DE2430321C3

DE2430321C3 - Einrichtung zur Erzeugung von Tonsignalen

Info

Publication number: DE2430321C3
Application number: DE19742430321
Authority: DE
Inventors: Kinji Kyoto Kawamoto; Masahiko Suita Osaka Tsunoo
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1973-06-23
Filing date: 1974-06-21
Publication date: 1980-09-18
Also published as: IT1016126B; DE2430321A1; DE2430321B2; FR2234628B1; JPS5246089B2; JPS5021719A; GB1479005A; FR2234628A1

Description

Die Erfindung betrifft eine mittels eines tonfrequenten Eingangssignals gesteuerte Einrichtung zur Erzeugung von Tonsignalen, mit einem Steuersignalgeber, dem das tonfrequente Eingangssignal zugeleitet wird und dessen abgegebene Steuersignale davon abhängen, in welchem von einer Anzahl von Frequenzbändern, die jeweils einem Ton der chromatischen Tonleiter

zugeordnet sind, die Grundfrequenz des tonfrequenten Eingangssignal."; liegt, und dessen abgegebene Steuersignale einer Tongeneratoreinrichtung zugeleitet werden, die in Abhängigkeit von dem Jeweils zugeleiteten Steuersignal ein Ausgangstonsignal erzeugt, dessen Grundfrequenz demselben oder einem anderen Ton entspricht, wie die Grundfrequenz des tonfrequenten Eingangssignals, und mit Mitteln zur Steuerung der Aptitude des Ausgangstonsignals nach Maßgabe der Amplitude des tonfrequenten Eingangssignals.

Bei einer bekannten, derartigen Einrichtung zur Erzeugung von Tonsignalen mittels,eines tonfrequenten Eingangssignals (US-PS 33 39 701) ist es nicht möglich, ein dem Eingangssignal hörbarer Frequenz entnommenes Steuersignal zu speichern und somit einen Ausgangston· nach Beendigung der Erregung des Eingangssignals zu erzeugen.

Das im allgemeinen die Tonhöhe oder das Intervall eines von einem Menschen gesungenen Tons ungenau und unstabil ist, ist eine Frequenzschwankung bzw. ein Frequenzfehler von ± 1 ... 2% auch bei sorgfältigem Gesang unvermeidbar.

Wird die Tonwelle einer menschlichen Stimme ungleichmäßiger Amplituden an die Einrichtung gemäß der US-PS 35 39 701 gelegt, so differiert die Zeitfolge der Ausgangsmusik von der menschlichen Stimme am Eingang, und die Ausgangsmusik geht folglich teilweise unter oder ist unterbrochen hörbar, weil der Schwellwertpegel unvermeidlich in der Einrichtung auftritt. Ein derart unterbrochener Ton ist nur als schwache Musik hörbar.

Bekannt ist ferner eine Tasteinrichtung für ein stimmgesteuertes Musikinstrument (US-PS 36 34 596), das Musiktöne erzeugt, die den Ton eines gewählten Musikinstruments genau simulieren, wenn ein Stimm- oder anderes Eingangssignal vorliegt. Hierbei enthält eine Speichereinrichtung für Musiknoten ein Magnetband oder ein elektrooptisches Speicher-Wiederaufzeichnungssystem, in dem die Musiknoten vorgespeichert werden. Diese bekannte Einrichtung kann eine Vielzahl von kanälen umfassen. Wenn ein Vortragender in ein Mikrophon summt oder pfeift, ertönt aus dem Lautsprecher Instrumentalmusik.

Bei einer solchen Einrichtung erweist sich das erforderliche vielspurige Speicher- und Wiederauf-Zeichnungssystem, z. B. in Form eines Magnetbandgerätes, als verhältnismäßig zu aufwendig. Hinzu kommt, daß die Lebensdauer des Magnetbandes und der Mechanik begrenzt ist.

Bekannt ist weiterhin (US-PS 36 02 824, DE-PS 9 44 649), bei stimmgesteue>'ten Musikinstrumenten ein Eingangssignal zu einem Grundfrequenzsignal umzusetzen, dessen Frequenz der des Eingangssignals proportional ist Dabei wird das Grundfrequenzsignal frequenzmäßig vervielfacht und/oder geteilt, um eine Vielzahl von Tonsignalen zu erzeugen, die untereinander einen Oktavabstand haben. Die Amplitudenhüllkurve dieser untereinander mit Oktavabstand vorliegenden Tonsignale wird entsprechend der Hüllkurve des Eingangssignals eingestellt Auf diese Weise entsteht ein neues Ausgangstonsignal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Ausgangstonsignal mittels einer Einrichtung gemäß der eingangs erwähnten Art selbst dann mit genauer Einzelfrequenz zu erzeugen, wenn die Schwankungen der von einem Sänger oder einem Musikinstrument erzeugten Töne ein Halbtonintervall kurzzeitig überschreiten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Steuersignalgeber mindestens eine Speichereinrichtung angeschlossen ist und das darin gespeicherte Signal der Tongeneratoreinrichtung zur Steuerung von deren Ausgangssignal zugeleitet wird, und daß Mittel vorgesehen sind, die bei einer schnellen Änderung der Frequenz des tonfrequenten Eingangssignals die Speichereinrichtung zur Übernahme des zugeleiteten Augenblickswerts des Steuersignals freischalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in vorteilhafter Weise die Erzeugung eines Ausgangssignals mit genauer Einzelfrequenz möglich, wenn die Schwankungen der von einem Sänger oder einem Musikinstrument erzeugten Töne ein Halbtonintervall kurzzeitig überschreiten.

Bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus den Zeichnungen. In letzteren sind:

Fig.¹. ein Blockdiagramm einer grundsätzlichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig.2 eine Diagrammdarstellung der Steuercharakteristik der Einrichtung nach F i g. 1,

F i g. 3 eine Blockdiagrammdarstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig.4 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Tongeneratoreinrichtung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung nach F i g. 3,

Fig.5 ein Schaltplan einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 6 ein Diagramm der Steuercharakteristik der bei der Ausführungsform nach F i g. 5 verwendeten Tongeneratoreinrichtung,

F i g. 7(a) und 7(b) ein Schaltbild und ein Diagramm der Arbeitseigenschaften einer Schwellschaltung, die bei einer modifizierten Ausführungsform der Fig.5 einsetzbar ist,

Fig.8 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i 2.9 ein Schaltbild einer Ausführungsform eines bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung nach F i g. 8 eingesetzten !Comparators,

F i g. 10 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer in der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung nach F i g. 8 einsetzbaren Tongeneratoreinrichtung,

Fig. 11 und 12 Diagramme weiterer Tastcharakteristika der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 13 ein Diagramm der Tastcharakteristika der erfindungsgemäßen Einrichtung beim Einsatz als Frequenzmultiplikator und als Frequenzteiler ebenso wie in ihrer eigentlichen Funktion,

Fig. 14 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Fig. 15 und 16 Diagramme der Steuereigenschaften der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß der Fig. 14 und

F i g. 17 ... 20 Clockdiagramme weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Wie in der Fig. 1 dargestellt, gelangt ein monophones niederfrequentes Eingangssignal 100 der Frequenz f, bei dem es sich um Gesang oder den Ton eines Musikinstrumentes oder den Schall einer Musikquelle handeln kann, auf eiiw frequenzempfindliche Anordnung 1. Die frequenzempfindliche Einrichtung 1 erzeugt ansprechend auf das Eingangssignal 100 der Niederfre-

qucnz f ein Steuersignal 50. Beispielsweise ist das Steuersignal 50 irgendeines einer Vielzahl von Steuersignalen 101, 102, 103 104, die jeweils einer Vielzahl

verschiedener Frequenzbänder k<f<fi, f\<f<f₂, h<f<fi, .... und f„-\<f<f_n des Eingangssignals entsprechen, wie sie die Fig.2 zeigt. Diese Frequenzbänder entsprechen jeweils einem einer Vielzahl von Tönen der Tonleiter und haben jeweils eine Bandbreite, die einem Halbtonintervall der Tonleiter entspricht. Dabei ist die Mittenfrequenz jedes dieser Frequenzbänder so bestimmt, daß sie angenähert der Frequenz des zugeordneten Tons der Tonleiter entspricht. Diese Vielzahl von Steuersignalen kann

(a) in Form von Spannungssigralen an einer Vielzahl verschiedener Ausgangsanschlüsse,

(b) in Form einer Vielzahl von verschiedenen Spannungen an einem einzigen AusgangsanschluD oder

(c) in binär verschlüsselter Form an mehreren

nüägängSäüäCuiüäScri

vorliegen. Das Steuersignal 50 wird von einer Speichervorrichtung 5 gespeichert, die ihrerseits ein Ausgangssignal 200 liefert, das auf einen Tongenerator 2 gegeben wird. Der Tongenerator 2 erzeugt ansprechend auf das Steuersignal 50 am AusgaTrg 3 ein Ausgangssignal Fentsprechend jedem der Ausgangstonsignale 106, 107,108.... und 109 mit den vorbestimmten Frequenzen Fu F₂, Fi,...bzw.F_n.

Die im folgenden auch als Stimmtastsystem bezeichnete Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung setzt das Eingangssignal 100 mit der ungenauen Frequenz /

wie beispielsweise f_o<f<f\, f,<f<f₂, f₂<f<f_} oder

f„-\<f<f„ in ein Ausgangstonsignal F der genauen Frequenz Fi, F₂, Fj,... oder F_n um. Die Speichervorrichtung 5 wird bei einer wesentlichen Änderung des Eingangssignals 100 riickgesetzt und speichert sodann ein anderes, neu angelegtes Steuersignal 50, um ein weiteres Speichersignal 200 zu liefern.

Die F i g. 3 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Stimmtastsystems nach der vorliegenden Erfindung, die dem bereits erwähnten Fall (a) entspricht, daß die Steuersignale in Form von

cuici ticiaüiii vuii

schlüssen vorliegen. Das Eingangssignal 100 wird auf eine Vielzahl von Bandfiltern 11,12,13, ...und 14 in der frequenzempfindlichen Anordnung 1 gegeben. An den Ausgangsanschlüssen der Bandfilter 11,12,13,... und 14 liegen die Steuerspannungen Vl, V₂, V₃,... bzw. V_n, bei Eingangssignalen in den verschiedenen Frequenzbändern /!> </■</i, f\<f<4 6</<Λ,... und f_n-\ < f< f„. Da diese Bandfilter nicht ideal sind, liegt eine Ausgangsspannung auch dann vor, wenn das Eingangssignal nicht im gewünschten Durchlaßbereich liegt. Um eine Fehlfunktion zu verhindern, werden jeweils die Ausgangsspannungen zweier frequenzmäßig aneinandergrenzender Bandfilter miteinander verglichen; die jeweils höhere Spannung gilt dann als Steuersignal 50.

Hierzu vergleicht «in Komparator 16 die Spannung Vt des Bandpassfilters 11 mit der Spannung V₂ des Bandfilters 12 und liefert ein Steuersignal 101, wenn Vi > V2. Ein Komparator 17 vergleicht entsprechend die Spannung Vt des Bandfilters 11 mit der Spannung V₂ des Bandfilters 12 und liefert ein Ausgangssignal 102, wenn Vi> Vt. Ein Komparator 18 liefert analog ein Kontrollsignal 103, wenn V₃ > Vj, ein Komparator 19 ein Steuersignal 104 im Fall von V,> V„_,. Diese Steuerspannungen 101,102,103,... und 104 der Komparatoren 16,17,18,... und 19 werden an die Anschlüsse Sder zugeordneten Spcichcranordnungcn gelegt, die sie in Form gleichmäßiger Spannungen 201, 202, 203 und .. 204 speichern.

Die gespeicherten Spannungen 201, 202, 203,... und

"> 204 der Steuersignale 101, 102, 103, ..„104 werden aul zugeordnete Gatter 21, 22, 23,... und 24 gelegt, die die

Ausgangssignale der Oszillatoren 26, 27, 28,.. „ 29 mil

den genauen Frequenzen Fi, F₂, Fi F_n durchschalten

Am Ausgangsanschluß 3 der Gatter 21,22,23,... und 24

liegt dann ein Ausgangstonsignal F. Ein Detektor 55 erfaßt eine erhebliche Frequenzänderung des Eingangssignals 100 und erzeugt einen Rücksetzimpuls, dir an die Rücksetzanschlüsse R der Speicherschaltung^ 51, 52 53,... und 54 gelegt wird. Der Rücksetzimpuls setzt die Speicheranordnungen 51, 52, 53, ... und 54 in der Ausgangszustand zurück; sie speichern sodann die nächsten Steuersignale 101, 102, 103, ... und 104 und erzeugen die gleichmäßigen Spannungen 201, 202, 203 und 204.

In der Fig. 3 weist die frequenzempfindliche Anordnung 1 die Bandfilter 11,12,13,... und 14 und die Komparatoren 16, 17, 18, ... und 19 auf, die Speicheranordnung 5 die Speicherschaltungen 51, 52 53, ... und 54. Der Tongenerator 2 besteht aus der Oszillatoren 26,27,28,... und 29 und den Gattern 21,22 23,... und 24. Jeder der Komparatoren 16... 19 kann ir herkömmlicher Weise aus zwei Gleichrichtern, zwe Glättrngsfiltern und einem Gleichspannungskompara tor bestehen, jede der Speicherschaltungen 51 ... 54 au· einem herkömmlichen RS-Flipflop. Der Detektor 5! kann sich beispielsweise aus einem Frequenz-Span nungswandler und einem tfC-Gleichrichter bestehen der einen Rücksetzimpuls liefert, wenn das Eingangssi gnal eine schnelle Änderung erfährt.

Fig.4 stellt eine weitere Ausführungsform jede; Tongenerators 2 dar, wie sie auf die Fig. I und : anwendbar ist. Ein Kodierer 15 kodiert die gespeicher ten Signale 200, d.h. die den Steuersignalen 101, 102 103, ... und 104 entsprechenden gespeicherten Span

■to nungen 201, 202, 203, ... und 204, zu einem logischer Kode 20. Der logische Kode 20 wird an die Programmanschlüsse einer programmierbaren Zähler-

UUCf CIHC3 IC1IC13 AJ nut TOIiauitii

gegeben und bestimmt dessen Teilerverhältnis. Dei

programmierbare Zähler bzw. variable Teiler 25 teilt die von einem höherfrequenten Oszillator 30 erzeugte Frequenz f_H ((h>U, h, /3, ... und f_n) durch diese« Teilerverhältnis und erzeugt unter Steuerung durch der logischen Kode 20 am Ausgang 3 das Ausgangstonsi

gnal F mit den Frequenzen Fi, F₂, Fj, ... oder F entsprechend den Noten der Tonleiter.

Die Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform dei Erfindung, die dem oben beschriebenen Fall (b entspricht, indem als Steuersignal 50 die Steuerspannun

gen verwendet werden, die von einem Ausgangsan Schluß in Form verschiedener Spannungsbereiche entsprechend den Frequenzbändern des Eingangssi gnals abgeleitet werden. Ein Tiefpaßfilter 31 dämpft die Oberwellenanteile im Eingangssignal 100 und erzeug ein sinusähnliches Signal 105, das der Wellenformer 3i zu einer Rechteckwelle 110 umwandelt, dessen Fre quenz der des Eingangssignals 100 gleich ist Eine Zeitgabeschaltung 33 verarbeitet die Rechteckwelle IH zu einem Abtastimpuls tll und einem Rücksetzimpuh 11Z Der Abtastimpuls 111 hat eine geringe Breite unc tritt gleichzeitig mit der ansteigenden Flanke dei Rechteckwelle 110 auf; der Rücksetzimpuls 112 is! ebenfalls schmal und gegenüber dem Abtastimpul«

geringfügig verzögert.

Ein Sägezahngenerator 34 erzeugt ein Sägezahnsignal 113, dessen Amplitude der Periode des Eingangssignals 100 proportional ist. Er besteht aus einem Kondensator 36, einer Konstantstromquelle 37 zum Laden des Kondensators 36, einem Transistor 38, durch den der Kondensator 36 entladen werden kann, und einen* Trennverstärker 39. Wird der Rücksetzimpuls 112 au' die Basis des Transistors 38 gegeben, sinkt die Spannung über dem Kondensator 37 sofort auf Null, da dieser sich durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 38 entlädt. Danach lädt der von der Konstantstromquellc 37 gelieferten Ladestrom / den Kondensator 36 wieder auf, so daß am Kondensator 36 eine stelig steigende Spannung ansteht. Beim Auftreten dos nächslen Rücksetzimpulses 112 fällt die Spannung Ober dem Kondensator 36 wieder sofort auf Null. Dieser Vorgang wird also unter Steuerung durch den Rücksetzimpuls wiederholt während des Vorliegens eines Eingangssignals 100 vollzogen; es entsteht dabei ein Sägezahnsignal 113. Die Amplitude des Sägezahnsignals 113 ist proportional der Periode des Rücksetzimpulscs 112 oder der Eingangssignals 100 bzw. invers proportional zur Frequenz des Eingangssignals 100.

Das Sägezahnsignal 113 wird durch den Trennverstärker 39. den eine hohe Eingangsimpedanz kennzeichnet, auf eine Abtast-und-Halte-Schaltung 35 (»sample and hold circuit«), der als Steuersignal 50 eine Gleichspannung erzeugt, die der Amplitude des Sägezahnsignals 113 proportional ist. Die Schaltung besieht aus einem Kondensator 40. der die Spannung häli. einem Feldeffekttransistor 41 als Abtastschalter und einen Trennverstärker 42 mit hoher Eingangsimpedanz. Der Abtastimpuls 111 schaltet den FET-Transistor 41 durch; die der Amplitude des Sägezahnsignals 113 im Abtastzeitpunkt entsprechende Spannung geht auf den Kondensator 40 über und wird dort gehalten. Die Abtast-und-Halteschaltung 35 erzeugt eine Gleichspannung 114. die der Amplitude des Sägezahnsignals 113 entspricht; diese Gleichspannung steht am Ausgang 4 des Trennverstärkers 42. Die frequenzempfindliche Einrichtung 1 erzeugt also am Ausgangsanschluß 4 eine

/~* InlfiUrntnniinn r\'te* Anr (~* ciiniifconiinn An Ci η f

der F i g. 5 gezeigt. Die Steuerspannung wird über einen Basiswiderstand 43 auf die Basis eines Transistors 44 gelegt, auf die auch das Ausgangssignal F_n des Oszillators 29 über den mit einem Widerstand 45 in Serie liegenden Kondensator 46 gelangt. Der Kollektor des Transistors 44 liegt über einen Kollektor* iderstand 47 an einer Spannungsquelle + V_n. und über einen weiteren Widerstand 48 am AusgangsanschluD 3. Der Emitter des Transistors 44 liegt an einer Vorspannungsquelle V_n. Liegt die Steuerspannung unter der Spannung V_n, ist der Transistor 44 gesperrt und kann das Signal F_n, das an der Basis liegt, nicht auf den Ausgangsanschluß 3 durchschalten. Liegt die Steuerspannung zwischen den Spannungen V„und V„_i, wird der Transistor aktiv und kann das verstärkte Signal F_n von der Basis zum Ausgangsanschluß 3 durchschalten. Geht die Steuerspannung über V„-i hinaus, sättigt der Transistor 44 und kann das Signal F_n ebenfalls nicht auf den Ausgangsanschluß 3 durchschalten, da ein Nebenschluß von der Basis zur Emittervorspannungsquelle V_n vorliegt. In diesem Fall sind die Widerstandswerte der Widerstände 43 und 47 so gewählt, daß die Transistoren der Gatter, die alle analog zum Gatter 59 aufgebaut sind, bei den Steuerspannungen V₀. Vi, Vi, ... und V„_, sättigen, wobei

Vo> V₁ >

V_n.

signals 100 invers proportional ist. Für einen Ausgangsanschluß 4 kann die frequenzempfindliche Anordnung 1 die Steuerspannung verschiedener Spannungsbereiche erzeugen, die einer Vielzahl verschiedener Frequenzbänder des Eingangssignals entsprechen.

Der Kondensator 40 der Abtast-und-Halte-Schaltung 35 dient als Speicher 5, der das Steuersignal 50 speichert. bis eine andere Spannung angelegt wird. Das gespeicherte Steuersignal wird über den Trennverstärker 42 vom Anschluß 4 desselben abgenommen und auf den Tongenerator 2 gegeben. Der Tongenerator 2 erzeugt zu jedem bestimmten Zeitpunkt jeweils ein Tonsignal. d. h. eines einer Vielzahl von Tonsignalen verschiedener Frequenzen, die den verschiedenen Steuersignalen entsprechen. Wie in der F i g. 5 gezeigt, besteht der Tongenerator 2 aus einer Vielzahl von Oszillatoren 26, 27, 28,... und 29 und einer Vielzahl von Gattern 56,57, 58....und 59.

Die Gatter 56,57,58,... und 59 in F i g. 6 werden von einer Vielzahl verschiedener Bereiche Vo> V> Vi, V,>V>V₂. V₂>V>Vi, ... und V„_,>V>V_n der Steuerspannung Kdes Steuersignals 50 durchgeschaltet: die entsprechenden Ausgangstonsignale Fi, F₂. Fi, ... und F_n stehen am Ausgangsanschluß 3 an.

Eine beispielhafte Konstruktion des Gatters 59 ist in

Die Fig. 7(a) ist ein Stromlauf einer Schwellwertschaltung, die auf eine modifizierte Ausführungsform der F i g. 5 anwendbar ist. Die Schwellwertschaltung 49 verarbeitet das Ausgangssteuersignal 50 dahingehend, daß Spannungssignale G. C₂. C₃. ... und C_n gleicher Spannung V,. [vergleiche Fig. 7(b)] an verschiedenen Ausgangsanschlüssen 61, 62, 63. ... und 64 entstehen. Diese Spannungssignale Ci. C₂. C₃, ... und C_n entsprechen den verschiedenen Spannungsbereichen Vo> V> V₁, V, > V> V₂. V₂ > V> V), ... und V„_i> V> V_n der Eingangsspannungen zur Schaltung 49. Legt man diese Spannungssignale an den Kodierer 15 der F i g. 4, liefert dieser für jedes der Signale Ci, C₂, Ci, ... und C_n einen logischen Kode 20. dementsprechend der programmierbare Zähler bzw. variable Teiler IC /..ην»1η.π1.η ET ΐ rv λ\ mn Aiicninnclnticiansl /-" rl»*r —·* \·~·ο·~" · · O- ·/ - —σ O ο -

Frequenzen Fi. F₂, F₃. ... oder F_n erzeugt, das jeweils dem Spannungssignal Ci. C?, C₃, .. oder C_n entspricht. Der Tongenerator 2 Fig. 3 kann durch diese Spannungssignale Ci. C₂, C₃ und C_n steuerbar sein, um das

Ausgangstonsignal Fder Frequenz Fi, F₂, F₃,... oder F_n zu erzeugen.

Die Fig. 8 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die dem Fall (c) entspricht, indem das Steuersignal 50 von einer Gruppe von Ausgangsanschlüssen in Form verschiedener verschlüsselter Signale abgenommen wird. Das Tiefpaßfilter 31 dämpft (vergleiche F i g. 5) die Oberwellen des Eingangssignals 100 und erzeugt ein sinusartiges Signal 105, das der Wellenformer 32 zu einer Rechteckwelle 100 umformt, deren Frequenz der des Eingangssignals 100 entspricht Eine Zeitgabeschaltung 60 verarbeitet die Rechteckwelle 110 zu drei impulszügen 115, 116 und 117 jeweils geringer Impulsbreite, die vorzugsweise geringer als die Periodendauer des Ausgangssignals des unten zu beschreibenden HF-Oszillators 67 ist Der Impuls 115 tritt mit der ansteigenden Flanke der Rechteckwelle 110 auf, der Impuls 116 wird unmittelbar nach dem Verschwinden des Impulses 115 erzeugt, der Impuls 117 unmittelbar nach dem Verschwinden des Impulses 116. Der Imnuis 115 wird an

den Löscheingang CfCLEAR') eines Schieberegisters 70 und den Takteingang CL eines Zwischenspeichers 66, der Impuls 116 an den Setzanschluß 5 des Schieberegisters 70 und den Löschanschluß Ceines Binärzählers 65 und der Impuls 117 an den Takteingang CL eines Zwischenspeichers 5 gegeben, der in der Art der Speicheranordnung 5 arbeitet.

Bei dem Binärzähler 65 handelt es sich um einen (n+ /T^-Bit-Zähler, der zu zählen beginnt, unmittelbar nachdem er vom Impuls 116 gelöscht 'vurde; er zählt dann das Impulssignal f_c aus dem HF-Oszillator 67

(fc> Fu F₂, F₁ F_n). Der Binärzähler 65 zählt die

Impulszahl des Impulssignals /"<■ während einer Periode des Eingangssignals 100 und erzeugt an den Ausgangsanschlüssen für (n + m) Bits das binär kodierte Ausgangssignal M₁M₂Mi ■■■ M_nOtO₂ ... O_n Der Zwischenspeicher 66 nimmt diesen Ausdruck MtM₂Mi ... M_nOtO₂... O_n, aus (n+ ni) Bits auf und speichert ihn vorläufig; der Signalwert entspricht der Anzahl der impulse während cinci' rci'iOuc des Eingangssignal 100.

Nimmt die Impulszahl bei wachsender Periode des Eingangssignals 100 zu, steigt auch der Wert im Zähler, den der Zwischenspeicher speichert. Der Zählwert MtM₂Mi... M_nOtO₂... O_n,im Zwischenspeicher66 wird an die parallelen Dateneingänge des Schieberegisters 70 gelegt und beim Vorliegen eines Impulses 116 in dieses eingeschrieben und dort gespeichert.

Die m Bits O1O2 ... O_n, höherer Ordnung im Speicherwert des Zwischenspeichers 66 werden auf eine Oktavsteuerschaltung 81 gegeben, der im Zählwert O\O₂ ... O_n, die logische »1« höchster Ordnung erfaßt und die Schiebeinformation 122 aus einem Linksverschiebungssignal und /Schiebeimpulse (i = 0, I, 2, ...) erzeugt, wenn die logische »1« höchster Ordnung im Binärwert OtO₂... O_n, in der /-ten Stelle (gezählt von Ot. der Stelle mit der geringsten Ordnung) erscheint. Weiterhin erzeugt die Oktavsteuerschaltung 81 die Oktavinformation 121, die angibt, daß die Frequenz des Eingangssignals 100 in der — von der höchsten Oktave gezählten - /ten Oktave liegt. Die Oktavinformation 121 kann in m Gruppen von je j-Bit (I <y'< m) kodiert sein oder als einzelnes logisches »1« am /-ten von ro Auseanesanschlüssen vorliegen.

Die Schiebeinformalion 122 treibt das Schieberegister 70 dergestalt, daß der gespeicherte Registerinhalt um / Bits zu niedrigeren Ordnungen hin verschoben wird. Da bei einem Zweitonsignal ein Intervall von / Oktaven einem Frequenzverhältnis von 2" bzw. 2 ' entspricht, läßt es sich durch Rechts- oder Linksverschiebung des binär verschlüsselten Wertes um /Stellen darstellen. Folglich läßt sich eine Differenz von / Oktaven durch Rechts- oder Linksverschiebung des Inhalts des Registers 70 um / Stellen darstellen. Das Schieberegister 70 liefert also an den Ausgängen für die unteren π Bits parallel ein binär verschlüsseltes Signal A\A₂Ai ...A_n, das dem Eingangssignal 100 entspricht, aber in keinem Zusammenhang mit einer der Oktaven des Eingangssignals 100 steht M. a. W.: der Binärwert A\A₂Ai ...A_n ist für jede zwei Eingangssignale, die um eine oder mehr Oktaven voneinander differieren, genau gleich und enthält also Informationen über den Ton innerhalb einer Oktave der Tonleiter. Das Steuersignal 50 besteht dann aus dem Schlüssel wert A^A₂Ai ...A_n und der Oktavinformation.

Die Oktavsteuerschaltung 81 läßt sich beispielsweise leicht aufbauen aus einem Prioritätskodierer (»pronty encoder«) und einem Schiebeimpulsgenerator, wie sie üblicherweise in digitalen Datenverarbeitungsanlagen eingesetzt werden. Der Prioritätskodierer erzeugt die Oktavinformatior 121, d. h. einen kodierten Binärwert, der der Oktave /des Eingangssignals 100 entspricht, und steuert weiterhin den Schiebeimpulsgenerator so. daß dieser /Schiebeimpulse erzeugt.

Der Schwellwertspeicher 68 ist eine Art Lesespeicher, der zwölf kodierte Binärwerte Bt. B₂, Bi. ... Bt₂ enthält, die den Grenzfrequenzen (oder Perioden) der zwölf Noten der Tonleiter innerhalb einer Oktave

in entsprechen.

Eine Vergleichsschaltung 69 besteht — siehe F i g. 9 — aus zwölf Gruppen von Komparatorcn 71, 72, 73.... und 74, von denen jede für π Bits ausgelegt ist und eine logische Verknüpfungsschaltung 85 aus den ODER-

ii Gliedern 76, 77. 78,... und 79 sowie den UND-Gliedern 82,83,.. .und 84 enthält und Tonleiterinformationen 120 entsprechend den zwölf Tönen der Tonleiter erzeugt. Der Komparator 71 vergleicht die η Bit Tonlciterinformation A (= AtA₂A] —A_n) aus dem Schieberegister 70 iViii den Π u'tl uCf Sch wc!! «ΟΤΐ'ιΠίϋΓΠϊ,ϊϋΟη Bt ciüS uOii'i Schwellwertspeicher 68 und erzeugt an zugeordneten Ausgängen Ausgangssignale entsprechend den drei Fällen A < B\. A = Bt und A > Bt. Entsprechend vergleichen die Komparatoren 72 und 73 die Tonleiterinformation A mit der Schwellwertinformation B₂ bzw. Si und erzeugen an den zugeordneten Ausgangsanschlüssen drei Ausgangssignale entsprechend den Fällen A<B_:. A = B₂, A> B₂ sowie A < B_s, A = B< und A> B₁. Der Komparator 74 vergleicht analog ·\ nut Bt: und erzeugt

in dann zwei Ausgangssignale entsprechend den beiden Fällen A = Bu und A > Bt₂.

Die ODER-Glieder 76, 77, 78. ... und 79 und die UND-Glieder 82. 83. ... und 84 durch logische Verknüpfung die Tonleitcrinfnrmution 120. die einem

·'> der zwölf Töne der Tonleiter entspricht. Die ODER-Glieder 76, 77, 78 und 79 verarbeiten jeweils zwei Ausgangssignale A > Bt und A = Bt. A > B₂ und A = B₂. A> Bi und A = Bi. ... und Λ>Βι; und A = B₁₂ der Komparatoren 71, 72, 73.... und 74 und liefern an den

■"> Ausgangsanschlüssen Ausgangssignale entsprechend den Fällen B, < A. B,<A. B,< A. ...und B_t2<A. Das UND-Glied 82 verarbeitet das Ausgangs-^;gnal für A < R, des Komparator 71 und das Auseanessianal für B₂<A des ODER-Gliedes 77 und erzeugt ein Ausgangs-

« signal entsprechend B₂<A<B\. Das UND-Glied 83 verarbeitet das Ausgangssignal A < B₂ des Komparators 72 und das Ausgangssignal für Si < A des ODER-Gliedes 78 und erzeugt ein Ausgangssignal entsprechend Sj</\<02. Das UND-Glied 84 verarbeitet das

■'» Ausgangssignal tür den Fall A<B\\ eines vor dem Komparator 74 liegenden Komparators und das Ausgangssignal für fli2<A des ODER-Gliedes 79 und erzeugt ein Ausgangssignal entsprechend dem Fall B\2<A<B\\. Diese Ausgangssignale für die Fälle

"·"· A>Bu ßi>/t>ß2. B2>A>B}. ... und B_U>A>B_U werden an die Speicheranordnung 5 in Form eines (12 +j)-Bit-Speichers gelegt und dort zusammen mit den j Bits (i<j<m) der Oktavinformation 121 aus der Oktavsteuerschaltung 81 gespeichert. Die 12 Bits

w entsprechen den zwölf Tönen C, Cis, D. Dis, E, F. Fis, G. Gis, A, Ais und H der Tonleiter.

Jedesmal, wenn am Taktanschluß CL der Speicheranordnung 5 der Impuls 117 liegt, wird der Speicher auf den neuesten Stand des anliegenden Steuersignals 50 gebracht, das aus den 21 Bit Tonleiterinformatior. 120 r.nd den j Bit Oktavinformation 120 besteht Das Ausgangssignal der Speicheranordnung 5 geht zu einem Kodierer 75, der dem Kodierer 15 der F i g. 4 entspricht.

und wird, von ihm zu einem logischen Kodeausdruck 20 umkodiert, der dem Steuersignal äO entspricht und die Tonleiterinformation 120 und die Oktavinformation 121 -nthält. Der logische Kode 20 geht an die Programmanschlüsse des programmierbaren Zählers bzw. variablen Teilers 25, um dessen Teilerverhältnis zu bestimmen. Der programmierbare Zähler 25 teil! die Frequenz Λ/ (fiu Fu F₂. Fi,.... F„;des HF-Oszillators 30 entsprechend diesem Teilverhältnis und erzeugt eines der Signale 106, 107,108,.., 109 der Frequenzen F₁, F₂. F₁.... und F_n, die den zwölf Tönen der Tonleiter entsprechen; das geteilte Signal steht als Ausgangstonsignal F am AusgangsanschluQ3.

Der Tongenerator 2 der Fig. 8 kann durch den Tongenerato^r 2 der Fig. 10 ersetzl werden, in der das Tonleitersignal 120 aus der Speicheranordnung 5 an die Steueranschlüsse der Gatter 21, 22, 23, ... und 24 gelangt, um die Signale F/, Fi Fi. ... und Fu der Oszillatoren 86, 87, 88, ... und 89 durchzuschalten, die jeden der zwölf Töne und die Vergleichsschaltung 69 zwei Komparatoren für jeden der zwölf Töne enthalten, um den Wert A₁A₂Ai ...A_n mit beiden Grenzen zu vergleichen. Die Tasteigenschaften der Fig. 11 lassen sich erreichen, wenn die Schwellwertinformationen einander nie überlappen bzw. zwischen nebeneinanderliegenden Schwellwertinformationen eine tote Zone vorliegt. Die Tasteigenschaften der Fig. 12 lassen si~h erreichen, wenn zwischen nebeneinanderliegenden Schwellwerten eine Zone der Überlappung vorliegt.

Das Stimmtastsystem der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, die Frequenz des Eingangssignals zu vervielfachen oder zu teilen, um ein frequenzvervielfachtes oder -dividiertes Ausgangstonsignal Fdp.rzustellen.

M. a. VV.: Das Tastsystem kann als Frequenzvervielfacher oder als Frequenzteiler arbeiten, um vervielfachte Frequenzen PFi. PF₂. PFi. PFt. ... PF_n oder geteilte Frequenzen FZP_x. FZP₂. F/P_s. FZP₄. ... und FZP_n

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jeweils nur eines der Gatter 21, 22, 23. ... und 24 durchgeschaltci, so daß nur ein Ausgangssignal dieser Gatter vom Teiler 40 geteilt wird. Die Oktavinformation 121 steuert entsprechend die Teilcrstufen des Frequenzteilers 80. |ede der Stufen stellt die Eingangsfrequenz um den Faktor 2. Der Frequenzteiler 80 teilt eine der Frequenzen F₁'. Fi Fl ... und Fu entsprechend der Oklavinformation 121 und erzeugt am Ausgangsanschluß 3 ein Ausgangstonsignal F mit einer der Frequenzen F₁. F₂. F₁ und F_n.

Die Tasteigenschaften der Stimm!istschaltung nach der vorliegenden Erfindung lassen sich so einstellen, wie es die Fig. 11 oder 12 zeigen, anstalt nach Fi g. 2. Die Stimmtastanordnung nach Fig. 11 kann Ausgangstonsignale F der Frequenzen Fi. F? und Fi und den Frequenzbereichen f_u bis /Ί>. Λι bis /">> und Λι bis Λ> erzeugen, aber nie in den Frequenzbereichen /i> bis /ji und f₂₂ bis Λι. Die Stimmtastschaltung nach Fig. 12 erzeugt Ausgangstonsignale F der Frequenzen Fi. F₂ und Fj auch in den Frequenzbereichen /jj — Au. hi— tu und fα—in und kann zwei Ausgangstonsignale (Fi und F₂) und (F₂ und Fi) in den Frequenzbereichen /jj- f\_t bzw. Λι — fii erzeueen.

Die Tasteigenschaften nach Fig. Il lassen sich realisieren, indem man die Bandfilter It, 12, 13,... und 14 der F i g. 3 ohne jegliche Überlappung der Durchlaßbereiche auslegt, die Tasteigenschaften der Fig. 12 dadurch, daß man die Bandfilter 11, 12, 13 und 14 mit gegenseitiger Überlappung der Durchlaßbereiche auslegt und die Komparatoren 16,17,18, ...und 19 wegläßt. In diesem Fall kann man das Ausgangssignal der Bandpaßfilter direkt als Steuersignal 50 verwenden. Weiterhin kann man die Tasteigenschaften nach F i g. 11 mit der Anordnung der F i g. 5 realisieren, indem man die Emittervorspannungen bzw. den Widerstandswert des Basiswiderstandes 43 so festlegt, daß die Steuerspannungsbereiche einander nicht überlappen. Auch die Eigenschaften nach F i g. 12 lassen sich mit der Schaltung nach Fig.5 erreichen, indem man die Emittervorspannung oder den Widerstandswert des Basiswiderstandes 43 so auslegt, daß die Steuerspannungen einander überlappen.

Auch kann die Stimmtastschaltung nach Fig.8 so ausgelegt werden, daß sie die Tasteigenschaften der Fig. 11 und 12 darstellt, obgleich ein solches System komplizierter wird als das der Fig.3 oder Fig.5. In F i g. 8 kann der Schwellwertspeicher 68 Schwellwertinformationen für die obere und die untere Grenze für F_n des Ausgangstonsignals F fast das P-fache oder das I/P-fache der Frequenzen des Eingangssignals sind, wie in der Fig. 13 dargestellt.

In der Ausführungsform der Fig. 3 können die Oszillatoren 26, 27, 28, ... und 29 so voreingesiellt werden, daß sie das P- bzw. 1//Mache der Frequenzen F|, F₂. F].... und F_n erzeugen. Weiterhin können sie so voreingestellt werden, daß sie das P-fache der Frequenzen Fi, F₂, Fi, ... und F_n erzeugen; das Ausgangstonsignal wird dann durch einen zusätzlichen Teiler um einen gewünschten Faktor geteilt.

In der Ausführungsform der Fig. 4 und 8 kann der H F-Oszillator 30 so voreingestellt werden, daß er das P- oder das 1/P-fache der Frequenz Fn erzeugt, oder er kann so voreingestellt werden, daß er das P-fache der Frequenz Fn erzeugt, wobei man hinterher das Ausgangstonsignal am Ausgang 3 durch einen zusätzlichen Teiler um ein gewünschtes Teilungsverhaltnis teilen muß. Folglich kann man am Ausgangsanschluß 3 das Ausgangstonsignal der Frequenz PF oder der Frequenz FZP erzeugen. Ist nur ein geteiltes Signal erforderlich, kann man in den F i g. 3, 4, .5 und R das Ausganestonsienal F am Auseangsanschliiß 3 einfach durch einen zusätzlichen Frequenzteiler zum ge'eilten Signal F/Pteilen.

Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Stimmtastsystems sind als Systeme dargestellt, die ein Eingangssignal, das Frequenzschwankungen und/oder -ungenauigkeiten ausgesetzt ist, in ein Ausgangstonsignal F mit konstanter und genauer Frequenz in jedem von verschieden vorbestimmten Frequenzbändern umsetzen kann. Die Ziele der vorliegenden Erfindung lassen sich jedoch auch durch ein Stimmtastsystem erreichen, das ein Eingangssignal mit Frequenzschwankungen und/oder -ungenauigkeiten in ein Ausgangstonsignal mit geringerer Geschwindigkeit der Frequenzänderung als das Eingangssignal in dem von verschieden vorbestimmten Frequenzbändern des Eingangssignals umsetzen kann.

Die Fig. 14 ist ein Teil eines Blockdiagramms einer Ausführungsform eines solchen Stimmtastsystems. Die Steuerspannung 50 am Ausgangsanschluß 4 der frequenzempfindlichen Anordnung 1 beispielsweise der Fig.5 wird über einen Funktionswandler 7 an den Steueranschluß einer spannungsgesteuerten Oszillators 8 gegeben. Die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 8 wird so eingestellt, daß sie der Steuerspannung am Steueranschluß proportional ist.

Hat der Funktionsumsetzer 7 die Umwandlungscharakteristik der Fig. I5(a), erzeugt der spannungsgesteuerte Oszillator 8 ein Ausgangstonsignal der Frequenz F, wie in Fig. 15(b) gezeigt Das Eingangssignal 100 mit ungenauer Frequenz f, das durch die Frequenzbereiche fo<f<f_u </i</<4 f2<f<L ... oder f„-i<f<f„ angegeben ist, durchläuft die frequenzempfindliche Anordnung, die am Ausgangsanschluß 4 eine Steuerspannung V in den Steuerspannungsbereichen V₀>V>V,, V|>V>V₂, V₂ > V^V₃, ... oder V„-\>V>V„ abgibt Die Steuerspannung V am Ausgangsanschluß 4 wird vom Funktionswandler 7 zu einer Ausgangsspannung ν verarbeitet, die in den Ausgangsspannungsbereichen vi < v< v{, v₂ < v< v₂, vj < v< vj,... oder v„< v< vn liegt, die schmaler sind als die Steuerspannungsbereiche V_o> V> Vi, V_x > V> V₂, V₂> V> Vj,... bzw. V„_ι> V> Va. Die Ausgangsspannung ν steuert den spannungsgesteuerten Oszillator 8 derart, daß dieser am Ausgang 3 ein Ausgangstonsignal der Frequenz Fin dem Frequenzbereich Fa ι < F<Fei. F_A2<F<F_B2, F_Ai<F<F_Bi, ... odej F,„<F<F_B„ erzeugt Das Eingangssignal 100 einer hrequenz /* d. h. /;_!</■</; (i=\, 2, 3, ...) wird folglich in ein Ausgangstonsignal der Frequenz F im Bereich F_Ai< F< Fm (Y= 1. 2,3,...) umgesetzt, dessen Frequenzänderungsgeschwindigkeit geringer ist als die des Eingangssignals 100, wie in F i g. 15(b) gezeigt.

Hat der Funktionsumsetzer 7 die Spannungsumsetzcharakteristik der Fig. I6(a), erzeugt der spannungsgesteuerte Oszillator 8 ein Ausgangstonsignal mit der Frequenz F, wie in Fig. 16(b) gezeigt. Das Eingangssignal 100 mit der ungenauen Frequenz f im Bereich fo<fi<f<fu f\<f{<f<f₂. f₂<f₂<f<fi. ... oder fn-1 < fa- \<f£fn bewirkt eine Steuerspannung V im Steuerspannungsbereich Vo > V₀ > V> Vi,

V,> V,> V> V₂. V₂> V₂V₂> V> V₃, ...oderV„_,> V_n.. ι > V> V_n am Ausgangsanschluß 4. Die Steuerspannung V am Ausgangsanschluß 4 wird vom Funktionswandler 7 zu einer Ausgangsspannung ν in den Ausgangsspannungsbereichen VC < V < V< V|', v'\ <V₂<V< V₂,

v₂ < vj < v< vi,... oder V_n. ι < v„< v< V_n aufbereitet. Die Ausgangsspannung »-steuert den spannungsgesteuerten Oszillator 8 so. daß dieser am Ausgangsanschluß 3 ein Ausgangstonsignal der Frequenz fin den Frequenzbereichen Fbo<Fa\<F<Fb\. Fb\<Fa2<F<Fb2. Fb₂<Fa3<F<Fb3, ... oder F_B„-t< F_An<F<F_Bn erzeugt. Das Eingangssignal 100 im Frequenzbereich /)'-!</■<ft (Y= 1, 2, 3, ...) wird folglich zu einem Ausgangstonsignal der Frequenz F umgewandelt, dessen Frequenzbereich F_Ai< F< F_fl, (Y= I, 2, 3,...) und dessen Frequenzänderungsgeschwindigkeit geringer ist als die des Eingangssignals 100, wie es die Fig. I6(b) zeigt. Das Eingangssignal 100 innerhalb eines sehr schmalen Frequenzbereiches //_ι < fs (·,.\ (Y= 1,2,3....) wird zum Ausgangstonsignal der Frequenz Fumgesetzt. dessen Bereich Fm-1 < Fs FAiO" 1,2,3,...) beträgt. Der schmale Frequenzbereich /j_ ι < f< (!- \ ist der Grenzbereich zwischen jeweils nebeneinanderliegenden Eingangsfrequenzbereichen. Der Treppen-Funktionsgenerator 7 kann in herkömmlicher Weise aus einem Operationsverstärker, Dioden und Widerständen bestehen.

Die Tastcharakteristik nach den Fig. I5(b) und 16(b) wird durch die in den Fig.8 und 9 gezeigten digitalen Datenverarbeitungssysteme erreicht. Subtraktionsschaltungen sind an zwölf Komparatoren 71, 72, 73,... und 74 angeschlossen. Die Subtraktionsschaltunger. subtrahieren die Schwellwertinformation B\. B₂, B₃. ...

und flu von dem vom Schieberegister 70 erzeugter logischen Kode zu deren Differenzen, die über der Zwischenspeicher 5 auf den Kodierer 75 gegeber werden. Der Kodierer 75 erzeugt aus den Differenzko des zusammen mit der Tonleiterinformation 120 und dei Oktavinformation 121 gewichtete Ausgangswerte, de ren Änderungsgeschwindigkeit geringer als die dei Differenzkodes ist. Jeder dieser gewichteten Kodeaus drücke steuert den programmierbaren Zähler bzw variablen Teiler 25, der so ein Ausgangstonsigna erzeugt dessen Frequenzänderungsgeschwindigkeit ii jedem der vorbestimmten verschiedenen Frequenzbän der des Eingangssignals geringer als die des Eingangs signals ist. Hierdurch lassen sich die Tasteigenschaftei der Fig. 15(b) und 16(b) erreichen. Das Stimmtastsy stern mit der Tastcharakteristik der Fig. 15(b) odei 16(b) läßt sich leicht durchführen, da das System da: Eingangssignal 100 so verarbeitet, daß ein Ausgangston signal erzeugt wird, dessen Frequenzänderungsge schwindigkeit in jedem der verschiedenen vorbestimm ten Frequenzbänder f₀ < f< /J. /i < f< f₂. f₂ < f< 4... unc fn-\<f^fn (Fig. 15) oder in jedem der verschiedener vorbestimmten Frequenzbänder /S</</i, f\<i<fi (₂</"</j,... und fn-\<f<f_n wesentlich geringer ist al; die des Eingangssignals 100.

In einem Stimmtastsystem mit den Tasteigenschafter nach den Fig. 2, 11, 12, 15 und 16 tritt der Fall auf, dal das Ausgangstonsignal zwischen zwei nebeneinander liegenden Frequenzen hin- und hergeschaltet wird, dal das Signal nie erscheint oder daß Signale mit den beider nebeneinanderliegenden Frequenzen auftreten, wem die Frequenz f des Eingangssignals 100 in dei Grenzbereich zwischen zwei nebeneinanderiiegendei Frequenzbändern tritt. In diesen Fällen nimmt de Vortragende die Abweichung jedoch sofort wahr um kann sie durch Ändern der Frequenz des Eingangssi gnals. d. h. die Stimmhöhe, korrigieren.

Die Frequenzen der zwölf Töne der Tonleiter werdet

üblicherweise in der wohltemperierten Stimmung voi einer Frequenz von 440 Hz, dem eingestrichenen A, au eingestellt. In dem Stimmlastsystem nach der vorliegen den Erfindung können die Frequenzen des Tongenera tors 2 und die Frequenzbänder der frequenzempfindli eben Anordnung 1 so bestimmt werden, daß di

*⁵ Frequenzen F₁, F₂, Fj.... und F_n der Signale 106, 107 108,... und 109 den Noten der Tonleiter gleich sind. Be einem Konzert oder beim Ensemblespiel entspricht da eingestrichene A nicht immer genau einer Frequenz voi 440 Hz, sondern liegt etwas höher. Bei einem Gesani ohne Begleitung ist die Abweichung von 440 H gewöhnlich recht hoch. Folglich ist es erwünscht, de Tongenerator 2 abstimmbar auszuführen. Weiterhin is es erwünscht, die Frequenzbänder der frequenzemp findlichen Anordnung 1 entsprechend der Abstimmun des Tongenerators 2 einstellbar zu machen.

Die Fig. 17 ist ein Blockdiagramm einer Ausfüh rungsform eines Stimmtastsystems, das frequenzab stimmbar ist. Eine Abstimmeinrichtung 9 ist mit sowoh der frequenzempfindlichen Anordnung 1 und der Tongenerator 2 der Fig. 1 gekoppelt. An die frequenz empfindliche Anordnung 1 und den Tongeneralor
werden die Abstimmsignale 140 und 141 gelegt um di Frequenzbänder der frequenzempfindlichen Anordnun 1 und die Frequenzen des Tongenerators 2 einzusteller ^h5 Um die Frequenzabstimmeinrichtung 9 in der Ausfüh rungsform der F i g. 3 zu verwenden, lassen sich variabl

Filter als Bandfilter 11,12,13 und Heinsetzen, dere

Durchlaßbereich spannungssieuerbar ist. Als Oszillato

ren 26,27,28,... und 29 lassen sich spannungsgesteuerte Oszillatoren verwenden. Die Ausgangsspannungen — d. h. die Abstimmsignale 140 und 141 — der Frequenzabstimmeinrichtung 9 steuern sowohl die variablen Filter als auch die spannungsgesteuerten Oszillatoren.

Um die Frequenzabstimmeinrichtung 9 auf die Ausführungsform der F i g. 5 anwenden zu können, kann man sowohl die Kollektorspannung V_1x der Gatter 56, 57,58,... und 59 als auch die Emittervorspannungen Vj, V₁, Vj,... und V_n durch das Abstimmsignal 140 variieren. Die Frequenzen der Oszillatoren 26, 27, 28,... und 29 lassen sich durch das Abstimmsignal 141 entsprechend dem Fall der F i g. 3 steuern- In diesem Fall läßt sich eine variable Spannungsquelle als Frequenzabstimmeinrichtung 9 einsetzen.

Um die Frequenzabstimmeinrichtung 9 auf die Ausführungsform der Fig.8 anzuwenden, kann der Inhalt des Schwellwertspeichers 68 vom Abstimmsignal 140 neu einschreibbar und die Frequenz des HF-Oszillators gleichzeitig mit dem Abstimmsignal einstellbar gemacht werden. In diesem Fall kann die Frequenzabstimmeinrichtung beispielsweise Kodeausdrücke zum Neueinschreiben als Abstimmsignal 140 und eine variable Spannung als Abstimmsignal 141 in gegenseitiger Zuordnung erzeugen. Um die Frequenzabstimmeinrichtung 9 auf die Ausführungsform der Fig.8 anzuwenden, kann man die Frequenzen der HF-Oszillatoren 67 und 30 durch die Abstimmsignale 140 und 141 in der gleichen Änderungsrichtung einstellbar machen.

Um die Frequenzabstimmeinrichtung 9 auf die Ausführungsform der Fig. 14 anzuwenden, kann man mit dem Abstimmsignal 140 den Treppenfunktionsgenerator 7, d. h. dessen Faltpunkte, steuern, während das Abstir.imstgnal 141 die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 8 bestimmt.

Will man einen Vibratoeffekt erreichen, kann das Stimmtastsystem weiterhin einen Frequenzschwankungsdetektor 90 enthalten, der die Frequenzschwankungen des Eingangssignals 100 erfaßt, sowie einen Frequenzmodulator 91, der am Ausgangsanschluß 3 des Tongenerators 2 liegt und die Frequenz des Ausgangstonsignals nach Maßgabe des Schwankungssignals 133, das der Frequenzschwankungsdetektor 90 erfaßt hat, moduliert. Auch kann das Schwankungssignal 133 den Tongenerator 2 unmittelbar modulieren. Folglich läßt sich ein Vibratoeffekt entsprechend einem vom Spieler oder Sänger hervorgebrachten Vibrato erreichen. Ein herkömmliches Vibrato erreicht man natürlich, indem man ein herkömmliches Vibratosignal auf den Fre quenzmodulator 91 oder den Tongenerator 2 gibt, um das Ausgangstonsignal in der Frequenz zu modulieren.

Ein glissandoartiger Portamentoeffekt läßt sich erreichen, indem man einfach ein portamentogespieltes Eingangssignal auf den Eingang des Stimmtastsystems

ίο nach der vorliegenden Erfindung gibt Durch Änderung der Ausführungsform nach Fig. 18 läßt sich auch ein Halb- oder Ganzton-Portamento erreichen. In der Ausführungsform der Fig. 19 erreicht man einen solchen Portamentoeffekt, indem man der Ausführungs form der Fig. 18 einen Portamento-Frequenzdetektor

92 hinzufügt, der die Portamentofrequenz erfaßt und dementsprechend den Frequenzmodulator 91 oder den Tongenerator 2 steuert Weiterhin läßt sich ein Portamentoeffeki auch bei der Ausführungsfr ι der Fig.20 erreichen. In Fig.20 enthält das Stirn jstsys'.em weiterhin der Portamento-FrequenzdeU 92 der Fig. 19, einen Portamentooszillator 93 una einen Schalter 94. Ändert sich die Frequenz des Eingangssignals erheblich entsprechend dem Portamento, wird der Schalter 94 durch das Steuerausgangssignal des Frequenzdetektors 92 auf den Ausgang des Portamentooszillators 93 gelegt, so daß der Portamentooszillator

93 den Ausgangsanschluß 3 mit einem Portamentoausgangstonsignal beaufschlagt Hat die Frequenz sich

stabilisiert, wird der Schalter 94 auf den Ausgang des

Tongenerators 2 gelegt, so daß der Tongenerator

wieder ein Ausgangstonsignal stehender Frequenz erzeugt

Das Stimmtastsystem läßt sich vor dem Spielen leicht

abstimmen, wenn man einen Kopfhörer an den Ausgang 3 anschließt

In den oben beschriebenen Ausführungsformen liegt der Speicher 5 zwischen der frequenzempfindlichen Anordnung 1 und dem Tongenerator 2. Der Speicher

kann auch an einen anderen Teil des Stimmtastsystems nach der vorliegenden Erfindung angeschlossen sein. In der Ausführungsform der F i g. 4 oder 8 kann beispielsweise der Speicher 5 zwischen dem Kodierer 15 (oder 76) und dem programmierbaren Wähler (bzw. variablen

Teiler) 26 liegen. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

J. Mittels eines tonfrequenten Eingangssignal gesteuerte Einrichtung zur Erzeugung von Tonsignalen, mit einem Steuersignalgeber, dem das tonfrequente Eingangssignal zugeleitet wird und dessen abgegebene Steuersignale davon abhängen, in welchem von einer Anzahl von Frequenzbändern, die jeweils einem Ton der chromatischen Tonleiter zugeordnet sind, die Grundfrequenz des tonfrequenten Eingangssignals liegt, und dessen abgegebene Steuersignale einer Tongeneratoreinrichtung zugeleitet werden, die in Abhängigkeit von dem jeweils zugeleiteten Steuersignal ein Ausgangstonsigna! erzeugt, dessen Grundfrequenz demselben oder einem anderen Ton entspricht, wie die Grundfrequenz des tonfrequenten Eingangssignals, und mit Mitteln zur Steuerung der Amplitude des Ausgangstonsignals nach Maßgabe der Amplitude des tonfrequenten Eingangssignals, dadurch gekennzeichnet, daß an den Steuersignalgeber (1) mindestens eine Speichereinrichtung (5, 35) angeschlossen ist und das darin gespeicherte Signal der Tongeneratoreinrichtung (2) zur Steuerung von deren Ausgangssignal zugeleitet wird und daß Mittel (55,33, 80) vorgesehen sind, die bei einer schnellen Änderung der Frequenz des tonfrequenten _ Eingangssignals die Speichereinrichtung (5) zur Übernahme des zugeleiteten Augenblickswerts des Steuersignals freischalten.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Bandfilter (It bis 14) vorgesehen ist, die das Eingangssignal filtern und an Ausgangsklemmen Ausgangssig<~»?Je (V, bis V_n) erzeugen, daß eine Anzahl von komparatoren (16 bis 19) mit jeweils einem Teil der Ausgangsklemmen der Bandfilter (11 bis 14) verbunden ist und die Komparatoren (16 bis 19) jeweils ein Ausgangssignal (101, 102, 103 oder 104) entsprechend einem der Frequenzbänder (f₀ bis f,. f, bis /j, h bis /j und /"„_ ι bis f„) erzeugen, und daß eine Anzahl Speicherschaltungen vorgesehen ist, die gleichmäßige Spannungen (201 bis 204) entsprechend den Ausgangssignalen (101 bis 104) der Komparatoren (16 bis 19) liefern, wobei die gleichmäßigen Spannungen mehreren Eingängen der Tongeneratoreinrichtung (2) zur Steuerung von deren Ausgangssignal zugeleitet werden (F i g. 3).
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßigen Spannungen (201 bis 204) eine Anzahl Gatter (21 bis 24) steuern, die jeweils einen Ausgang (F) eines entsprechenden Oszillators (26 bis 29) durchschalten (F i g. 3).
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tongeneratoreinrichtung (2) einen logischen Kodierer (15), der in Abhängigkeit von jeder der gleichmäßigen Spannungen (201 bis 204) einen logischen Kode (20) erzeugt, und einen programmierbaren Zähler (25) aufweist, der eine hohe Frequenz /« durch einen Teilungsfaktor entsprechend dem logischen Kode (20) teilt und so das Ausgangstonsignal ^erzeugt (F i g. 3 und 4).
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (35) eine Gleichspannung (50) speichert, die proportional der Dauer des Eingangssignals (100) ist und einer Anzahl von Gattern (56 bis 59) zugeleitet wird, die

Ausgangstonsignsle (F) der Tongeneratoreinrichtung (26 bis 29) in Abhängigkeit davon durchschalten, welchem von einer Anzahl verschiedener Größenbereiche (V₀>VtzV_h V,> VaV₂, ..„ K_n-I > V- V^ die Gleichspannung (V) des Steuersignals angehört (F i g, 5),
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (35) eine Gleichspannung (50) speichert, die proportional der Dauer des Eingangssignals (100) ist und einer Schwellwertschaltung (49) zugeleitet wird, die Spannungssignale (C, bis C_n) gleicher Spannung V_c an verschiedenen Klemmen (61 bis 64) in Abhängigkeit davon erzeugt, welchem von verschiedenen Spannungsbereichen (V_o> V> Vj, V, > V> V₂, ... und V_n-! > V> V_n) ihr Eingangssignal (100) angehört, daß ein logischer Kodierer (15) vorgesehen ist, dessen Eingänge (201 bis 204) mit den verschiedenen Klemmen (61 bis 64) verbunden sind und der ansprechend auf jedes der Spannungssignale (C₁ bis C_n) einen logischen Kode (20) erzeugt und daß ein programmierbarer Zähler (25) vorgesehen ist, der eine hohe Frequenz /Ή durch einen Teilungsfaktor entsprechend dem logischen Kode (20) teilt und so ein Ausgangstonsignal ^erzeugt (F i g. 4,5 und 7).
7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen die Impulszahl eines Impulssignals (f_e) während einer Periode des Eingangssignals (100) als einen logischen Kode (M, - M_nO, - O_n,) abgebenden Zähler (65), durch einen Zwischenspeicher (66, 70) für den logischen Kode (M, - O_n,), und durch einen Komparator (69), der den logischen Kode (M, - O_m) mit einer Reihe von weiteren logischen Kodes (B, - Bn) vergleicht, die in einem Schwellwertspeicher (68) abgespeichert sind, wobei der Komparator (69) in Abhängigkeit davon, welchem der durch die weiteren logischen Kodes (B-B₁₂) bestimmten Bereiche der Reihe der logischen Kode (M, - O_n,) zuzuordnen ist, eine Tonleiterinformation (120,121) erzeugt und an die Speichereinrichtung (5) als zu speicherndes Signal abgibt.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tongeneratoreinrichtung (2) einen logischen Kodierer (75), der bei Zuleitung der Tonleiterinformation (120, 121) einen anderen logischen Kode (20) erzeugt, und einen programmierbaren Zähler (25) aufweist, der eine hohe Frequenz f» durch einen Teilungsfaktor entsprechend dem anderen logischen Kode (20) teilt und so ein Ausgangstoniignal ^erzeugt (Fig. 8).
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tongeneratoreinrichtung (2) eine Anzahl Gatter (21 bis 24) aufweist, die durch die Tonleiterinformation (120,121) ansteuerbar sind und jeweils einen Ausgang (F", bis F,'i) eines entsprechenden Oszillators (86 bis 89) durchschalten und so das Ausgangstonsignal (^erzeugen (F i g. 8 und 10).