sekunde erzeugen kann, wenn ein entsprechender Tastenschalter durch Niederdrükken einer w.spicuiicndcn Taste der Tsststur ΐ geschlossen wird, wobei η (eine ganze Zahl) die Abtastzahl der gespeicherten Wellenform ist, und /der Frequenz Jner gewünschten Tonhöhe entspricht, die '■α mit jeder Taste veränderlich ist Die erzeugten Taktimpulse werden einem n-stufigen Impulszähler liefert, so daß dieser /-mal pro Sekunde umläuft und dadurch an seinen Ausgängen Aii'tgangsimpulse erzeugt. Diese Ausgangsimpulse liegen dann an den Tonwellenformspeichern 5a bis Sd an, die jeweils eine voreingestellte Tonwellenform zum Auslesen speichern. Durch einen selektiven Betrieb von Tonfarbentabulatoren TAs-TAi, wird irgendeiner der Schalter

zur Wahl einer gewünschten Tonfarbe oder Farben geschlossen; die so abgeleiteten Tonsignale werden von den Tonwellenformspeichern dem Tonverstärker 12 geliefert.

Es sei nun angenommen, daß ein Schalter SW₁ geschlossen ist, woraufhin Tonsignale nacheinander von dem entsprechenden Wellenformspeicher 5a ausgelesen werden, der Tonhüllensteuerung durch ein Tonhüllensignal über die Leitung U unterworfen Werden und dann durch den Tonverstärker 12 verstärkt und durch den Lautsprecher 13 wiedergegeben werden.

Es ist zu bemerken, daß um eine TonhüHenwirkung herbeizuführen, alternativ die Auslesetonsignale, die von den Tonwellenformspeichern 5a bis Sd abgeleitet werden, durch Verwendung der konventionellen Hüllkurven- oder Tontastenschaltung getastet werden körn.en.

In Fig 2 ist ein dst2ÜIicries Blockschaltbild eines Hüllenspeichers 6a und einer Tastenimpulsgeneratorschaltung 11 nach Fig. 1 gezeigt, worin der Speicher 6a gemäß Darstellung einen Einschwinghüllenspeicher Ba₁ und einen Ausklinghüllenspeicher 6a₂ enthält und die Jmpulsgeneratorschaltung 11 gemäß Darstellung einen Aufbauimpulsdetektor 11a und einen Abfallimpulsdetektor Ub besitzt

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

Liegt ein Tastenimpulssignal mit einer in Fig.3a gezeigte Wellenform an der Tastenimpulsgeneratorschaltung 11 an, wird ein in Fig.3b gezeigter Aufbauimpuls durch den Aufbausignaldetektor 11a erzeugt und an den Einschwingzähler 9 angelegt. Ein von dem Zähler 9 abgeleiteter Ausgangsimpuls liegt an dem Einschwinghüllenspeicher 6ai an und liest dadurch eine Spannung (Abtastwert) der gespeicherten Einschwinghülle aus dem Speicher 6a, aus. Bei der Beendung des Zählers des Einschwingzählers 9 wird ein Impuls, der die Beendung der Zählung repräsentiert, durch einen Zählbeendungsdetek'.or 8a mit einer in Fi g. 3d gezeigten Wellenform erzeugt und schaltet das Tor 8 ein, um dadurch eine Gleichspannung mit konstanter Amplitude gemäß Darstellung in Fi g. 3e im Generator 7 zu erzeugen. Ist der tastenbetriebene Schalter ausgeschaltet, wird dann ein abfallender (negativ laufender) Impuls gemäß Darstellung in F i g. 3c durch den Abfallsignaldetektor 116 erzeugt Der abfallende Impuls schaltet das Tor 8 und beendet somit die Erzeugung der Spannung mit feststehender Amplitude im Generator 7. Dieser Impuls liegt gleichzeitig an dem Ausklingzähler 10 an und löst dessen Betrieb aus. Somit liegen Zählsrgnafe von dem Aüsklingzähler iö an dem Ausklinghüllenspeicher 6a2 als Signale zum Lesen des Speichers an, so daß eine Spannung, die eine gespeicherte Ausklinghüllenwellenform gemäß Darstellung in Fig.3i repräsentiert, vom Speicher 6a₂ ausgelesen wird. Daher ist ersichtlich, daß durch Niederdrücken und Loslassen der Taste eine Hüllkurve, die eine Spannung repräsentiert, die nacheinander die gesamte Anstiegs- und Abfallwellenform gemäß Darstellung in Fig.3j hat, bezüglich eines Zeitintervalls zwischen U und t₂ erzeugt wird.

Es ist zu bemerken, daß das Betriebsintervall des Einschwingzählers über den Bereich von einem festen Punkt F bis zu einem normalen Punkt N gemäß Darstellung in Fig.3f nach Bedarf veränderlich ist durch Änderung der Schwingungsfrequenz eines Taktoszillators 9a zum Betreiben des Einschwingzählers, während das Betriebsintervall des Ausklingzählers 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 anderen Taktoszillators 10a zum Betreiben des Ausklingzählers.

Fig.4a veranschaulicht die Einzelheiten der zuvor -■ erwähnten Weltenformspeicheri Als Beispiel wird eine ' Schaltungsanordnung im folgenden beschrieben, die bei , jedem der Tonwellenformspeicher 5a bis 5d angewendet wird. Eine solche Anordnung ist natürlich bei dem zuvor erwähnten Einschwinghüllenspeicher oder Aus- ! klinghüllenspeicher in gleicher Weise wie bei jedem Tonwellenformspeicher anwendbar, obwohl dies nicht ; im einzelnen beschrieben ist Die Bezugszeichen Rt bis i Rs bezeichnen Widerstände, deren Widerstandswerte in ; Übereinstimmung mil abzutastenden Amplituden (Ab- \ tastwerte) 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 R\ bis Äs ist mit einer gemeinsamen Leitung verbanden, die ihrerseits über einen Lastwiderstand R mit einem Anschluß T verbunden ist an dem eine Versorgungsspanrung anliegt Der Verbindungspunkt Tout zwischen dem Lastwiderstand R und der gemeinsamen Leitung bildet einen Ausgangsanschluß. Obwohl eine von den Hüllenv/ellenformspeichern abgeleitete Hüllensteuerspannu ig an dem Anschluß anliegt wie dies aus Fi g. 1 und 2 ersichtlich ist, wird im folgenden zur Erleichterung der Erläuterung angenommen, daß eine Spannung mit konstanter Amplitude als Hüllensteuerspannung an diesem Anschluß anliegt Die anderen Enden der Widerstände R\ bis Ag sind mit Schalterelementen, wie Feldeffekttransistoren TR\ bis TRa mit deren Drain-Elektroden verbunden, deren Source-EIektroden S

-to gemeinsam an Masse liegen und deren Gateelektroden Gjeweils mit einem Ausgangsanschluß Ot, O₂■■■ Chdes Impulszählers 4 verbunden sind. Liegt in der Wellenformspeicherschaltungsanordnung eine vorbestimmte Anzahl von Taktimpuisen als Signalquelle an einem Eingangsanschluß Ti des Zählers 4 von den Tongeneratoren 3 an, wird eine Impulsspannung an den Anschlüssen 0[,O₂... Os aufeinanderfolgend entwickelt und somit an diesen Ausgangsanschlüssen im Umlauf verschoben. Ist eine Impulsspannung an dem Anschluß O\ vorhanden und liegt an dem Gate des Transistors TRi an, wird dieser entsprechend leitend gemacht so daß ein Strom über den Anschluß T, den Lastwiderstand R, den Widerstand R\, die Drain- und Source-EIektroden des Transistors TRi und Masse fließt; dadurch wird am Ausgangsanschluß Tout eine Gleichspannung mit einem Wert abgeleitet, der dem Widerstandswert des Widerstands R_t entspricht; d. h. es wird ein Teil einer in Widerstandsform an diesem Anschluß gespeicherten Wellenform ausgelesen, liegt die Impulsspannung

h" aufeinanderfolgend an den Anschlüssen O₂,0₃.. - Og vor und liegen diese Spannungen an den entsprechenden Gates der Transistoren TR₂, TR₃.-- TRs. werden Spannungen, die durch die entsprechenden Widerstände R2,Rz...Ri repräsentiert werden, an dem Ausgangsan-

·>"■ schluß Tout nacheinander in gleicher Weise entwickelt, wie dies im Vorhergehenden beschrieben wurde. Diese an dem Ausgangsanschluß Tout erscheinenden Spannungen sind gegenüber der Zeit als eine in Fig.4b

gezeigte Wellenform dargestellt. So kann eine gewünschte Tonsignalwellenform an dem Ausgangsanschluß Tout erzeugt werden, indem der Widerstandswert jedes Widerstandes als Speicherelement in geeigneter Weise eingestellt wird.
. Es wird nun eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems anhand der Fig.5 bis 9 beschrieben. Allgemein gesagt ist diese Ausführungsform auf ein bestimmtes Wellenformerzeugungsgerät gerichtet, das mit einer Speichereinrichtung für vorbestimmte Wellenformen und einer Welleniormamplhüderiaüs'.eseeinrlchtung versehen ist und bei dem zur veränderlichen Abtastung der Amplituden der gespeicherten Wellenform die Abtastzahl mit einem Ansteigen der Grundfrequenz verringert wird; d. h. die gespeicherte Wellenform wird mit einer geringeren Anzahl von Abtastwerten der Wellenform abgetastet, wenn die Grundfrequenz ansteigt, so daß das Gerät eine Wellenform erzeugen kann, die das gewünschte breiie Band überdeckt, indem eine Grundsignalquelle mit einem schmalen Band benutzt wird.

F i g. 5a ist ein Schaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems, wobei die Bezugsziffern 51 eine Tastatur bezeichnet, die Bezugsziffer 52 tastenbetätigte Ein-Aus-Kontakte, die mit entsprechender. Tasten der Tastatur verbunden sind, die Bezugsziffer 53 eine Tonquelle mit einzelnen Taktoszillatoren, deren Anzahl der Zahi von Tönen einer Oktave entspricht, mit der Bezugsziffer 54 ein n-stufiger Ringzähler, der aus einer Anzahl von in Kaskade geschalteten Flip-Flops57,dieeine Frequenzteilerschaltung bilden, und einem Dekoder 58 besteht, mit der Bezugsziffer 56 Eingangsstufenwähler, die zwischen den Taktoszillatoren und dem Ringzähler vorgesehen sind, die Verbindung der in Kaskade geschalteten Flip-Flops zu schalten und zu bestimmen, welche der Flip-Flops 57 selektiv in Kaskade zu schalten sind, und um dann einen von einem Oszillator erzeugten Taktimpuls 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 Grundfrequenzen der oben erwähnten Grundoktave werden vorzugsweise durch zwölf Frequenzen von der untersten Frequenz π ■ ft = 100 χ nHz bis zur obersten Frequenz π - f_a — 2000 χ nHZ gewählt, wobei n, h und In wie zuvor definiert sind. Das so erzeugte Taktimpulssignal wird einem bestimmten Tor der Schaltung 56 zugeführt. Die normal geöffneten stationären Kontaktabschnitte der Kontakte 52 jeder Oktave, die sich auf der Seite der Schaltung 56 befinden, sind mit einem gemeinsamen Anschluß verbunden, während die beweglichem Kontaktabschnitte der Kontakte 52 auf der Seite der Taktoszillatoren, deren zugehöriger Tastenname in jeder Oktave der gleiche ist, zusammengeschaltet sind, jeder gemeinsame Ausgangsanschluß in jeder Oktave ist mit dem entsprechenden einen Tor der Tore der Eingangsstufenwähler verbunden, die an den Eingangsanschlüssen der Flip-Flops 57 vorgesehen sind, so daß die Anzahl der Kaskadenstufen der Flip-Flops ansteigt, wenn der Tonbereich in dpr Tonquelle niedriger wird.

Die hier beschriebene Tonquelle ist mit extrem wenig · Taktoszillatoren versehen; die Takloszillatorenänzahl ist nämlich geringer als die Anzahl der Tasten der Tastatur, Diese Tonquelle ist derart geschaltet, daß die gleiche Anzahl an Taktimpulsen an den Flip-Flops 57, die eine Frequenzleilerschal'.ung bilden, anliegt, wenn Tasten mit dem gleichen Ton in verschiedenen Oktaven gedrückt werden; Wird eine Taste gedruckt, die einen

■ bestimmten Ton repräsentiert,! der zu der untersten

OktaVe gehört, werden Jje /j-stufigen Flip-Flops

'' insgesamt ¹Z¹Ur Kaskadenschaltung geschaltei, und deren erster Stufe werden Taktimpulse zugeführt, deren Zahl der der gedrückten Taste entspricht; demgemäß wird an den Ausgangsanschlüssen aller Stufen ein Ausgangsim-

J5 puls erzeugt. Wird dagegen eine andere Taste gedrückt, die einen bestimmten Ton repräsentiert, der zur höchsten Oktave gehört, wird die Frequenzteilerschaltung nur durch die letzte Stufe betrieben und hat daher nur einen betreibbaren Ausgangsanschluß. Die Verwendung eines Fhp-FIaps für jede Stufe der Frequenzteilerschaltung wurde nur als Beispiel beschrieben; es kann auch ein binäres Signal an einem Ausgangsanschluß jedes Flip-Flops erzeugt werden und das binäre Signal an den Dekoder 58 angelegt werden, der an den Ausgangsenden aufeinanderfolgende Impulse erzeugt

Fig.6 zeigt eine schematische Darstellung des Eingangsstufenwählers 56 in Verbindung mit anderen angeschloss ■ en Schaltungen. Als Eingangsstufenwähler 56 kann jede Schaltung unter der Voraussetzung verwendet werden, daß sie eine derartige Funktion hat, daß beim Empfangen eines Umscbaltanweisungssignals, das beim Drücken einer Taste erzeugt wird und durch den Namen der Taste spezifiziert ist, gewählte Teilerstufen eine Kaskadenschaltung bilden, deren Eingangsanschluß mit dem Anweisungssignal beaufschlagt wird.

Ein Beispiel des Eingangsstufenwählers ist in F i g. 7 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 A, B, Cund D zum Ein-Zustand gebracht und ein Taktsignal einem zweiten Flip-Flop 57 eingegeben.

Es wird nun anhand der F i g. 8a bis 8d beschrieben, in welcher Folge Impulse an den Ausgangsanschlüssen des Dekoders in Übereinstimmung mit dem Muster der zwischen den Flip-Flops 57 gebildeten Kaskadenverbindung erzeugt werden, unter der zur Erläuterung getroffenen Annahme, daß vier Flip-Flops 57 in

so Kaskade geschaltet werden können und daß von jedem Ausgangsanschluß dieser Flip-Flops ein binäres Signal zu dem Dekoder 58 geführt wird und daß der Dekoder 58 sechzehn Serienausgangsanschlüsse hat

Wird ein Taktimpuls einem Flip-Flop in erster Stufe in der in Fig.8c gezeigten Schaltungsanordnung eingegeben, erzeugen die Flip-Flops nacheinander an ihren Ausgangsanschlüssen binäre Signale. Das Ausgangssignal der ersten, zweiten, dritten und vierten Flip-Flops bilden das erste Bit, zweite Bit, dritte Bit bzw. vierte Bit eines binären Wortes. Die Beziehung zwischen den Ausgangssignalen der Flip-Flops und des Dekoders sind in Fig.8a veranschaulicht Wird ein Taktimpuls einem Flip-Flop in zweiter Stufe in der Schaltungsanordnung nach Fig.8d eingegeben, wird alternativ kein Eingangssignal an das erste Flip-Flop angelegt, das seinen Ausgang stets auf Null hält Somit ergibt sich die in Fig.8b 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 zu Null gemacht wird. Statt zu Null gemacht zu werden, 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, 2³*ten Ausgangsanschluß des Dekoders abgeleitet Werden, wenn Taktimpulse den Flip-Flops in späteren Stufen als der zweiten Stufe eingegeben Werden,

Die Ausgangsanschfusse des Dekoders 58 sind in einer Anzahl vorgesehen, die zumindest gleich der Zahl ρ der Abtastwerte der in dem Wellenformspeicher 55 !gespeicherten Wellenform ist, wobei π eine ganze Zahl ■ist. Werden aufeinanderfolgende Impulse an den entsprechenden Ausgangsanschlüssen des Dekoders gemäß Darstellung in F i g. 8a erzeugt, ist demgemäß die Abtastzahl für die gespeicherte Wellenform in dem Speicher gleich n, während bei Erzeugung der aufeinanderfolgenden Impulse an jedem zweiten Ausgangsanschluß des Dekoders die AbtastzahJ gleich"^ 1st.

Werden Taktimpulse 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 Fi g. 5d gezeigt ist, wird die

s Abtastzahl η entsprechend stufenweise auf "h, "U... "!te verringert, wie dies in Fig,5c gezeigt ist, so daß die Abtästfrequenzen in einem vorbestimmten Bereich zu liegen, wie dies in Fig.5b gezeigt ist, unabhängig von der Größe, d, h- höher oder niedriger, der Grundfrequenzen der entsprechenden Oktaven, die den Taslen der Tastatur zugeordnet sind.

Der Wellenformspeicher 55 kann beispielsweise aufgebaut sein, wie dies anhand der F i g,4a, 4b erwähnt wurde. Es ist leicht verständlich, daß die Ausgangsän-Schlüsse des Dekoders 58 derart angeordnet sind, daß sie den Ausgangsanschlüssen Ou O₂... O& des Impulszählers 4 nach F i g. 4a entsprechen.

In Fig.9b bis 9d sind verschiedene abgetastete Wellenformen veranschaulicht, die durch Abtastung einer in dem Speicher 55 gespeicherten Wellenformen mit Ausgangsimpulsen des Dekoders 58 in einer in bezug auf die Zahl der Abtastwerte der gespeicherten Wellenform verschiedenen Abtastzahl erhalten wurden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

1
Patentansprüche:

ί. System zur Erzeugung von Tonwellenformen durch Abtasten gespeicherter Wellenformen für ein elektronisches Musikinstrument mit tastenbetätigten Schaltern entsprechend der jeweiligen Noten, die in einer Vielzahl von Oktaven enthalten sind, mit einem Wellenformspeicher, der eine Vielzahl π von Abtastwerten einer Wellenform bestimmter Klangfarbe enthält und einen Satz Widerstandselemente mit bestimmten Widerstandswerten aufweist, welche in analoger Form die Amplitude der gewünschten Wellenform als Abtastwerte darstellen, und mit Speicherausleseeinrichtungen, um den Speicher abhängig vom Niederdrücken einer Taste des Instruments mit wählbarer Frequenz auszulesen, gekennzeichnet durch eine der Anzahl an Noten in einer Oktave entsprechende Anzahl von Taktimpulsquellen (53), deren Frequenzen den Produkten der Frequenzen (f\ bis /12) der jewe^:ligen Noten in ο er untersten Oktave einer Vielzahl von Oktaven mit der Anzahl π der Abtastwerte der Wellenform entsprechen, durch Schaltereinrichtungen (52), um den Speicherausleseeinrichtungen einen Taktimpulszug von einer der Taktimpulsquellen entsprechend den Noten in einer Oktave zuzuführen, und durch Schaltungseinrichtungen (56, 57), die die Speicherausleseeinrichtungen in die Lage versetzen, jeden 2*-ten Abtastwert abzutasten, wenn die Note der angeschlagenen Taste in einer höheren Oktave £-'s der untersten Oktave enthalten ist, wobei k die Rangfolge der Oktave darstellt.

2. System nach Anspruch * dadurch gekennzeichnet, daß jede Taktimpulsquelle (53) mit einem Anschluß derjenigen Tastenschalter (52) verbunden ist, die in den verschiedenen Oktaven demselben Ton zugeordnet sind, daß jeweils die anderen Anschlüsse aller Tastenschalter einer Oktave miteinander verbunden sind, daß die Speicherausleseeinrichtung (54) eine Kaskadenschaltung von Flipflops ·*ο (57) als Frequenzteiler und einen die Flipflopausgänge mit dem Wellenformspeicher (55) verbindenden Dekoder (58) aufweist, daß die anderen Anschlüsse der Tastenschalter mit der Kaskadenschaltung verbunden sind und daß die Schaitungseinnchtungen -»5 (56, 57) Einrichtungen enthalten, mittels derer abhängig von der Oktavs des jeweils angeschlagenen Tones die Anzahl der in Kaskade geschalteten Flipflops änderbar ist.

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